教学软件开发融合了软件工程与教学设计的知识，严格依照工程化的开发流程、理念、手段和工具进行。这类旨在服务于教学活动的计算机软件产品，在功能实现上必须依托相应的教学策略和设计流程，以确保能够适应新型的教学体制和信息技术化的教学方式。研究如何应用软件工程的相关技术和策略，以构建和持续更新教育类软件，正逐渐成为软件开发领域内备受关注的焦点领域。

1 教学软件的定义

教学软件是指教师预先设计（制作）的，在多媒体或网络课堂环境中，通过自动或手动播放，旨在实现特定教学目标、策略和过程设计的电子教学材料。这种材料充分利用符号、文字、声音、图形图像等多种信息媒体进行描述，也被称作多媒体教学软件。从技术实现的角度来分析，教学软件是一类能够综合处理图像、文字、声音和影像等多种信息媒介的计算机程序，它通过图文并茂的方式呈现教学内容；从内容反映的角度来看，这类软件反映了特定的教学策略，它基于教师的教学理论以及学生的认知心理，针对教学目标和学生的特点，合理选择并设计教学信息媒介，并进行有机整合，最终形成并优化教学结构的教学系统。近期，诸如参考文献等资料，其制作而成的多媒体课件，需在特定软件中运行，此类课件通常由特定格式的计算机可执行文件构成，例如在相应环境下运行的.ppt文件，这类课件也被称作教学软件。

2 教学软件特点分析

计算机教学软件，这类软件具备特定的教学内容和教学策略，其开发过程必然与工程化开发理念紧密相连。在这样的现代化信息教学技术背景下，它必须在功能上达成教学目标的实现，进行教学流程的设计，以及信息媒体的制作。各参考文献均强调，在开发教学软件的过程中，软件具备两项显著特性：一是软件本身的特性，涵盖其可靠性、维护性、移植性等众多品质指标；二是教学特性，即教学软件应以教学为核心，全面展现现代信息技术背景下的教学内容、教学理念、设计以及策略。教学特性需在以下三个方面得到充分体现。

2.1 教学策略与教学设计过程

教学软件通过多媒体手段传达教学信息，展示特定知识点的细节，旨在实现特定教学级别的目标，精心设计和挑选了各类媒体资源。首先，这种“学习环境”与“认知工具”的构建，表面上看是功能模块的设计与开发，实则深藏着对教学目标、学习过程、教学软件内容等环节的细致分析与精心设计，以满足使用者的认知心理、思维习惯和学习需求；其次，教学软件中多媒体信息的挑选与编排、系统架构、教学案例的程序设计、学习引导、问题设定、诊断评估等，均需体现特定的教学策略和教学流程；最后，教学软件所蕴含的教学理念往往通过细微之处得以展现，如软件界面的布局、主题目录的排列方式、各浏览页面之间的相对位置等，这些都可能对教学成效产生重要影响。

2.2 人机交互界面因素

从教育学的视角来看，所谓的交互，即学习者在求知过程中，为了主动构建当前知识的内涵，与学习环境展开的相互沟通与互动。对于众多学生而言，在自学辅助教学软件中，他们通过交互界面与计算机实现人机交流，使得该软件的交互界面变成了学生与电脑间信息交流的“通道”。在多媒体教学软件系统中，人机交互界面呈现出多样化的形式，诸如各类图标、菜单、按钮、窗口以及快捷键等。这些交互风格多样，可以表现为通过文本命令输入、选择下拉菜单、或者直接点击按钮等方式。实证研究表明，学生更偏爱那些界面风格统一、同时提供菜单和键盘操作、信息展示与数据输入格式相匹配的系列科学人机交互设计，这些设计显著提升了他们的学习热情。

2.3 学习反馈与评价

在教学软件中，需设定若干问题或习题以作为形成性练习。教师需提问学生并迅速要求他们作出回应。如此一来，既可增强学生的思考或操作技能，又能让教师准确把握学生的学习状况。此外，通过评价教学软件，学生的知识也能得到巩固。教学软件需对学生的学习表现作出恰当的回应，确保能够即时指出错误、确认正确之处并传达评价信息，从而帮助学生深化理解并加强学习技能。

总体来看，教学软件开发的特点主要表现在软件系统的功能特性以及教育特性两个方面。它与一般商业软件的开发流程有所区别，教学软件的开发需要软件设计师、程序员、教育心理学家、学科教师以及美工编辑等多方人员共同协作，共同推进开发工作。教学软件在满足用户需求方面，展现出基于软件工程理念的模块化设计及开发流程，然而在应用领域内，它又融合了适应学生认知规律的教学策略、教学目标的分析与规划、以及教学内容的编排。鉴于其包含的要素众多，开发阶段难以全面阐述其详尽的需求分析，控制开发难度相对较高。

3 教学软件开发过程模型探讨

教学软件，与商业软件相似，经历从诞生到淘汰的整个生命周期，这要求我们借助软件开发模型来清晰展示。在教学软件的应用中，学科教师和学生起着至关重要的作用。首先，学科教师需具备较强的教学策略与方法掌握能力，并需参与到软件开发的全过程；其次，对于教学软件的使用评价和反馈，同样离不开学生的参与，软件本身也需在不断的反馈中不断优化和提升。近年来，国内学者对教学软件的属性进行了详尽的探讨，普遍认为教学软件的研制过程充满迭代，推荐采用原型法或螺旋式开发模式。

3.1 教学软件原型开发模型

广东技术师范学院谷震离教授在其文献中提出了这一模型，如图1所示。该模型主要基于教学软件在设计和实施阶段需输出的图形、文本、音频、视频、动画等多媒体信息，并在教学设计阶段对这些多媒体信息进行了深入解析。该模型的核心部分涵盖了教学与系统规划、脚本创作、创意构思、多媒体素材的创建与剪辑、编辑合成以及测试评估等六个核心环节，特别指出在多媒体素材的创建与剪辑环节，对于各类媒体资料以及程序设计的各个阶段（包括初步和详细设计）均可实施并行操作。原型开发模型的一大优势在于，它允许包括学习者、教育学专家以及心理学专家等多媒体评价人员共同参与到多媒体元素的非线性开发流程中，从而有效地处理了教学软件开发过程中教学属性所涉及的复杂问题。

教学软件的原型开发模型旨在为制作遵循教学法则、体现教学策略的多媒体教学软件提供技术及方法上的辅助。该模型首先依据教学目标，迅速构建软件的初级版本，然后借助多媒体评价人员的多次测试和意见反馈，持续对软件进行修改和提升，这一过程呈螺旋式上升，直至最终产出满足用户需求的教学软件产品。

3.2 教学软件螺旋开发模型

在开发教学软件的过程中，既融合了软件工程的要素，也融入了教学设计的考量，显现出系统性思维的特点。刘新阳等研究者，在借鉴传统螺旋模型研究成果的基础上，于相关文献中提出了一种创新的三重螺旋模型，用以指导教学软件开发流程，具体如图2所示。

该模型立足于软件工程与教学设计的双重角度，将分析、设计、实现和评价这四项核心任务视为螺旋上升的三个阶段。从最初的原型分析阶段，逐步过渡到原型测试阶段，最终形成成熟的产品。在每个阶段，都设定了明确的目标，这些目标分别反映了教学软件在教学目标与策略设计、软件系统功能构建以及用户使用后的反馈评价等方面的具体内容。第一重螺旋阶段主要由教学领域的专家和程序开发者领衔，他们从宏观层面着手，围绕教学目标与整体教学设计，构建起最初的分析原型。而在第二重螺旋的开发过程中，程序员和美工编辑人员则扮演了主要角色，他们专注于软件的详细设计与实现，包括模块接口的编码以及各类多媒体元素的编辑与制作，目的是开发出可供教学试用的测试原型。在构建第二重螺旋的过程中，教师与学生的持续使用与评价为开发人员提供了宝贵反馈，他们据此识别出软件产品中的不足，并持续进行优化与完善；而第三重螺旋则推动了软件在细节层面的深化优化，最终形成了成熟的教学软件产品。

该模型确保所开发的教学软件完美展现了教学设计的理念，同时充分调动了参与开发过程中的各学科专家、教育领域的专业人士以及程序设计员等众多专业人才的专长，并且对教学软件的评价环节给予了足够的重视。

3.3 教学软件原型与螺旋相结合开发模型

李为民与张军征在参考文献中提到，由于教学软件中包含多种媒体元素和编程过程，二者需相互交织，且教学设计的初始阶段存在不确定性。因此，他们从教学设计与软件工程理念融合的视角出发，提出了一种类似于原型与螺旋模型相结合的开发模式，具体可参照图3。

该模型开发流程分为计划、设计和开发三个阶段，而标准、评价与管理则始终与之紧密相连，构成三大关键要素，共同构成了指导教学软件开发活动的核心准则。

教学软件的原型与螺旋开发模型相结合，整体上呈现了螺旋模型的一个完整周期。在模型中，计划与设计环节均采纳了原型开发技术，并通过不断的修订与完善来达成目标。在计划阶段，我们需明确项目的整体范围、标准、限制条件以及学习者特点，并在此基础上，通过“头脑风暴”和集思广益的方式，广泛探讨教学软件的风格、结构、界面等因素，对原型进行多次修改；设计阶段，则着重于对教学内容、教学目标、教学方法以及教学交互等教学设计要素进行详尽的描述；进入开发阶段，我们运用相应的软件工具，从技术层面并行完成教学软件涉及的多媒体素材创作、编辑和程序编写等工作，以满足软件功能需求。标准、评价与管理这三个关键要素在上述三个阶段均得到体现，它们确保了开发人员与用户在产品目标特征上的一致性，并通过持续的反馈、修订与评估，最终打造出满足要求的软件产品。此外，项目管理的不断完善也是保证开发质量的重要途径。此模型特别适用于教学软件的开发，并且具有广泛的适用性。

4 教学软件开发趋势——探究式教学设计过程的体现

从该开发模型中我们可以看出，在开发教学软件的过程中，坚持系统方法论的原则，强调用户在应用软件时，需对软件功能实现和教学设计方案两个层面进行持续的评价和提供反馈。作为一款认知型学习工具，教学软件的效果并不仅仅取决于其功能的实现程度，而教学设计的科学性和合理性也无法仅从功能实现中直接体现。这是一种辅助教学流程、改善教学体系的教学软件系统，其中教学设计是衡量软件教学质量优劣的关键标准。只有通过学习者主动的探索和实际操作，才能充分展现教学软件的教学效能。作者提出，未来教学软件的开发应着重在软件教学设计方面融入探究式教学理念，这对提升学生的思维能力和学习效率大有裨益。

探究式学习属于情境学习的范畴，它要求在教师的引导下设定学习任务，学生需在清楚任务和目标的前提下，自主地探索并解决相关问题。这种学习方式的核心理念是强调学生作为学习的核心，在教师的辅导下，通过阅读、观察、实验、思考、讨论等多种方式，独立或以团队形式展开探究，积极自觉地寻求知识，掌握教学内容，发现规律，并构建个人理解。参考文献中提及了不同机构开发的综合设计、管理和实施在线协作学习活动的学习活动管理系统（简称LAMS），该系统具备促进学生探究式学习的特性。教师需根据教学设计内容，在网络环境下，利用该系统预先规划好学习活动的流程。在课内或课外，系统引导学生通过开展学习活动，掌握所需知识和技能。在教学设计方面，该系统最显著的特点是教师能进行探究式教学设计。借助LAMS在线学习，学生不再仅仅是被动接受知识，而是转而采取主动思考、探索和发现的学习方法，从而提升了对知识内容的分析、筛选及深度加工的能力。华中师范大学信息技术系的赵呈领等人，在深入研究传统探究式教学设计的基础上，对LAMS进行了拓展，提出了一个包含四个主要阶段的探究式教学设计。这些阶段分别是：抛出任务并明确展示目标，尝试任务并鼓励自主探究，交流任务并促进合作探究，以及完成任务后进行评价与总结。教师预先巧妙地将精心准备的教学内容融入学习目标之中，学生则借助系统及教师提供的共享学习资源，通过自主或协作的方式，通过观察、阅读、思考、交流等多样化的学习活动，积极投入主动学习，并在遇到问题时主动探索解决方案。教师通过LAMS的即时互动特性，全程监控和指导学生的学习进展，并且根据学生完成的学习任务成效，迅速进行评价和归纳（包括过程性及总结性评价）。

在构建教学软件的教学设计时，应融入探究式教学设计的流程，这样做将有助于提升学生在学习中的主体性，显著增强他们的自主学习能力，并且对教师的教学设计能力提出了更高的要求。教师作为探究式教学活动的策划者、引导者和组织者，能够更全面地掌控教学的全过程，密切关注学生的学习动态，通过及时获取学生的学习反馈来调整教学策略，从而激发学生的学习兴趣。在探究式教学设计的实践中，教师需考虑如何依据具体的教学内容和学生的个性特点，策划出不同难度的探究任务；同时，探究式教学设计还需巧妙融合其他教学设计方法，以在软件功能上实现有效整合。这些问题不仅将成为未来教学软件设计时必须思考的关键因素，而且也将预示着未来教学软件开发的发展方向。为了更高效地打造教学软件并确保其与教学活动紧密结合，我们有必要在教学实施过程中不断深入思考和研究。

教学软件开发将软件工程与教学设计紧密结合，从教学和软件两个角度出发，深入研究并处理教学流程与软件产品间的关联。为了打造出既遵循教学法则又体现教学策略的教学软件，我们必须致力于探索教学内容与教学对象的最佳匹配点，同时寻求与学生的思维模式、认知结构和规律相契合的方法和技术支持。对教学软件开发过程模型的研究，对于深入理解教学软件产业现状具有深远的影响，同时，它也对提升当前教学软件的开发水准、价值评估以及推动未来教学软件产业的进步，提供了有益的指导和建议。

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