基于多媒体认知理论的计算机教育软件开发方法探究

沈小锋

摘要：非信息技术教师把做不好计算机教育软件（课件、课例及教师空间等）归因于不懂技术，而信息技术教师做不好计算机教育软件却归因于只懂技术。如何在信息技术与学科深度融合的潮流下，做出优秀的计算机教育软件，迈耶的多媒体认知理论给我们带来了启发，教育软件的开发应从学习者角度出发，才能满足学习者的需求。该文根据笔者组织指导计算机教育软件评选活动的经验，结合多媒体认知理论和软件工程思想，对计算机教育软件开发的方法进行探究。

关键词：计算机教育软件；多媒体认知理论

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）17-0109-02

1 计算机教育软件

1.1 定义

软件是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。[1]在基础教育的应用中，多媒体教学应用软件曾是应用的范围最为广泛的教育软件。多媒体教学软件是一种根据教学目标设计，表现特定的教学内容，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，并对学生的学习作出相应评价的教学媒体工具。[2]随着信息技术的快速发展，教育软件的形式越来越广，出现各类学习终端如Android，IOS上的教学工具，翻转课堂上的微课，教师学习网络空间等多种形式。广东省教育技术中心近年为提高教师的信息技术应用能力水平，促进信息技术与学科深度融合而举办计算机教育软件评审活动，活动指南对计算机教育软件做了范围的界定。[3]

从活动指南可见，“计算机教育软件”与广义的“软件”存在区别，计算机教育软件有以下特点：1）应用范围：特定于教育领域使用，覆盖中小学、幼儿教育、特殊教育、中职教育和高等教育；2）技术要求：技术要求较低，可以是使用编程语言实现的软件，但不局限于编程语言，利用传统编程环境，积木式图形化编程工具，多媒体开发工具等开发均可。3）数字化形式范围：不局限于直接能运行的软件形式，如exe，apk等，能借助第三方工具运行的数字资源，也被认为是计算机教育软件。

1.2 类别

计算机教育软件主要有：1）课件：是指基于计算机技术和网络技术，根据教学设计，将特定的教学内容、教学活动和教学手段有效呈现的应用软件，目的是辅助教与学，并完成特定的教学任务，实现教学目标。移动终端课件作品应能在iPAD、Android PAD等移动教学设备上运行。具体包括：各类教学软件、学生自主学习软件、教学评价软件、仿真实验软件。2）微课：是指教师围绕单一学习主题，以知识点讲解、教学重难点和典型问题解决、实验过程演示等为主要内容，使用摄录设备、录屏软件等拍摄制作的微视频课程。主要形式可以是讲授视频，也可以是使用PPT、手写板配合画图软件和电子白板等录制的批注讲解视频。3）课例：是指教师在学科教学中应用信息技术和教育资源，解决学科教学中的重难点问题的课堂教学案例。把信息技术和教育资源作为内容、方法与手段融合在学科教学过程中，培养学生的创新精神和实践能力，促进教学过程整体优化。如：翻转课堂、基于网络的自主学习、合作学习、探究学习、项目学习等教学方式，一对一学习、移动终端学习、基于信息技术的创意创作教学等。4）教师网络空间应用案例：是指教师应用网络学习空间开展资源应用、备课授课、在线作业、辅导评价、学情分析、师生互动、家校互动、网络研修等教育教学活动效果突出的案例。

1.3 开发的意义

参与计算机教育软件的开发，是提高教师信息化应用能力和水平，推动信息技术与教育教学的深度融合的有效途径。教育部的《中小学教师信息技术应用能力标准（试行）》指出信息技术应用能力是信息化社会教师必备专业能力。[4]这种必备能力的培养，必须通过实践实现。教师通过开发教育软件，信息技术应用能力得以提升，从而能在教学中达到以下意义：1）培养教师主动探索和运用信息技术变革学生学习方式。2） 教师掌握互联网、移动设备及其他新技术来支持教学。3）以教育软件引导学生自主、合作、探究学习的网络教学平台和资源。4）以教育软件合理选择与组织技术资源，为提高个性化学习体验。5） 以教育软件指引学生的合作、交流、探索、反思与创造。6）以教育软件使用技术手段收集学生学习反馈，便于对学习活动指导和干预。7）以教育软件实现教学评价方案，设计与运用评价工具。

1.4 现状及问题

近几年来，笔者从事本市计算机教育软件的组织和评审工作，发现比较多教师提交的教育软件是平时自己上课使用的课件、微课及课例直接当作作品提交。具体来说，存在以下问题。1）通用性差：教育软件实现的是为了更好地完成教学目标，使用教师已有的资源进行提炼是可行的，但教学活动有着特定教学环境，特定学生学情等因素，让教师的教育软件具有特定性，缺陷通用性。2）美观性差：教师更多考虑软件的内容，而忽视了颜色、布局、排版等外观问题，使得教育软件界面不美观，难以让用户喜欢。3）开发随意性大：与教师交流中发现，大部分教师对教育软件开发，没有软件工程的流程化思想，导致做出的软件缺陷系统性。

教师应该如何提高教育软件开发水平，迈耶的多媒体认知理论给了我们一定的启示。笔者在下文对多媒体学习认知理论进行概述，并分析该理论如何指引计算机软件的开发，并结合软件工程的思想，提出基于多媒体认知理论的计算机教育软件开发的方法。

2 多媒体认知理论概述

2.1 理论模型

美国心理学教授迈耶在双重编码理论，认知负荷理论和建构主义学习理论的基础上提出了多媒体学习与认知理论。多媒体学习和认知理论的三个假设：1）双通道假设：指人们进行认知加工时对视觉表征和听觉表征的材料拥有单独的信息加工通道。2）容量有限假设：人们进行认知加工时是需要消耗认知资源的，而认知资源是有限的，因此在每个信息加工通道上一次加工的信息数量也是有限的。3）主动加工假设：指人们为了对呈现的材料与他们的经验建立起一致的心理表征会主动参與认知加工。迈耶构建了多媒体学习和认知理论模型（图1），展示了信息处理系统，包括多媒体演示，感官记忆，工作记忆和长期记忆。该模型认为，当学习者学习多媒体时，单词将通过听觉器官（耳朵）进入认知处理系统，屏幕通过视觉器官（眼睛）进入感觉记忆阶段。学习者需要注意词汇和图像，以便进入工作记忆阶段。因此，学习者将组织选定的单词并形成语音模型。类似地，所选择的屏幕也被组织以形成图像模型。将语音模型，图像模型和现有知识集成到长期记忆中，最终构建多媒体学习认知理论模型。

2.2 多媒体认知原则

计算机教育软件的呈现方式，多为多媒体形式，从而软件使用效果受软件界面、软件上文字和图片的排版、声音等因素影响。对这些因素的考虑，可参照迈耶在多媒体认知理论中的七个原则，分别从不同角度说明如何有效利用多媒体达到教学目标。

从上分析可知，多媒体学习认知理论是以学习者接受知识过程为出发点，来研究多媒体内容的呈现方式、文本的使用、文字的注解和解说等内容。以上文分析，对从事计算机教育软件开发，以多媒体形式呈现的课件、微课和课例具有重要的指导意义。

3 基于多媒体认知理论的计算机教育软件的开发

在一般的软件开发过程中，良好的软件工程设计能让软件开发变得简单而高效，可以避免因设计失误而导致的缺陷。一个健壮的程序必然有良好的设计，软件工程是开发软件中必不可少的。在本文所研究的以教师为开发者的教育软件在开发复杂度和技术难度上要求较一般的软件开发低，但借鉴软件工程的思想也能提高教育软件开发的效率和质量。[6]笔者借鉴软件工程的思想，给出一种计算机教育软件开发流程图，如图2。此流程与一般的软件开发流程的最大区别是，软件开发的需求是建立在具体的教学目标和多媒体认知理论上。作为软件的最大用户群体学生，在进行学习之前，大多数并不知道自己要如何学习才能更有效，多媒体认知理论给出的理论模型和原则，为教育软件设计者提供参考。

在计算机教育软件开发的具体方法：

1）教育软件的需求分析和规划设计：需求是针对用户而言的，但教育软件的用户是学生，学生是一个准备学习的个体，对学习的需求未必清晰，所以在开发教育软件的时候，需求分析的方法应有所不同。具体来说，针对具体学科的章节和专题，确定需求的是教学目标，另外针对本文前面提出的问题，另一个需求来源是基于多媒体认知理论的分析，从学习者的角度和多媒体认知理论的出发，确定教育软件的需求：教育软件的形式，学习者以什么方式进行交互，学习者能学习到什么，如何学。在解搭这些问题后，就能对教育软件进行规划。软件呈现方式：课件、课例、教师空间等；符合多媒体认知原则的教学内容整合，将文本、图像、音视频等信息科学合理地安排；交互方式的设计等。

2）教育软件的开发技术：教师应采用自身熟悉的技术对教育软件进行开发。教师本职工作是教学，开发教育软件是为了更好地服务于教学，所以教师开发软件的精力不用花太多在不熟悉的技术上。目前，有较多成熟的教学软件方便教师对教育软件进行二次开发。如教师制作PPT，使用打包工具做成各平台都能运行的课件。利用成熟的开源CMS管理系统，如动易CMS制作课程和教师空间。利用教育部的优课活动推荐工具，进行视频处理，制作课例。技术是一种手段，教师应选择合适和低成本的方法进行开发。

3）教育软件的测试方法：教育软件使用对象是教师和学生。好的教育软件能让老师用户减少重复性劳动，能让学生用户更好地学习。教育软件的测试对象是教师和学生。当教育软件开发后，可分享给教师使用收集反馈意见；对学生使用效果，应该从设计好的课堂评价方案去反映。

4）迭代开发的思想：软件工程中存在多种迭代开发的方法，快速开发原型，通过迭代开发来不断完善和改进。教育软件也是一种长生命周期的软件，在测试和实际使用中，不断改进和优化，开发教师应该有迭代修改的意识，每次修改可以记录修改日志，记录教育软件优化过程和自身专业技术成长过程。

4 总结

对如何指导教师进行教育软件开发的研究文献并不多，本文是笔者在组织和指导计算机教育软件的实际工作中，结合多媒体认知理论和软件工程思想的一些经验与想法，在指导年轻教师信息化能力提升有一定指导作用。

参考文献：

[1] 百度百科. 软件[EB/OL]. https：//baike.baidu.com/item/%E8%BD%AF%E4%BB%B6/12053.

[2] 百度百科. 多媒體教学软件[EB/OL]. https：//baike.baidu.com/item/%E5%A4%9A%E5%AA%92%E4%BD%93%E6%9 5%99%E5%AD%A6%E8%BD%AF%E4%BB%B6.

[3] 广东省教育技术中心. 广东省教育技术中心关于举办2018年广东省计算机教育软件评审活动的通知[EB/OL]. http：//zy.gdedu.gov.cn/index.php？r=portal/content/view&sid;=440000&id;=386464&lid;=&contentid;=&tp;=， 2018-04-18

[4] 迈耶. 多媒体学习[M]. 北京： 商务印书馆， 2006.

[5] 教育部. 教育部办公厅关于印发《中小学教师信息技术应用能力标准（试行）》的通知[EB/OL].http：//old.moe.gov.cn//publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6991/201406/170123.html， 2014-05-27

[6] 普莱斯曼. 软件工程： 实践者的研究方法[M]. 北京： 机械工业出版社， 2017.