课件系统开发工程管理.doc

九、课件系统开发工程管理 教学内容： CAI 开发的一般过程； 前期准备工作阶段； 中期开发； 后期工作。 教学目的与要求： 了解 CAI 开发的过程； 知道过程中应该注意的问题。 教学过程： 1、开发过程 选题，可行性分析和策划 制作总体设计方案 编写开发计划 2 、注意事项 作业： 由四个组成一个课件制作小组，将 CAI 开发过程实践一遍，另制作出一个课件来。 课时分配：上机 4 课时。 实验项目：1、Authorware6.5知识对象制作考试题2、Authorware6.5综合例题 当前，世界上正在进行着一场以信息科学技术发展为主流的科学技术革命，人类社会正在由工业社会转入信息时代。计算机的发展和广泛运用是这一时代的主要特征。多媒体计算机技术使多种信息的处理、存储、传送都可由计算机实现，人们可利用它来工作和美化生活，信息直接进入了家庭和社会各方面。同时现代通信技术发展的智能化、宽带化、个人化趋势，使多种信息可以迅速的传送到人，服务到人。 EDI( 电子数据交换 ) 、 E-mail( 电子邮件 ) 、 ISDN( 综合业务数字网 ) 等技术的推广和发展，使人们免除了许多信件来往和交通运输的麻烦，使世界或全国性的资金清算可以迅速完成，远程、分散的 “ 讨论 ” 与 “ 会议 ” 可以随时召开，极大的方便人类。 8.1 一些基本概念 8.1.1 计算机辅助教育的内容 计算机辅助教育 (Computer-Based Education 简写为 CBE) 是指以计算机为主要媒介所进行的教育活动。也就是使用计算机来帮助教师教学，帮助学生学习，帮助教师管理教学活动和组织教学等等。它分为如下几个方面： 1 、计算机辅助教学 (CAI) 计算机辅助教学 (Computer Assisted Instruction) 是以计算机为主要教学媒介所进行的教学活动，即利用计算机帮助教师进行教学活动。例如，用计算机演示数学的各种函数图像，帮助学生弄清函数性质，让学生在计算机终端上做有关的操练，并由计算机提供适当的帮助和鼓励等等；或是由计算机提出一个任务，让学生使用各种工具和方法去解决，等等，都属于计算机辅助教学活动。 与 CAI 相连的还有计算机辅助训练 (CAT) 与计算机辅助学习 (CAL) 。 计算机辅助训练是指用于职业培训的计算机辅助教学，其特点是学习目标十分明确，偏重于操作能力及应变能力的培养与训练。 计算机辅助学习通常是CAL的同义语。但是在某些论文中，该术语的含义是强调学生的学习方面，例如用计算机查询有关教学内容；用计算机来从事问题求解，学习各种学科问题的解决方法等等。 2 、计算机管理教学 (CMI) 计算机管理教学 (Computer-Managed Instruction) 是以计算机为主要处理手段所进行的教学管理活动，包括用计算机帮助教师监测和评价学生的学习进展情况，收集反映学生学习的各种信息，提供帮助教学决策的信息，指导学生的学习过程，存放和管理教学材料、教学计划及学生成绩记录，并向教师做出报告，等等。 它的作用主要是为每个学生规定教学计划，并供学习进展报告；存放和管理教学材料，以提供师生选用或按学生进度进行教学；对学生能力和进展程度进行分析评价，以给出处方，对学生进行补救或加以强化，帮助学生更好地掌握所学知识。 3 、计算机辅助教育行政管理 计算机辅助教育行政管理的作用是：收集和汇总各种行政管理信息 ( 如财政、教师档案、学生档案、资源物资状况等 ) ，存放在相应数据库中，以备学校和各级教育行政部门的工作人员查询或向上级领导做出报告；提供有关教育工作的计划、管理、调度、规划等方面的建议和决策分析等。它是计算机在学校教育中应用最早的领域之一。 计算机辅助教育行政管理的许多功能与一般事业单位的行政管理并没有很大的差别，因此可以借用企事业的事务管理系统。 4 、计算机教学 计算机教学是以计算机为内容的教学活动，包括计算机结构、原理、编程、操作以及应用技巧。 信息时代向教育提出的一个重要任务就是要使未来的人都能应用计算机，并具有一定的计算机文化修养。这种文化修养就像现代人在文明社会中所必需具有的听、说、读、写能力和文化知识修养一样重要，在八十年代初，人们把它称之为计算机文化 (Computer Literacy) 。 具体地说，计算机文化可以归纳为以下几个主要方面：普及计算机知识，使学生具有较强的计算机意识，一定计算机应用能力和程序设计能力。 计算机常识是指信息时代的成员所必需的计算机基础常识。例如，计算机的工作原理、结构组成、发展概况、优点及局限、计算机犯罪及其它伦理道德问题等。 计算机意识是指学生不再害怕接触计算机和对计算机怀有不信任、焦虑不安等态度，而是感到计算机是一种可用工具之一，无论遇到什么任务或问题，就会产生 “ 能不能用计算机去解决 ” 的想法。 计算机运用能力是 指评价 与选用计算机系统，并能用它来解决实际问题的综合能力，包括操作与应用各种硬软件系统，适当的编写和进行自己的程序等等。 5 、 CAI 的特点 作为一种教学媒体，计算机可以起到与其它传播媒体一样的呈现知识，给予反馈作用，但是由于 其有着 存贮、处理信息、工作自动化等功能、因此 CAI 具有如下特点： (1) 大容量的非顺序式信息呈现。计算机可存贮相当丰富的信息量，可包括一门课程或与某个对象有关的全部知识。学习者既可以浏览所有知识，也可以按需要获取其中任意所感兴趣的一部分，而不仅是按顺序阅读，或是按教师所给出的那一部分的内容进行阅读。 (2) 学生可以控制学习内容和学习进度。通常的 CAI 系统都允许学生选择学习内容，也设置一些同步措施，仅当学生学习了前一部分知识后才进入下一步的学习。这样，学生的学习进展不受时间与地点的限制，可以取得最佳的学习速度。 (3) CAI 系统可以通过提问、判断、转移等交互活动，分析学生的能力和学习状况，调节学习过程， 实现因 人施教的教学原则和及时的反馈原则。 (4) 因为教学进度由学生控制和连续的提问 反馈或是操作 反应刺激等交互活动，学生在 CAI 活动中处于一种积极、主动的精神状态， 不象被动受教时那么容易疲劳和受干扰，教师从而可以取得较好的教学效果。 (5) 计算机可保留各个学生的学习进展记录，并进行各个学生的学习进程分析和群体学习分析，对教师或软件开发者提供了教学决策支持。 (6) 目前的网络技术使 CAI 可获得群体的支持，解决个别化学习与群体学习的矛盾。 (7) 实验证明，CAI 活动的效果受教师态度的影响，积极推广CAI的教师所用 CAI 的教学效果好，反之亦然。 另外还有一个尚有争议的说法，就是一部分研究人员认为： CAI 所呈现的教学内容不如教材、黑板等媒介所呈现的材料记得那么长久。而另一部分研究人员持相反的看法，这一点还有待进一步研究。 8.2 计算机多媒体课件开发概述 我们在开发多媒体课件前，首先应该了解什么是 “ 多媒体课件 ” ，多媒体课件的主要特征有哪些等等。这些是开发多媒体课件，进行多媒体教学必备的知识。本节将对上述问题进行简要的阐述。 8.2.1 多媒体课件的定义 多媒体课件是一种根据教学目标设置的表现特定教学内容和反映一定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，能让学生进行交互操作，并对学生的学习做出评价。多媒体课件的开发与一般计算机应用软件的开发过程大致相同，都要运用软件工程的技术和方法。但由于多媒体课件是面向教学过程的，因此，多媒体课件的开发并不完全等同于一般计算机应用软件的开发，需要充分考虑多媒体课件的特点，应用的教学情况，并在现代教育思想和教育理论的指导下，遵照科学的流程才能使开发的多媒体课件符合教学规律，取得最好的教学效果。 由于多媒体课件的教育性的特征，对多媒体课件提出以下的基本要求： (l) 正确表达教学内容：在多媒体课件中，教学内容是用多媒体信息来表达的。各种媒体信息都必须是为了表现某一个知识点的内容，为达到某一层次的教学目标而设计、选择的。各个知识点之间应建立一定的关系和联系，以形成具有学科特色的知识结构体系。 (2) 反映教学过程和教学策略：在多媒体课件中，通过对多种媒体信息的选择与组织、系统结构、教学程序、学习导航、问题设置、诊断评价等方式来反映教学过程和教学策略。一般在多媒体课件中，大都包含有知识讲解、举例说明、媒体演示、提问诊断、反馈评价等基本部分。 (3) 具有友好的人机交互界面：交互界面是学习者和计算机进行信息交换的通道，学习者就是通过交互界面进行人机交互的。多媒体课件中的交互界面多种多样，最主要的有菜单、图标、按钮、窗口、热键等。 (4) 具有诊断评价、反馈强化功能：由于计算机具有判断、识别和思维的能力，所以，我们利用计算机这些特点，在多媒体课件中通常要设置一些问题作为形成性练习，供学习者思考和练习。这样可以及时了解学习者的学习情况，并 作出 相应的评价，使学习者加深对所学知识的理解。 8.2.2 多媒体课件的主要特征 从表面上看，我们讲的多媒体课件包含的内容，如文字、图像、声音等几种媒体用电视技术也可以表现，但为什么我们不把电视称作多媒体呢？这是因为多媒体技术与电视技术有着截然不同的特征。多媒体技术及多媒体课件的重要特征有： (1) 信息载体的多样性：这是指所能处理的信息种类的多样化，是多媒体的一个最基本的特征。多媒体技术能够处理人类的一切感觉到的信息，如视觉、听觉。甚至包括触觉和嗅觉 ( 虚拟现实技术就可 以让人感受触觉和嗅觉 ) 等，这是一般电视技术所不能相比的。 (2) 媒体形式和媒体设备的集成性：集成是指以计算机为中心，综合处理多种信息媒体，它包括多种信息媒体的集成和处理这些媒体设备的集成。多种信息媒体的集成，包括信息的多通道统一获取、统一组织和存储、多种信息表现合成等。多种媒体设备集成，指的是具有处理多种媒体信息的高速并行的 CPU 系统、大容量存储器、适合各种媒体多通道的输入输出能力及外设、宽带通信网络接口等。一个好的多媒体系统，可以实现电视机、录音机、放像机、影碟机、声音合成器等多种不同的功能。加上必要的外部设备，还可实现传真、通信、印刷等功能。 (3) 信息表现的交互性：所谓交互性，可以理解为对话或交往，即相互间沟通或互传信息。多媒体的交互性，是指用户可以与计算机的多种信息媒体进行交互式操作，为用户提供有效控制和使用信息的手段。交互性是计算机多媒体技术最突出的特征，没有交互性的多媒体课件不能称为真正意义的多媒体课件。 (4) 超文本与超媒体：使用多媒体技术表达信息虽然是很好的形式，但仅仅将各种信息堆积起来并无太大作用，因为它不能直接告诉用户如何才能找到所需的信息，所以在多媒体中使用了一种称为超媒体的技术。 什么是超媒体呢？超媒体最早是源于超文本 (hypertext) ，超文本是一种非常新颖的文本信息管理技术，它以节点 (node) 为单位组织信息，在节点与节点之间通过表示它们关系的链 (link) 加以连接，构成表达特定内容的信息网络。超文本最简单的形式是文本的某一页 ( 或某一屏 ) 与其他页相联系 ，而复杂的形式则是每一屏的某一词语都能与另一部分或几部分文本相联系。由于超文本组织信息的方式与人类联想记忆方式有相似之处，从而可以有效地表达和处理信息。 超文本主要以处理文字为主，用这种超文本的方式组织处理多种媒体信息就是超媒体。所以，超媒体可以看作是在超文本基础上进一步拓展的结果。 Windows 下的应用软件一般都具有一定的超媒体特性。超媒体环境突破了纸张印刷品严格序列形式，也突破了一般视频技术的线性呈现方式，使用户可以进行随机访问，并且其多路径的性质使得学习者能够快捷、随机地获取大量信息。超媒体的本质是相互作用和探索性的，其特征在于所包含的信息是以多种形式出现的，而且以非线性方式进行控制。 多媒体课件是一种根据教学目标设置的表现特定教学内容和反映一定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，能让学生进行交互操作，并对学生的学习做出评价。 多媒体课件的开发与一般计算机应用软件的开发过程大致相同，都要运用软件工程的技术和方法。但由于多媒体课件是面向教学过程的，因此，多媒体课件的开发并不完全等同于一般计算机应用软件的开发，需要充分考虑多媒体课件的特点，应用的教学情况，并在现代教育思想和教育理论的指导下，遵照科学的流程才能使开发的多媒体课件符合教学规律，取得最好的教学效果。 虽然不同类型的多媒体课件各具特点，但经过多年的探索，教育技术专家已经总结出一套通用的多媒体课件开发流程，这个流程可以用图 8-1 表示： 图 8-1 通用多媒体课件开发流程 从图中可以发现，多媒体课件的开发包括 5 个步骤，共 13 个环节。需要指出：多媒体课件的开发的这些环节并不是一成不变的，而是一个动态循环的过程。设计者和开发者在经过了需求分析、教学设计、系统设计制作编程和动态调试等环节之后，需要对开发出来的多媒体课件进行形成性评价，并根据评价的结果进行修改。经过多次循环之后，才能符合教学的要求。此外，在多媒体课件的使用过程中，当教学需求或外部环境发生变化时，还需要从新进行修改，以适应新的变化。下面我们对最能体现多媒体课件开发特点的几个环节着重进行讨论。 8.3 教学设计与软件系统结构设计 8.3.1 教学设计 多媒体课件是一种教学系统。它和通常的教学系统 课堂教学系统的根本目的是一致的，不同的只是所采用的形态不同。如何确定多媒体课件的教学目标、教学内容、教学策略、分析学习者特征 s 、选择合适的媒体信息，实现教学过程的控制以及实现诊断评价都是多媒体课件开发中教学设计环节需要解决的问题，教学设计是多媒体课件成功的关键。 1. 选题、可行性分析和策划 假设你现在是一家计算机公司的产品开发部经理。你所任职的公司一直从事计算机商用软件开发，并在这个领域取得成功。现在公司的业务水平蒸蒸日上，公司有了剩余的资本，希望向新的服务领域开拓。现在董事会认为，当前中国最有前途的软件产业莫过于向中小学生提供 CAI 课件，并初步把投资目标定位在中小学生的课件开发上。 现在，公司董事会责成你为这个软件提出一个可行性分析报告，并指出开发软件的基本预算和计划，你该怎么做呢？ (1) 选题 这就是整个计划的第一步。确定一个好的、有商业前途的题目至关重要。如果你选择了一个冷门来开发你的软件，那么即使它做的美伦美奂 ，最终还是因为没有市场而失败。 公司董事会选择了向中小学生提供 CAI 课件作为发展方向，这是明智的。目前，各大城市中小学生家庭拥有电脑的数量已经非常庞大，而且，父母在为子女做教育投资时是不会吝惜的。随着电脑技术的发展和普及， CAI 将会成为一种潮流，如果抢先在这个领域有所作为，其经济效益和社会效益将非常可观。 同时，还可以抽取大数据量内容的部分，作为网上发行的课件。这样，可以在互联网上提高公司的知名度，争取把公司的站点建设成为一流的、高访问率的站点。这样，从广告业务中也可以获取一部分收益，并且可以提高公司的知名度。 另外，可以把课件包装成为适合于局域网运行的 CAI 教学自测软件，以提高教学的效果。这种软件的发行对象是学校，这就是所谓的 “ 网络教室 ” 计划。这样，还可以同时为学校提供装机和联网，维护的服务。 总之，前景是相当美好的，眼下的任务就是如何寻找一个突破口。 通过公司成员的讨论和最后决定，决定选择中学生的理化类实验作为初期开发目标。因为物理、化学实验具有形象性，适合于计算机模拟，直观性强、教学效果好，有利于开发和树立形象。如果初期市场反应不错，则可以立刻推出其他产品。 (2) 可行性分析 接下来，你必须向公司董事会证明，开发这个软件的预算在公司能够负担的财力之内；并且从这个软件上获得的利益，包括经济效益和社会效益，要大于对它的投入。 首先，你打算用什么软件来开发这个课件？ 一家从事商业软件开发的计算机公司，肯定有一些现成的开发软件。比如， Visual Basic,Delphi 等等。如果使用它们来开发软件，可以省掉一笔购买软件的费用。但是开发周期长，可能所多支付的开发人员工资都要高于购买软件的费用。如果考虑用 Authorware 来开发软件，则需要一笔购买软件的费用，同时还要考虑到对软件开发人员的培训费用。但是作为一家公司要向多媒体这个领域发展，购买 Authorware 是迟早的事情，这笔一次性的投入，将来还是会有所回报的。 其次，你准备花多少钱开发这个软件？ 投入的资金应该根据开发这个光盘的工作量和这个光盘的预期收益来确定。如果光盘的收益低，那么费尽力气将它开发的特别好，显然是浪费。初步预算，这张光盘的投入资金在 30 万左右 ( 其中包括购买软件的费用、相关人员工资、培训费用、管理费和税收费等 ) 。 这张光盘的目标消费者当然是广大的中小学生，未来，可以将其中的部分内容移植到网络上共享；还可以加强 CMI 功能后 ( 例如，使用 Macromedia Attain 用户，扩展其 CMI 功能 ) 放在学校的网络上进行处理，这样，它的潜在的消费者就是广大的中小学校，目前看来，光盘的定价在 100 元以下比较合适。如果在全国范围发行的话，销售量在 5-10 万张左右是比较理想的。考虑到盗版的因素，如果能保持在 3 万张左右，就可以赢利了，这里可见，有一个很重要的问题就是如何防止盗版。一方面要依靠国家司法打击的力度，另一方面，在软件里面也要设置一些障碍，给盗版者造成困难，争取到市场生存期。 最后，这张光盘可以带来多大的经济效益和社会效益，未来的升级计划如何，这些问题，都是要考虑的因素。 总之，作为一个以赢利为目的的企业，它开发软件的最终目的还是为了赚钱，进行可行性分析，就是对将要投向的那个项目进行预测，估计它是否能够赢利。 (3) 光盘的策划 光盘的策划至少包括如下几个方面： 这张光盘的制作至少需要哪些人员的参与？ 很显然，作为一张教学的多媒体光盘，需要： a. 资深的中小学教师，指导如何设计教学的例子 b. 系统分析员，进行总体的、结构上的设计；负责进度控制。 c. 美工人员，负责多媒体软件中所有的程序美化工作。 d. 程序员，负责编写程序代码，形成程序构架。 e. 管理人员，负责对外的联系，财务管理，人员调度。 f. 其他人员，例如编写文档的人员，录制解说词、声音的人员等等。 这张光盘将以什么样的结构来组织？ 采用什么方式来组织这张光盘，使得可维护性和可重用性最佳 ? 在 Authorware 可以利用的文件格式中，采用什么方式最好呢？我们不禁想起了 ActiveX 控件。的确， ActiveX 控件能够被 Authorware 很好地支持，并且现在的浏览器也支持控件，便于网上传播；而且 ActiveX 控件封装性很好，对于未来的调试查错非常有利。同时，公司还有大量的程序员，应该把他们现有的技术力量利用起来，而 ActiveX 正是许多编程语言都能很好的支持的 “ 标准件 ” 。 于是，它的基本构架为：外壳程序用 Authroware 来包装，但内核的模拟实验部分使用标准 AetiveX 控件来实现。 这张光盘应该怎么做？ 需要各方面的技术人员、管理人员的共同协作。一个产品都是许许多多人的智慧的共同结晶。作为开发组的成员之一，我们将尽力完成自己的一份工作，和他人协调合作，这样才能高效率、高质量的完成这个项目。 2. 制作总体设计方案 (1) 程序背景 下面两个步骤，通常由系统分析员来完成，这就是整个开发程序的蓝图，一切将从这里开始。 系统分析员所要确定的事情有： 目标群体对于软件的要求 从用户 ( 中学生 ) 的角度来考虑，他们对于光盘的要求和希望是什么？要和资深教师进行座谈，分析客户的需要。必要的时候，在某几个中学搞一个调查，根据调查的结果来分析软件的总体规模、内容取舍、美工创意等等。 分析目标机器的配置 开发时最可怕的事情就是在奔腾级的机器上开发，结果到了 486 上发现运行不了。固然，现在的 486 机器已经十分少见，但是目标机器如果定的太高必然导致很多的潜在用户对你的软件望而生畏，使预期的市场大大减小；目标机器如果定的太低，可能要增加开发难度，并且为了 迁就低 配置用户，就会导致整体效果降低。所以，在这两者之间要寻找一个最佳的结合点。 通常，我们要在下面几个方面来考虑用户机器的配置： 操作系统： 通常是 Windows 9X 操作系统，但是也要考虑有可能在低版本的 Windows 下发行的可能性。 CPU 档次及主频 这个因素通常会影响运行软件的速度，但是通常在 Windows 9X 下运行的机器，一般来说 CPU 不会对运行程序有多大的影响。 内容容量：要根据程序本身来定。 剩余磁盘空间： 这个量包括两方面： 一方面是硬盘的应用程序的空间，普通 Authorware 程序在 16M 内存下即可，另一方面是作为虚拟的硬盘交换空间。 显示器最大支持的颜色数， 如果目标机的最大颜色数只有 256 ，那么在开发的时候，必须要考虑到调色板的问题。如果目标机最大颜色支持到 16 位色或更高， 那么调色板问题就不再是一个问题。鉴于目前普及机型大多支持 16 位色或更高， 256 色的机器毕竟是少数，所以目标机拟定为 16 位色或更高。 显示器最大支持的分辨率： PC 机 17 寸显示器分辨率一般是 1024 768 。如果定位在 1024 768 ，那么 800 600 下用户将无法观看。如果定位在 800 600 ，则用户使用 1024 768 的分辨率时，就要使用 Cover/Uncover 函数。由于许多用户习惯于使用 800 600 分辨率，并且许多旧机器不支持高分辨率，所以最后选定为目标机分辨率为 800 600 。 8.3.2 软件系统结构设计 经过上面所述的教学设计工作之后，就可确保教学软件的教学性和科学性的要求，但如何将这些知识内容在计算机上通过灵活多样的形式加以表达，发挥多媒体的优势，突破教学难点，突出教学重点，培 养学生的能力和素质，我们还需要进行教学软件的系统设计。多媒体课件的系统设计是指对组成多媒体课件的各个要素，功能和框架进行系统的规划，主要包括结构设计、诊断测试与教学控制设计、反馈设计、导航策略的设计、屏幕界面的设计等内容。 1 、教学软件的结构设计 多媒体课件的系统结构规定了教学软件中各部分教学内容的相互关系及呈现的形式，它反映了教学软件的主要框架及其教学功能，多媒体课件的系统结构大多采用非线性的超媒体结构，在此基础上形成了四种组织结构方式，如图 8-2 所示 图 8 2 多媒体课件的系统结构 (1) 线性结构：学生顺序地接受信息，从 当前帧到下 一帧，是一个事先设置好的序列。 (2) 树状结构：学生沿着一个树状分支展开学习活动，该树状结构按教学内容的自然逻辑形成。 (3) 网式结构：多媒体课件的网状结构是超文本结构，学生可在内容单元间自由航行，没有预设路径的约束。 (4) 复合结构：学生可以在一定范围内自由地航行，但同时受主流信息的线性引导和分层逻辑组织的影响。 2 诊断、测试与教学控制设计 诊断是为断定学生的准备知识是否满足新知识学习的需要和找出学生地错误的原因而设计的教学环节。在以传授知识为主的多媒体课件中，诊断处理是必不可少的。在