協作學習理念下多點觸控式課件設計與開發

劉志娟

摘 要：多點觸控技術的出現，實現了多人同時在觸控設備上面對面操作的功能，給協作學習帶來新的交互方式。傳統的計算機課件主要以鼠標鍵盤操作為主，協作學習通過網絡來實現交互，文章以《圖形的變換》內容為例，提出多點觸控式課件開發的原則、設計與開發過程，體現了新的協作學習交互方式。

關鍵詞：多點觸控；課件設計；協作學習

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2016）02-0056-03

一、多點觸控技術概述

多點觸控 （英譯為Multitouch或Multi-touch）是采用人機交互技術與硬件設備共同實現的技術，能在沒有傳統輸入設備的情況下進行計算機的人機交互操作。[1]使用者主要通過多點觸控手勢來實現交互，基本包括單擊、雙擊、拖動、滑動、旋轉等手勢，比如在觸摸屏上旋轉圖片，兩個手指劃開或者收攏來放大或縮小圖片，或者左手用兩手指劃開放大一張圖片，同時右手拖動另一張圖片將其移開。[2]多點觸控手勢顛覆了傳統用鼠標單擊進行輸入的方式，具有高效和自然的特點。

傳統的計算機課件主要以鼠標單擊、鍵盤輸入為主，協作學習主要依靠網絡完成。隨著電子白板、平板電腦、智能手機等多點觸控設備進入教育領域，其操作自然、多用戶的特點使得面對面的協作學習方式發生了改變，打破了傳統計算機輔助教學的方式。

二、多點觸控技術支持的協作學習

計算機支持的協作學習（Computer Supported Collaborative Learning，簡稱CSCL），是指利用計算機技術建立協作學習的環境，使教師與學生、學生與學生在討論、協作與交流的基礎上進行協作學習的一種學習方式，是傳統合作學習的延伸和發展。[3] Lipponen 提出“CSCL 的重點是為了增強同伴之間的交互和小組協同工作通過技術支持協作學習的方式實現，以及技術如何促進知識和技能在社區成員間的協作共享及交流”。[4]

英國達勒姆大學SynergyNet項目利用多點觸控桌開展協作學習活動，以促進課堂對話和合作學習，多名學生同時在觸控桌上操作。

為探索多點觸控技術有效促進課堂教學效果，此次課的目標是學生利用紙張與數字提供的線索找出礦難的原因，Steve Higgins將學生分成兩組，一組學生利用多點觸控桌中提供的數字和紙張完成任務，另一組學生利用放置在普通桌子上的小紙片完成任務，在多點觸控桌當中，學生可以任意放大、縮小旋轉紙片的大小和方向，并且能看到其他同學的操作，實現協作學習的無縫對接。[5] Steve Higgins發現學生利用多點觸控桌完成任務比在普通桌子上利用小紙片完成任務的效果要好。SynergyNet項目利用多點觸控技術做了大量的學習活動，利用新技術整合了傳統教育的課堂環境，為設計多點觸控式教學資源提供了新的指導策略。

三、多點觸控式課件案例設計分析

筆者以小學五年級數學中《圖形的變換》這節學習內容為例設計開發多點觸控式課件。

1.多點觸控式課件設計原則

設計原則是教學軟件進行設計的基本要求之一，針對多點觸控技術的各種特征和優勢，圍繞學習者對學習的影響為基礎，在開發多點觸控式課件要注意以下幾點原則：

（1）學習者為中心

在進行多點觸控式課件設計時，首先要確定學習者的學習基礎，案例中的學習對象為小學五年級的學生，具有一定的計算機基礎，大部分都操作過智能手機等觸控設備，操作多點觸控式課件不存在太大障礙。

（2）易操作互動強

多點觸控式課件的設計元素應該簡潔明了，容易操作，學習者不必花大量的時間去學習復雜的操作，讓學習者體驗最直接自然的交互方式。本案例中優化了多點觸控式課件界面設計，提高了學習者的學習效率。

（3）兼容性

安卓系統、蘋果系統、windows系統等多個平臺都支持多點觸控式課件的運行，相同的平臺有多個版本，這就要求在設計開發多點觸控式課件時要考慮它的兼容性，能夠兼容到不同版本或者不同平臺上使用。[6]

2.開發工具

本案例的多點觸控式課件以Android系統為開發平臺，利用Flash CS6進行開發。Android是Google公司發布的基于linux的自由及開放源代碼的操作系統，應用于智能手機、平板電腦等移動設備，Android平臺的開放性使得更多開發者和移動終端廠商加入到Android應用開發中。[7]新版本的Flash CS6可生成Sprite 表單和訪問專用設備，Adobe Flash Player 和 AIR 運行時針對 Android 和 iOS 設備平臺進行設計，具有跨平臺的特性。[8]

3.內容設計分析與開發

小學五年級數學《圖形的變換》這一節課內容中設計了“做一做、“畫一畫”、“設計欣賞” 等模塊，主要讓學生動手操作設計美麗圖案，體會平移、對稱、旋轉在設計圖案中的應用，[9]從運動變化的角度去探索和認識空間與圖形，鍛煉學生的空間想象力和空間思維能力，發展空間觀念，同時提高學生合作學習的能力。利用平移、旋轉等特性進行圖案設計在傳統的計算機輔助教學中，學生通過鼠標來移動、旋轉圖形或者利用傳統的教學道具來設計，但是學生只能獨自操作完成任務。傳統的計算機輔助教學主要以鼠標鍵盤為交互事件，通過網絡環境來實現的協同操作，準備多臺主機，同時提供網絡連接的環境，難以滿足多事件同時觸發的需求。而教師利用平板多點觸控技術的交互特性，可以充分調動學生的視覺、觸覺、聽覺等多種感官，能讓學生更加直接地參與到課件的協作學習中來，同時學生面對面地操作與討論，也鍛煉了學生的合作學習能力。

（1）“軸對稱——做一做”模塊設計

“做一做”模塊通過模擬一個剪紙制作軸對稱圖形的過程，讓學生體驗剪紙中蘊含著的對稱思想。在平板上模擬剪紙的五個步驟如下：

①學生手指從左到右滑動，就可將紙張從左到右滑動，同時紙張對折；

②用手指在屏幕上畫出對稱圖形的一半，比如畫小樹，如圖1（a）所示；

③用手指將多余的紙張從左到右滑動，紙張移開，得到小樹的一半圖形；

④用手指將折疊的紙張從右到左滑動，得出一個軸對稱的小樹圖形，如圖1（b）所示。

“做一做”模塊的實現主要涉及過渡動畫的設置、繪制自定義形狀、剪切效果和翻轉效果等內容，而在傳統滑鼠式課件中主要通過鼠標單擊來實現這一系列操作。

（2）“旋轉——畫一畫” 模塊的設計

“畫一畫” 模塊學生已經掌握了部分圖形旋轉的知識，通過設計扇形圖的旋轉動畫來讓學生一步一步體驗圖形的旋轉效果。課件中要求學生利用“旋轉手勢”旋轉右邊的扇形圖，圖形順時針旋轉90度，確定將要旋轉的圖形，利用旋轉手勢旋轉圖形，如圖2。第一次旋轉圖形A90度得到圖形B，同樣用旋轉手勢旋轉B、C、D三個圖形，從中探索圖形旋轉的特征和性質。

“畫一畫”模塊實現的關鍵技術是觸摸環境下“旋轉手勢”的使用，程序在手勢模式MultitouchInputMode.GESTURE下監聽旋轉手勢TransformGestureEvent.GESTURE_ROTATE事件，而在傳統滑鼠式課件中是通過滑動鼠標來實現圖形旋轉90度。

（3）“設計欣賞”模塊設計與開發

在“設計欣賞“模塊中利用對稱和旋轉的特性設計了拼圖課件，支持多人共同操作課件，本課件設計了兩名學生共同協作完成拼圖設計。學生將手指定位在小方塊中間，手指拖動小方塊到拼圖的位置。為構建對稱圖形，需要旋轉小方塊的方向，學生利用旋轉手勢將小方塊旋轉。在課件中兩名學生可以同時操作左右兩邊的小方塊，通過變換旋轉組成新的圖案，如圖3。傳統課件的交互主要是鼠標點擊的人機交互方式，多點觸控平板的環境下，學生面對面共同操作課件，體現了協作學習的新的交互方式。

“設計欣賞” 模塊實現的關鍵技術是多點交互事件的處理。課件中操作部件需要添加相應的事件監聽操作，傳統滑鼠課件主要是處理MouseEvent.MOUSE_ DOWN事件，而多點觸控環境下，則處理TouchEvent.TOUCH_BEGIN的開始事件。該模塊中主要是移動和旋轉的操作。

小方塊的移動主要處理TouchEvent.TOUCH_END和TouchEvent.TOUCH_BEGIN兩個事件。拖動事件從點擊操作部件的TouchEvent.TOUCH_BEGIN事件，通過touchPointID來識別事件對應的拖動對象。

四、結語

多點觸控式課件改變了傳統滑鼠式課件的交互方式，用手勢操作課件使得人機交互更加自然，同時改變了傳統的協作學習方式，允許多個人同時書寫和繪畫等，實時面對面討論與動手合作，創造了更多互動的環境。多點觸控式課件作為新的計算機輔助教學的新工具，促進了課堂協作學習新方式的發展，給協作學習教育帶來了新的變革與挑戰。如今，很多學校引進了觸控式的電子白板、一體機等新教學設備，如何利用新的教學設備助力設計和開發更多協作學習的教學資源，在新技術變革教育的研究方向當中需要進一步探討。

參考文獻：

[1]百度百科.多點觸摸技術[DB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url =PpbEnvG7-kBlwp0TMh-WrlXypsOIFbnn8ZdEb7iYz6NbLKyx5qHsBebMSqhY9C7ObZduFgBEKVtwkszAReKwWq.

[2]網易科技報道.前沿視頻體驗：神奇的多重觸控屏技術[EB/OL]. http：//tech.163.com/07/0227/09/38B1EJA 1000926PT.html.2007-02-27.

[3]黃榮懷.計算機支持的協作學習（理論與方法）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[4]Lipponen Lasse.Exploring foundations for computer-supported[C].CSCL '02 Proceedings of the Conference on Computer Support for Collaborative Learning： Foundations for a CSCL Community.2002.

[5]Steve Higgins， Emma Mercier， Liz Burd， Joyce-Gibbons Andrew. Multi-touch tables and the relationship with collaborative classroom pedagogies A synthetic review[J].British Journal of Educational Technology.2012，43（6）：1042

[6]王冬冬.移動學習游戲的設計與開發[D].上海：華東師范大學，2011.

[7]劉世珍.基于Anbroid平臺學習軟件開發研究與實踐[D].大慶：東北石油大學，2013.

[8]百度百科.flash cs6 [DB/OL]. http：//baike.baidu.com/

link？url= OREZBWvKdCDuDmB7_6UgfFCJ0XqoyMkiQ5m EFnaU9kJYQYnrzDF9YLXTzn9noqea-7RkJpA H wC18ei kkbBtgva.

[9]王棟昌.“圖形與變換”的教學分析——以北師大版教材為例[J].教學月刊：小學版（數學），2012（7）.

（編輯：李曉萍）