教育軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)

教育軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院黃榮懷1教育技術(shù)學(xué)的專業(yè)方向教育技術(shù)學(xué)的基本理論信息技術(shù)教育數(shù)字媒體技術(shù)教育軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育2教育軟件概述（一）教育軟件的分類教育軟件是以服務(wù)于教育為目的，以數(shù)字代碼方式，將文圖聲像等信息存儲(chǔ)在磁、光、電介質(zhì)等載體上，通過計(jì)算機(jī)或具有類似功能的設(shè)備，供人們閱讀、聽錄或觀賞使用的計(jì)算機(jī)軟件或電子出版物。包括各種媒體化的學(xué)習(xí)材料和支持學(xué)習(xí)活動(dòng)的工具性軟件，如電腦知識(shí)教育軟件、語言教育軟件、科普教育軟件以及與學(xué)生課本內(nèi)容緊密結(jié)合的學(xué)生教育軟件，此外，還包括為實(shí)現(xiàn)教育信息化、數(shù)字化開發(fā)制作的校園管理教學(xué)軟件等各種軟件產(chǎn)品。本課中教育軟件特指在學(xué)與教的過程中使用的課件、學(xué)與教的支撐軟件與工具及教育管理中的軟件系統(tǒng)。3分類方法類型舉例按傳統(tǒng)的輔助教學(xué)類型分講解演示型、操作練習(xí)型、個(gè)別學(xué)習(xí)型、仿真模擬型、啟智有細(xì)型、問題求解型、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)型等按資源應(yīng)用的目的分多媒體教學(xué)資源庫提供各類CAI課件、視頻點(diǎn)播資料、教師備課教案、多媒體素材等各類資源圖書情報(bào)信息庫提供全面的圖書查閱和檢索服務(wù)管理信息庫提供全校教學(xué)、科研、行政、后勤、財(cái)務(wù)等多項(xiàng)管理信息資源動(dòng)態(tài)綜合信息庫校內(nèi)新聞發(fā)布，問題討論，師生之間的E-mail交流，常用軟件下載等按消費(fèi)群分為教育機(jī)構(gòu)服務(wù)的軟件（教育信息中心、學(xué)校等）教學(xué)支撐平臺(tái)、MIS系統(tǒng)、教育資源庫、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)、VOD點(diǎn)播等教師使用的軟件課件制作工具軟件和學(xué)科教學(xué)軟件學(xué)生使用的軟件為師生服務(wù)的軟件網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)、課堂多媒體演示軟件、無紙化考試軟件等按產(chǎn)品類型分單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版4（二）教育軟件發(fā)展的三個(gè)階段項(xiàng)目第一代第二代第三代心理科學(xué)基礎(chǔ)行為主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)知學(xué)習(xí)理論建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論教育指導(dǎo)思想應(yīng)試教育應(yīng)試教育向素質(zhì)教育過渡素質(zhì)教育，以全面提高學(xué)生素質(zhì)為目的；以“快樂”和“高效”作為教學(xué)過程的原則，以人為本教學(xué)原則以操作訓(xùn)練為中心，重在刺激、呈現(xiàn)和訓(xùn)練以教為中心，重在教授、輔導(dǎo)以學(xué)為中心，重在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用數(shù)據(jù)處理工具和存儲(chǔ)工具、電子黑板教/學(xué)輔助工具、知識(shí)載體認(rèn)知工具、學(xué)習(xí)環(huán)境、以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)環(huán)境教學(xué)方法呈現(xiàn)、刺激、反應(yīng)、強(qiáng)化知識(shí)結(jié)構(gòu)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、指導(dǎo)、教授探索、發(fā)現(xiàn)、情境創(chuàng)設(shè)、協(xié)作、會(huì)話、人機(jī)交互、意義建構(gòu)、游戲表現(xiàn)形式習(xí)題訓(xùn)練型復(fù)習(xí)指導(dǎo)型主動(dòng)參與型5隨著計(jì)算機(jī)和多媒體（網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)的發(fā)展，教育軟件的主導(dǎo)和主流也正向第三代教育軟件發(fā)展，并具有如下特征：在研發(fā)理念上導(dǎo)入了新的思維方式。前兩代產(chǎn)品過多地考慮了技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，缺乏對(duì)教學(xué)理論尤其是學(xué)習(xí)理論的關(guān)注，研發(fā)理念上只是拘泥于紙質(zhì)教材的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容的展現(xiàn)。第三代教育軟件強(qiáng)調(diào)以認(rèn)知派學(xué)習(xí)理論特別是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)教育軟件的研究及開發(fā)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是一種能動(dòng)建構(gòu)的過程，倡導(dǎo)在教師指導(dǎo)下的、以學(xué)習(xí)者為主體的學(xué)習(xí)，主張學(xué)生應(yīng)該不斷地進(jìn)行探索式學(xué)習(xí)，從而不斷構(gòu)建自己的知識(shí)體系。在功能上實(shí)現(xiàn)了突破。前兩代教育軟件幾乎就是現(xiàn)行教科書的翻版，從內(nèi)容到例題，與教材相差無幾。這種軟件沒有做到教學(xué)目標(biāo)明確、重點(diǎn)突出、難點(diǎn)突破，沒有將不同階段的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)地銜接。交互性較差，缺乏趣味性，并且很多軟件屬于題庫型。第三代教育軟件更注重使用者主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，在保證其教育性、科學(xué)性的前提下，大大提高了它們的技術(shù)性、交互性和藝術(shù)性，同時(shí)也促進(jìn)了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展。6在技術(shù)上更加趨于多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化。通過多媒體技術(shù)的使用，可以使教育軟件的思想性、科學(xué)性和藝術(shù)性充分結(jié)合，提供逼真、生動(dòng)的學(xué)習(xí)和交際環(huán)境。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互和協(xié)作型教學(xué)活動(dòng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的高級(jí)認(rèn)知能力、協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)精神。以素質(zhì)教育和教育創(chuàng)新作為基本研究內(nèi)容和軟件開發(fā)的重要指導(dǎo)思想。《中國教育改革和發(fā)展綱要》明確指出：“中小學(xué)要由‘應(yīng)試教育’轉(zhuǎn)向全面提高國民素質(zhì)的軌道，面向全體學(xué)生，全面提高學(xué)生的思想道德、文化科學(xué)、勞動(dòng)技能和身體心理素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生生動(dòng)活潑地發(fā)展?！痹趯?shí)施素質(zhì)教育和教育創(chuàng)新的過程中，教育教學(xué)手段的現(xiàn)代化和教育軟件的開發(fā)和運(yùn)用，起著至關(guān)重要的積極作用。7教育軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)的基礎(chǔ)

（一）軟件工程概述西方計(jì)算機(jī)科學(xué)家把軟件開發(fā)和維護(hù)過程中遇到的一系列嚴(yán)重問題統(tǒng)稱為“軟件危機(jī)”，并且在20世紀(jì)60年代后期開始認(rèn)真研究解決軟件危機(jī)的方法，從而逐步形成了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的一門新興學(xué)科——計(jì)算機(jī)軟件工程學(xué)，通常簡稱為軟件工程?！败浖こ獭笔且婚T工程學(xué)科，涉及軟件生產(chǎn)的各個(gè)方面，從最初的系統(tǒng)描述一直到使用后的系統(tǒng)維護(hù)，都屬于其學(xué)科范疇。軟件工程人員運(yùn)用的是系統(tǒng)的、有組織的工作方法，這種方法對(duì)于制作高質(zhì)量的軟件是最有成效的。8自1968年在聯(lián)邦德國召開的國際會(huì)議上正式提出并使用了“軟件工程”這個(gè)術(shù)語以來，研究軟件工程的專家學(xué)者們陸續(xù)提出了許多關(guān)于軟件工程的準(zhǔn)則或“信條”。軟件工程專家B．w．Boehm根據(jù)學(xué)者們的意見和開發(fā)軟件的經(jīng)驗(yàn)，于1983年在一篇論文中提出了軟件工程的七條基本原理：用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理。堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審。實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制。采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)。結(jié)果應(yīng)能調(diào)整地審查。開發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精。承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性。9（二）軟件過程與開發(fā)模型“軟件過程”是指制作軟件產(chǎn)品的一組活動(dòng)及其結(jié)果?！败浖^程模型”是從特定角度提出的軟件過程的簡化描述，即對(duì)被描述的實(shí)際過程的抽象，它包括構(gòu)成軟件過程的各種活動(dòng)、軟件產(chǎn)品以及軟件工程參與人員的不同角色。瀑布型開發(fā)方法、進(jìn)化式開發(fā)方法、形式化轉(zhuǎn)換等是軟件開發(fā)的通用模型或范例。瀑布型開發(fā)模型是最常用的開發(fā)方法。該圖從一個(gè)階段到另一個(gè)階段逐次下降，因此以“瀑布模型”命名，又稱“軟件生命周期模型”。10瀑布型開發(fā)模型11模型中主要的階段映射了一些基本的開發(fā)活動(dòng)：需求分析和定義。通過咨詢系統(tǒng)用戶建立系統(tǒng)的服務(wù)、約束和目標(biāo)，并對(duì)其詳細(xì)定義，從而為系統(tǒng)描述服務(wù)。系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程區(qū)分硬件和軟件系統(tǒng)的需求。軟件設(shè)計(jì)是在需求分析的基礎(chǔ)上，確定軟件的總體結(jié)構(gòu)及部分實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并形成軟件的實(shí)施方案。實(shí)現(xiàn)和單元測試。在這個(gè)階段，軟件設(shè)計(jì)是作為一組程序或程序單元實(shí)現(xiàn)的。單元測試就是檢驗(yàn)每個(gè)單元是否符合其描述。集成和系統(tǒng)測試。集成單個(gè)的程序單元或程序，并對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行測試以確保其滿足需求。在測試之后，軟件系統(tǒng)交付給客戶使用。運(yùn)行和維護(hù)。正常情況下（雖然不是必須的），這是一個(gè)具有最長生命周期的階段。系統(tǒng)被安裝并且進(jìn)入實(shí)際的使用中。維護(hù)包括改正在早期各階段未被發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，改善系統(tǒng)單元的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)新的需求出現(xiàn)時(shí)提高系統(tǒng)的服務(wù)能力。12原則上，每個(gè)階段的結(jié)果是一個(gè)或多個(gè)經(jīng)過核準(zhǔn)的文件。直到上一個(gè)階段完成，下一階段才能啟動(dòng)。在實(shí)際過程中，這些階段經(jīng)常是重疊和彼此間有信息交換的。軟件過程不是一個(gè)簡單的線性模型，它包括開發(fā)活動(dòng)的多個(gè)反復(fù)。在最后的生命周期階段，軟件進(jìn)入使用狀態(tài)。最初的軟件需求中的錯(cuò)誤和省略部分這時(shí)暴露無遺，設(shè)計(jì)階段和編制階段的錯(cuò)誤也浮現(xiàn)出來，同時(shí)對(duì)一些新的功能的需要也表現(xiàn)出來了，因此，系統(tǒng)必須進(jìn)化以保持實(shí)用。實(shí)現(xiàn)這些變更可能需要對(duì)一些或所有的早先過程階段進(jìn)行重復(fù)。13（三）人機(jī)工程人機(jī)工程學(xué)又稱人機(jī)工效學(xué)（ergonomics），是一門讓技術(shù)人性化的科學(xué)，是研究“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學(xué)。也就是讓技術(shù)的發(fā)展圍繞人的需求來展開，把人作為產(chǎn)品和環(huán)境設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，使其性能、色彩等更好地適應(yīng)和滿足人類的生理和心理的需要，從而使人們?cè)诠ぷ髦懈踩?、便捷和舒適，工作效率更高。其研究方法和評(píng)價(jià)手段涉及心理學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、人體測量學(xué)、美學(xué)和工程技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。14人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，從人類健康安全、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)到工商業(yè)空間設(shè)計(jì)、人機(jī)界面設(shè)計(jì)，再到社會(huì)的其他系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)界面，從利用穿孔紙帶輸入計(jì)算機(jī)程序，到面對(duì)終端機(jī)上的字符操作界面，再到個(gè)人計(jì)算機(jī)上的圖形界面和多媒體，繼而是網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)，界面的日益“友好”或者說計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益“人性化”，其實(shí)質(zhì)也就是人機(jī)工程特性的不斷提高。具體說來，字符界面對(duì)用戶的要求是一種回憶加工，用戶必須記憶大量的計(jì)算機(jī)命令才能與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，而圖形用戶界面對(duì)用戶的要求則是一種再認(rèn)加工，用戶只要能夠再認(rèn)出菜單、按鈕、滾動(dòng)條的意義就能夠與計(jì)算機(jī)交互。再認(rèn)加工與回憶加工相比對(duì)用戶認(rèn)知負(fù)荷的要求要低得多，這樣就大大降低了用戶的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，這樣有利于用戶工作更快、更舒適、更高效，不容易有挫折感和疲勞感，更易于自學(xué)和探究。15在教育領(lǐng)域，人機(jī)工程學(xué)的影子也隨處可見，特別是在教育軟件以及課件的設(shè)計(jì)中，人機(jī)界面設(shè)計(jì)的思想所起到的指導(dǎo)作用是很大的。教育軟件以及課件的設(shè)計(jì)者需要從讓學(xué)習(xí)者操作更便捷、更舒適、更高效的角度去考慮，為學(xué)習(xí)者提供更人性化的軟件或課件。目前，如何優(yōu)化人機(jī)交互界面以利于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)是軟件開發(fā)者或課件設(shè)計(jì)者們極為關(guān)注的問題。16教育軟件或課件的界面設(shè)計(jì)原則：使用方便性。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)應(yīng)該讓用戶使用方便，主要有：用戶的輸入方式簡單、容易掌握；要求用戶一次輸入的字符或數(shù)字較少；當(dāng)使用圖標(biāo)時(shí)圖標(biāo)含義容易理解，最好有文字說明；要有如何使用該軟件的說明與幫助；使用熱字時(shí)應(yīng)有一定的提示，如熱字的顏色不同或鼠標(biāo)移動(dòng)到熱字上的形狀會(huì)改變；盡量減少用戶的工作量，提高學(xué)習(xí)效率，比如讓用戶用最少的步驟（鼠標(biāo)點(diǎn)擊的次數(shù)盡量少，在屏幕上移動(dòng)的像素?cái)?shù)盡量少），完成一項(xiàng)操作等。系統(tǒng)統(tǒng)一性。一個(gè)教育軟件的人機(jī)界面應(yīng)該有統(tǒng)一的要求，例如，文字與圖標(biāo)前后一致；屏幕上各窗口的位置也要盡量前后一致等。17引起興趣與注意。教育軟件的人機(jī)界面應(yīng)能引起學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，可以從激活學(xué)習(xí)者的好奇心開始，也可以從調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性開始。對(duì)于課堂教學(xué)型的軟件，要能引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考與討論，字體與圖像要適合于學(xué)習(xí)者的觀察；對(duì)于自學(xué)練習(xí)型的軟件則要適應(yīng)學(xué)習(xí)者的各種要求，并且有一定的知識(shí)冗余度，便于讓學(xué)生控制自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度與路徑。舒適性。也就是要使用戶更加舒適地工作。例如，我們用什么樣的界面主色調(diào)，才能夠讓用戶在心情愉快的情況下，工作最長的時(shí)間而不感覺疲倦呢？紅色：熱烈，刺眼，易產(chǎn)生焦慮心情。藍(lán)色：平靜，舒適。明色：干凈，明亮，但對(duì)眼睛較多刺激，長時(shí)間工作易引起疲勞。暗色：安靜，大氣，對(duì)眼睛較少刺激。例如，微軟公司淺灰色的系統(tǒng)主色調(diào)及ICON協(xié)調(diào)的成功運(yùn)用，已經(jīng)促使目前國際軟件產(chǎn)品形成一種規(guī)范，這也是微軟成功的重要因素之一。18教育軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)過程（一）教育軟件設(shè)計(jì)原則教育性科學(xué)性藝術(shù)性整體性可靠性靈活性開放性安全性19教育性選題要體現(xiàn)教學(xué)目的。教育軟件要根據(jù)教學(xué)目的去選題。為什么要編制？要解決教學(xué)上的什么問題？能夠使學(xué)生在知識(shí)、能力、思想品德等方面引起哪些變化？這些問題必須十分明確。無助于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的、教師口頭能講清楚的、不適合現(xiàn)代教學(xué)媒體手段表現(xiàn)的內(nèi)容，都不應(yīng)作為教育軟件的選題。選題內(nèi)容要有助于解決教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。教育軟件內(nèi)容的確定，要服從主題的需要，要有利于教學(xué)中重點(diǎn)、難點(diǎn)問題的解決。在信息內(nèi)容和信息容量的確定上，要著眼于加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，既要有一定難度和深度，又要使學(xué)生經(jīng)過努力能夠掌握。結(jié)構(gòu)要符合教育對(duì)象的認(rèn)識(shí)規(guī)律。教育軟件的組織結(jié)構(gòu)安排，要遵循教學(xué)原則和教學(xué)規(guī)律，考慮教育對(duì)象的心理發(fā)展特點(diǎn)，不能脫離學(xué)習(xí)者現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)和接受能力。20科學(xué)性要能正確反映學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。選材典型。教育軟件所選用的材料、事例等，應(yīng)該是本學(xué)科中具有典型性、代表性的內(nèi)容，能體現(xiàn)該學(xué)科基礎(chǔ)性、根本性的內(nèi)容和事實(shí)。規(guī)范準(zhǔn)確。在教育軟件中使用的語言、文字要準(zhǔn)確無誤，各種操作示范必須規(guī)范，闡述的科學(xué)原理，引用的資料、名詞、術(shù)語以及計(jì)量單位要準(zhǔn)確、可靠；模型、圖表、動(dòng)畫、特技的運(yùn)用要能反映客觀規(guī)律，符合科學(xué)原理?？陀^實(shí)際。教育軟件中使用的例證和反映的各種實(shí)際現(xiàn)象等，要能客觀地反映實(shí)際情況，能準(zhǔn)確深刻地揭示事物的內(nèi)在規(guī)律，推理要符合邏輯。21藝術(shù)性教育軟件使用圖像和聲音直觀地表達(dá)教學(xué)信息，可以適當(dāng)采用藝術(shù)的手法，在圖像清晰、聲音清楚、色彩逼真、聲畫同步的同時(shí)，具有較強(qiáng)的技術(shù)表現(xiàn)力和感染力，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一種輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍，從而激發(fā)學(xué)生的情感，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在樂于接受所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，受到美的陶冶。整體性教育軟件只能部分學(xué)習(xí)內(nèi)容的體現(xiàn)，因此除了注重媒體軟件自身各部分的聯(lián)系，形、聲、色之間的協(xié)調(diào)外，還要重視和其他不同介質(zhì)教材的功能聯(lián)系及與其他教學(xué)手段的有機(jī)配合，力求獲得最佳組合的整體效應(yīng)。編制時(shí)，要講究經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)軟件的適用性、使用率等做統(tǒng)籌考慮，注意節(jié)省人力、經(jīng)費(fèi)、材料和時(shí)間，力爭以最小的成本換取最大的收獲。22可靠性教育軟件的可用性對(duì)現(xiàn)代教育來說是至關(guān)重要的，加上教學(xué)資源的龐大數(shù)量，系統(tǒng)必須采用性能優(yōu)越的、大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這樣有利于提高批量數(shù)據(jù)的吞吐時(shí)間，使整個(gè)系統(tǒng)管理規(guī)范化。而且即使數(shù)據(jù)庫的增大和操作擴(kuò)展到一天24小時(shí)、一周7天，也能夠執(zhí)行備份操作而不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，在災(zāi)難性故障發(fā)生后應(yīng)能夠還原并在最短時(shí)間內(nèi)還原數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)的完整性、安全性得到保障。靈活性素材的管理在數(shù)據(jù)方面應(yīng)具備較大的伸縮性，它可以集中管理現(xiàn)代教育工程中的所有素材，也可以將素材按類型或?qū)W科劃分開來，單獨(dú)進(jìn)行管理。系統(tǒng)還應(yīng)提供接口，以把多種渠道收集的教學(xué)資源納入模塊的管理之中。23開放性現(xiàn)代教學(xué)所涉及的行業(yè)范圍大，學(xué)生的數(shù)量多，教學(xué)內(nèi)容的形態(tài)需求復(fù)雜，這就要求系統(tǒng)具有開放性，能夠容納各種形態(tài)的網(wǎng)上教學(xué)內(nèi)容，不能僅僅限于支持某些專用工具開發(fā)的教學(xué)內(nèi)容，不能只是支持某些文件格式。系統(tǒng)要支持開放的文件存儲(chǔ)格式，能管理所有能夠在網(wǎng)上運(yùn)行（包括需要插件的文件）的課程內(nèi)容與文件格式，不對(duì)教學(xué)資源作限定要求。安全性如果應(yīng)用系統(tǒng)是運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)上的，是遠(yuǎn)程的、開放的，那么安全性顯得尤為重要。無論是遠(yuǎn)程訪問會(huì)話中傳輸?shù)男畔ⅰ⒎种ЬW(wǎng)絡(luò)鏈接中傳輸?shù)男畔?，還是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔ⅰ１Ｗo(hù)用戶信息不被泄露和限制不同權(quán)限用戶對(duì)各種層次的信息的訪問等，提供高效的安全解決方案都是必需的。安全性包括保密、完整性保護(hù)、身份驗(yàn)證、授權(quán)和預(yù)防重播?？梢允褂镁W(wǎng)絡(luò)加密保護(hù)，來盡可能地減少在公用網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò)上傳輸敏感信息所帶有的風(fēng)險(xiǎn)和權(quán)限限制等。24（二）教育軟件設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)素材制作技術(shù)多媒體素材制作技術(shù)指用于加工、處理文本、圖形圖像、音頻、動(dòng)畫和視頻影像等多媒體數(shù)據(jù)的技術(shù)。常見的多媒體素材制作工具有：字處理工具Writer，MSWord等；聲音編輯工具WaveEdit，CoolEdit，CakeWalk等；視頻處理工具Premiere、Cool3D等；圖像處理工具Photoshop,Painter等;繪圖工具FreeHand,CorelDraw等；三維動(dòng)畫工具3DMAX等。25軟件創(chuàng)作技術(shù)軟件創(chuàng)作技術(shù)是一種能夠把文本、聲音、圖像、圖形、動(dòng)畫和視頻等素材集成一個(gè)交互性軟件的技術(shù)。提供一個(gè)面向?qū)ο蟮摹八娂此谩钡木庉嫮h(huán)境，支持各種復(fù)雜的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行刪除、拷貝、粘貼等操作，可以設(shè)置多種控制功能，還可以導(dǎo)入多種素材，并進(jìn)行編輯，因而能大大提高課件的制作效率。典型的多媒體創(chuàng)作工具有Powerpoint、Frontpage、Authorware、Flash、方正奧思等。26網(wǎng)頁制作技術(shù)靜態(tài)網(wǎng)頁編輯技術(shù)。靜態(tài)網(wǎng)頁指用戶將一個(gè)http請(qǐng)求發(fā)送到一個(gè)靜態(tài)的html文件，而服務(wù)器就將這個(gè)html文件直接返回給客戶端。典型的靜態(tài)網(wǎng)頁編輯工具有FrontPage、Dreamweaver、HomeSite等。網(wǎng)頁優(yōu)化技術(shù)。頁面優(yōu)化問題雖然涉及多個(gè)方面，但其根本的目的是兩個(gè)：一是加快頁面下載速度；二是使頁面能像設(shè)計(jì)者所預(yù)先設(shè)想的那樣在用戶眼前顯示，即對(duì)兼容性的優(yōu)化。動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁編程技術(shù)。動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁指用戶可以將一個(gè)http請(qǐng)求發(fā)送到一個(gè)可執(zhí)行應(yīng)用程序而不是一個(gè)靜態(tài)的html文件，服務(wù)器會(huì)立即運(yùn)行這個(gè)限定的程序，對(duì)用戶的輸入作出反應(yīng)，將處理結(jié)果返回客戶端，或者對(duì)數(shù)據(jù)的紀(jì)錄進(jìn)行更新。典型的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁編輯技術(shù)有ASP、ASP.NET、PSP、JSP、Ｄreamweaver、UltraDev等。27平臺(tái)開發(fā)技術(shù)開發(fā)人員可以根據(jù)需要自行選擇網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開發(fā)工具，既可以選擇Microsoft公司提供的開發(fā)工具，也可以選擇Borland公司提供的開發(fā)工具如Delphi、C++Builder和JBuilder等，還可以選擇Sun公司提供的開發(fā)工具如JDK等。28（三）教育軟件開發(fā)流程教育軟件的開發(fā)需要在現(xiàn)代教育思想和教育理論的指導(dǎo)下，做好教學(xué)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)、導(dǎo)航策略設(shè)計(jì)和交互界面設(shè)計(jì)等工作，并在教學(xué)實(shí)踐中反復(fù)使用、不斷修改，才能使開發(fā)的多媒體教學(xué)軟件符合教學(xué)規(guī)律，取得良好的教學(xué)效果。教育軟件開發(fā)流程包括環(huán)境分析、教學(xué)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、腳本編寫、軟件編寫、試用評(píng)價(jià)等步驟。29環(huán)境分析教學(xué)軟件的環(huán)境分析主要包括教學(xué)目標(biāo)分析、使用對(duì)象分析和開發(fā)成本估算等任務(wù)。教學(xué)目標(biāo)不僅包括該學(xué)科領(lǐng)域以及教學(xué)內(nèi)容的范圍，而且應(yīng)對(duì)教學(xué)提出具體要求。例如，學(xué)習(xí)新概念，鞏固已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)，訓(xùn)練求解某種問題的能力，要求掌握的程度以及檢查方法等。使用對(duì)象分析，即分析學(xué)習(xí)者在從事新的學(xué)習(xí)或進(jìn)行練習(xí)時(shí)，其原有知識(shí)水平或原有的心理發(fā)展水平對(duì)新的學(xué)習(xí)的適應(yīng)性。該項(xiàng)分析通常涉及以下三個(gè)方面：學(xué)習(xí)者的一般特點(diǎn)，包括年齡、性別、文化程度、工作經(jīng)歷、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，以及文化背景等；學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的態(tài)度以及已經(jīng)具備的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)與技能；學(xué)習(xí)者使用計(jì)算機(jī)的技能。開發(fā)成本估算通常也是不可缺少的。開發(fā)的總費(fèi)用一般包括開發(fā)組成員的勞務(wù)費(fèi)用，各種參考資料費(fèi)，磁盤、打印紙等各類消耗材料費(fèi)以及軟件維護(hù)費(fèi)等。30教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)方法分析和研究教學(xué)問題和需求，確定解決它們的教學(xué)策略、教學(xué)方法和教學(xué)步驟，并對(duì)教學(xué)結(jié)果作出評(píng)價(jià)的一種計(jì)劃過程與操作程序。多媒體教育軟件的教學(xué)設(shè)計(jì)，就是要應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)和方法，按照教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，合理地選擇和設(shè)計(jì)教學(xué)媒體信息，并在系統(tǒng)中有機(jī)地組合，形成優(yōu)化的教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。教學(xué)設(shè)計(jì)是多媒體教育軟件開發(fā)過程中最能體現(xiàn)教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教師個(gè)性的部分，也是教學(xué)思想最直接和具體的表現(xiàn)。它包括如下基本工作：教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的確定、學(xué)習(xí)者特征的分析、媒體信息的選擇、知識(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、診斷評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)等。31系統(tǒng)設(shè)計(jì)多媒體教育軟件的設(shè)計(jì)，經(jīng)過上述的教學(xué)設(shè)計(jì)工作之后，確保了教育軟件的教學(xué)性和科學(xué)性。但如何將這些知識(shí)內(nèi)容在計(jì)算機(jī)上通過靈活多樣的形式加以表達(dá)，發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢，突破教學(xué)難點(diǎn)，突出教學(xué)重點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的能力和素質(zhì)，就需要進(jìn)行教育軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。多媒體教育軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括封面導(dǎo)言的設(shè)計(jì)、屏幕界面的設(shè)計(jì)、交互方式的設(shè)計(jì)、導(dǎo)航策略的設(shè)計(jì)、超文本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。32腳本設(shè)計(jì)腳本是在教學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上所作出的計(jì)算機(jī)與學(xué)生交互過程方案設(shè)計(jì)的詳細(xì)報(bào)告，是下一階段進(jìn)行軟件編寫的直接藍(lán)本，是課件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的重要依據(jù)。因此，腳本設(shè)計(jì)階段也是多媒體教育軟件開發(fā)過程中能夠由面向教學(xué)策略的設(shè)計(jì)到面向計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)的過渡階段。從所描述的內(nèi)容來看，多媒體教育軟件的腳本可分為文字腳本和制作腳本兩種。前者是由教師按照教學(xué)要求對(duì)教學(xué)軟件所要表達(dá)的內(nèi)容進(jìn)行的文字描述；后者則猶如影視制作中的分鏡頭腳本，是在文字腳本基礎(chǔ)上改寫而成的能體現(xiàn)軟件結(jié)構(gòu)和教學(xué)功能，并作為軟件編制的直接依據(jù)的一種具體描述。33制作多媒體教育軟件制作多媒體教育軟件需要多種工具來支持各類媒體對(duì)象的創(chuàng)作與合成。通常所說的多媒體教育軟件制作工具有兩種，即多媒體創(chuàng)作工具軟件（MultimediaCreativeSoftware）和著作軟件（AuthoringSoftware），這是兩個(gè)不同的概念。多媒體創(chuàng)作工具軟件解決的是各種媒體（文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻）素材的產(chǎn)生和加工；著作軟件則在于將已加工好的媒體素材組織和編輯成為一個(gè)有機(jī)的整體，使之成為一個(gè)具備特定功能的教育軟件。也就是說，多媒體創(chuàng)作工具本質(zhì)上屬于媒體素材生成系統(tǒng)，而著作軟件本質(zhì)上屬于應(yīng)用軟件生成系統(tǒng)。媒體素材創(chuàng)作軟件可以看作是著作軟件系統(tǒng)的支撐工具，適當(dāng)?shù)闹鬈浖c媒體素材創(chuàng)作軟件相結(jié)合可構(gòu)成一個(gè)多媒體教育軟件開發(fā)環(huán)境。34教育軟件的試用在實(shí)際的教學(xué)環(huán)境中進(jìn)行多媒體教學(xué)實(shí)踐，按教學(xué)過程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中規(guī)劃的步驟和方法使用多媒體課件。通過試用發(fā)現(xiàn)軟件中的錯(cuò)誤和不足，并作進(jìn)一步的修改與完善。教育軟件的評(píng)價(jià)根據(jù)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)理論，收集有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)教育軟件的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。在多媒體教育軟件的開發(fā)過程中，評(píng)價(jià)應(yīng)分為兩部分進(jìn)行：一部分是分析軟件本身對(duì)教學(xué)效果的影響；另一部分是分析學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)水平、媒體的選擇與設(shè)計(jì)以及教學(xué)策略對(duì)教學(xué)效果的影響。35（四）教育軟件實(shí)例學(xué)科教學(xué)軟件這種類型的軟件使教師很容易開發(fā)出配合代數(shù)、幾何、物理等課程的課件，將一些學(xué)生難以理解、語言難以表達(dá)的重點(diǎn)及難點(diǎn)，形象、直觀地表現(xiàn)出來，大大優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)效率。目前可供教師使用的學(xué)科專用教學(xué)軟件不多，比較典型的是用于輔助中小學(xué)數(shù)學(xué)及物理、化學(xué)教學(xué)的幾何畫板。36幾何畫板軟件是由美國KeyCurriculum公司制作并出版的幾何軟件。它的全名是幾何畫板——21世紀(jì)的動(dòng)態(tài)幾何。它以點(diǎn)、線、圓為基本元素，通過對(duì)這些基本元素的變化，構(gòu)造、測算、計(jì)算、動(dòng)畫、跟蹤軌跡。它能顯示或構(gòu)造出其他較為復(fù)雜的圖形，為老師和學(xué)生提供一個(gè)探索幾何圖形內(nèi)在關(guān)系的環(huán)境。它的特色首先是能把較為抽象的幾何圖形形象化，但最大的特色是“動(dòng)態(tài)性”。37學(xué)生自主學(xué)習(xí)軟件這種類型的教育軟件具有完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，能反映一定的教學(xué)過程和教學(xué)策略，提供相應(yīng)的形成性練習(xí)供學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，并設(shè)計(jì)許多友好的界面讓學(xué)習(xí)者進(jìn)行人——機(jī)交互活動(dòng)。利用知識(shí)學(xué)習(xí)軟件，學(xué)生可以在個(gè)別化的教學(xué)環(huán)境下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。38“從零開始學(xué)英語”整套產(chǎn)品包括八張光盤，一本厚達(dá)284頁的精美說明書和一個(gè)學(xué)習(xí)專用耳機(jī)話筒?！睆牧汩_始學(xué)英語“安裝過程很簡潔，它采用卡通人物對(duì)話和一些動(dòng)畫形式的演示來教授英語，讓人學(xué)起來很輕松?！皬牧汩_始學(xué)英語”除具有豐富的內(nèi)容外，還有不少別的特點(diǎn)。首先，采用先進(jìn)的語音識(shí)別技術(shù)，能隨時(shí)糾正學(xué)習(xí)者的發(fā)音。其次，貫穿軟件始終的學(xué)習(xí)方法非常有效，這與軟件強(qiáng)大的開發(fā)陣容是分不開的。第三，這套軟件設(shè)計(jì)得很“人性化”，充分消除了人們對(duì)英語的恐懼，提高了學(xué)習(xí)的自信心。39訓(xùn)練復(fù)習(xí)軟件這種類型的教育軟件主要是通過問題的形式用于訓(xùn)練、強(qiáng)化學(xué)生某方面的知識(shí)和能力。在設(shè)計(jì)時(shí)要保證具有一定比例的知識(shí)點(diǎn)覆蓋率，以便全面地訓(xùn)練和考核學(xué)生的能力水平。另外，考核目標(biāo)要分為不同等級(jí)，逐級(jí)上升，根據(jù)每級(jí)目標(biāo)確定題目的難易程度?！翱评A電腦家庭教師”充分利用了計(jì)算機(jī)的文字、圖形、動(dòng)畫、聲音、視頻等多媒體信息處理能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，尤其在幫助學(xué)生梳理知識(shí)點(diǎn)、進(jìn)行整體復(fù)習(xí)和系統(tǒng)訓(xùn)練方面有非常明顯的成效。復(fù)習(xí)輔導(dǎo)模塊讓學(xué)生融會(huì)貫通所有的知識(shí)點(diǎn)。習(xí)題訓(xùn)練模塊讓學(xué)生完成系統(tǒng)性的訓(xùn)練，讓解題充滿樂趣。實(shí)驗(yàn)室模塊保證學(xué)生在這一部分不會(huì)丟分。高考總復(fù)習(xí)模塊為高二、高三學(xué)生提供直接的高考輔導(dǎo)。40模擬實(shí)驗(yàn)型這種類型的教育軟件借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，提供可更改參數(shù)的指標(biāo)項(xiàng)，當(dāng)學(xué)生輸入不同參數(shù)時(shí)，能隨時(shí)真實(shí)模擬對(duì)象的狀態(tài)和特征，供學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)或探究發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)使用?！疤摂M果蠅”模擬實(shí)驗(yàn)軟件

孟德爾遺傳定律41教育類其他軟件的開發(fā)（一）管理類軟件（二）測驗(yàn)類軟件（三）網(wǎng)絡(luò)課程（四）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)42（一）管理類軟件教學(xué)資源管理軟件教學(xué)資源管理軟件的主要功能是對(duì)各種教學(xué)資源進(jìn)行采集、管理、檢索和利用。教學(xué)資源由兩部分組成：CAI軟件庫和學(xué)習(xí)資源庫。CAI軟件庫包括通過各種渠道收集到的國內(nèi)外的優(yōu)秀課件，可能是一門完整的課程，也可能是一節(jié)課或一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。CAI軟件庫中的CAI軟件應(yīng)滿足學(xué)科齊全、內(nèi)容豐富和形式多樣等要求，以適應(yīng)不同層次、不同學(xué)科的教育培訓(xùn)的需要或個(gè)別化培訓(xùn)的需要。學(xué)習(xí)資源庫為各級(jí)各類學(xué)校提供豐富的學(xué)習(xí)背景材料、擴(kuò)展學(xué)習(xí)材料以及其他各種分類多媒體素材。學(xué)習(xí)資源庫也可用作教師培訓(xùn)備課的參考資料（包括各種史料、教參、優(yōu)秀教案和優(yōu)秀課例的分析等）。教學(xué)資源管理軟件要能夠?qū)⒍喾N形式的教學(xué)資源有層次、有組織、科學(xué)地組織起來，并提供一個(gè)易用、快捷的應(yīng)用平臺(tái)，才能發(fā)揮教學(xué)資源的長處，讓教學(xué)資源更有效地為教學(xué)服務(wù)。43教務(wù)管理軟件教務(wù)管理軟件主要包括學(xué)生管理軟件和教師管理軟件。學(xué)生管理軟件的主要職能是學(xué)生的入學(xué)管理和學(xué)籍管理。入學(xué)管理主要管理學(xué)生的入學(xué)報(bào)名、注冊(cè)、付費(fèi)情況以及與付費(fèi)相對(duì)應(yīng)的課程選擇情況；學(xué)生的學(xué)籍管理則管理學(xué)生從注冊(cè)入學(xué)到畢業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如上課、答疑、完成作業(yè)、階段考試情況、課中考試成績、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及其他的一些學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師管理軟件的主要職能是對(duì)教師進(jìn)行評(píng)價(jià)。它可根據(jù)學(xué)校的教育目標(biāo)和教師的任務(wù)，制定相應(yīng)的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用科學(xué)的方法收集信息，對(duì)教師個(gè)體的工作質(zhì)量進(jìn)行各方面評(píng)價(jià)，使教師不斷改進(jìn)工作，為學(xué)校提供更科學(xué)的管理手段。教師管理軟件還包括對(duì)教師的檔案管理、教師的資格審查、教師的業(yè)績考核以及對(duì)教師任課的管理。44（二）測試類軟件測驗(yàn)類軟件具有客觀、準(zhǔn)確、有效、便捷等優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)無紙化考試系統(tǒng)就是典型的一種測驗(yàn)類軟件。該系統(tǒng)基本可以分為五大部分：題庫部分，功能包括知識(shí)點(diǎn)組織和維護(hù)、試題錄入和維護(hù)、組卷、試卷維護(hù)和組卷策略維護(hù)等；考試系統(tǒng)管理部分，主要功能包括考試信息管理、考前成卷、試卷的自動(dòng)分發(fā)和收集、考生信息管理等；聯(lián)機(jī)測試部分，主要功能就是將電子試卷呈現(xiàn)給學(xué)生，進(jìn)行聯(lián)機(jī)測試和自動(dòng)閱卷；考試結(jié)果統(tǒng)計(jì)和分析部分，對(duì)考試結(jié)果進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，并提供學(xué)生成績查詢的功能；學(xué)生報(bào)名模塊，由于計(jì)算機(jī)考試可能面向社會(huì)，所以有單獨(dú)的報(bào)名程序供報(bào)名點(diǎn)使用。45（三）網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教育簡稱為網(wǎng)絡(luò)教育，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)傳遞的課程也簡稱為網(wǎng)絡(luò)課程?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教育中網(wǎng)絡(luò)課程最為生動(dòng)，而且使雙向交流成為可能。利用視頻會(huì)議技術(shù)和網(wǎng)上交流，學(xué)生可以不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容也更為生動(dòng)形象。例如，有些課件，顯示在屏幕上是兩個(gè)窗口，一個(gè)為講授者的頭像，一個(gè)為課件的內(nèi)容，課件內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)的、動(dòng)態(tài)的、聲圖并茂的。有了網(wǎng)絡(luò)課程后，信息的共享和交互得到進(jìn)一步的加強(qiáng)，將能夠真正發(fā)揮多學(xué)科和學(xué)科交叉的優(yōu)勢，充分利用教育資源，推動(dòng)教師觀念的轉(zhuǎn)變和學(xué)生素質(zhì)的提高。46網(wǎng)頁學(xué)習(xí)通過html來實(shí)現(xiàn)。Html遵循國際標(biāo)準(zhǔn)，常用的瀏覽器都能對(duì)它進(jìn)行很好的解釋，而且html可以跨平臺(tái)使用，支持眾多的圖像、聲音文件，可用Frontpage、Dreamwaver、Holdog、