（基础数学专业论文）多媒体课件开发及其模型研究.pdf

摘要 计算机多媒体技术作为现代教育技术的核心已逐渐被引入课堂，而现代教育 技术的核心就是多媒体课件，多媒体课件是现代学科教材的重要组成部分，也将 成为重要的教学资源。当前对多媒体课件的研究和开发主要集中在两方面，一是 注重多媒体开发工具的研究和介绍，二是注重某一学科的多媒体课件的开发结 果。忽视了多媒体课件开发作为一种软件开发而具有的开发模型和开发过程。 本文在调查和分析了当前多媒体课件开发研究领域现状的基础上，阐述了多 媒体课件与一般软件的异同，运用软件工程的思想和方法，提出了多媒体课件生 命周期和多媒体课件工程的概念，构建了适合不同规模课件开发的瀑布模型、喷 泉模型、快速原型模型和增量模型，并通过实例初中数学多媒体系列课件的 开发，验证了增量模型在开发大型系列多媒体课件时，能够提高开发质量和开发 效率。对规范当前多媒体课件的开发具有现实意义。 【关键词】多媒体课件，软件工程，多媒体课件生命周期 多媒体课件开发模型 i i m u l t i m e d i ac o u r s e w a r ed e v e l o p m e n ta n di t sm o d e lr e s e a r c h a b s t r a c t c o m p u t e rm u l t i m e d i at e c h n o l o g y ，a s ak e yf a c t o ro fm o d e me d u c a t i o n t e c h n o l o g y , h a sb e e ng r a d u a l l yu s e di nt h et e a c h i n g h o w e v e r , t h ek e yo fm o d e m e d u c a t i o nt e c h n o l o g yi sm u l t i m e d i ac o u r s e w a r e ，w h i c hp l a y sa l li m p o r t a n tr o l ei n m o d e ms u b j e c t sa n dw i l lb ea l le s s e n t i a lt e a c h i n gs o u r c e i i lm o d e mt i m e s t h e r ea r e m a i n l yt w oa s p e c t so ft h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fm u l t i m e d i ac o u r s e w a r e o n e i st h a tw el a ys t r e s so nt h es t u d ya n di n t r o d u c t i o no ft h et o o l so fm u l t i m e d i a c o u r s e w a r ed e v e l o p m e n t ；t h eo t h e ri st h a tw ef o c u so nt h er e s u l t so fm u l t i m e d i a c o u r s e w a r ed e v e l o p m e n to fs o m es u b j e c t ，b u to v e r l o o ki t ，a sak i n do fs o f t w a r e d e v e l o p m e n t ，h a sd e v e l o p m e n tm o d e la n dd e v e l o p m e n tp r o c e s s t h ee s s a yi sb a s e do nt h er e s e a r c ha n da n a l y s i so fm o d e ms t u d yf i e l do f m u l t i m e d i ac o u r s e w a r e ，a n de x p a t i a t e so nt h es i m i l a r i t i e sa n dd i f f e r e n c e sb e t w e e n m u l t i m e d i ac o u r s e w a r ea n dg e n e r a ls o f t w a r e b e s i d e s ，a p p l y i n gt h ei d e a sa n d m e t h o d so fs o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，t h ee s s a yg i v e st h ec o n c e p t so ft h el i f ec i r c l eo f m u l t i m e d i ac o u r s e w a r ea n dm u l t i m e d i ac o u r s e w a r ee n g i n e e r i n g ，a n dc o n s t r u c t si n k e e p i n gw i t ht h ed e v e l e p m e n to fd i f f e r e n ts c a l ec o u r s e w a r e ss u c ha sw a t e r f a l lm o d e l ， f o u n t a i nm o d e l ，r a p i dp r o t o t y p i n gm o d e la n di n c r e m e n tm o d e l w h a ti sm o r e ，b yt h e e x a m p l eo f m a t h e m a t i c so f j u n i o rh i g hs c h o o lo f as e r i e so f m u l t i m e d i ac o u r s e w a r e d e v e l o p m e n t ，w ep r o v et h a ti n c r e m e n tm o d e lc a ni m p r o v et h eq u a l i t ya n de f f i c i e n c y d e v e l o p m e n tw h e ni ti su s e d ，a n dh a sap r a c t i c a lm e a n i n gt ot h em o d e mm u l t i m e d i a c o u r s e w a r ed e v e l o p m e n t k e y w o r d s ：m u l t i m e d i ac o u r s e w a r e ，s o f t w a r ee n g i n e e r i n g ， i 如c i r c l eo f m u l t i m e d i ac o n r s e w a r e d e v e l o p m e n tm o d e l so f m u l t i m e d i ac o u r s e w a r e i i i 1 1 论文的选题背景 第1 章绪论 多媒体技术日新月异的迅速发展，对传统的教学模式产生了巨大的冲击，多媒体课 件越来越受到人们的高度重视。校园网、“校校通”也逐步普及，开放式的教学和学习 环境趋于完善，这对用来进行辅助教学和学生自学的多媒体课件，尤其是大规模的系列 课件的开发，有了更高的要求。纵观当今多媒体课件的开发，分析其开发成员组成和具 体开发过程可总结为以下几点： 一、计算机公司与教育部门或学校合作开发课件。这类课件主要以课本为蓝本，基 本上是课本的“电子化”，这类课件通用性差，软件运行时不能随意修改，也不能加入 自己的创意和想法，这使得“教无定法”的教师拘于课件，反而不能很好地发挥。 二、教师自己开发课件。这类课件虽然体现出了教学的各个环节和重点难点，但是 由于开发者本身欠缺计算机知识，课件的集成性、交互性较差，更不易于上传网络实现 共享，开放式教学更是纸上谈兵。 三、过于重视开发工具，而忽视了开发过程。课件开发者过于强调开发工具的重要 性，所开发的课件只是技术和细节的堆积，体现不出多媒体课件作为软件其本身的生命 周期；其开发过程也没有遵循软件开发的一般规律，没有体现出软件工程的基本思想。 四、文献 3 将软件工程的思想和方法引入到多媒体课件开发中，能够提高多媒体课 件开发的质量和效率，对于改变当前多媒体课件“重结果，轻过程”、“重实现，轻设计” 的现状具有现实意义。 但是多媒体课件作为一种特殊的软件，有着其本身特有的规律和特点，所以探索更 适合多媒体课件的开发模型是必要的，将软件工程的思想引入多媒体课件开发的更深 处，分析适合不同规模课件的开发模型，对于提高课件的开发效率和规范课件的开发过 程具有很好的现实意义。 1 2 论文的研究目标、范围和框架 本文分析当前多媒体课件研究和开发领域存在的主要问题，针对多媒体课件的特 点，运用软件工程的思想和方法，提出并分析比较了多媒体课件开发的四种模型，有效 的解决了当前多媒体课件开发中存在的突出问题。并运用增量模型实际开发了初中数学 多媒体课件系列。主要做了如下四个方面的工作： 一、阐述多媒体课件的概念和特点，指出多媒体课件作为一种特殊的软件和其他 软件的相同和不同之处。 二、分析当前多媒体课件开发中常见的问题，如开发人员分配、开发环境构件、开 发过程设计等，并逐一提出具体的解决方案，从宏观上、整体上对多媒体课件的开发做 了系统的分析。 三、在软件生命周期的模型的基础上，提出了多媒体课件生命周期的四种模型，并 分析了各自的特点。 四、在实践中构件并验证多媒体课件开发的增量模型，进一步完善开发思想，规范 开发要素和基本步骤。主要通过正在开发的初中数学多媒体系列课件来完成实践工 作。 文章分为六部分：绪论部分阐述了论文的选题背景、研究内容和基本框架；第2 章 对课件、多媒体课件的概念和多媒体课件开发做了整体的概述，并提出多媒体课件作为 一种特殊的软件所具有的特点；通过调查书目和论文资料，分析了当前多媒体课件开发 及研究领域中普遍存在的问题；第3 章主要在多媒体课件开发中引入软件工程的思想， 依据软件生命周期的概念提出了多媒体课件生命周期的概念；第4 章依据多媒体课件生 命周期的思想，提出了四种适合不同规模多媒体课件的开发模型，即瀑布模型、喷泉模 型、快速原型模型、和增量模型：第5 章通过开发实例初中数学多媒体课件来构件 和验证了多媒体课件开发的增量模型；总结部分对本论文进行了总结和展望。 2 第2 章多媒体课件与多媒体课件开发 2 1 多媒体课件概述 1 课件( c o u r s e w a r e ) 现代英汉词典里对“课件”一词做了这样的解释：一种教学软件，专门用于教 育和训练的计算机程序，经常被称做课件，而不仅仅是软件。 课件是计算机辅助教学的课程软件，即为教学活动而设计的计算机程序。根据课件 所承载和传递的信息类型，课件有单媒体课件和多媒体课件之分。 由此可以看出，课件的两个基本特点：一，课件是用于教学的：二，课件是一种计 算机程序。本文将要研究的重点正是基于课件的这两个特点。 2 多媒体课件 多媒体课件( m u l t i m e d i ac o u r s e w a r e ) 指的是在计算机中采用多种媒体元素，如文本、 图形、图象、音频、视频和动画等，编制学习一门课程的计划和学习内容，主要用来辅 助教学或者自学和交流的一种软件，属于计算机应用软件。 多媒体课件是在多媒体环境下制作和运行的，它的功能更强，不仅具有计算机交互 性特点，还具有视听设备在图象和声音呈现上的优势，其所提供的教学环境更能激发学 生学习的主动性和积极性。平常所说的“c a i 课件”、“多媒体c a i 课件”、“多媒体教学 软件”等基本上都指的是多媒体课件。本文所提到的“课件”都指多媒体课件。 3 多媒体课件的特点 ( 1 ) 多样性。教学信息的载体有文本、图形、图象、音频、视频等多种媒体信息， 调动学习者的多种感官参与到学习中，激发学习兴趣，加强学习效果。 ( 2 ) 交互性。通过多媒体课件将教师、学生和课堂组成一个互动链，打破了传统 教学模式中的直线型教学，使教学活动体现为真f 的交互式、参与式的学习过程。 ( 3 ) 集成性。多媒体课件不是简单地将多种媒体堆砌或组合，而是利用多媒体集 成工具将多种媒体集成在一个整体的环境中，使得各种媒体协调配合调动视听感官，产 生更好的学习效果。 4 多媒体课件的分类 多媒体课件依据不同的标准可以进行不同的划分，具体分析如表2 - 1 。 表2 一l 多媒体课件的分类及各种类型的特点 划分标准具体类型特点 根据运行单机课件一般以c d r o m 形式发布，单机环境运行 环境划分 网络谋件以网站( 页) 形式发布，网络资源共享 根据教学目讲授课件教师为主题，理解本节的核心内容为目的 的划分 练习测验课忭以学生为主体，培养技能为目的 辅助教师的课堂讲授活动，是目前被大多数普通 演示型 教师承认和使用的课件类型 根据教学内设置一种带有娱乐和竞争性的学习环境，对学习 游戏型 容划分者有着强烈的吸引力 动态模拟某种系统、现象、原理或过程，形成较 计算机模拟型 “真实”的学习情景 教师为主体，学习者基本不参与整个教学过程， 统一讲授型 只是理解接受讲授内容 根据教学模 个别辅导型 通过计算机交互，完成实时训练和答疑 式划分 通过计算机交互，讲授者和学习者全体参与学习 交互讨论型 * - t l i _ , j - 论，是! f 开放式的学习方式 小型课件一般指一个或若干个课时的课程内容 根据规模 中型课件一般指一个或若干个章节的内容 划分 大型课件一般指一门课程或一系列课程内容 分析表2 - 1 ，不同的多媒体课件类型所表现出的特点不同，确定要设计的课件属于 那一类型也显的优为重要。但一个完整的多媒体课件往往是不同类型课件的综合。 5 多媒体课件在教学中的地位和作用 只有正确把握多媒体课件在教学中的地位，才能认清它在教与学中的相互作用。 ( 1 ) 多媒体课件在教学中的地位 教学是一个由教师、学生、教学内容、教学方法和教学工具及教学手段构成的系统。 多媒体课件是这个教学系统的一个组成部分，它只有与教师、学生、教学内容、教学方 d 法和教学工具等因素有机结合起来，并在师生的控制和操纵下才能发挥其应有的作用。 课件是连接教学双方的桥梁和纽带，是实现c a i ( 计算机辅助教学) 过程的中介或载 体。 ( 2 ) 多媒体课件在教学中的作用 信息载体多样性：为教学提供多元化的信息展示方式。 多媒体课件以文、图、声和活动图像等多种符号载体来呈现事物、现象、观念和思 想，给教学双方提供了多元化的信息展示方式，这有利于克服单一媒体符号系统在信息 交流中存在的困难和障碍，极大地丰富了教学信息的表现形式。 集成性，大容量：为教学提供大容量和集成化的教学信息资源。 多媒体课件的信息贮存量大得惊人，仅张小小的光盘的信息容量可达6 8 0 m b ， 相当于包含3 4 亿个汉字，可为教师备课、施教提供丰富的信息资源。同时，它将文字、 图形、图画和声音集成在一起，向学生提供多重刺激，给师生的教与学提供了极大的方 便。 超链接性：为灵活的、多样化的学习步骤提供了基础。 多媒体课件在呈现信息上可以用多种信息组合方式和结构，如用非线性的网状结 构，为教师灵活控制教学进程，学习者自主学习时灵活把握进度奠定了基础。这有利于 因材施教。 交互性：为教学提供友好的人机交互性能。 交互性代表了传统媒体和先进媒体之间的主要区别，它使学习者能够融入所提供的 学习环境中而成为环境中的一分子。优秀多媒体课件中的交互设计可以使系统按照学生 不同的需求调整交互，并提出建议，引导学生主动参与各种探索活动，进行多层次的思 考、判断。 为培养多维化的思维方式创造条件。 在以文字加口语为主要思维标志的时代，对学习者的培养也是以一维线性思维为 主。一维的线性思维对学生的创造性思维的培养存存一定程度的制约。多媒体课件的应 用能使学习者的抽象思维和形象思维都得到发展，从而有利于学习者多维化思维方式的 形成。 6 多媒体课件的发展趋势 计算机技术的发展，特别是网络技术、 展，为多媒体课件的发展提供了技术支持， 多媒体技术和虚拟现实技术等技术的飞速发 多元化的学习理论为多媒体课件的发展提供 了理论基础。 ( 1 ) 多媒体化 多媒体化是多媒体课件本身就具有的特性，多媒体具有两个重要属性，一是媒体信 息的集成，文本、图形、图象、音频、视频等媒体信息集成在一个整体的环境内，是作 为一个整体呈现在学习者面前；二是媒体信息的交互性，多媒体环境是一个开放互动的 环境。多媒体课件将不断丰富自身的媒体元素，为学习者展示越来越多的表现手段。近 年来，虚拟现实技术的发展为多媒体课件提供了新的媒体元素，其沉浸性所带来的体验 和感受是其他媒体元素所无法替代的。 ( 2 ) 网络化 网络化与共享性是未来多媒体课件发展的一个趋势，也是课件评估的一个重要依 据。随着i n t e m e t 的发展和普及，多媒体课件的使用范围将不再局限于一个学校或者一 个班级，它将会基于网络并且面向不同地域，真正实现开放性学习模式，并实现课件资 源的极大共享，同时具有很强的动态性和灵活性。 ( 3 ) 智能化 把人工智能的研究成果，特别是智能代理技术，运用到多媒体课件的结构设计中， 为解决课件的适应性和个性化起到积极的作用。 ( 4 ) 规范化 由于目前对多媒体课件的评价体系不够完善，导致多媒体课件形式繁杂，如纯粹的 “电子课本”式、通用性较差的“精品”课件式、“手工作坊”式等。 2 2 多媒体课件开发 1 多媒体课件制作与多媒体课件开发 软件是一个逻辑实体，它不能被制作，只能被开发或被设计。多媒体课件是一种特 殊的软件，所以多媒体课件也应当是被丌发或被设计出来的，多媒体课件制作的这一概 念便忽视了多媒体课件作为软件的基本特性。 2 对目前关于多媒体课件开发现状的调查 本人对目前与多媒体课件制作与多媒体课件开发相关的图书和文献资料做了较为 详细的调查，本次调查涉及1 9 9 8 年至2 0 0 5 年在国内图书市场出版发行的关于课件开发 的图书5 0 本，以及1 9 9 8 年至2 0 0 5 年被c n k i 收录的正规刊物上发表的有关课件的论 文，具体调查统计表见表2 2 、表2 3 和表2 - 4 。 通过表2 2 可以得出三个结论：一是9 5 的图书资料都是以“课件制作”为题名的， 只有4 的图书( 2 本即序号前加了t 标记的) 以“多媒体课件开发”为题名；二是9 6 的图书主要是介绍和研究多媒体课件开发工具的，只有4 的图书涉及到以软件开发思 想和软件开发模型来开发多媒体课传。三是在涉及到以软件开发思想和软件开发模型来 开发多媒体课件的那4 中，只有1 本书提到了“多媒体课件开发模型”的思想。下面 给出的是具体的调查和分析结果。 表2 - 2 抽样调查的图书资料( 1 9 9 82 0 0 5 ) 序 图书名编著者出版社 出版 号时间 1多媒体应用系统设计与制作王志强等电子工业出版社 1 9 9 8 2多媒体与刨作工具孙甲松中国水利水电出版社1 9 9 8 3用a u t h o r w a r e 制作多媒体课件陈春法高等教育出版社1 9 9 9 4 用v i s u a lb a s i c 制作多媒体课件于其一高等教育出版社 1 9 9 9 5 用v i s u a lb a s i c 制作多媒体课件王基一高等教育出版社1 9 9 9 6 多媒体c a i 课件制作教程陈长顺南京大学出版社1 9 9 9 7 多媒体课件设计基础项国雄高等教育出版社2 0 0 0 8 多媒体作品制作教程d i r e c t o r 7 0 详解新时代工作室青岛出版社2 0 0 0 9 多媒体c a i 课件基本原理与制作技巧 张森北京航空航天大学出版社2 0 0 0 1 0 多媒体课件设计基础项国雄等高等教育出版社2 0 0 0 1 1 多媒体课什的设计与制作安学民姚斌山西人民出版社2 0 0 1 1 2 多媒体课件制作与实例晶玉课件创作室机械工业出版社 2 0 0 l 1 3 多媒体c a i 课件制作实用教程乘方一【作室西安电子科技人学i i 版社2 0 0 2 1 4 动感多媒体课什制作实例数程蒙久详人民邮电出版社2 0 0 2 8 1 5 多媒体课付的设计、开发与应朋黎加厚上海教育出版社2 0 0 2 1 6 闪客课堂一教你用f l a s h 制作多媒体鼎件 秦人华，郑建锋北京希望电子出版社2 0 0 2 1 7 多媒体课件设计与制作炅疆等人民邮电出版社 2 0 0 2 1 8 ( ( a r t h o r w a r e 6 网上多媒体课件制作 周苏明清华人学出版社2 0 0 2 1 9 a r t h o r w a r e 6 多媒体课件制作实例敦程孙全党 电子1 业出版社2 0 0 2 2 0 多媒体课件创作与应用谭浩强主编机械工业出版社2 0 0 2 2 l 多媒体课件制作实用教程 刘振华清华人学出版社2 0 0 3 2 2 ( ( a r t h o r w a r e 课件制作实例教程石明贵电子丁业出版社 2 0 0 3 2 3 用f l a s h 制作多媒体课件刘燕彬人民邮电出版社 2 0 0 3 2 4 ( ( a r t h o r w a r e 课件制作方法与技巧方其贵人民邮电出版社 2 0 0 3 2 5多媒体素材与课件制作赵文斌哈尔滨工业大学出版社 2 0 0 3 2 6 ( ( p o w e r p o i n t 2 0 0 0 课件制作方法与技巧 方其贵人民邮电出版社2 0 0 3 2 7 多媒体课件制作实践 晶玉课件创作室机械工业出版社2 0 0 3 2 8( ( d r e a m w e a v e rm x 标准教程 王克杰等 中国宇宙山版社2 0 0 3 2 9 多媒体c a i 课件原理与制作陈文庆等冶金工业出版社 2 0 0 3 * 3 0 教育多媒体软件开发石明贵等清华大学出版社 2 0 0 3 3 1 多媒体课仲制作入门与提高郑基亮朱平辉清华大学出版社 2 0 0 3 3 2多媒体深件制作教程陈芳林电子t 业出版社 2 0 0 3 3 3高校多媒体课件制作实例教程李绯，李斌清华大学出版社 2 0 0 3 3 4多媒体课什制作教程实战网络版晶玉课件编写组机械r 业出版社 2 0 0 3 3 5多媒体课件制作教程实战中小学版品玉课件编写组机械工业出版社 2 0 0 3 3 6中小学多媒体醒件创作案例精讲一数学物埋化学彭文胜复旦大学出版社2 0 0 3 3 7多媒体课件设计案例教程陈炳木，张剑平北京科海电子出版社 2 0 0 3 3 8 多媒体课件制作精粹版 王正斌海洋出版社2 0 0 3 3 9 多媒体课件设计与制作易康 冶金业出版社2 0 0 3 4 0 多媒体课件实训教程赵秀英北京交通人学出版社 2 0 0 4 4 1 现代教育技术及多媒体课件制作 潭家玉哈尔滨j ：业大学出版社2 0 0 4 4 2 ( ( a u t h o r w a r e 7 多媒体课什制作与提高高志清中国水利水电出版社 2 0 0 4 4 3 多媒体课件制作刘清波等中国市场出版社 2 0 0 4 4 4 多媒体课仲制作技术黄堂红北京交通出版社 2 0 0 5 4 5 多媒体课件制作原理与应黄家荣西南交通大学出版社 2 0 0 5 4 6 新手学制作多媒体课件神龙t 作室人民邮电山版社2 0 0 5 4 7 多媒体课件发计理论与实践李振亭北京交通出版社 2 0 0 5 4 8多媒体课件制作教程张明、郭小燕等机械工业出版社2 0 0 5 4 9 ( ( f l a s h 多媒体课件制作专业教程 刘峰、魏云秀清华人学出版社2 0 0 5 张效贤 5 0多媒体课件制作与实例教程兰州大学出版社2 0 0 4 苏旺辉等 表2 - 31 9 9 8 年一2 0 0 5 年被c y g a 收录的中国学术期刊数据库中搜索及统计结果 ( 搜索时间：2 0 0 6 年4 月1 1 日) 以“软件工程”在摘要中二级搜索 搜索篇名一级搜索结果占百分比 结果 多媒体课件f 或 3 6 6 1 条5 7 1 5 6 多媒体c a i 课件) 多媒体课件制作( 或多媒体 1 6 5 7 条1 81 0 9 c a i 课件制作) 多媒体课件开发( 或多媒体 1 9 4 0 条5 226 8 课件设计) 对1 9 9 9 年一2 0 0 5 年被c n k l 收录的中国优秀硕博论文数据库搜索，分别按“多媒 体课件制作”、“多媒体课件设计”、“多媒体课件开发”为检索内容，结果如表2 - 4 、表 2 - 5 和表2 - 6 。 表2 - 4 检索项：多媒体课件制作 序 作者学位论文 中文题名毕业学校 号姓名年度级别 l 掷标枪多媒体c a i 课件的制作和使用研究 耿岳山东师范大学2 0 0 5硕士 针对泰国人汉语教学的多媒体课什制作与研 2陈记运天津师范人学2 0 0 5硕士 究 数字电子技术基础多作媒体c a i 课件 3 倪英燕山大学 2 0 0 5硕士 设计及制作 基于网络的“多媒体课件原理与制作” 4肖月宁曲阜师范大学2 0 0 4硕士 课程设计 基于网络的远程教育课程资源的多媒体集成 5董永锋河北l 业人学2 0 0 3硕十 技术及其课件制作合成系统 基丁x m l 的多；! ! | l 体远程教学课件制作及管理 6 雷宇河北丁业大学 2 0 0 3 硕十 研究 7 基于网络的多媒体c a l 课件的制作周红芳西安理上人学 2 0 0 2硕士 8 大学英语多媒体c a i 课件制作探索李晓岚 黑龙江大学2 0 0 1硕士 表2 5 检索项：多媒体课件开发 作者学位论文 序号中文题名毕业学校 姓名年度级别 1 高一物理多媒体课件的开发探究吴波 贵州师范大学2 0 0 5硕士 新编运动生理学教材多媒体c a i 课件的开发和 2王橹北京体育大学2 0 0 4硕十 初步研制 网络教育支撑平台中多媒体课件开发工具的研 3 杨丹 重庆大学2 0 0 3硕士 究与实现 d 基于软件工程的多媒体课件开发研究( 文献3 )龚玉清华东师范大学 2 0 0 4 硕十 5 汽车新结构多媒体课件开发方法的研究 简林莎长安大学2 0 0 3博士 电控汽油喷射系统( 原理与维修) 多媒体c a i 6斯晋华长安大学 2 0 0 3 硕士 课件的设计与开发 制浆造纸机械与设备多媒体c a i 课件的开 7 顾建刚南京林业大学 2 0 0 3 硕士 发 8 科学课程信息资源的建设 张红英 南京师范大学 2 0 0 2硕七 9 基于i p 的多媒体课件和教学管理系统的开发凌丹华北电力大学 2 0 0 2硕士 化工没各机械基础助教型多媒体c a i 课件 l o 盖华大连理工大学 2 0 0 0 硕士 系统的研究与开发 中国濒危脊椎动物多媒体c a i 课件的开发 1 1 田宏海河北大学2 0 0 0硕士 研究 1 0 表2 - 6 检索项：多媒体课件设计 学位论文 序号中文题名作者姓名 毕业学校 年度 级别 l 数字电子技术基础多媒体c a i 课件设计及倪英燕山大学2 0 0 5 硕士 制作 2 柴油机拆装多媒体c a i 课件设计与开发杨定国大连理工大学2 0 0 5硕士 3 中学历史学科多媒体辅助教学课件的设计徐瑛华东师范大学2 0 0 4硕士 4 跳远多媒体c a i 课件的设计及应用效果研究王凌娟华南师范大学2 0 0 4硕士 5 网络环境下的多媒体英语阅读课件设计的研究林丽云华南师范大学2 0 0 3硕士 基于x m l 的多媒体课件协同编写和装配系统的黄建斌 西安电子科技 2 0 0 2硕士 6 设计与实现人学 基于w e b 的多媒体网页课件协同设计与装配系尚谰西安电子科技 2 0 0 2 硕士 7 统的设计与实现大学 多媒体计算机辅助化学教学课件设计的理论与冯霞四川师范大学2 0 0 1硕士 8 方法探讨 9 多媒体c a l 课件的开发设计及其网上发布刘德学四川师范大学 2 0 0 1 硕士 对表2 - 4 、表2 5 和表2 - 6 的结果以“软件工程”为关键词进行二级搜索，统计结 果如表2 7 。 表2 7 ( 搜索时间：2 0 0 6 年4 月1 1 ) 一级搜索 以“软件工程”为关键词在摘要以“开发模型”在摘要中 搜索题名 结果 中二级搜索结果二级搜索结果 多媒体课件 4 4 条 3 条3 条 多媒体c a i 课件 1 5 条 1 条0 条 多媒体课件制作8 条0 条0 条 多媒体课件开发1 1 条 1 条( 文献3 ) ( 序号前有t 标记的)2 条 多媒体课件设计9 条0 条1 条 通过上述搜索结果可以得出以下两点结论： ( 1 ) 近8 年内的学术论文对于多媒体课件这一领域的研究，其重点大多数侧重于 开发工具的研究和介绍，缺乏整体系统的开发思想和方法； ( 2 ) 不论是研究多媒体课件的制作还是研究多媒体课件的开发设计，涉及软件工 程思想的只占极少数。 3 多媒体课件开发现状存在的问题 综合分析以上的调查结果，可以看到目前多媒体课件开发现状存在的主要问题有： ( 1 ) 课件开发重视工具和技术的应用，轻视系统整体的开发方法，忽视课件开发 作为软件开发的基本的思想的研究。技术无疑是课件开发成功的保证，但是仅有技术的 利用和开发，往往陷入技术的“泥潭”，无法从整体来控制课件开发，结果造成开发效 率底下，而质量无法保证，难以真正满足教学的需要。 ( 2 ) 课件开发的层次和水平不一，开发主体主要为教师、中小学校、大中专院校 和软件企业。其中以教师为主体的课件开发存在各自为战、通用性差、规模较小等问题； 而以各学校为开发主体的开发规模虽然稍大一些，但还是各自为营，市场化程度不够， 通用性差；软件企业和软件公司采用市场话运作，瞄准广阔的教育市场，分析了今后教 育的网络化和多元化，所以开发的规模相对大一些，人员的分配也相对合理，应该是今 后多媒体课件开发的主要主体。 ( 3 ) 课件作为一种教育软件，其市场化和产业化程度还是较低，低水平重复的课 件开发现象较为严重，在课件的丌发过程中，太注重开发结果，而轻视开发过程，注重 课件的功能实现而轻视课件的设计原则，开发过程不规范，开发周期较长。 4 当前课件开发方法分析 现代教学要求多媒体课件是大规模、系列化、网络化的，而当前开发多媒体课件 的方法无论从指导思想、开发规模还是从开发过程看，都不能适应课件的要求。 ( 1 ) 从指导思想看，当前多媒体课件开发过于依赖教学设计的思想，而忽视多媒 体课件作为软件应当具备的属性，缺乏统一的指导思想。多媒体课件作为一种特殊的教 育软件肯定要满足教学性原则，但是绝对不能完全以教学设计的思想米取代课件开发作 为软件开发的一般思想和规律。课件设计同样具有定义与计划、可行性分析、软件设计、 软件实现、软件的运行与维护这样的软件生命周期，具有软件提出到最终淘汰的过程。 认识到这一点，才能准确合理地划分课件丌发的阶段、明确各个阶段的任务和各个负责 人的职责，提高课件开发效率。 ( 2 ) 从具体开发过程看，以教师个人和小组为开发主体的课件，其丌发过程模糊， 层次不明确，只是本着为教学服务的原则，开发出能适应个人或小范围内的课件；以大 中小学和软件公司为开发主体的课件开发， 设计、结构设计、素材合成、教学评价等。 主要包括以下几个过程，即项目计划、教学 而往往在实际的开发中这些过程只是隐含在 开发人员的脑海里，并没有形成规范的流程，缺乏显性的操作流程，从而使得课件开发 步骤混杂、开发阶段划分不清、人员分工不明，往往产生工作的反复、交错与倒置，缺 乏完整性、统一性和连续性，影响课件的开发进度和效率。 ( 3 ) 从开发队伍来看，当前课件开发主要为传统的个体化开发，所以开发的课件 具有技术性差、美观性差、通用性差等缺点，使得开发效率和质量难以保证，开发过程 有着较大的随意性、课件的可靠性也较差。多媒体课件一般是专门针对某一门学科课程 的，既涉及到教学内容的教育性和科学性，又涉及到软件实现的技术性和效益性，所以 课件开发需要多种专业人员的合作，主要有学科教师和学科专家、美工、媒体制作和集 成人员、编程人员、网络人员等。 所以，随着多媒体课件的r 益规模化、系列化和产业化，多媒体课件的开发思想、 开发过程和开发规模都要相应的改善，才能提高课件的开发效率、保证课件的开发质量、 满足课件的发展要求。 第3 章从软件工程的角度分析多媒体课件的开发 将软件工程的思想和方法引入到多媒体课件的开发中是一个必然的过程。但多媒 体课件作为一个具有自身独特性教学性的子概念，在很多层面上自然不同于一般软 件。 3 1 软件、软件工程及其开发模型 1 软件 软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，它是包括程序、数据及其相关文 档的完整集合。软件是一种逻辑实体，因而它具有以下特征： ( 1 ) 软件是被开发的，而不是被制作的。 ( 2 ) 软件有它的生命周期。 ( 3 ) 大多数软件是由客户定制的。 软件按照其功能可分为系统软件、支撑软件和应用软件。具体情况如表3 1 。 表3 1 软件按功能划分情况 i 系统软件操作系统、数据库管理系统、设备驱动程序等 支撑软件文本编辑程序、文件格式化程序程序库系统等 商业软件、工程与科学计算软件、计算机辅助设计制造软件、系统仿量软件、 应用软件 医疗制药软件、办公自动化软件、教育计算机辅助教学软件等 2 软件工程 软件工程的定义有如下几种：( 1 ) b o e h m ：运用现代科学技术知识来设计并构造计 算机程序及为开发、运行和维护这些程序所必需的相关文件资料。( 2 ) i e e e ：软件工程 是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。( 3 ) f r i t zb a u e r ：建立并使用完善的工程 化原则，以较经济的手段获得能在实际机器上有效运行的可靠软件的一系列方法。 3 软件工程过程 软件工程主要有以下几个过程。 ( 1 ) 规格说明：规定软件的功能及其运行的限制。 1 4 ( 2 ) 软件开发：产生满足规格说明的软件。 ( 3 ) 软件确认：确认软件能够完成客户提出的要求。 ( 4 ) 软件演进：为满足客户的变更要求，软件必须在使用过程中演进。 4 软件生存周期 软件有一个孕育、诞生、成长、成熟、衰亡的生存过程，这个过程就是计算机软 件的生存期。软件生存期有六个阶段，即制定计划一需求分析一软件设计一程序编码一 测试一运行维护，如图3 1 。 ( 1 ) 制定计划：确定要开发软件系统的总目标，给出它的功能、性能、可靠性以 及接口等方面的要求；研究完成该项软件任务的可行性：探讨解决问题的方案；制定实 施计划，连同可行性报告提交审查。 ( 2 ) 需求分析：对待开发软件提出的需求进行分析并给出详细的定义，即解决“做 什么”的问题。编写出软件需求说明书，提交评审。 ( 3 ) 软件设计：把已确定了的各项需求转换成一个相应的体系结构。进而对每个 模块要完成的内容进行具体的描述，即解决“怎么做”的问题。编写设计说明书，提交 评审。 其中，软件设计的任务主要有概要设计和详细设计。 ( 4 ) 程序编制：把软件设计转换成计算机可以接受的程序代码。 ( 5 ) 软件测试：再设计测试用例的基础上检验软件的各个组成部分。 ( 6 ) 运行维护：已交付的软件投入正式使用，并再运行过程中进行适当的维护。 软件提出 5 软件生存周期模型 图3 - 1 软件生存周期 软件淘汰 软件生存周期模型是跨越整个生存期的系统开发、运行和维护所实施的全部过程、 活动和任务的结构框架。主要有瀑布模型、渐进模型、螺旋模型、增量模型、原型模型、 喷泉模型和智能模型等。 ( 1 ) 瀑布模型 瀑布模型是7 0 年代的软件技术中认为最好的、而今还在被广泛使用的模型。它主 要强调编码与调试过程按序进行，不能超越。瀑布模型认为生存周期的各个阶段是顺序 的，每个阶段的工作产品在其进入下一阶段前必须完成。每个阶段的结果要用前一阶段 的需求进行验证。它的使用要有个前提就是一开始就能将系统需求定义清楚。 图3 - 2 瀑布模型 ( 2 ) 快速原型模型 快速原型模型出现于8 0 年代。它主要为克服瀑布模型的“一次通过”的困难而 产生的，它强调通过客户对系统原型的一系列进化来精练系统需求。快速原型模型的 关键是一知道渐进的系统原型，然后使用“快速原型”并“抛弃原型”。用渐进来代替 计划，方便优先，尽早得到客户的反馈，以使最终的系统能更好地反映客户的需求。 如图3 3 。 ( 3 ) 螺旋模型 螺旋模型是由b o c h e m 引入的，其主要基础是迭代式的风险评估。在螺旋模型中， 项目中每个主要的活动是按当前风险评估后进行计划的。螺旋模型将软件= ：j 1 = 发分为四 个主要活动部分，并由决策轴线将它们分成四个象限。即制定计划一目标的确定、可 选方案和限制：分险分析一对可选方案的分析，风险的确定和解决，做出继续还是停 止的决策；开发工程下一级软件产品的开发；用户评价一用户对工程结果的评价。 软件开发工程从中间开始，顺螺旋线往外走，就可以一步步建立起完善的软件版本。 客户 客产偶产 反馈 客户用户 反馈 图3 - 3 快速原型模型 ( 4 ) 增量模型 增量模型在各个阶段并不交付一个可运行的完整产品，而是交付满足客户需求的 可运行产品的一个子集。整个产品被分解成构件，开发人员一个构件接一个构件地交 付软件产品。 用增量模型可以缩短产品各部分的开发时间，这种模块化、构件化的作业方式， 在解决关键部件和环节时显得尤为便利。但是其困难是，每个附j j d 鲋j 构件在并入现有 的软件体系结构时，必须不破坏原来已构建好的部分。从一定意义上说，增量模型本 身存在自相矛盾的危险有可能导致构件无法安装在一起。 卜规格说明组 一+ 设计组 实现和集成组 图3 4 增量模型 1 7 ( 5 ) 喷泉模型 在0 一o ( 面向对象) 的方法中，提出了与瀑布模型相对应的喷泉模型，该模型的 主要特点是认为软件生命周期的各个阶段是相互重叠和多次反复的，如图3 5 ，就像 水喷上去又可以落下来，既可以落在之间，也可以落在最底部。体现了软件创建所固 有的迭代和无间隙的特性，这种无间隙是指在开发活动中，分析、设计和编码之间无 明显边界。 图3 5 喷泉模型 ( 6 ) 智能模型 智能模型也称为基于知识的软件开发模型，综合了多种模型，并把专家系统结合 在一起，此模型应用于规则的系统，采用规约和推理机制，帮助软件人员完成开发工 作并使维护在系统规约一级进行( 如图3 - 6 ) 。 在实际的软件开发中，软件设计者应根据具体实际情况选择合适的模型，并能灵 活地融汇各种生命周期模型的特点和优点，从而优化开发效率和开发成本。 3 2 课件、课件工程及多媒体课件生存周期 1 课件和多媒体课件 课件是一种教育或计算机辅助教学类的应用软件，即教学软件。从软件到教育软件， 再从课件到多媒体课件，各个概念之间的关系可用图3 7 表示。本文提到的课件泛指多 媒体课件。 图3 7 课件相关概念之间的关系 由此可见，多媒体课件虽然是软件的一个很小的分支，但是它作为一种教学软件， 属于计算机应用软件的范畴，还是应当具有应用软件的属性，在开发中使用软件开发的 一般规律，即从多媒体课件的定义与计划、分析、设计到的运行与维护整个的软件生命 周期；但多媒体课件又不完全等同于一般软件，它具有教学性和多媒体的特征，所以也 不能完全照搬一般软件的开发过程和模型。 2 课件工程 由软件工程的概念提出课件工程的概念，是有着内在的必然逻辑的，是将软件工程 的思想和方法引入到多媒体课件开发中的必然结果。但由于课件作为具有教学性的一个 软件的子概念，必然在多个层面不同于一般软件，所以课件工程其实质就是采用软件工 程的概念、原理、技术和方法来开发和维护课件。 1 9 针对当前课件开发的现状和课件发展的趋势，越来越多的研究者认识到采用软件 工程的方法开发课件的必要性，而且已经应用到课件开发的实践中来。从软件工程到课 件工程，是计算机辅助教学和软件工程两个学科领域的交叉融合，同时也是课件开发方 法的跨越。 课件工程和软件工程同样以软件生命周期为基础，其主要差异和比较如下表所示。 表3 2 软件工程与课件工程的比较 软件工程 课件工程 研究对象一般软件多媒体课件 侧重目标功能实现内容再现 多种领域( 商业、交通、医教育领域( 课堂教学、远程教学、网络教学等) 应用领域 疗、教育等) 高级编程语言( v c h 、 多媒体制作工具( p o w e r p o i n t 、p h o t o s h o p 、f l a s h 、 工具软件a u t h o r w a r e 、d i r e c t o r 、d r e a m w e a v e r 等) 或高级编程 j a v a 、v b 、等) 语言( v b 等) 计算机专业人员( 系统分析多种专业人员( 学科教师或专家、教学设计专家、美 开发人员 员、程序员、软件测试员等)工、媒体制作和集成人员、系统分析员、程序员等) 软件工程和课件工程的所有差异的根本就是研究对象，即软件形态的不同，所以开 发目的和开发过程就不同，进而就决定了开发的生命周期、开发方式、开发环境、开发 工具、开发使用的模型和方法都不同。 3 课件工程基本原理 课件工程既具有软件工程的一般原理，又具有自身的特殊规律，主要有以下几点。 ( 1 ) 分阶段的生命周期计划。不同分工人员从事不同的阶段中相对独立的任务， 可以有效降低开发的难度，提高开发的进度和效率。责权明确是现代管理的一个基本要 求，在课件，i ：发过程中也同样如此。课件开发过程中设计人员多，专业知识广，这就要 求整个开发过程必须作为一个划分阶段的整体的系统来进行，否则个别阶段的迟滞将拖 延整个开发进程。 ( 2 ) 教学性和技术性的统一。课件具有内在的学科逻辑和特定的教学内容，因此 必须符合教学规律，把握教学特性。课件又是一种教学软件，其开发必须符合技术规范， 声音