积件系统设计之我见
上海师范大学计算机科学系 王旭卿
积件思想是我国学校计算机辅助教学发展的新思维,它改变了教学软件的设计、开发与使用相互割裂的局面,使教师能利用计算机这一有力工具,自觉运用教学设计和学习理论,自己制作适合各种教学情境的教学软件,真正做到以不变(积件)应万变(教学实际)。
一、实现积件思想的可行性
计算机技术的高速发展,为实现积件思想提供了强有力的技术保障。首先,硬件基础已经成熟,大容量的存储设备(光盘)可用来存储积件库中众多的教学资源,网络化、信息化的环境为教学资源的共享和交流垫定了基础,越来越快的计算机处理器速度为教学信息的输入、存储、处理、输出提供了保障。其次,软件技术也日益成熟,以面向对象程序设计思想为基础的可视化开发工具越来越多,给用户提供了易学易用的软件开发环境。
二、积件系统设计的依据
1.教师的需求
考虑到目前大部分教师使用计算机的水平不高,而且忙于日常的教学和学生管理,所以直接面向学校师生的积件系统应在易学易用性方面多下工夫,使教师能借助积件系统这一工具灵活方便地制作教学软件。其次,积件系统还应具有开放性、自繁殖性,允许师生不断扩充积件库(教学资源)和对已有的教学资源进行再加工,以满足不同教学情境的需要。
2.优秀工具软件的启示
积件系统的设计借鉴了众多优秀工具软件的优点。在这些实用工具软件(Word、Excel、PowerPoint、Access等)和开发工具软件(Authorware、VB、Delphi、PowerBuilder等)中,蕴涵着先进丰富的、面向用户设计的功能和操作(如OLE2.0对象链接与嵌入、对象呈现的特技设计、模板、向导、直观的流程图设计结构等)。特别是面向对象的程序设计思想为积件系统的设计注入了活力,使积件系统的适用面更广,既适合普通师生用它制作教学软件,也可供有一定编程基础的教师进行二次开发,从而使教学软件的质量和制作效率都有所提高。
3.有关教育、教学的理论和规律
因为积件系统是为实现学校课堂教学技术现代化而设计的,所以应围绕课堂教学的特点和规律,充分考虑到教师运用不同的教学方法进行课堂教学的需求,合理运用有关教育、教学的理论和规律。
三、积件系统设计模型
综合考虑积件系统设计的三个依据,笔者设计了一个积件系统设计模型(如上图所示)。该模型由三个层次组成,第一层是直接面向教师和学生的积件组合平台,利用这一平台,教师可制作自己的教学软件;第二层由三个库组成,分别是微教学单元库、素材呈现方式构件库和二次开发构件库,这三个库可分别被积件组合平台使用,有一定编程经验的教师可利用素材呈现方式构件库中的构件生成适合自己需要的自定义构件,并存入二次开发构件库;第三层是多媒体教学素材库,它不能直接被积件组合平台使用,而是通过素材呈现方式构件库中的构件装入素材来使用。
1.多媒体教学素材库
素材库位于积件设计模型的最底层。为便于检索、使用、管理和维护,素材库应使用类似于Windows95中的资源管理器来管理多级文件夹和文件的树型结构,以合理的分类规则来进行组织和管理。
此外,素材库还应具有可扩充性,允许教师将自己收集、加工的素材添加到树型结构的素材库中。可以存储到原有的类别中,也可以创建新类别,将新素材存储到新类别中。这种可扩充的功能受到了PowerPoint软件中ClipArt(剪贴画)管理机制的启发。总之,易检索、易使用、易管理、易维护、易扩充是多媒体教学素材库的基本特点。
2.微教学单元库
微教学单元是为帮助教师讲授某个教学难点或帮助学生学习某个知识技能点而设计的"小课件",一般由不止一种媒体素材组成。这些基于各学科基本知识点的"小课件"组成了微教学单元库。从易检索、易使用、易管理、易维护的角度考虑,微教学单元库也应使用树型结构和合理的分类规则。
积件组合平台应提供导入微教学单元的接口。教师可在积件组合平台中直接使用它,将其与其它多媒体教学素材组接起来,用于适当的教学情境之中。这样,可大大提高教师制作教学软件的效率,而不必为一个常用的知识点,从头开始集成大量多媒体教学素材。
除了使用积件系统自带的微教学单元库之外,教师还可利用积件系统自己制作某一知识点的微教学单元,并扩充到微教学单元库中。这样,教师在自制的教学软件中可反复使用自制的微教学单元,也可通过网上教学资源库与其他教师共享和交流。Authorware中有关model(模块)的一系列功能为自制微教学单元和扩充微教学单元库提供了范例。
3.素材呈现方式构件库
素材呈现方式构件库是一系列基本构件(或称对象)的集合,包括描述多媒体教学素材的图形、文字、声音、表格、公式、曲线、动画、视频对象等。每个对象封装着有关这一对象的外观(属性)和行为(方法)。这犹如一个"黑箱",你不必了解对象的属性和方法如何实现,只需调用即可。
使用某一对象时,教师可从多媒体教学素材库中选择有关的素材使该对象实例化,通过操作已实例化的对象的各种属性和方法,达到控制各种素材呈现方式的目的。例如,修改对象的各种属性(大小、颜色、阴影、边框等)和控制对象的多种方法(移动、闪烁、反白、渐变等)。
为了易于操作对象的属性和方法,积件组合平台应提供简单易用的使用环境,如用类似于VB的属性列表方式来管理对象的各种属性,属性的修改和设置可从预先设置的属性值中选择。方法的操作可以借鉴Access97中建立自定义宏的方式,不需要教师记住所有的方法名和有关的各种参数,而是以选择、填空回答的方式赋予对象各种行为。
4.二次开发构件库
二次开发构件库专门用来存放教师利用素材呈现方式构件库中的构件重新生成的自定义素材呈现方式构件,以满足具有较高编程水平的教师扩充自己教学资源的需要。
当教师对积件系统中素材呈现方式构件所提供的属性和方法不满意时,可利用积件组合平台提供的功能,用二次开发工具从原素材呈现方式构件(简称父构件)中派生一个新的素材呈现方式构件(简称子构件)。子构件除了继承父构件中的所有特征(如属性、方法)之外,教师还可以修改子构件的个别特征。派生的子构件存入二次开发构件库中后,可以被需要这些子构件的多个教学软件使用。这种二次开发构件的优点是,修改一次、使用多次。特别是当子构件的某些特征被重新修改之后,使用它们的多个教学软件能自动完成相应的修改,不需要教师自己重复修改,这也体现了积件组合平台高效的维护能力。
5.积件组合平台
积件组合平台是直接面向普通师生、提供集成二次开发构件库、微教学单元库、素材呈现方式构件库和多媒体教学素材库来制作教学软件的一个工具。因此,易用、开放、高效、实用是积件组合平台的基本特点。
积件组合平台的主操作界面应类似于Authorware流程图式的软件设计和制作结构,对于一般教师,无需程序设计就可以方便地制作出教学软件。
对于一些常用的教学策略,积件组合平台应能提供向导式的教学软件制作方式,通过一系列有序的填充和选择来自动生成特定教学策略的教学软件,如讲述式、讨论式、习题操练式、动手实验式的教学软件等。在自动生成教学软件的基础上,教师可进一步调整、修改,直到满足教学情境的需要。
制作好的教学软件除了在积件组合平台中播放、运行之外,还应提供脱离积件组合平台的运行机制,如提供一个小巧玲珑、易于安装的教学软件播放器,或能够生成完全脱离平台的可执行文件。
为了让具有一定编程经验的教师开发二次开发构件库,积件组合平台应提供二次开发的工具,使教师可以方便地生成自己需要的素材呈现方式构件。
积件组合平台还应维护、支持它的各种教学资源库,如使用类似于VB4.0或Excel5.0中的ObjectBrowser(对象浏览器)来管理二次开发构件库、微教学单元库和素材呈现方式构件库,结构化地组织库中基本部件的所有特征,方便教师检索和使用。
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