張凱鑫

【摘 要】文章主要介紹了軟件工程思想方法，運用軟件工程思想基于帶“反饋環(huán)”的瀑布模型分析了Articulate Storyline2交互式課件的設(shè)計過程，實踐創(chuàng)作開發(fā)了基于軟件工程思想的《中國四大地理區(qū)域劃分》交互式課件，對于一線教師交互式課件的設(shè)計與開發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】軟件工程思想；交互式課件；設(shè)計

【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2016）05-0069-05

引 言

20世紀(jì)90年代，隨著信息高速公路的興建，有人提出了教育信息化的概念，到現(xiàn)在教育信息化已成為全球的發(fā)展趨勢。信息技術(shù)應(yīng)用于教與學(xué)已是教育發(fā)展過程中不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。隨著教育信息化改革的迅速發(fā)展，先進(jìn)教學(xué)手段在世界范圍內(nèi)得到推廣。教育信息化的基本特征之一便是交互性，交互性能實現(xiàn)人機之間的雙向溝通和人人之間的遠(yuǎn)距離交互學(xué)習(xí)，能夠促進(jìn)師生、生生之間的多向交流。隨著教育信息化的推廣，多種交互技術(shù)被推廣應(yīng)用到了課堂教學(xué)中，交互式課件是最直接的體現(xiàn)。但是交互式課件著重體現(xiàn)課件的交互性，在現(xiàn)實的教學(xué)過程中由于交互式課件制作的時間成本大、對教師的要求較高，使得許多一線教師望塵莫及。為了高效率、高質(zhì)量地開發(fā)出交互式課件，其設(shè)計開發(fā)過程必須規(guī)范、科學(xué)、合理。筆者認(rèn)為有必要采用一種高效和集中的設(shè)計開發(fā)管理方式來規(guī)范整個過程，而軟件工程思想的基本目標(biāo)為“多、快、好、省”，恰恰就是高效率地管理和開發(fā)軟件。如果能將軟件工程思想應(yīng)用于Articulate Storyline2開發(fā)的交互式多媒體課件過程中，則對滿足教學(xué)需要、實現(xiàn)教學(xué)效果起到事半功倍的作用。

Articulate Storyline2由Articulate發(fā)布，同時推出了中文版，不僅對操作界面進(jìn)行了漢化，而且增加了滑塊、動作路徑、時間軸控制等令人眼前一亮的新功能。由于其類似于PPT的直觀的用戶界面，豐富的任務(wù)角色，前所未有的互動性，靈活的測試功能，可隨時隨地發(fā)布課件，以及對學(xué)生的跟蹤和反饋等優(yōu)點，使得能夠?qū)φn程外觀和行為進(jìn)行更多控制，能夠輕松創(chuàng)建各種交互效果，一線教師能夠快速掌握及應(yīng)用其軟件。

交互式課件的概述

多媒體課件是根據(jù)教學(xué)大綱的要求和教學(xué)的需要，經(jīng)過嚴(yán)格的教學(xué)設(shè)計，以多種媒體的表現(xiàn)方式和超文本結(jié)構(gòu)制作而成的課程軟件。交互式多媒體課件是在傳統(tǒng)課件的基礎(chǔ)上增強課件的多媒體性和交互性設(shè)計，通過課件的巧妙設(shè)計，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)情境，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)正確的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者主動探索和自主學(xué)習(xí)的能力，輔助課堂及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效的教學(xué)效果。

交互式課件針對不同的教學(xué)功能有不同的課件分類，如：課堂演示型、自主學(xué)習(xí)型、練習(xí)測試型、教學(xué)游戲型、資料工具型等，本文的交互式課件所針對的類型是自主學(xué)習(xí)型交互式課件的設(shè)計與開發(fā)。自主學(xué)習(xí)型交互式課件是由計算機扮演教師的角色，采用分步呈現(xiàn)信息和指導(dǎo)學(xué)習(xí)者的方法，系統(tǒng)地教授知識和技能，其目的一般是供學(xué)習(xí)者自學(xué)時使用。這種類型的數(shù)字交互式課件結(jié)構(gòu)清晰完整，能夠提供詳細(xì)的說明和豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容，及時測試、反饋和掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)每個學(xué)習(xí)者的特點進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)，從而實現(xiàn)個別化的自主學(xué)習(xí)。

相比傳統(tǒng)課件，交互式課件具有以下特點：①良好的集成性，能將圖片、視頻、動畫、音頻等素材合理運用；②給學(xué)習(xí)者提供一個自由、可操作的學(xué)習(xí)環(huán)境；③良好的交互性，學(xué)習(xí)者自選學(xué)習(xí)內(nèi)容，自定學(xué)習(xí)進(jìn)度；④傳統(tǒng)課件呈線性結(jié)構(gòu)，而交互式課件高度模塊化、結(jié)構(gòu)化，內(nèi)容層次清晰。

軟件工程的思想

IEEE在軟件工程術(shù)語匯編中定義軟件工程是把系統(tǒng)化的、規(guī)?；?、可度量的途徑應(yīng)用于軟件開發(fā)、運行和維護(hù)的過程，即把工程化的思想應(yīng)用于軟件中。[2]當(dāng)前國際上已經(jīng)形成了多種比較成熟的軟件工程方法，為軟件系統(tǒng)開發(fā)提供了一套提高效率的途徑，并使所開發(fā)的軟件系統(tǒng)具有良好的結(jié)構(gòu)及較高的可靠性、復(fù)用性和可維護(hù)性。

軟件生存周期是指一個軟件產(chǎn)品從定義、開發(fā)、維護(hù)到廢棄的時間總和。國家標(biāo)準(zhǔn)《計算機軟件開發(fā)規(guī)范》將軟件生存周期劃分為可行性研究、項目計劃、需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼實現(xiàn)、集成測試、確認(rèn)測試、系統(tǒng)運行和維護(hù)，每個階段都有相對獨立的任務(wù)，總體可歸納為軟件定義階段、軟件開發(fā)階段、軟件維護(hù)階段。

軟件過程則是軟件生存周期中一系列有序的軟件生產(chǎn)活動的流程。為了高效率、高質(zhì)量地開發(fā)出軟件產(chǎn)品，把軟件生存周期中各項開發(fā)活動的流程用一個合理的框架開發(fā)模型來規(guī)范描述，即軟件生存周期模型，也叫做軟件過程模型。[2]近年來已經(jīng)出現(xiàn)了多種各具特色的軟件過程模型，先前較為普遍的有：瀑布模型、快速原型模型、螺旋模型、增量模型、噴泉模型等。這些模型的一般過程都包括計劃、開發(fā)、維護(hù)三個階段，分別是“怎么做”“做什么”“如何改”（“What—How—Change”）。本文主要依照帶反饋環(huán)的瀑布模型進(jìn)行交互式課件的設(shè)計開發(fā)。帶反饋環(huán)的瀑布模型中，上一階段的活動完成并經(jīng)過評審之后才能進(jìn)入下一階段的活動。其突出優(yōu)點是有專門的評審小組對該項活動實施的工作進(jìn)行評審，得到確認(rèn)后才能繼續(xù)進(jìn)行下一項活動，否則進(jìn)行返工。在此，評審小組可以選擇專家評審、同行評審以及學(xué)習(xí)者評審。即使這樣也不能掩蓋其突出缺點：缺乏靈活性，尤其是無法解決軟件需求不明確或不準(zhǔn)確的問題。所以，在交互式課件的需求分析尤其是學(xué)習(xí)者需求分析階段，可以快速制作出實驗原型讓學(xué)習(xí)者進(jìn)行測試。

圖1 帶“反饋環(huán)”的瀑布模型

基于軟件工程思想的交互式課件的開發(fā)過程

類比軟件生存周期一般模型及帶“反饋環(huán)”的瀑布模型，課件的設(shè)計開發(fā)過程分為三個階段：課件計劃階段、課件開發(fā)階段、課件維護(hù)階段。選擇《中國四大地理區(qū)域劃分》為教學(xué)案例進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)，《中國四大地理區(qū)域劃分》屬于初中地理中圖版七年級下冊的教學(xué)內(nèi)容。通過交互式多媒體自學(xué)的形式，可以讓學(xué)生掌握四大地理區(qū)域的劃分；掌握秦嶺—淮河一線的重要地理意義這兩大主要內(nèi)容。交互式學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生產(chǎn)生強烈的學(xué)習(xí)欲望，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，促進(jìn)認(rèn)知主體的作用發(fā)揮；同時還采用隨堂測驗和課后測試題，及時鞏固學(xué)習(xí)者的知識，促進(jìn)知識的獲取和保持。該課件涉及各種交互方式的使用，運用的各種類型資源非常多，教學(xué)內(nèi)容又是教學(xué)的基礎(chǔ)，課件制作起來有一定的代表性和難度，具有很強的參考價值。

該案例的開發(fā)選擇Articulate Storyline2作為開發(fā)軟件，故選擇其作為開發(fā)工具。

1. 課件計劃階段

（1）課件任務(wù)立項

該階段對所設(shè)計開發(fā)的交互式課件的名稱、教學(xué)目的和規(guī)模等做出明確的界定，以及選擇恰當(dāng)?shù)耐性u審小組成員，得到對即將設(shè)計開發(fā)軟件系統(tǒng)概括性的描述文檔，同行評審是提高質(zhì)量、提高生產(chǎn)力、提高效率的重要因素。在課件開發(fā)的早期階段，在無法進(jìn)行測試時進(jìn)行同行評審可以發(fā)現(xiàn)部分缺陷，而不至于隨著課件的開發(fā)問題越來越大，修復(fù)代價也越大；其次，對于教師自身，在進(jìn)行課件開發(fā)時，一旦他們知道自己的工作成果要接受同行評審，要將自己的成果公布于眾，他們就會花費更多的精力把工作做得更好，以保障課件質(zhì)量。所以，在課件開發(fā)的整個過程中，同行評審必不可少，且同行評審不等同于測試。交互式課件在開發(fā)過程中，同行評審小組成員包括該學(xué)科組所有成員、課件開發(fā)教師、信息技術(shù)教師。

表1 交互式課件立項表

說明

課件名稱 《中國地理四大區(qū)域的劃分》交互式課件

課件性質(zhì) □課堂演示型 □√自主學(xué)習(xí)型 □練習(xí)測試型 □教學(xué)游戲型 □資料工具型

課件

開發(fā)目的 本著以學(xué)生為中心、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機的理念，在軟件工程的指導(dǎo)下，設(shè)計開發(fā)學(xué)生參與課程的交互式課件。

同行評審小組成員 地理學(xué)科組所有成員、教師本身、信息技術(shù)教師

（2）需求分析

需求分析是課件計劃階段最重要的階段，也是整個課件開發(fā)過程的基礎(chǔ)，課件的設(shè)計、開發(fā)、運行實施都是以需求分析的結(jié)果作為基礎(chǔ)來完成相應(yīng)的任務(wù)。在此將需求分析按照參與人員進(jìn)行分類，可以分為面向?qū)W生進(jìn)行需求分析、面向教師進(jìn)行需求分析。需求分析結(jié)束后，撰寫需求分析規(guī)格說明書。由同行進(jìn)行評審，評審?fù)ㄟ^后進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)。

①學(xué)習(xí)者需求分析：學(xué)習(xí)者是交互式課件的最終使用者和受益者，因此對學(xué)習(xí)者進(jìn)行需求分析是最關(guān)鍵的一步。每個學(xué)習(xí)者具有不同的先前知識、技能、態(tài)度、期待、風(fēng)格，進(jìn)行學(xué)習(xí)者需求分析的目的便是了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、學(xué)習(xí)需求、認(rèn)知風(fēng)格，以便為之后的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)。如果說一個課件不能在教學(xué)方式上符合學(xué)生的特點、興趣、愛好、認(rèn)知規(guī)律，那么很難想象它會是一個成功的課件。所以學(xué)習(xí)者需求分析可以從學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、學(xué)習(xí)需求、認(rèn)知風(fēng)格三個方面展開。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：包括學(xué)習(xí)者先前的開展自主學(xué)習(xí)的經(jīng)驗儲備和學(xué)習(xí)者的知識技能基礎(chǔ)，比如：之前是否有過利用交互式課件進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的經(jīng)歷經(jīng)驗，計算機水平如何等，可以通過訪談法和問卷調(diào)查法獲得數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)需求：主要是了解學(xué)生對課程內(nèi)容和交互方式兩方面的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)期待，比如：學(xué)習(xí)者希望在課件中有怎樣的交互方式，學(xué)習(xí)者是否滿足基本的學(xué)習(xí)任務(wù)，是否需要有更高層次的需要，這時教學(xué)設(shè)計者就要考慮是否實施差異教學(xué)策略，進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)的分層化。認(rèn)知風(fēng)格是指個體在認(rèn)知過程中所表現(xiàn)出來的習(xí)慣化的行為模式。這里主要是了解學(xué)生喜歡怎樣的交互方式的設(shè)計、怎樣的課件呈現(xiàn)形式等。軟件的功能性需求可以采用快速原型的方法來進(jìn)行，快速做出實驗原型，對課件的基本功能讓學(xué)習(xí)者進(jìn)行測試，讓被測試學(xué)生提出自己的疑問和需求。軟件開發(fā)的經(jīng)驗：如果把課件應(yīng)用于教學(xué)之后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果不顯著，這時再對課件進(jìn)行修復(fù)，則花費的時間精力都比較大。

②教師需求分析：教師的信息技術(shù)能力也是要考慮的要素之一，這里主要對教師的計算機操作能力和軟件操作能力進(jìn)行分析把握，有助于確定合適的開發(fā)技術(shù)。PowerPoint、Flash、Authorware、Dreamweaver、Director、Storyline等軟件都可以制作出優(yōu)秀的交互式課件，教師在進(jìn)行媒體的選擇時要依據(jù)“最大價值率”原則，考慮自身的能力以及對軟件的熟悉程度。此外，教師是教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計者，是交互式課件的程序開發(fā)者，是教學(xué)內(nèi)容最準(zhǔn)確的把握者，征求同學(xué)科教師的意見看法也是一個不錯的選擇。有經(jīng)驗的教師會提出很多建設(shè)性的意見，可以對同學(xué)科教師進(jìn)行訪談。比如可以了解到：課件怎樣的呈現(xiàn)方式是學(xué)生更容易接受和理解的；教學(xué)內(nèi)容如何交互設(shè)計更有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。這些都是保證課件正常發(fā)揮作用的有效方法。

（3）制定項目計劃

項目計劃是以需求分析為基礎(chǔ)制定的詳細(xì)的整體計劃，涉及實施的各個環(huán)節(jié)，但不能只在口頭上說，而是要進(jìn)行交互設(shè)計，需要用描述文檔來記錄整個課件的設(shè)計過程。從計劃開始，到開發(fā)測試，最后到運行維護(hù)結(jié)束，計劃的準(zhǔn)確性和合理性關(guān)系著整體項目的成敗。教師在課件開發(fā)過程中養(yǎng)成習(xí)慣，會避免很多不必要的麻煩。然后撰寫書面報告，進(jìn)行同行評審，通過后進(jìn)入課件開發(fā)階段。

2. 課件開發(fā)階段

（1）總體設(shè)計階段

總體設(shè)計是針對“如何宏觀地解決問題”，確定課件的總體結(jié)構(gòu)及功能模塊。在此包括教學(xué)設(shè)計、課件結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分內(nèi)容。

①教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計是指運用系統(tǒng)方法分析研究教學(xué)過程中相互聯(lián)系的各部分的問題和需求，在連續(xù)模式中確立解決問題的方法步驟，然后評價教學(xué)成果的系統(tǒng)計劃過程。教學(xué)設(shè)計包括教學(xué)內(nèi)容分析、教學(xué)目標(biāo)分析、教學(xué)方法和策略三部分內(nèi)容。

（2）課件結(jié)構(gòu)設(shè)計

交互式課件作為一個應(yīng)用于學(xué)生自學(xué)的學(xué)習(xí)軟件，其設(shè)計人員必須通過已獲取的各項需求來確定其模塊結(jié)構(gòu)，從而得出意義明確的功能模塊。案例交互式課件《中國地理四大區(qū)域的劃分》中，根據(jù)軟件工程思想開發(fā)的交互式課件模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 交互式課件總體框架

（2）詳細(xì)設(shè)計階段

詳細(xì)設(shè)計階段是以總體設(shè)計為依據(jù)，主要確定課件結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部細(xì)節(jié)，為課件制作提供依據(jù)，包括課件的交互式設(shè)計、素材準(zhǔn)備與加工、界面設(shè)計三部分內(nèi)容。

①交互式設(shè)計

交互式設(shè)計是交互式多媒體課件的重點部分，交互類型主要包括觸發(fā)器交互、菜單交互、熱區(qū)交互、測試與調(diào)查、拖放式交互等。

觸發(fā)器交互是指在多媒體課件將某一對象設(shè)置為觸發(fā)器，單擊對象時會啟動某種效果，可以是彈出某個畫面或啟動某種動畫動畫，實現(xiàn)“人—機”的一次交互響應(yīng)。比如：按鈕響應(yīng)是互動式多媒體中使用最多的一種交互形式。點擊圖2中“學(xué)習(xí)內(nèi)容”按鈕，便會進(jìn)入內(nèi)容首頁。

圖2 《中國四大地理區(qū)域劃分》首頁

熱區(qū)交互是指在多媒體課件中，將某一區(qū)域設(shè)置為熱區(qū)，點擊時便會出現(xiàn)相應(yīng)的響應(yīng)。如圖3、圖4：中國地圖中，將西北地區(qū)設(shè)置為熱區(qū)，操作者只要點擊這個區(qū)域，便跳出一個頁面出現(xiàn)這個區(qū)域的基本介紹。

圖3

圖4

菜單交互是指點擊菜單項可以實現(xiàn)一個模塊到另一個模塊的過渡。比如：在多媒體課件中，實現(xiàn)課件導(dǎo)航功能的便是菜單交互。菜單交互一般包含下拉式菜單和彈出式菜單兩種形式。在圖4中呈現(xiàn)的是菜單屬于彈出式菜單。

圖5 拖放式交互

拖放式交互是指設(shè)置某一對象拖動到目標(biāo)區(qū)域后松開，如果拖放正確則在該位置不變，如果錯誤則返回原位置。如圖5所示，在選擇地理區(qū)域劃分時，拖動屬于青藏地區(qū)的圖片到方框內(nèi)，拖動正確則顯示成功，拖動錯誤則返回原位置。

測試與調(diào)查是在多媒體課件中，某些插件可以實現(xiàn)制作多種類型的測試題和制作問卷調(diào)查表，測試題學(xué)生直接作答，會有相應(yīng)的反饋信息；調(diào)查表可以對學(xué)生的各種情況進(jìn)行統(tǒng)計。如：iSpring等也已有眾多研究。

②素材準(zhǔn)備與加工

要想完成課件制作，前期的準(zhǔn)備工作必須充分，這個環(huán)節(jié)體現(xiàn)為素材的收集和加工。根據(jù)內(nèi)容的具體要求對所需的素材進(jìn)行選擇、加工、處理和制作。教師可以在現(xiàn)有的素材庫中選取，也可以根據(jù)實際需要自己制作。

③界面設(shè)計

以學(xué)習(xí)者為中心的交互式課件的設(shè)計不能只將焦點放在美學(xué)上，或只是巧妙美化一些外觀，創(chuàng)建浮華的動畫效果。界面設(shè)計的目的是為了實現(xiàn)教學(xué)功能，達(dá)到更好的教學(xué)效果，是為教學(xué)需要服務(wù)的。

（3）課件制作階段

將設(shè)計好的教學(xué)課件總體邏輯結(jié)構(gòu)、規(guī)格說明書及教學(xué)過程控制等利用相應(yīng)開發(fā)工具進(jìn)行交互式課件制作。

（4）課件測試階段

傳統(tǒng)軟件工程觀認(rèn)為，軟件各開發(fā)周期的測試要優(yōu)先于操作和維護(hù)。其實，軟件的測試驗證過程應(yīng)在其設(shè)計開發(fā)的每個過程中。當(dāng)測試僅限于單一階段并限制了后面的開發(fā)階段時，會出現(xiàn)一些嚴(yán)重的后果。同理，課件測試過程應(yīng)該包括生命周期的每個階段。在此階段的測試主要包括兩部分內(nèi)容：課件的完整性測試和課件的可用性測試。

課件的完整性測試，即①測試課件的正確性，檢查菜單、熱鍵的鏈接是否正確等；②測試課件運行環(huán)境的可靠性，如：屏幕顏色是否正確，動畫和聲音是否能正確播放；③測試課件內(nèi)容的完整性，檢查課程內(nèi)容是否需增減，內(nèi)容安排是否合理，解說詞與動畫是否同步，屏幕界面布局是否合理等。

課件的可用性測試，可用性研究的總體目標(biāo)是度量應(yīng)用程序中某種或者某一組功能的有效性。在以學(xué)生為中心的設(shè)計里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是主觀的想法和推測，僅憑直覺、猜測是不可行的，要有確定的數(shù)據(jù)通過觀察用戶、度量用戶的表現(xiàn)、記錄用戶的意見來測試軟件設(shè)計的過程。

測試完成之后，建立文檔并與課程教師共同進(jìn)行評審，確定是否進(jìn)入下一步。

3. 課件維護(hù)階段

將課件放在實際的教學(xué)環(huán)境中進(jìn)行評估反饋，根據(jù)反饋結(jié)果對課件進(jìn)行更改和完善，為了使其具有較長的生命力，做的每一項修改都應(yīng)準(zhǔn)確地記錄下來，作為正式的文檔資料進(jìn)行保存。

總 結(jié)

軟件開發(fā)是一項系統(tǒng)工程，需要用戶、系統(tǒng)分析員、程序員、開發(fā)管理人員等的積極參與、合作。課件開發(fā)同樣需要學(xué)生、教師、技術(shù)人員、學(xué)科組各種人員、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的積極參與與合作。如何實現(xiàn)課件與學(xué)生更好的交互，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣固然重要；而提高開發(fā)效率，優(yōu)化教學(xué)效果也不可或缺，所以在交互式課件的開發(fā)中引入軟件工程的思想，綜合交互式課件自身的獨特特點，用最短的時間做出最優(yōu)秀的交互式課件將離我們不再遙遠(yuǎn)。

（作者單位：陜西師范大學(xué)教育學(xué)院）