1、CAI課件的可靠性及其提高方略概 述近幾年來，隨著多媒體及網絡技術的飛速發展，為計算機應用于教育領域創造了廣闊的天地。多媒體CAI課件以其交互性、集成性、形象性等特點，引起了教育界人士的廣泛關注，它不僅為學校提供了新的教學手段和教學方法，而且為教學的改革產生了積極的作用。目前，各個學科都在興起CAI課件制作，個別學科甚至已遠遠走在前面。但是，在成果倍出的同時我們也看到了一個比較突出的現象：大量的課件，在使用上或多或少地都存在一些問題，諸如無法在異種環境使用、文字不能正常顯示、視頻不能正常播放、開發以后很少使用，或與現行的教學大綱相違背等等。這樣，不僅給學校造成了人力和物力上的浪費，而且也給CA

2、I課件資源的重復利用上帶來了較大的損失。如何有效地提高CAI課件的質量？提高教學資源的利用率？這恐怕就是擺在我們這些開發者前面必須解決的問題了。一般來說，大家精力都放在程序開發過程，其實有一個很重要的環節最容易被我們所忽視，那就是沒有對課件的可靠性引起足夠的認識。本文從軟件工程的角度來談談我多年來的經驗。一、 課件的生命周期和可靠性概念課件從一個創意或構思開始，經過可行性分析、設計、實現、可靠性測試、運行，直到最后決定停止使用或重新被修改、代替之時，被稱為該課件的生命周期。一般來說，它分為以下六個階段：（1）可行性分析；（2）需求分析；（3）設計階段；（4）實現階段；（5）可靠性分析與測試；（

3、6）運行與維護階段。因此可靠性是課件生命周期中非常重要的概念和階段，我們可以通過可靠性分析和測試來有效地提高課件的質量。從軟件工程的角度，我們可將課件的可靠性定義為：“在給定的時間間隔及給定的環境條件下，按設計要求，成功運行課件的概率。”在這個概率定義中，明確包括可靠性的四個要素：（1） 環境條件：課件運行成功的環境因素。一般包括了軟硬支撐環境。如：支持硬件、操作系統、相關軟件等等。（2） 規定時間：測試必需的時間因素。它是一種課件運行的累積時間。隨著運行時間的增加，一些錯誤可以不斷地被暴露，課件出錯的概率也就在增加。（3） 規定的功能：在考慮課件的可靠性時，一般來說，就已經規定了課件的功能，

4、分清了主次。主次不同，帶來的失效也就不一樣。同時也要明確哪些功能是致命的、哪些功能是非致命的，哪些功能是可修復的。另外，還要明確，一個規定的功能的完成過程。 （4） 成功運行：“成功運行”包括兩個方面的含義。一是正確無誤地完成規定的功能；二是具有一種程度的容錯能力。特別是當系統出錯時，要能及時恢復，繼續正常運行。因此，在提高課件的可靠性時，我們可以從以上幾個方面來考慮。同時我們也看到要度量一個課件的可靠性，必須通過一些實驗數據才能達到。精確度量是不現實的，在實際當中也是不可行的。但是為了有力地提高可靠性，作為開發者首先要清楚哪些環節容易產生錯誤，錯誤是怎樣產生的。二、 課件的可靠性與生命周期的

5、關系課件的質量是由課件的可靠性來衡量的。也就說明課件的可靠性依賴于課件生命周期的各個階段的質量來得到保證。然而生命周期各個階段對課件質量和可靠性的影響是不一樣的。如圖1所示，在課件各個階段產生的錯誤中，設計階段產生的錯誤占大多數。進一步從圖2可知，修正一個課件錯誤所需的時間和費用將隨著課件生命周期的進展而上升。錯誤發現得越早，修正它所需用的時間和費用就越少。由于課件生存期各個階段的問題不是孤立的，而是相互影響、相互依存的。每一階段的工作成果將成為下一階段工作的基礎，后一階段發現的問題也應追溯到前一階段去找原因。這種前后相承的關系也會帶來錯誤的傳遞。這種傳遞犯下的錯誤，可能既深又隱蔽，最終可以導

6、致課件的“不可修改”，使得前面的努力付之東流，浪費了大量的人力與財力。總之，課件的可靠性與生命周期的各個階段是密不可分的。每個階段都可能產生錯誤，其中需求分析、設計和實現是主要錯誤的來源。而且即使都采取了提高可靠性的措施，對于大型課件來說，錯誤總不可避免。因此，我們的注意力應該放在這三個主要階段。通過采用正確的方法、技術和工具，來得到一個錯誤少、可靠性高的課件。而把測試看做是對課件可靠性的證實。不存僥幸的心理，急于求成。倘若把保證質量的希望完全寄托在測試階段，由測試的一些必然局限性，要保證課件的可靠性就困難了。三、 提高課件可靠性的有效途徑要保證課件的可靠性，我們要在課件開發的各個階段都需要采

7、取一些可靠性措施。例如，采用先進的分析和設計技術、采用結構化或面向對象的程序設計技術、選用可控制編程的著作平臺以及先進的數字媒體處理技術、加強課件的測試和檢驗等等，來提高課件的質量。1、課件可行性研究做到科學、切實可行一個課件在它有了立意以后，就開始了它的生命周期。接下來就要對這個課件進行可行性分析。課件的可行性分析要從現有系統、技術、經濟、法律以及教學規律幾個方面來進行分析。如，有一些腳本很有創意，但如果實現起來，憑現有的技術是無法解決的，這樣的創意就要拆換；時間與費用太高的課件，大多數會自然擱置，因為一般學校課件開發是出于非營利性目的；有些課件所引用的素材，及開發平臺，沒有考慮到這些素材和

8、平臺的知識產權問題，如果一旦出版或發行，就會引起法律問題；此外，有一些選題，腳本根本就不符合教學規律，沒有較強的教法滲透，甚至還有一些知識性的錯誤等等，象這樣一些課件都是源于課件的可行性研究沒有做到科學、切實可行，最終導致課件的可靠性得不到保證，進而不得不中止課件的開發或使用。2、建立嚴格的質量管理目標在課件開發的各個階段如果不采取一定的質量保證措施，建立一套質量管理體系，那么每一個階段隱蔽和傳遞下來的錯誤將會嚴重影響可靠性的保證。行之有效的一個方法就是對課件開發過程建立嚴格的質量管理目標。比如，建立各種開發的質量保證規范，形成標準；完善各種開發文檔，包括可行性分析報告、需求分析、概要設計、詳

9、細設計、用戶操作手冊、測試計劃、測試分析報告、開發進度以及開發總結報告等；同時也要提供面向功能的度量尺度和質量度量的方法。特別地，還要建立一個數字媒體素材處理的標準。比如，聲音、圖片、視頻等要在格式、大小、品質、存放的位置、加工的方式等方面都要有詳細的標準和栩實的說明。 3、對課件進行全面測試和評估測試是發現錯誤、修正錯誤，保證可靠性的重要手段和途徑。在課件的測試當中，我們應注意以下三個方面的問題：（1）測試要有“計劃”，評估要有“目標”。測試計劃是對整個測試活動作一個統籌安排。它包括每項測試活動的內容、進度安排、設計考慮、測試數據的整理方法及評價準則。最終還要將組裝測試和確認測試的結果、發現

10、及分析寫成測試分析報告。 （2）測試要講究“全面”。“全面”有三個方面的含義：1）組成測試要全面。測試的在測試階段，根據測試計劃，課件將被全面地測試，從組成課件的各種素材、支持軟件、各種開發文檔到源程序都要經過測試和評價，然后完成測試分析報告。2）測試方向要全面。通常在課件測試中，我們要進行以下幾個方面的測試：病毒測試、平臺兼容性測試、硬件兼容性測試、功能測試、運行效果測試等。3）如圖3所示，測試過程要全面，不可遺漏。測試過程可按四個步驟來進行，即單元測試、組裝測試、確認測試和系統測試。（3）測試要講究“方法”。測試方法很重要，不同類型的課件要選擇最有效率的測試方法。在實際開發過程中，我們發現

11、無論是使用白盒法還是黑盒法測試，有一點很重要，那么就是要選擇好測試用例。如果用例選擇不當，邏輯覆蓋就達不到要求。此外，在中小型課件測試中，基本路徑測試和用戶試用是兩個行之有效的測試方法。4、提高課件的容錯能力“避開錯誤”和“容錯”技術是提高課件質量和可靠性的兩大有效技術。“避開錯誤”技術，即在開發的過程中不讓錯誤潛入課件的技術；“容錯”技術，即對某些無法避開的錯誤，使其影響減到最小的技術。避開技術是質量管理中的不可缺少的先進技術，但在實際開發過程中，無法做到完美無缺和絕無錯誤，因此只有采用容錯技術來保證系統的性能，使得在錯誤發生時，其影響被限制在容許的范圍之內。通常在課件開發的實際工作中，采用

12、加入“容錯模塊”的辦法來增強課件的容錯性，使課件具有較強的抗故障能力。 5、提高課件的可移植性較好的可移植性是一個課件高可靠性的表現。如果課件從一種環境中開發出來以后，不能在異種環境下正常使用，這就需要采取一些可移植性措施。比如，采用兼容較好的軟硬環境或開發出來后進行較強的平臺或軟硬件兼容性測試等。對用戶機的配置提出一個最低指標，如：CPU：INTEL 133MHZ內存：32M硬盤：至少540MCD-ROM：2倍速聲音卡：16位數字，MIDI播放圖形卡：2M顯示內存操作系統：中文WINDOWS 9X/2000/NT對支持軟件（包括字庫）也要提出一個最低要求。這樣就可大大避免諸如漢字不能正常顯示

13、、圖形失真、動畫不能正常播放等一系列問題。6、應用計算機輔助教學發展中的高新技術CAI的發展，一直受到教育心理學、計算機、信息科學等多種學科的推動，這些領域不斷涌現新技術、新理論和新的研究成果。如果及時地將這些高新技術轉化為我們的技能，應用到課件制作的實際工作中來，那么課件的前景是十分的可觀。這些高新技術的引入，往往會使以前課件中存在的那些不可靠性因素，得到徹底的改觀。這包括三個方面：（1） 直接使用一些前沿技術。這些前沿技術，比如一些“智能知識系統”：“微積分導師系統”、“Z+Z智能解析幾何教學平臺”、“幾何畫板”等；多媒體計算機輔助教學；網絡技術：虛擬現實技術、遠程教育教學系統等等。這些技

14、術的引入，將會給課件的質量帶來質的飛躍，同時也是CAI的必然的發展方向。（2） 采用最新最優秀的課件開發平臺或著作工具。國內現有的開發平臺較多，但要說優秀的平臺或工具就少了。好的平臺或工具開發出來的課件，其可靠性、可移植性、可發展性要比其它平臺開發出來的課件要優越得多。比如：AUTHORWARE、方正奧思、JBMT等等。選擇一個優秀的開發平臺或工具，從某種意義上講，也就是減少了許多的錯誤，增強了課件的可靠性和質量。 （3） 使用最新的技術設計與實現。這種思想不僅要在設計和實現階段得到體現，而且還要在采集素材、界面制作、媒體編輯等方面得到運用。比如，有些課件運行時間過長，實現技術落后，勢必會出現錯誤。對圖片的加工可使用最新的圖形加工軟件PHOTOSHOP等；視頻處理可使用最新的編碼解碼器MPEG-4等技術，可大大減少圖片失真