教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)思想和模式

略論“超越具體課堂教學(xué)過(guò)程”的教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)思想和模式


摘要：面向課堂教學(xué)的多媒體教學(xué)是一線教師最為關(guān)心的現(xiàn)代教育技術(shù)，但軟件普適性不足的問(wèn)題大大制約了其發(fā)展。解決這一問(wèn)題必須在軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)建立“超越具體教學(xué)過(guò)程”的思想和模式，建議采用一線教師和專業(yè)人員共同參與的漸增型開(kāi)發(fā)模式，協(xié)調(diào)好雙方主體的關(guān)系。文章還探討了“超越具體課堂教學(xué)過(guò)程”的教學(xué)軟件的特點(diǎn)，并就兩個(gè)案例進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

一、引言

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，從目前來(lái)看，主要方式是在課堂教學(xué)中通過(guò)演示、示范操作或個(gè)別學(xué)習(xí)來(lái)輔助教學(xué)過(guò)程。由于大班級(jí)教學(xué)組織形式的現(xiàn)狀和教育者的主客觀條件，這種應(yīng)用方式的存在具有合理性，并將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍保持主導(dǎo)地位。而基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)還存在很多軟硬條件上的困難。在對(duì)教師的調(diào)查中，面向課堂的教學(xué)軟件也是他們的主要需求。

從目前所使用的軟件資源來(lái)看，面向課堂教學(xué)的商業(yè)軟件所占比例很�。ㄉ虡I(yè)軟件主要轉(zhuǎn)向“家庭教師”和輔助備課系統(tǒng)），學(xué)校和基層電教部門(mén)的自主開(kāi)發(fā)，特別是教學(xué)實(shí)施者參與下的自主開(kāi)發(fā)，是主要的軟件資源來(lái)源。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和平臺(tái)型開(kāi)發(fā)工具的普及，中小學(xué)教師參與開(kāi)發(fā)多媒體輔助教學(xué)軟件可行性越來(lái)越高，熱情也越來(lái)越高，并逐漸成為優(yōu)秀教師的參考條件之一和教師掌握現(xiàn)代教育技術(shù)的基本要求。

但從目前的現(xiàn)狀來(lái)看，基層教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)的水平發(fā)展不快，理論支持不足，鮮有推廣價(jià)值大的軟件作品。

因此，本文探討的主要對(duì)象是面向課堂教學(xué)的輔助教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)思想，主要涉及基層軟件開(kāi)發(fā)，但對(duì)于商業(yè)開(kāi)發(fā)也具有研討意義。

二、教學(xué)軟件的課堂普適性問(wèn)題

目前基層教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)除去媒體制作和編程水平的局限性，首要問(wèn)題表現(xiàn)在實(shí)施環(huán)節(jié)的課堂普遍適用性。普適性差的首要原因，是很多軟件的設(shè)計(jì)和具體特定的課堂教學(xué)直接關(guān)聯(lián)，因而無(wú)法適用于多數(shù)的課堂。其主要表現(xiàn)在：

1.固化教學(xué)過(guò)程

以板書(shū)展現(xiàn)為主線，分條分目呈現(xiàn)，“一二三四”、“引入”、“小結(jié)”，將教學(xué)的過(guò)程基本固化�；�?qū)⒕唧w問(wèn)題的導(dǎo)入、分析、解決過(guò)程逐層展現(xiàn)，同樣是教學(xué)過(guò)程的固化。更有甚者，一個(gè)軟件覆蓋一節(jié)課的教學(xué)過(guò)程，從上課問(wèn)候到下課再見(jiàn)都一應(yīng)俱全。試想，這樣的軟件如果換一個(gè)老師，甚至是同一個(gè)老師換一種教學(xué)思路，都將導(dǎo)致軟件的不適用。

2.線性思維的程序設(shè)計(jì)，缺乏基本的交互性

我們知道，軟件技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)媒體技術(shù)的根本特征就在于交互性。而直接體現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的軟件，在設(shè)計(jì)中總停留在“先什么、再什么”的思維框架中，經(jīng)常創(chuàng)作出線性的軟件，如卡式結(jié)構(gòu)、翻頁(yè)結(jié)構(gòu)、線性動(dòng)畫(huà)。在線性結(jié)構(gòu)的軟件中，媒體是按順序出現(xiàn)的，基本沒(méi)有什么規(guī)范的交互，往往是單擊鼠標(biāo)或按任意鍵就到了下一頁(yè)；要到達(dá)某一特定頁(yè)就要先經(jīng)歷之前所有的過(guò)程，誤操作提前進(jìn)入下一頁(yè)就得從頭再來(lái)。線性的軟件交互性差，靈活性差，不但不能廣泛適應(yīng)課堂教學(xué)，甚至在特定的課堂上（設(shè)計(jì)所預(yù)定的實(shí)施者）使用都存在很大問(wèn)題。

3.采用簡(jiǎn)單刺激，智能化程度低

受傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)的支配，軟件設(shè)計(jì)中也模擬傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程。具體表現(xiàn)如：需要板書(shū)或講解的時(shí)候給文字信息，需要掛圖或投影片的時(shí)候給圖形畫(huà)面，需要?jiǎng)幼髂�擬的時(shí)候給動(dòng)畫(huà)或視頻，為吸引注意加入華麗的背景或特別的聲效，做練習(xí)正確錯(cuò)誤時(shí)給千篇一律的聲音或文字反饋。這樣的軟件往往是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程的圖解化，對(duì)于降低知識(shí)陡度，解析教學(xué)難點(diǎn)作用并不大，主要的功能還在于引起學(xué)生的注意，增加直觀性，對(duì)學(xué)生的認(rèn)知心理作用還屬于“刺激─反應(yīng)”型。

4.特例疊加，缺少媒體連續(xù)性

很多教學(xué)內(nèi)容是研究事物的連續(xù)動(dòng)態(tài)變化，比如數(shù)學(xué)中的圖像變換，物理中物理參量的變化，生物中的生理活動(dòng)過(guò)程等。由于教師在教學(xué)過(guò)程中往往可能通過(guò)幾個(gè)特例進(jìn)行研究，因此軟件也被設(shè)計(jì)為幾個(gè)特例的疊加，比如幾個(gè)特殊值代入，或特例到特例之間的變化過(guò)程。不同的教師由于教學(xué)角度的不同，往往需要有目標(biāo)的選擇自己需要的特例或特殊值，甚至用整體和連續(xù)的方法研究問(wèn)題，這樣軟件的普適性又會(huì)成為問(wèn)題。只有媒體能滿足全程連續(xù)的變化，并能靈活控制，才能真實(shí)展現(xiàn)事物運(yùn)動(dòng)，保證適用于更多的教學(xué)過(guò)程。目前的軟件較少能夠做到。

5.多級(jí)分支的瀏覽結(jié)構(gòu)

目前教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)中比較推崇的結(jié)構(gòu)組織形式是多級(jí)分支，多層頁(yè)面。這種形式的軟件容易組織，結(jié)構(gòu)清晰，容易實(shí)現(xiàn)模塊化，但其容易出現(xiàn)的問(wèn)題卻不易覺(jué)察。由于對(duì)象散布在過(guò)多的頁(yè)面上，彼此之間有聯(lián)系的需求就得不到體現(xiàn)，更容易成為簡(jiǎn)單呈現(xiàn)的媒體；即使在其中實(shí)現(xiàn)超文本的鏈接，也只是簡(jiǎn)單的跳轉(zhuǎn)而已。因此，只要收集和創(chuàng)作大量的多媒體素材，然后用多級(jí)分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，大型軟件就做成了。這樣使軟件設(shè)計(jì)走向簡(jiǎn)單化，軟件僅僅成為素材的瀏覽器。這樣的軟件與課堂教學(xué)雖然不是線性對(duì)應(yīng)，但在媒體應(yīng)用方式上依然與傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程相對(duì)應(yīng)。
此外，過(guò)多過(guò)深的頁(yè)面層級(jí)，會(huì)使課堂操作繁復(fù)，到達(dá)特定內(nèi)容的線程加長(zhǎng)，且用戶容易迷航。

以上教學(xué)軟件中普遍存在的普適性的缺陷，可能帶來(lái)以下問(wèn)題：

1.軟件設(shè)計(jì)水平停滯不前

很多熱情參與軟件開(kāi)發(fā)的教師，在若干次開(kāi)發(fā)實(shí)踐后，始終在低水平、低效益上徘徊，難以有新的突破，逐漸失去開(kāi)發(fā)熱情。

2.軟件一對(duì)一適用，難以廣泛推廣

一個(gè)軟件對(duì)應(yīng)一個(gè)人或一種教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)，不能廣泛適用不同的教師和不同的教學(xué)設(shè)計(jì)，因而無(wú)法推廣。

3.重復(fù)開(kāi)發(fā)的必然性

由于軟件和具體教學(xué)過(guò)程相對(duì)應(yīng)，使得重復(fù)開(kāi)發(fā)成為必然，幾乎每一個(gè)課堂多媒體輔助教學(xué)的實(shí)施者都需要“量身定制”自己的軟件。很多老師迷惑，為一節(jié)課，下幾天、甚至幾個(gè)月的功夫值嗎？如果對(duì)每一課（或很多課）進(jìn)行這樣的開(kāi)發(fā)是不現(xiàn)實(shí)的，那么教師運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)豈不走向了窮途末路？此外，重復(fù)開(kāi)發(fā)的另外一個(gè)理由是，對(duì)已有軟件的質(zhì)量并不接受。

4.基層開(kāi)發(fā)軟件的交流和共享難以突破

除了小農(nóng)經(jīng)濟(jì)思想作怪，軟件普適性差成為影響軟件交流和共享的主要因素。試想，拿到別人的軟件，通常無(wú)法上到課堂上，頂多是觀摩參考借鑒，共享的意義就會(huì)大打折扣，交流的熱情也會(huì)消退�，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上的很多大型教育網(wǎng)站、個(gè)人站點(diǎn)都提供輔助教學(xué)軟件上傳和下載，為基層軟件開(kāi)發(fā)交流提供了有效的方式，但軟件本身難以共享，卻是更難以解決的。

從筆者下載的大量輔助教學(xué)軟件來(lái)看，基本上都是針對(duì)課堂教學(xué)的，其中多數(shù)設(shè)計(jì)制作水平比較初級(jí)不說(shuō)，直接對(duì)應(yīng)具體教學(xué)過(guò)程的又占了相當(dāng)多數(shù)。

三、傳統(tǒng)媒體的開(kāi)發(fā)思想和模式是問(wèn)題產(chǎn)生的根源

輔助教學(xué)軟件所運(yùn)用的是軟件技術(shù)，是一個(gè)有別于傳統(tǒng)媒體技術(shù)的交互式系統(tǒng)。但就目前的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)的主流理論來(lái)看，卻較少運(yùn)用軟件工程理論，而是遵循普通媒體制作的基本方法，集中體現(xiàn)在對(duì)“腳本”的重視。其開(kāi)發(fā)模式可以表述為“教學(xué)設(shè)計(jì)——腳本編寫(xiě)——編碼實(shí)現(xiàn)”，與軟件開(kāi)發(fā)的一般模式“需求分析——軟件設(shè)計(jì)——軟件編碼”是有明顯區(qū)別的。

對(duì)于“腳本”的解釋是，表演戲劇、拍攝電影等所依據(jù)的底本。它本身是一個(gè)依據(jù)時(shí)間軸的規(guī)定性解釋系統(tǒng)，由腳本到媒體是一個(gè)“實(shí)現(xiàn)”直觀化、可視化的過(guò)程。我們一般強(qiáng)調(diào)由有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)科教師來(lái)編寫(xiě)腳本，并強(qiáng)調(diào)必須是“分鏡頭腳本”，解析為一個(gè)畫(huà)面如何布局，對(duì)象何時(shí)以何種方式出現(xiàn)，用戶發(fā)出什么動(dòng)作后系統(tǒng)發(fā)生什么動(dòng)作；用什么方式進(jìn)入下一個(gè)畫(huà)面，再重復(fù)這一套。依據(jù)這樣腳本的作品當(dāng)然更像一個(gè)傳統(tǒng)媒體作品。

同時(shí)，腳本來(lái)源于“教學(xué)設(shè)計(jì)”。教學(xué)設(shè)計(jì)在這里指的是某個(gè)人的或某種特定的教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上是教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)。教學(xué)過(guò)程“轉(zhuǎn)換”為腳本，腳本再“實(shí)現(xiàn)”為軟件，這樣的軟件必然與具體教學(xué)過(guò)程相關(guān)，失去了不同教學(xué)設(shè)計(jì)的選擇。

由此看來(lái)，教學(xué)軟件與具體教學(xué)過(guò)程相關(guān)的問(wèn)題，源于傳統(tǒng)媒體的開(kāi)發(fā)思想和模式。實(shí)現(xiàn)與具體課堂教學(xué)過(guò)程無(wú)關(guān)的教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)思想，還需要借助軟件工程的一般原理，用符合軟件工程的方法指導(dǎo)開(kāi)發(fā)工作。

當(dāng)然，軟件工程通常是開(kāi)發(fā)“大”程序的方法、工具和管理模式；而基層通常的教育軟件開(kāi)發(fā)還只能稱之為“小”軟件，不可能完全對(duì)應(yīng)軟件工程的規(guī)范流程。但軟件開(kāi)發(fā)就是軟件開(kāi)發(fā)，并不是傳統(tǒng)的媒體制作，它無(wú)論怎樣的“小”，其基本思想必須能體現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)的思想。其關(guān)鍵就在于必須能夠超越具體的課堂教學(xué)過(guò)程，使軟件能適應(yīng)更多的課堂和教學(xué)實(shí)施者。

四、“超越具體課堂教學(xué)過(guò)程”的教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)思想與模式

“超越具體課堂教學(xué)過(guò)程”是指課堂教學(xué)軟件從內(nèi)容上指向教學(xué)專題，而非課堂教學(xué)程序，功能上能較好的覆蓋課堂教學(xué)需求又能獨(dú)立于教學(xué)過(guò)程而存在，以便于廣泛適用于相關(guān)課堂教學(xué)的軟件開(kāi)發(fā)思想。

1.面向?qū)ｎ}的軟件選題

軟件開(kāi)發(fā)要超越具體的教學(xué)過(guò)程，首先要改變其設(shè)計(jì)的面向?qū)ο�，由面向教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)為面向教學(xué)專題。因此軟件選題的對(duì)象不是一堂課，而是一個(gè)任務(wù)；可以是一個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，也可以是跨章節(jié)的相關(guān)要素，我們統(tǒng)稱為專題。針對(duì)專題的軟件就可以形成課堂教學(xué)的平臺(tái)型軟件，可以充分支持課堂教學(xué)而不局限教學(xué)過(guò)程。

比如，數(shù)學(xué)中的圖像變換問(wèn)題，物理中的落體與拋體問(wèn)題，生物中細(xì)胞分裂問(wèn)題等，都是一些典型的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，有必要作為專題來(lái)研究，同時(shí)是一些能夠“可視化”的適宜媒體表現(xiàn)的專題。

軟件選題對(duì)于成功的開(kāi)發(fā)具有關(guān)鍵意義，需要進(jìn)行必要性、可能性和軟件價(jià)值的論證。在嚴(yán)格的大型開(kāi)發(fā)管理中要形成“軟件計(jì)劃任務(wù)書(shū)”。

2.教學(xué)需求分析作為軟件設(shè)計(jì)的依據(jù)

教學(xué)需求就是預(yù)期在課堂教學(xué)中，都需要什么樣的媒體、什么的媒體組織形式、什么樣的操作方式、對(duì)象或參量間什么樣的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系等。它不對(duì)應(yīng)某個(gè)具體的教學(xué)過(guò)程，但可以對(duì)所有教學(xué)設(shè)計(jì)中可能被用到的特性（內(nèi)容的或功能的）加以分析，對(duì)教學(xué)需求要素盡可能的發(fā)掘，篩選其中有意義的要素，盡可能在設(shè)計(jì)中加以涵蓋。

有了對(duì)軟件需求的界定，才能夠根據(jù)目標(biāo)進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)。包括界面和風(fēng)格設(shè)計(jì)，模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，功能設(shè)計(jì)，主要對(duì)象或參量之間動(dòng)態(tài)變化的描述等。

需求分析和軟件設(shè)計(jì)原則上要形成“軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)”和“軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)”，但在實(shí)際的開(kāi)發(fā)中可以只體現(xiàn)為一份說(shuō)明書(shū)。甚至在較小的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，軟件的的需求和雛形就在設(shè)計(jì)者的頭腦中形成，用口頭交流的方式傳遞。

對(duì)于說(shuō)明書(shū)，在專業(yè)領(lǐng)域需要用專門(mén)的形式化語(yǔ)言來(lái)描述，但這對(duì)于很多專業(yè)計(jì)算機(jī)人員可能都存在著困難。通常用自然語(yǔ)言加直觀圖示的描述是被許可的，有可能的話可以給出程序的模塊結(jié)構(gòu)圖或流程圖。

3.共同參與的漸增型開(kāi)發(fā)模式

軟件開(kāi)發(fā)最常用的兩種模式是瀑布型和漸增型。

瀑布型開(kāi)發(fā)模式遵循軟件開(kāi)發(fā)生命周期的劃分，大致是“計(jì)劃——需求分析——設(shè)計(jì)——編碼——測(cè)試——維護(hù)”這些階段，每一階段完成確定的任務(wù)后就交給下一階段�！敖虒W(xué)設(shè)計(jì)——腳本編寫(xiě)——編碼實(shí)現(xiàn)”的開(kāi)發(fā)流程也試圖體現(xiàn)這一模式。但顯然，瀑布型開(kāi)發(fā)模式比較適合于軟件需求比較明確、開(kāi)發(fā)技術(shù)比較成熟、工程管理比較嚴(yán)格的場(chǎng)合下使用，基層教育軟件的開(kāi)發(fā)顯然達(dá)不到這樣的要求。

漸增型開(kāi)發(fā)模式并不要求一開(kāi)始就有一個(gè)完整的軟件需求定義，通常是從部分需求出發(fā)，先建立一個(gè)不完全的系統(tǒng)，由需求者和設(shè)計(jì)者充分體驗(yàn)和交流，加深對(duì)軟件需求的理解，反復(fù)擴(kuò)充和完善。學(xué)科教師作為軟件的需求者，由于對(duì)計(jì)算機(jī)媒體缺乏深刻的理解，往往不能結(jié)合計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)形式提出很好的軟件需求任務(wù)，需要專業(yè)人員的幫助和在開(kāi)發(fā)過(guò)程中不斷認(rèn)識(shí)、不斷發(fā)掘有意義的需求要素去豐富和完善系統(tǒng)。最初完成的不完善系統(tǒng)稱之為原型，可以是界面或模塊結(jié)構(gòu)的軀殼，或主要的媒體表現(xiàn)形式的示范，能夠有效的成為學(xué)科教師和專業(yè)人員結(jié)合的媒介。因此，漸增型開(kāi)發(fā)模式更適合于基層教育軟件任務(wù)的特點(diǎn)。

漸增型開(kāi)發(fā)模式實(shí)際上并不需要嚴(yán)格按軟件生命周期的各個(gè)階段來(lái)劃分，其有關(guān)的軟件文檔也并不要求一開(kāi)始就是完善的，可以在開(kāi)發(fā)過(guò)程中逐漸形成。

此外，軟件的測(cè)試、修改和維護(hù)等，是軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)有之意，此處不再討論。

五、“超越具體課堂教學(xué)過(guò)程”的教學(xué)軟件的基本特征

1.交互性

交互性主要指人機(jī)之間的交互，用戶通過(guò)交互界面輸入信息進(jìn)行控制和請(qǐng)求，計(jì)算機(jī)則通過(guò)交互界面提供信息和動(dòng)作。從某種意義上來(lái)講，人機(jī)交互能力的強(qiáng)弱，是計(jì)算機(jī)軟件能否被使用者接受和信任的關(guān)鍵�！俺�越具體課堂教學(xué)過(guò)程”的教學(xué)軟件首要特征就是很強(qiáng)的交互性，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）用戶對(duì)軟件進(jìn)程控制能力

對(duì)軟件的運(yùn)行狀態(tài)，用戶必須有很高的控制能力，如動(dòng)作的啟動(dòng)、停止、重放，內(nèi)容的跳轉(zhuǎn)，速度的控制，參量的選擇等等。絕不能出現(xiàn)播放媒體時(shí)無(wú)法中斷，進(jìn)入一個(gè)練習(xí)后答案不正確就陷入死循環(huán)等。

媒體的線性組織方式是降低用戶控制權(quán)的方式，即便是為用戶提供翻頁(yè)結(jié)構(gòu)，仍不能保證直達(dá)目標(biāo)。

（2）功能特性自由取舍

在軟件設(shè)計(jì)中，對(duì)于有意義的教學(xué)需求都盡可能地體現(xiàn)在軟件的功能特性中，但是，并不是每一位教師或每一節(jié)課都可能用到這些特性，使用的時(shí)機(jī)、方式也不盡相同。因此，軟件應(yīng)設(shè)置若干特性的喚起方式，如開(kāi)關(guān)項(xiàng)按鈕等，以保證除主體內(nèi)容外，多數(shù)的功能特性都可由用戶自由取舍。

（3）友好的用戶界面

友好的用戶界面是軟件易于學(xué)習(xí)、使用的關(guān)鍵，同時(shí)能大大提升與用戶的親和力。友好的用戶界面應(yīng)簡(jiǎn)單明了，符合常規(guī)，風(fēng)格一致，反饋提示豐富得當(dāng)，有良好的容錯(cuò)性。

如缺少明顯的交互提示標(biāo)志，讓用戶盲目尋找功能特性；畫(huà)面自動(dòng)變化，沒(méi)有用戶干涉的機(jī)會(huì)；按鈕或提示方式、部位頻繁變化，用戶不容易掌握規(guī)律；過(guò)多的用戶鍵盤(pán)輸入，又缺少缺省值；誤操作將導(dǎo)致軟件出錯(cuò)或鎖死等等常見(jiàn)現(xiàn)象，都是界面不夠友好的表現(xiàn)。再如用滑塊拖動(dòng)或數(shù)字增減按鈕，就比直接輸入大量參數(shù)友好得多。

2.智能性

軟件的智能性相對(duì)于軟件簡(jiǎn)單刺激的媒體展現(xiàn)方式。如果要求軟件的采用有助于學(xué)生意義建構(gòu)的過(guò)程，就首先要體現(xiàn)軟件內(nèi)部諸因素、諸對(duì)象之間的互動(dòng)關(guān)系。

比如事物的運(yùn)動(dòng)變化總是受特定因素或參量的影響，而參量變化和事物運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系往往是教學(xué)的關(guān)注點(diǎn)。如果軟件中對(duì)象自動(dòng)變化就成為簡(jiǎn)單展現(xiàn)；而通過(guò)用戶主動(dòng)干涉參量變化，導(dǎo)致對(duì)象的運(yùn)動(dòng)變化，就體現(xiàn)了事物內(nèi)部的聯(lián)系。

3.界面集成化

界面集成化是針對(duì)推崇多級(jí)分支和多層頁(yè)面的程序結(jié)構(gòu)而言的。多級(jí)分支結(jié)構(gòu)的教學(xué)軟件的缺點(diǎn)前文已有論述。
主張盡可能減少頁(yè)面層級(jí)，在單一的界面內(nèi)集成更多的對(duì)象、功能和特性。過(guò)多的對(duì)象不可能，而且也不主張?jiān)趩我唤缑嫔掀戒伓哑�，而�?yīng)該給用戶隨時(shí)激發(fā)、喚起、打開(kāi)和關(guān)閉有關(guān)對(duì)象的權(quán)限，不轉(zhuǎn)換界面就能實(shí)現(xiàn)更多的操作。同時(shí)，因?yàn)閷?duì)象在同一界面內(nèi)存在，就有可能通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)交互技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)象間的互動(dòng)，體現(xiàn)事物內(nèi)在的聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。實(shí)現(xiàn)這樣的互動(dòng)遠(yuǎn)比對(duì)象素材本身要難得多。

六、基層教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)適宜的組織方式

這里所說(shuō)的軟件開(kāi)發(fā)的組織方式指的是參與開(kāi)發(fā)的人員之間的關(guān)系。目前最為常見(jiàn)的是學(xué)科教師同專業(yè)人員（如計(jì)算機(jī)教師）的合作開(kāi)發(fā)。如果強(qiáng)調(diào)“超越具體課堂教學(xué)過(guò)程”的思想，那么對(duì)于開(kāi)發(fā)工作的參與者，都會(huì)產(chǎn)生新的要求。

1.以項(xiàng)目任務(wù)為核心，突出雙方的主體性

以項(xiàng)目任務(wù)為核心，即指向一定的教學(xué)專題，而非特定的教學(xué)過(guò)程。這樣，學(xué)科教師不再是教學(xué)過(guò)程的記錄者或教案的搬家者，專業(yè)人員也不再是腳本的實(shí)現(xiàn)者，雙方都成為共同任務(wù)的創(chuàng)造者，雙方的主體地位才能得以發(fā)揮。

2.將軟件設(shè)計(jì)過(guò)程看作交流協(xié)作過(guò)程

通常成功的教學(xué)軟件制作過(guò)程并不是一個(gè)信息沿“教案——腳本——軟件”單向流動(dòng)的過(guò)程，而是“基本需求——軟件原型——新的需求認(rèn)識(shí)——新的軟件模型……”這樣一個(gè)循環(huán)提高的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程需要學(xué)科教師和專業(yè)人員深入持續(xù)的交流、對(duì)軟件反復(fù)體驗(yàn)嘗試來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.專業(yè)人員要善于理解學(xué)科教師的思路，善于指導(dǎo)和提升教師的思想

讓一個(gè)學(xué)科教師提供一個(gè)成熟的書(shū)面軟件任務(wù)說(shuō)明是不現(xiàn)實(shí)的，即便教師能提供，專業(yè)人員能否深入理解還存在很大問(wèn)題。專業(yè)人員要善于在協(xié)作交流中領(lǐng)會(huì)教師的思路和意圖，對(duì)于軟件教學(xué)性、科學(xué)性的要求必須有學(xué)科教師的認(rèn)同。同時(shí)，教師對(duì)于計(jì)算機(jī)的特有功能領(lǐng)會(huì)不深，提出的要求往往不能體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，這時(shí)，專業(yè)人員就應(yīng)該提出建議，幫助教師擴(kuò)展思路，優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.學(xué)科教師必須投身軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程，才能有發(fā)展和突破

提出一個(gè)任務(wù)或完成一個(gè)腳本，就等著軟件被生產(chǎn)出來(lái)，這種期望是不現(xiàn)實(shí)的。投入開(kāi)發(fā)過(guò)程，不但是保證軟件質(zhì)量的需要，同時(shí)是學(xué)科教師在開(kāi)發(fā)領(lǐng)域發(fā)展和突破的需要。學(xué)科教師投身軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，可以體驗(yàn)軟件任務(wù)的形成過(guò)程、軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程、素材的收集過(guò)程、功能的設(shè)想和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以及相關(guān)文檔的形成過(guò)程，才能深入理解軟件技術(shù)的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)教學(xué)軟件需求分析和軟件設(shè)計(jì)的方法。

更進(jìn)一步，如果學(xué)科教師能夠較好地掌握開(kāi)發(fā)技術(shù)，則更有可能成為優(yōu)秀的教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)人才。

七、“超越具體課堂教學(xué)過(guò)程”的教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)實(shí)例

1.正弦函數(shù)圖像變換發(fā)生器見(jiàn)于www.k12.com.cn中國(guó)中小學(xué)基礎(chǔ)教育教學(xué)網(wǎng)“教學(xué)軟件交流中心”，或mosw.yeah.net。

正弦函數(shù)圖像變換是高中代數(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，其課堂教學(xué)的主要需求可概括為：

一定范圍內(nèi)任意改變A、ω、Φ三個(gè)參數(shù)的值，函數(shù)圖像隨即發(fā)生動(dòng)態(tài)的變化。任意多個(gè)狀態(tài)的圖像都可留有痕跡，以便相互比較。任何狀態(tài)都可以提供當(dāng)前函數(shù)值與自變量關(guān)系的列表，以便對(duì)照?qǐng)D像與描點(diǎn)結(jié)果是否吻合。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)最終結(jié)果的界面如圖1。


圖1

函數(shù)當(dāng)前圖像（一個(gè)周期）以系列小球表示，其軌跡由A、ω、Φ三個(gè)參數(shù)決定，用戶可以有多種方式在0~5的范圍內(nèi)自由改變參數(shù)：一種方式是鍵盤(pán)輸入，通過(guò)“輸入［?］”的三個(gè)按鈕激活；另一種是通過(guò)拖動(dòng)屏幕左下方的三組滑塊來(lái)改變參數(shù)，同時(shí)還提供了鍵盤(pán)、刻度值和漸變按鈕來(lái)驅(qū)動(dòng)滑塊的移動(dòng)。變化的步長(zhǎng)也可以由用戶改變。

在小球軌跡處于任何狀態(tài)時(shí)，都可以通過(guò)“描線”功能描繪一條曲線，其粗細(xì)可控，顏色隨機(jī)產(chǎn)生；座標(biāo)系中可多條曲線共存。曲線可隨時(shí)被“擦除”，重畫(huà)。畫(huà)曲線時(shí)如果選擇“標(biāo)注”功能，則可為曲線標(biāo)注解析式。小球軌跡還可由“屏蔽”功能暫時(shí)屏蔽。

小球軌跡處于任何狀態(tài)，都可點(diǎn)擊“列表”按鈕，打開(kāi)當(dāng)前函數(shù)值與自變量特殊值之間的列表。如圖2所列為圖1中當(dāng)前小球軌跡的函數(shù)值和自變量列表。


圖2

本軟件可以適用于所有相關(guān)內(nèi)容的課堂教學(xué)，做到了超越具體課堂教學(xué)模式。

2.植物細(xì)胞的有絲分裂本軟件精簡(jiǎn)版見(jiàn)于www.k12.com.cn中國(guó)中小學(xué)基礎(chǔ)教育教學(xué)網(wǎng)“教學(xué)軟件交流中心”，或mosw.yeah.net。本軟件獲得首屆全國(guó)網(wǎng)絡(luò)課程和多媒體課件大獎(jiǎng)賽二等獎(jiǎng)，首屆全國(guó)中小學(xué)電腦制作及設(shè)計(jì)作品制作活動(dòng)教師組二等獎(jiǎng)。

細(xì)胞分裂是高中生物的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這一生理過(guò)程牽涉到生命很本質(zhì)的變化，對(duì)于學(xué)生建立良好的生物學(xué)科觀很有意義，同時(shí)對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)微觀世界的能力、觀察和想象能力、概括和表述能力、繪圖能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、數(shù)形結(jié)合能力等的培養(yǎng)都是良好的知識(shí)載體。但這一生理過(guò)程實(shí)在是難以觀察，實(shí)驗(yàn)也有難度，認(rèn)識(shí)起來(lái)非常抽象�；�于植物細(xì)胞有絲分裂這一專題，現(xiàn)概括的提出以下教學(xué)需求：

①軟件必須展現(xiàn)植物細(xì)胞有絲分裂全過(guò)程的清晰、連續(xù)的模式化的動(dòng)畫(huà)。

動(dòng)畫(huà)可以自如播放，可以任意分階段播放，可以控制速度，可以隨時(shí)掉轉(zhuǎn)到動(dòng)畫(huà)的任一畫(huà)面。

②為幫助學(xué)生對(duì)各個(gè)時(shí)期特征的掌握，教師可能用到描述各時(shí)期特征的文字信息和口頭講解。

③在對(duì)細(xì)胞研究的基礎(chǔ)上，教學(xué)中還可能需要針對(duì)一個(gè)染色體在細(xì)胞周期中變化進(jìn)行專題研究，系統(tǒng)也應(yīng)能夠提供相應(yīng)的信息。

④在對(duì)模式圖研究的同時(shí)，必須提供顯微鏡下的實(shí)際照片相對(duì)照學(xué)習(xí)。包括各時(shí)期的典型照片和非典型的照片，以及不同角度的照片等。

⑤對(duì)于展現(xiàn)顯微鏡下細(xì)胞周期實(shí)際變化的視頻信息，如能與模式化動(dòng)畫(huà)對(duì)照則更有利于形成完整的認(rèn)識(shí)。

⑥對(duì)于研究細(xì)胞周期中染色體、DNA、染色單體的含量問(wèn)題，屬于能力提高還是應(yīng)試問(wèn)題，有一定爭(zhēng)議。系統(tǒng)應(yīng)該包含此內(nèi)容，備教師上課之選。

⑦可提供針對(duì)最基本知識(shí)的交互式練習(xí)，備課堂之用。

基于以上需求，程序開(kāi)發(fā)最終結(jié)果的主要界面如圖3所示。



圖3

①動(dòng)畫(huà)與動(dòng)畫(huà)的播放控制達(dá)到目標(biāo)。

動(dòng)畫(huà)窗口之下的幾個(gè)按鈕和錄像機(jī)操作類似。長(zhǎng)滑桿為進(jìn)度滑桿，滑塊被拖動(dòng)時(shí)動(dòng)畫(huà)就相應(yīng)跳轉(zhuǎn)�；瑮U上方的各時(shí)期的按鈕被點(diǎn)擊可以在區(qū)間內(nèi)播放動(dòng)畫(huà)。短滑桿為速度控制滑桿。最后，點(diǎn)擊動(dòng)畫(huà)窗口，可以打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)畫(huà)窗口，這個(gè)不起眼的功能，以備課堂教學(xué)中可能有的需求。

②同步輔助功能，是本軟件的一個(gè)亮點(diǎn)。

四個(gè)同步選項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)被選中時(shí)，其動(dòng)作的發(fā)生是依據(jù)動(dòng)畫(huà)進(jìn)程自動(dòng)協(xié)同控制的。即動(dòng)畫(huà)進(jìn)行到哪個(gè)時(shí)期則展示哪個(gè)時(shí)期的內(nèi)容，如板書(shū)信息、口語(yǔ)講解、各時(shí)期典型照片；“同步曲線”若干圖像的變化與動(dòng)畫(huà)完全同步。這體現(xiàn)了知識(shí)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)，有利于學(xué)生的意義建構(gòu)過(guò)程。三條曲線都有各自的開(kāi)關(guān)，可以打開(kāi)和關(guān)閉。

③其他媒體的組織。

“圖片”按鈕導(dǎo)致在展示區(qū)（圖3中座標(biāo)系及圖像區(qū)域）展示圖片，并提供翻頁(yè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)航欄，同時(shí)提供彈出菜單方式的直接跳轉(zhuǎn)操作。

“圖例”按鈕導(dǎo)致進(jìn)入以一個(gè)染色體為例的專題研究，是一個(gè)進(jìn)退自如的動(dòng)畫(huà)控制及一組相關(guān)交互。

電影，由屏幕下方的一排“小攝像機(jī)”圖標(biāo)啟動(dòng)相應(yīng)的電影，單擊帶禁止符號(hào)的圖標(biāo)中斷播放。圖標(biāo)位置和細(xì)胞分裂的相應(yīng)階段對(duì)應(yīng)。

④課堂練習(xí)、輔助文獻(xiàn)、幫助文件等，則不在此界面下出現(xiàn)，而進(jìn)入子程序操作。

所有操作都可使用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)兩種方式。

本軟件較集中地體現(xiàn)了超越具體課堂教學(xué)過(guò)程的開(kāi)發(fā)思想，較好地覆蓋了相關(guān)的教學(xué)需求，交互性良好，界面趨于Windows風(fēng)格，相關(guān)要素、功能和特性取舍自如，操作靈活。在單一界面上的豐富媒體的功能的合理組織，程序內(nèi)部對(duì)象間的互動(dòng)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

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