【正文】 東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 21 搜索頻率（ searching frequency）也是一個(gè)判斷是不是一個(gè)普遍應(yīng)用的一般研究方法的標(biāo)準(zhǔn)。 最后 ，根據(jù)研究結(jié)果，進(jìn)行新研究方法的一系列研究。而且 ， 在這些研究方法中也可能存在能夠應(yīng)用于研究創(chuàng)意教育軟件設(shè)計(jì)方法的研究方法。當(dāng)學(xué)生的需求發(fā)生變化的時(shí)候，教師應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)，如何針對(duì)新的需求輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)。例如物理學(xué)科中有杠桿，滑輪組，斜面等機(jī)械的機(jī)械效率；熱機(jī)，電動(dòng)車的能量轉(zhuǎn)化率；電熱水器，太陽(yáng)能熱水器的熱能轉(zhuǎn)化率；電燈的光轉(zhuǎn)化率等。計(jì)算創(chuàng)意（ Computational Creativity）是人工智能（ Artificial Intelligence）的一個(gè)分支學(xué)科，與機(jī)器學(xué)習(xí)（ Machine Learning）的研究相類似 [31]；但是創(chuàng)意計(jì)算 (Creative Computing)不是人工智能（ Artificial Intelligence）的一個(gè)分支學(xué)科，創(chuàng)意計(jì)算（ Creative Computing）應(yīng)用于教育軟件設(shè)計(jì)是教育技術(shù)（ Educational Technology）的一個(gè)分支學(xué)科。 創(chuàng)意計(jì)算 (Creative Computing)的功能在于通過跨學(xué)科，能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件的開發(fā)注入“新”的活力。不同的是，計(jì)算機(jī)軟件是虛擬的，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品是實(shí)體的。在軟件工程領(lǐng)域中，始終存在著至今無(wú)法解決的問題。 創(chuàng)意計(jì)算 (Creative Computing)直 觀的解釋是：通過一個(gè)創(chuàng)意的方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算。而一個(gè)好的環(huán)境對(duì)于教育軟件的設(shè)計(jì)來(lái)說也是至關(guān)重要的。進(jìn)而，在教育軟件設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容中考慮軟件重用是 十分必要的。 傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)技術(shù)或工具難以解決軟件重用的問題。東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 進(jìn)而，輸入的數(shù)據(jù)和輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義與設(shè)計(jì)對(duì)于一個(gè)好的教育軟件設(shè)計(jì)來(lái)說至關(guān)重要。但至于如何來(lái)優(yōu)化這些步驟，以使設(shè)計(jì)達(dá)到一個(gè)最佳的效果，在設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)技術(shù)或工具中并沒有涉及。這些問題都是在軟件工程領(lǐng)域里至今還沒有根本解決的問題。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法（ structured design） 對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法的一般描述： ? 一個(gè)編碼范式（ programming paradigm）； ? 一個(gè)自頂向下的設(shè)計(jì)方法； ? 一個(gè)能夠使軟件易于編碼，修改，維護(hù)和理解的設(shè)計(jì)方法。具體概念如圖 4： 圖 4：教育軟件概念 教育軟件特點(diǎn) 教育軟件不同于其他普通軟件的主要特點(diǎn)是： 1) 在開發(fā)教育軟件時(shí)，需要對(duì)學(xué)習(xí)過程和認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行深 入分析，這是人類最復(fù)雜的大腦活動(dòng)； 2) 開發(fā)教育軟件時(shí)，需要對(duì)學(xué)科知識(shí)有深入的理解與綜合； 3) 教育軟件對(duì)于人機(jī)界面的要求很高，因?yàn)榻逃浖婕暗酱罅康娜藱C(jī)交東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 13 互； 4) 教育軟件的開發(fā)需要教育領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的多位專家進(jìn)行合作開發(fā)。應(yīng)用實(shí)例如表 3： 表 3： Interaction Matrix B Interaction Matrix B Elements Environment Human ? ? Total table puter eyes hands a ? ? 2 0 2 b ? ? ? 1 2 3 c ? 1 0 1 d ? ? 1 1 2 ? Direct Interaction value： 2 ? Indirect Interaction value： 1 從表中可以看出， b 影響最廣，其次是 a 和 d，而其中 a 影響最大。 創(chuàng)意的標(biāo)準(zhǔn) 創(chuàng)意是一個(gè)非常主觀（ subjective）的主題（ topic），不同的人有不同的定義與看法?！靶隆笔侵冈瓌?chuàng)的（ original）和意想不到（ unexpected）的意思。 本文所選取的角度是：自然科學(xué)研 究（ scientific research）和社會(huì)科學(xué)研究（ social science research）角度。每位專 家只與調(diào)查者進(jìn)行討論。之所以使用案例研究法是因?yàn)榘咐芯糠|北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 能夠通過對(duì)案例的分析，得出新的，相關(guān)的，之前沒有的信息 [12]。促進(jìn)了創(chuàng)意教育軟件設(shè)計(jì)方法的研究。 有關(guān)創(chuàng)意計(jì)算的許多國(guó)際性的雜志也應(yīng)運(yùn)而生，其中由英國(guó)德蒙福特大學(xué)（ De Montfort University）技術(shù)系 (Faculty of Technology)的楊洪戟教授主編的 IJCrC(International Journal of Creative Computing)就是專門用于匯集創(chuàng)意思想的雜志。 Virtual Romans 的研究目標(biāo)是探索利用創(chuàng)意技術(shù)來(lái)提高人們對(duì)于第一世紀(jì)到第四世紀(jì)羅馬時(shí)期萊斯特 市的理解潛力。 IOCT 所有的研究項(xiàng)目均是跨學(xué)科（ transdisciplinary），多學(xué)科（ multidisciplinary）的。 綜上所 述，在本文中，創(chuàng)意計(jì)算應(yīng)用于教育軟件設(shè)計(jì)的具體含義是：用產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)科中的思想，理論，規(guī)律或方法來(lái)設(shè)計(jì)教育軟件。 創(chuàng)意計(jì)算所能結(jié)合的學(xué)科有很多，例如教育，音樂，物理，化學(xué)，藝術(shù)等領(lǐng)域。創(chuàng)意計(jì)算（ Creative Computing）是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。 在軟件工程領(lǐng)域，軟件開發(fā)發(fā)展至今，依然在各方面都存在著各種各樣的問題，難以解決。 關(guān)鍵詞： 創(chuàng)意計(jì)算（ Creative Computing） ；產(chǎn)品設(shè)計(jì)（ Product Design）；研究方法；教育軟件；教育軟件設(shè)計(jì)方法 III Abstract The meaning of Creative Computing is to use ideas, theory, principles or methods from other disciplines to develop software. Creative Computing is very popular in recent years and has great potential. Therefore, the aim of my research is to contribute to the application of Creative Computing in the development of educational software. Educational software development includes many phases like: Requirements Analysis, Software Design, Software Programming, Software Maintenance and so on. The phase that my research focuses on is Educational Software Design. The discipline that my research based on is Product Design. To summarize, the meaning of Creative Computing in Educational Software Design is to use ideas, theory, principles or methods from Product Design to design educational software. As this is a new research field, good research methods would be perfect directions to achieve the goal of this field. Therefore, the contribution of my research is to propose a research method for conducting the research of creative educational software design methods under the guidance of creative directions. Key Words: Creative Computing。 教 育軟件 的 開發(fā)包含 多個(gè) 階段， 如環(huán)境分析，教學(xué)設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)，評(píng)價(jià)，維護(hù)等環(huán)節(jié)。據(jù)我所知，除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 （保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書） 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 日 期： 學(xué)位 論文作者畢業(yè)后去向： 工作單位： 電話： 通訊地址： 郵編： I II 摘 要 創(chuàng)意計(jì)算（ Creative Computing）是指：用其它學(xué)科（例如物理，化學(xué)，藝術(shù)或設(shè)計(jì)）中的思想，理論，規(guī)律或方法來(lái)開發(fā)軟件。 本文首先對(duì)教育軟件設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)意方向進(jìn)行 了 研究，在得到創(chuàng)意方向之后，通過對(duì)一般研究方法的整理和研究，得到了關(guān)于研究方法的定義與標(biāo)準(zhǔn) ，以此定義與標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了研究方法的詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后， 進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)例 。其中，教育軟件的研究與開發(fā)更是占據(jù)了主導(dǎo)地位 [1]。用其他學(xué)科的思想，理論，規(guī)律或方法解決軟件工程領(lǐng)域里無(wú)法解決的問題就是“跨學(xué)科 interdisciplinary”的意義所在。因此，創(chuàng)意計(jì)算最大的特點(diǎn)即跨學(xué)科（ interdisciplinary） ,也正因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，創(chuàng)意計(jì)算能夠給軟件開發(fā)注入新的活力。軟件開發(fā)包含很多階段，比如需求分析，設(shè)計(jì)，編碼，維護(hù)和進(jìn)化等 [5]。 研究現(xiàn)狀及問題 研究現(xiàn)狀 由于創(chuàng)意計(jì)算是近年來(lái)提出的新概念，對(duì)于創(chuàng)意計(jì)算的研究依然處于初級(jí)階段。這個(gè)研究集中于三個(gè)方面：基于網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線 電通信設(shè)備新形勢(shì)的發(fā)展；無(wú)線電通信設(shè)備的性能；在教育領(lǐng)域里面，無(wú)線電通信設(shè)備藝術(shù)。最后，研究人員對(duì)模型進(jìn)行了全方位的開發(fā)。 本文提出了一個(gè) 研究方法，用于指導(dǎo)創(chuàng)意 教育軟件設(shè)計(jì)方法的研究 ，這個(gè)研究的結(jié)果是融入了產(chǎn)品設(shè)計(jì)（ Product Design）學(xué)科中的思想，理論 或規(guī)律 的教育軟件設(shè)計(jì)方法。第二手資料是指已經(jīng)存在過的，已經(jīng)被研究過的資料 [8]。而且，調(diào)查法不受空間的限制且十分高效，它能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的 數(shù)據(jù) [15]。之所以采用對(duì)比研究法是因?yàn)槟軌蛲ㄟ^比較研究法比較直觀地找出差異，評(píng)價(jià)優(yōu)缺點(diǎn) [20]。 在從自然科學(xué)研究（ scientific research）這個(gè)角度出發(fā)查找研究方法的過程中，搜索結(jié)果總是出現(xiàn)一個(gè)過程，如圖 2： 東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 提 出 問 題背 景 研 究作 出 假 設(shè)實(shí) 驗(yàn) 驗(yàn) 證分 析 結(jié) 果得 出 結(jié) 論判 斷 假 設(shè) 是否 成 立報(bào) 告 結(jié) 果是報(bào) 告 結(jié) 果不 是 或 部 分 成 立重 新 思 考 圖 2：傳統(tǒng)自然科學(xué)研究法 通過調(diào)查分析得知，圖 2 所示的是傳統(tǒng)的自然科學(xué)研究方法。 PCreativity 即“ Psychology” Creativity 是指對(duì)于提出一個(gè)想法（ idea）或解決方案（ solution）的這個(gè)人 來(lái)說，這個(gè)想法或者解決方案是新的。 互動(dòng)矩陣 A（ Interaction Matrix A）的作用是：通過比較產(chǎn)品的每個(gè)元素（ element）和自己以及其它元素，找出重要的關(guān)系（ relationship）。具體包括：自學(xué)輔助軟件，教學(xué)輔助軟件。 傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計(jì)方法研究 傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計(jì)方法包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面的和內(nèi)容設(shè)計(jì)層面的設(shè)計(jì)方法 。 ? OOA 考慮的是開發(fā)一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的對(duì)象模型； ? OOD 考慮的是開發(fā)一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)的面向?qū)ο笙到y(tǒng)模型； ? OOP 考慮的是用一個(gè)面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言（例如 JAVA 或 C++）實(shí)現(xiàn)一個(gè)OOD。因此在設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)技術(shù)或工 具中，沒有融入教育思想，以指導(dǎo)教育軟件的設(shè)計(jì)。因此，在用傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計(jì) 方法設(shè)計(jì)教育軟件的過程中，還要專門對(duì)于教育軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)用某一個(gè)教育軟件設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)教育軟件系統(tǒng)時(shí)，若系統(tǒng)設(shè)計(jì)到一半，突然用戶需求發(fā)生了變化，那么，就需要使用教育軟件設(shè)計(jì)方法來(lái)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，既推遲了軟件設(shè)計(jì)進(jìn)度，又在時(shí)間，人力和資源上都造成了浪費(fèi)，增加了教育軟件開發(fā)成本。而且對(duì)于教育軟件來(lái)說，主要是開發(fā)教育資源軟件，自學(xué)輔助軟件，教學(xué)輔助軟件，教務(wù)輔助軟件，教學(xué)支撐軟件，行政管理軟件等幾類軟件。因?yàn)?，具有教育領(lǐng)域?qū)W術(shù)背景的設(shè)計(jì)人員能夠更加清楚教育軟件的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在哪里，從而提高教育軟件的質(zhì)量。而對(duì)于“方向”的具體含義上文已經(jīng)做了詳細(xì)說明，是指?jìng)鹘y(tǒng)教育軟件設(shè)計(jì)方法中存在的問題。創(chuàng)意計(jì)算 (Creative Computing)的研究是為軟件開發(fā)服務(wù)。 本文所選取的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)科（ Product Design）中的思想，理論，規(guī)律或方法。一個(gè)產(chǎn)