【導讀】工作所取得的成果。據(jù)我所知，除了特別加以標注和致謝的地方外，論文。中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本人的研究做出重要貢。獻的個人和集體，均已在文中作了明確的說明。本聲明的法律結(jié)果由本人。復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)東北師范大學可以將。印或其它復制手段保存、匯編本學位論文。創(chuàng)意計算是近年來較為熱。門的新興研究領(lǐng)域之一，它的應用十分廣泛，而且具有很大的潛力。教育軟件的開發(fā)包含多個階段，如環(huán)境分析，教學設(shè)計，軟件設(shè)計，實現(xiàn)，評價，維護等環(huán)節(jié)。本文所選取的其它學科是產(chǎn)品設(shè)計學科。此定義與標準為基礎(chǔ)，進行了研究方法的詳細設(shè)計，最后，進行了應用實例。不足之處是對傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法的了解還不夠深入。

　　

【正文】 于教育軟件來說尤為重要。又因為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與整個系統(tǒng)的設(shè) 計互相影響，關(guān)系緊密，因此，能夠?qū)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與整個系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)合起來，是最佳的選擇。因而，教育軟件設(shè)計方法的設(shè)計步驟與設(shè)計技術(shù)或工具中應該包含對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 由于，傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法的設(shè)計步驟和設(shè)計技術(shù)或工具較為固定，因此，傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法很難適應用戶需求的變化。當用某一個教育軟件設(shè)計方法來設(shè)計教育軟件系統(tǒng)時，若系統(tǒng)設(shè)計到一半，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)計方法來重新進行設(shè)計，既推遲了軟件設(shè)計進度，又在時間，人力和資源上都造成了浪費，增加了教育軟件開發(fā)成本。若傳統(tǒng)教育軟 件設(shè)計方法的設(shè)計步驟和設(shè)計技術(shù)或工具中能夠存在靈活性，當用戶需求發(fā)生變化時，能夠靈活應變，既確保了軟件開發(fā)的進度，又能保證所開發(fā)的軟件滿足用戶的需求。尤其是在教育軟件的設(shè)計過程中，由于教育領(lǐng)域的不斷變化與發(fā)展，教育者或是學生的需求都在不斷變化，因此對于需求的修改也是不可避免的，這時就需要教育軟件設(shè)計方法的靈活性來支持教育者或是學生需求的變化。 傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法的設(shè)計步驟和設(shè)計技術(shù)或工具難以解決軟件重用的問題。軟件重用在軟件開發(fā)過程中有很重要的地位。軟件重用不僅能夠提高軟件開發(fā)效率，而且還能夠提高軟件開發(fā) 的靈活性，降低開發(fā)成本。而軟件是否能夠重復使用，取決于軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在軟件設(shè)計方法的指導下生成的。因此，若是軟件設(shè)計方法的內(nèi)容中能夠考慮到軟件重用的因素，那么對于軟件重用的實施就會更加容易了。而且對于教育軟件來說，主要是開發(fā)教育資源軟件，自學輔助軟件，教學輔助軟件，教務輔助軟件，教學支撐軟件，行政管理軟件等幾類軟件。因此，在同一類教育軟件（比如教育資源軟件）下，教育軟件的開發(fā)具有共同的部分。所以，軟件重用對于教育軟件的開發(fā)尤其具有重要的意義。進而，在教育軟件設(shè)計方法的內(nèi)容中考慮軟件重用是 十分必要的。 傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法中的設(shè)計步驟和設(shè)計技術(shù)或工具中，沒有關(guān)于設(shè)計人員和環(huán)境設(shè)置的考慮。在影響教育軟件設(shè)計的眾多因素中，設(shè)計人員與設(shè)計環(huán)境對于教育軟件設(shè)計的影響十分巨大?，F(xiàn)在，軟件開發(fā)對于開發(fā)人員的要求越來越傾向于具有多學術(shù)背景的開發(fā)人員。因為是對于教育軟件的設(shè)計，所以，在設(shè)計人員的選取上應該選擇具有教育領(lǐng)域?qū)W術(shù)背景的軟件設(shè)計人員。因為，具有教育領(lǐng)域?qū)W術(shù)背景的設(shè)計人員能夠更加清楚教育軟件的設(shè)計重點在哪里，從而提高教育軟件的質(zhì)量。若是不能做到啟用具有教育領(lǐng)域?qū)W術(shù)背景的設(shè)計人員，應該在設(shè)計組中加入教 育領(lǐng)域的專家。通過教育軟件設(shè)計人員與教育領(lǐng)域的專家緊密合作來進行教育軟件的設(shè)計，能夠達到事半功倍的設(shè)計效果。而一個好的環(huán)境對于教育軟件的設(shè)計來說也是至關(guān)重要的。簡單來說，若是設(shè)計人員在一個非常嘈雜的環(huán)境下進行教育軟件的設(shè)計，是不可能設(shè)計出好的教育軟件的。若是，設(shè)計人員深處教育軟件的應用環(huán)境進行教育軟件的設(shè)計，能夠與用戶進行比較多的溝通與交流，深入了解用戶的需求，及時地接收關(guān)于需求的變化，那么在這種環(huán)境下設(shè)計出的教育軟件能夠更好的滿足用戶的需求，達到一個很好的教育效果。因此，在教育軟件設(shè)計方法中應該考慮到關(guān)于 設(shè)計人員的分配和設(shè)計環(huán)境的設(shè)置，以便能夠開發(fā)出高質(zhì)量的教育軟件。 東北師范大學碩士學位論文 17 創(chuàng)意方向研究 創(chuàng)意計算概念的闡述以及功能描述 創(chuàng)意方向，顧名思義，是指創(chuàng)意的方向，沿著某一方向進行創(chuàng)意的意思。而對于“方向”的具體含義上文已經(jīng)做了詳細說明，是指傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法中存在的問題。因此，對于創(chuàng)意方向的研究，實際上是指關(guān)于創(chuàng)意計算能夠解決哪些傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法中存在的問題的研究。 要想研究創(chuàng)意方向，首先就要先對創(chuàng)意計算的具體含義有一個深入的了解。 創(chuàng)意計算 (Creative Computing)直 觀的解釋是：通過一個創(chuàng)意的方法來進行計算。“創(chuàng)意”最原始的意思是“新的”和“有用的”，而在創(chuàng)意計算中的具體意思是：跨學科（ interdisciplinary），即用其它學科（例如物理，化學，藝術(shù)或設(shè)計）學科中的思想，理論，規(guī)律或方法來做計算。而 “計算”在軟件工程領(lǐng)域是指：軟件開發(fā)。因而，創(chuàng)意計算 (Creative Computing)在軟件工程領(lǐng)域是指：用其它學科（例如物理，化學，藝術(shù)或設(shè)計）學科中的思想，理論，規(guī)律或方法來開發(fā)軟件 [23]。因此創(chuàng)意計算 (Creative Computing)的研究旨在通過跨學科，為軟件開發(fā)注入新的活力，解決軟件開發(fā)中存在的問題。創(chuàng)意計算 (Creative Computing)的研究是為軟件開發(fā)服務。 創(chuàng)意計算 (Creative Computing)來源于英國德蒙福特大學（ De Montfort University）技術(shù)系 (Faculty of Technology)的楊洪戟教授的一個假設(shè)：通常情況下，人們都在研究如何利用計算機軟件來輔助其他學科的發(fā)展，例如計算機輔助教學，計算機輔助藝術(shù)。反過來，其它學科應 該也能夠輔助計算機軟件的發(fā)展。在軟件工程領(lǐng)域中，始終存在著至今無法解決的問題。既然這些問題在軟件工程領(lǐng)域內(nèi)無法解決，那么，超出軟件工程領(lǐng)域之外，深入到其他領(lǐng)域中，用其他學科中的思想，理論，規(guī)律或方法是否能夠解決這些問題呢？通過先鋒者們（例如 IOCT）的研究與實踐，證實了這一假設(shè)的價值。其他學科的理論，思想，規(guī)律或方法能夠為計算機軟件的開發(fā)注入軟件工程領(lǐng)域所沒有的新的活力。用其他學科的思想解決軟件工程領(lǐng)域里無法解決的問題就是“跨學科”的意義所在。因此，誕生了創(chuàng)意計算 (Creative Computing)這個 新興研究領(lǐng)域。 本文所選取的是產(chǎn)品設(shè)計學科（ Product Design）中的思想，理論，規(guī)律或方法。因此，在本文中，創(chuàng)意計算 (Creative Computing)的具體含義是用產(chǎn)品設(shè)計學科中的思想，理論，規(guī)律或方法來開發(fā)軟件。 之所以選擇產(chǎn)品設(shè)計學科（ Product Design）是因為：計算機軟件從某種意義上來說也是一個“產(chǎn)品”。不同的是，計算機軟件是虛擬的，而產(chǎn)品設(shè)計中的產(chǎn)品是實體的。基于這個特點，兩個學科應該有相通的地方。例如兩個學科都要進行需求分析，而且，需求分析在兩個學科中都占有很重要的地位。 既然兩個學科有相通的地方，那么，將產(chǎn)品設(shè)計中的思想應用于計算機軟件開發(fā)應該更為容易，合理和有效。而且，產(chǎn)品設(shè)計學科所注重的也是產(chǎn)品的“創(chuàng)新性”和“有用性”。一個產(chǎn)品如果沒有創(chuàng)新，那也僅僅是普通產(chǎn)品數(shù)量的增加，不會引起消費者的購買欲，因此也不會有市場；一個產(chǎn)品如果有創(chuàng)新，但是沒有用，那也僅僅東北師范大學碩士學位論文 18 是資源的浪費，仍然不會引起消費者的購買欲，更不會有市場。因此，對于產(chǎn)品設(shè)計來說，創(chuàng)新性和有用性也是缺一不可的。因而，產(chǎn)品設(shè)計中的思想，理論，規(guī)律或方法能夠保證所開發(fā)的軟件的創(chuàng)新性與有用性。 創(chuàng)意計算 (Creative Computing)的功能在于通過跨學科，能夠為計算機軟件的開發(fā)注入“新”的活力。到目前為止，對于計算機軟件開發(fā)的研究還是處于軟件工程的研究范圍之內(nèi)，還都是用軟件工程的方法來開發(fā)軟件，軟件工程作為一個工具學科，發(fā)展?jié)摿τ邢?。發(fā)展至今仍然存在許多不可調(diào)和的問題和需要改善的地方。這時就需要將眼界放寬，看到軟件工程以外的東西。如果用其它學科中的理論，規(guī)律或方法來指導軟件的開發(fā)，從一個新的角度來思考軟件開發(fā)，必然能夠為計算機軟件的開發(fā)帶來新的效果。 創(chuàng)意計算（ Creative Computing）與計算創(chuàng)意（ Computational Creativity）在學術(shù)領(lǐng)域十分容易混淆。但是，這兩個詞匯有著明確的區(qū)別。直觀的區(qū)別是：創(chuàng)意計算 (Creative Computing)是用創(chuàng)新的方法來做計算，重點在于“計算”；而計算創(chuàng)意（ Computational Creativity）是通過計算來獲得創(chuàng)意，重點在于“創(chuàng)意”。計算創(chuàng)意（ Computational Creativity）是人工智能（ Artificial Intelligence）的一個分支學科，與機器學習（ Machine Learning）的研究相類似 [31]；但是創(chuàng)意計算 (Creative Computing)不是人工智能（ Artificial Intelligence）的一個分支學科，創(chuàng)意計算（ Creative Computing）應用于教育軟件設(shè)計是教育技術(shù)（ Educational Technology）的一個分支學科。本質(zhì)的區(qū)別是：計算創(chuàng)意（ Computational Creativity）是模仿人腦創(chuàng)意過程的實現(xiàn)；而創(chuàng)意計算（ Creative Computing）是通過跨學科的思想來開發(fā)軟件。 創(chuàng)意計算所能解決的問題 （創(chuàng)意方向） 在傳 統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法存在的問題中，創(chuàng)意計算能夠解決的問題有：沒有融入教育思想，沒有關(guān)于設(shè)計效率的考慮，難以適應需求變化。這三個問題，在軟件工程領(lǐng)域中至今無法解決，永遠都有問題出現(xiàn)。因此，考慮從其他學科中尋找解決方法。 傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法的創(chuàng)意方向如圖 7： 東北師范大學碩士學位論文 19 圖 7：傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法的創(chuàng)意方向 創(chuàng)意計算最大最主要的特點就是跨學科（ interdisciplinary），將其他學科（例如物理，化學，藝術(shù)或設(shè)計）中的理論，規(guī)律或方法應用于軟件開發(fā)中，為軟件開發(fā)帶來新的活力。因此，創(chuàng)意計算應該也能夠?qū)⒔逃I(lǐng) 域的理論，規(guī)律或方法應用于軟件開發(fā)中，用于指導教育軟件的開發(fā)。 除了軟件工程領(lǐng)域以外的其他許多學科中，存在著有關(guān)效率的內(nèi)容。例如物理學科中有杠桿，滑輪組，斜面等機械的機械效率；熱機，電動車的能量轉(zhuǎn)化率；電熱水器，太陽能熱水器的熱能轉(zhuǎn)化率；電燈的光轉(zhuǎn)化率等?；瘜W學科中有光化學效率等。生物學科中有種子發(fā)芽率等。教育領(lǐng)域中有教學效率，學習效率等。產(chǎn)品設(shè)計學科中有設(shè)計效率等。這些學科中的理論，規(guī)律或方法中應該有能夠用于提高教育軟件設(shè)效率的內(nèi)容。 在軟件工程領(lǐng)域以外的其他許多學科中，存在著面對需求變化如何應對的指導方 法。例如在教育領(lǐng)域里，在教學法中就有關(guān)于教師如何因材施教，因需施教的內(nèi)容。當學生的需求發(fā)生變化的時候，教師應該如何應對，如何針對新的需求輔助學生的學習。例如，在談話教學法當中，就有關(guān)于在教師與學生進行討論的時候，每個學生問的問題都可能不同，當教師面對新問題的提出時，應該如何應對，如何去激發(fā)學生的學習的內(nèi)容。在產(chǎn)品設(shè)計學科中，產(chǎn)品設(shè)計師隨時都可能面臨客戶需求發(fā)生變化，產(chǎn)品市場發(fā)生變化的情況。因此，在產(chǎn)品設(shè)計學科中，應該也存在著關(guān)于應對需求發(fā)生變化的情況的理論，規(guī)律或方法。這些學科中的理論，規(guī)律或方法若能應用于 教育軟件設(shè)計方法，將會給教育軟件的設(shè)計帶來新的活力。 東北師范大學碩士學位論文 20 第四章 在創(chuàng)意方向指引下創(chuàng)意教育軟件設(shè)計方法的研究方法研究 研究過程設(shè)計 過程描述 首先 ，要找到所有領(lǐng)域中普遍應用的一般研究方法。 因為，在研究方法領(lǐng)域里，已經(jīng)存在很多被大家廣泛應用的一般研究方法。要想提出一個新的研究方法，就必須先對這些已經(jīng)存在的一般研究方法進行研究和借鑒 。而且 ， 在這些研究方法中也可能存在能夠應用于研究創(chuàng)意教育軟件設(shè)計方法的研究方法。 又由于研究方法是人們在從事科學研究的過程中不斷總結(jié)、提煉出來的。由于人們認 識問題的角度、研究對象的復雜性等因素，而且研究方法本身處于一個在不斷地相互影響、相互結(jié)合、相互轉(zhuǎn)化的動態(tài)發(fā)展過程中，所以對于研究方法的分類目前很難有一個完全統(tǒng)一的認識 [32]。因此，本文先對研究方法的定義，標準與角度做了確定，以此為基礎(chǔ)，通過自己努力閱讀文獻查找，總結(jié)出一般研究方法，同時對其進行分類。 其次 ，對創(chuàng)意教育軟件設(shè)計方法的本質(zhì)與特點進行研究。只有深入了解了創(chuàng)意教育軟件設(shè)計方法的本質(zhì)與特點，才能夠通過仔細分析并回答有關(guān)研究方法的一系列討論。 再次 ，根據(jù)創(chuàng)意教育軟件設(shè)計方法的本質(zhì)與特點，對現(xiàn)存的一般研究方法進行研究?；卮鹨呀?jīng)存在的一般研究方法能否應用于創(chuàng)意教育軟件設(shè)計方法 的研究中；這些已經(jīng)存在的一般研究方法如果能夠應用的話，哪些方法能夠應用；只應用這些方法足不足夠；需不需要提出新的專門的研究方法等問題。 最后 ，根據(jù)研究結(jié)果，進行新研究方法的一系列研究。 包括： 1) 確定傳統(tǒng)教育軟件設(shè)計方法的創(chuàng)意方向（需要解決的問題）。 2) 確定輸入的相關(guān)數(shù)據(jù)是什么。 3) 確定輸出的研究結(jié)果是什么。 4) 確定研究方法的開始，步驟和結(jié)束是什么。 要想找到所有的普遍應用的一般研究方法，具體步驟如下 ： 1) 首先要對“研究方法”有一個明確的定義與標準。因為在研究方法領(lǐng)域里，對于研究方法的定義與標準眾說紛紜。只有確 定了一個明確的定義與標準，當找到一個潛在研究方法的時候，通過定義與標準的檢驗，才能知道它到底是不是一個研究方法；才能知道若要提出一個研究方法，都應該符合什么標準。 東北師范大學碩士學位論文 21 搜索頻率（ searching frequency）也是一個判斷是不是一個普遍應用的一般研究方法的標準。因為，所需要找的研究方法的特點是普遍應用的，也就是被大家廣泛接受和應用的，所以，這樣的研究方法的搜索頻率應該是很高的。如果在搜索一個潛在研究方法的關(guān)鍵詞的時候，這個潛在研究方法出現(xiàn)的頻率很小，那么就說明，它并不是被大家普遍接受和應用的，因而，它 就不是本研究要找的研究方