一种基于教学软件的改进原型法开发模型的研究

2010-10-09余久久

赤峰学院学报·自然科学版 2010年9期

关键词：教学软件开发人员原型

余久久

（安徽三联学院，安徽合肥 230601）

一种基于教学软件的改进原型法开发模型的研究

余久久

（安徽三联学院，安徽合肥 230601）

图1 传统原型开发模型

文章根据教学软件的特点，在分析了采用传统原型法开发模型过程中所遇到问题的基础上，提出了一种基于教学软件的改进原型法开发模型.该模型把教学设计与系统设计两个层面做为两个并行开发的子原型，嵌入到教学软件的原型开发模型中.从而使教学软件的开发过程更好的符合教学规律与教学策略，提高开发质量.

教学软件；原型；教学设计；系统设计

传统的原型法开发模型思想即软件开发者和用户在以较小的代价快速确定用户最基本需求的基础上，在较短的时间内设计出一个可以运行的软件原型系统，交付用户使用.开发者根据用户的使用情况及反馈意见对原型反复修改，不断完善原型功能，最终形成用户满意的软件产品.传统的原型开发模型如图1所示.

原型开发方法适合针对初始阶段不容易确定详细需求的信息系统（软件）进行开发，它可以降低系统开发后期的不成功性，有效减少开发风险.

1 传统的原型法开发模型中所产生的问题

教学软件可以认为是一种运用于教学领域，为实现教学目标、实施教学过程设计和制作的基于现代化信息教学技术的教学材料，具有特定教学内容和教学策略的计算机教学程序.它可以用来存贮、传递和处理教学信息.文献均指出了教学软件在设计与开发过程中必须具有双重属性：第一，软件自身开发过程属性.包括软件的构造性、可靠性等各种系统特性.第二，教学的属性.教学软件以教学为主，需体现出现代化信息技术环境中教学内容、教学理念、教学设计以及教学策略等.此外，教学软件需要经过长期的教学实践的检验，听取教师、学生的意见并反复改进，逐渐完善成熟.

教学软件的应用离不开学科教师.学科教师作为开发人员的一部分需要参与到开发中；同样对教学软件使用的评价及反馈离不开学生，软件本身需要在反馈中不断得到完善.加之不同教师的教学方法与组织教学形式各异，从而决定教学软件的开发需要反复化.这就确定了教学软件必须采用原型开发模式.文献[2,3]同样都提出了关于教学软件适合采用传统的原型开发模式.然而笔者在相关文献资料研究的基础上结合实际开发经验，认为采用传统的原型开发模式存在两方面问题：

1.1 不能确定软件原型中最核心部分的特性

软件开发者缺乏对教育、教学领域的深入了解，在分析教学软件的原型需求时，过多的从软件开发工程的设计角度着手，忽视软件同所运用于的教学领域之间关系.同理，学科教师通常能较好的把握教学策略，但是在软件开发技术和系统功能实现上存在困难.这两方面矛盾导致了在原型分析阶段确立不了教学软件原型中最核心部分的特性.在经过反复迭代开发过程中，尽管最终软件自身的功能需求等可以实现，但造成对于教学领域却不适用的情况.

1.2 软件的教学设计与系统功能两方面因素无法很好的协调

在原型开发过程中，用户不断的提出对软件教学设计和系统功能两个方面的修改及反馈意见，导致开发人员无法有效地协调好“教学”与“系统”两个方面的修改策略.存在软件系统功能实现但是教学设计无法体现；或者软件虽体现出相应的教学设计策略，可是系统功能在实现上出现问题的情况.这也在一定程度上增加了教学软件的开发风险.

2 教学软件开发过程的特殊性

教学软件在功能实现的基础上需反映一定的教学规律、教学设计及教学过程，即需要学科教师（包括教育专家、美工编辑人员等）参与开发过程.文献[4,5,6]等大量国内文献都阐明了教学软件开发过程所具有教学设计、系统设计两方面的特殊性，系统分析了教学软件开发的出发点是符合教学的要求.当教学需求或外部环境变更时要注重对软件自身需求的变化与修正.

2.1 教学设计

图2 教学设计模式

教学设计是以教学过程为研究对象，运用系统的方法分析教学问题及需求，设计解决其教学策略、教学方法以及教学步骤，并对教学效果作出评价的计划过程和操作程序.通过对国内外文献[8,9,10]等的研究，可以把教学设计模式核心归结成是一由教学分析、教学设计、教学实现与教学评价四个步骤组成的封闭环模式，如图2所示：

在图2所示的教学设计模式中，教学设计步骤实际上包括教学过程中多媒体、文字、音频、图形图像视频等因素的制作与编辑.教学实现过程可以看成是将设计好的各类教学素材按照一定合理的形式进行组合与链接，通过相应的开发工具生成最终的程序.教学评价过程即使用者对教学软件在使用上的反馈.通过反馈，开发人员不断地修改并完善教学设计过程.可以将一不够完善的电子教学材料作为教学设计原型的基础上，由学科教师、美工编辑人员、学生等通过反复沟通和使用进行不断优化与改进，并在实际教学中反复完善.

2.2 系统设计

系统设计的核心是从软件工程过程，结合软件自身实现功能的角度上开发出满足用户需求的高质量软件系统.软件开发过程细分为可行性研究、需求分析、软件设计、软件实现、软件测试及运行维护等阶段.指导软件开发模型主要有瀑布模型、原型模型、螺旋模型等.

图3 系统设计模式

原型模型思路是可以较好的实现教学软件的系统功能实现.从系统功能实现的角度来看，可以在初步的需求分析基础上快速确定原型系统的功能，通过在对原型反复评价（测试）的基础上逐步完善而形成最终的系统功能.同样，可以把系统设计模式核心归结成是一由系统分析、系统设计、系统实现与系统评价四个步骤组成的封闭环模式，如图3所示：

系统设计模式参与人员主要由软件工程师、程序设计人员等组成.在系统测试阶段从功能上不断精确用户需求，完善系统设计.该模式亦适合初始阶段用户需求难以一次性确定场合.

2.3 教学软件开发流程的分析

毋庸置疑，在教学软件的开发过程中要同时考虑到教学设计与系统设计两方面因素.从用户需求层次上体现为功能模块的设计与开发，但是从运用领域层次上蕴含着符合用户需要的教学策略、教学目标分析与设计、教学内容组织等.由于同时包含这两方面因素，教学软件系统的全面需求一般很难描述，所以开发控制难度较大.

教学软件不同于一般商业性软件，在对教学设计阶段和系统分析阶段需要软件工程师、学科教师、教育专家、美工编辑人员等共同参与.所以说其系统设计模式采用原型开发模型是必须的.如何有效结合采用原型化思想的教学设计模式，是教学软件开发质量保证的关键.

3 改进原型法开发模型的构建

从前面的分析可以得出，教学软件在教学设计与系统设计两个阶段上都体现了系统方法的思想，即从两个层面对问题的解决都包括由分析、设计、实现以及评价的过程构成（从教学设计层面来看，反馈即指对教学过程的反复评价；从系统实现层面来看，反馈即指对软件功能上的反复评价）.因此可以构建一种改进原型的开发模型，即把教学设计与系统设计两个阶段分别作为两个并行开发的子原型，嵌入教学软件的原型开发模型中.

3.1 计划

计划即对教学软件开发涉及到教学内容、教学对象、教学目标、系统功能实现、软硬件需求、经济可行性等因素的总体规划，主要参与人员由软件工程师、教学专家及学科教师等共同组成.计划阶段不仅体现教学目标及策略，同时从软件工程角度考虑系统功能实现的可行性和功能框架.

3.2 教学设计与系统设计并行原型开发流程

在如图4所示的改进原型法开发模型中，教学设计与系统设计在各自子流程分析的基础上将做为两个并行的子原型开发模式反映在教学软件的原型开发模式中.从宏观上分析，这两个并行子过程是最终产生教学软件原型的核心阶段，该阶段的设计与实现反映了软件从教学及系统功能两个层面的设计与实现.教学设计分支中的教学实现的目的体现了软件中教学设计思想及特点，包括对教学稿本编写、教学创意设计、多媒体元素编辑与合成等.在初步形成教学策略模型基础上，通过学科教师及学生的评价与反馈，反复迭代修改，最终形成符合教学对象要求和教学策略的教学运用模型.同样，系统设计分支的系统实现的目的体现了软件中功能实现思想，在快速确定系统的功能范围（如处理功能、总体结构、模拟性能等特性）的基础上形成实现一个可运行系统，通过不断的使用与评价，完善系统功能，最终确定系统的结构.教学设计与系统设计并发进行，都是在形成各自最初原型基础上不断修改与完善，直到形成教学软件的原型.

3.3 用户反馈

用户反馈发生在对教学软件的试用期间，这个阶段主要是发现问题，验证软件在教学及系统功能两方面在实现上的正确程度.开发人员通过用户对教学软件的反复检查、评价与测试，从教学设计与系统实现两方面着手修改与完善，直至满足用户需求.

4 改进原型法开发模型的优点

教学软件改进原型法开发模型较传统原型开发模型相比，主要具有以下两个优点：

4.1 充分发挥了学科教师（包括教育技术人员、美工编辑人员等）和软件开发人员（包括软件工程师、程序设计人员等）的各自作用

教学软件改进原型法开发模型中高度重视了学科教师与软件开发人员的共同参与.由于学科教师大多从事所在学科领域的教学工作，缺乏对软件开发技术的细致了解，自行开发教学软件存在困难.同样，软件工程师缺乏教学思想及教学工作经验，开发出的教学软件在教育教学领域中存在缺陷.做为改进模型中的平行的教学设计子过程，学科教师可以不必过多考虑系统在功能实现上的技术细节，重点关注教育教学，以及研究如何优化教学设计和随之适应的及教学模式、策略等.在系统设计及实现子过程中，软件开发人员也不必过多考虑教学因素，重点在于具体的软件开发技术，软件使用工具的使用等.本模型把教学设计和系统实现两个过程作为平行的子过程分开，在原型分析阶段就可以较好的确定双方实现系统中最核心的教学设计和功能设计两方面内容，从而较好的解决了这两方面因素无法很好的协调的问题.这也极大的有利于两类人员充分发挥各自特长，各尽职责.

4.2 软件产品在迭代开发中，主体功能的开发得到重视

在传统的原型法开发模型中，通过用户反馈不断提出修改意见，开发人员在反复修改原型过程中容易忽视软件功能主体的开发.教学软件原型产生后，可以通过用户使用后的反馈意见清晰地确定到底是教学设计还是系统功能实现上存在问题.从图4所示的用户反馈流程，开发人员可以根据反馈信息结合开发计划来确定修改的方向，决定侧重教学设计方面还是系统设计方面.所以在改进原型开发模型中，无论针对原型产品进行多次反复修改与完善，其主体功能的开发始终得到有效地重视.