方少红，陈传波
（华中科技大学 软件学院，湖北 武汉 430074）
摘 要：针对案例教学法在软件工程专业课程教学中存在的问题，研究互动媒体工具的应用方法。基于教学活动理论，论述案例教学活动的结构和过程，分析案例教学活动对互动媒体工具的需求，指出互动媒体工具在案例教学活动中实现媒体表现、学习者交互和媒体知识管理的三大职责。以面向对象分析与设计课程为例，结合专业的建模软件和通用的即时通讯软件，说明基于互动媒体技术的案例教学活动完整过程。
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关键词 ：案例教学；互动媒体；课堂教学；媒体管理
基金项目：湖北省自然科学基金项目“面向云计算环境的视频标注与检索方法”（2013CFB152）；华中科技大学教学改革项目“以软件工程技术见长的复合型数字媒体专业人才培养模式的研究与实践”（13037）。
第一作者简介：方少红，女，副教授，研究方向为数字媒体技术、软件工程，Fangshaohong@hust.edu.cn。
0 引 言
面对高质量的专业人才需求，如何提升课堂教学效果一直是软件工程专业课教学的难题。案例教学法由于强调以学生为主体的教学理念，并在美国工商管理教育领域获得过成功经验，因而备受推崇[1]。在我国软件工程的高等工程教育领域，案例教学法得以广泛应用[2]。然而，高质量的案例教学对教师、学生和教学环境提出更高的要求，课堂需要提问、讨论、反馈等大量的交互支持，传统的课堂环境无法满足人数众多的案例教学交互要求，因此采用互动媒体技术构建案例教学环境和提高案例教学质量成为一种行之有效的解决思路。案例教学法经历了案例式、模拟式、体验式等观念，发展到多模态的信息认知观，多种模态的交叉互动成为案例教学研究的热点问题[3]。例如，在教育技术学教学中，采用基于交互式微视频教学资源的教学模式[4]；在大学计算机基础课程教学中，采用Blackboard交互平台的混合学习模式[5]；在法律英语的教学中，构建多模态教学环境[6]。这些研究体现了互动媒体技术在课堂教学中的积极作用。显然，互动媒体技术有助于课堂教学的各个环节，但是合理应用互动媒体工具必须基于课堂教学活动对互动媒体技术的需求分析。
课堂教学过程是一种以教材为媒介的、教师讲授活动与学生学习活动之间的互动过程。在互动过程中，课堂从单纯预设式的教学设计转变为动态生成式的教学设计[7]。案例教学过程是以案例为基础的、讲授活动和学习活动之间动态生成式的交互过程。当师生间的认知不对称最大限度地消除时，案例教学的效果才能极大化体现。从教育活动理论看，我们可将教学活动系统定义为由工具、主体、客体、共同体、规则和分工6大要素组成的相互关联的整体，其中工具在6大要素中承担着极为重要的中介职责。互动媒体技术是适合活动理论和满足课堂教学的一种具有极大优势的工具[8]，基于活动理论能够较好地优化工程实验领域的教学模式[9-10]。因此，研究互动媒体技术在案例教学活动中的应用，对提高案例教学的质量具有重要意义。
1 案例教学活动的结构和过程
活动理论将活动系统结构化地定义为主体、客体、共同体、工具、规则和分工6要素，并将活动过程定义为生产、分工、交换和消费4个子系统。活动系统的模型如图1（a）所示。在案例教学课堂活动中，学习者通过分组讨论研究的形式求解问题，对应案例教学活动的结构模型如图1（b）所示。其中，在案例教学活动系统中，工具包含课堂教学所能够使用的多媒体教学环境，供学习主体和学习共同体使用以及为达到案例学习目标而需使用的所有工具。
常见的案例教学模式通常包含案例提出、案例求解、案例分组评述和案例综述4个步骤。其中，案例提出属于消费子系统，由学习共同体中的指导教师根据前期教学准备，向学习主体提出已有的案例问题和求解目标；案例求解属于生产子系统，由学习者产生求解结果；案例分组评述和案例综述属于交流子系统，由学习共同体和主体基于学习规则进行讨论交流。
互动媒体技术能够为用户提供交互功能和多媒体管理功能，使得在案例教学活动中，学习者与学习共同体之间能够进行频繁的实时交互讨论，互动媒体工具在案例教学过程中的各个阶段能够提供比一般的广播式教学环境更有效的交互支持。
2 互动媒体工具的职责
案例教学法从案例式、模拟式、体验式等阶段发展到多模态的信息认知观，充分体现了互动媒体工具对案例教学的影响。从上述案例教学活动的结构和过程看，互动媒体工具可以为学习者和学习共同体提供案例教学所需的交互功能和多媒体功能，如图2所示。互动媒体工具的具体职责表现为以下3方面。
2.1 媒体表现的职责
在案例提出阶段，互动媒体工具提供媒体表现的职能，不仅要激发学习者的兴趣，还要全面表达案例的场景、背景知识等一系列相互关联的各种素材，以使学习者对案例的发生环境具备感性和理性的认识。互动媒体工具能够层次分明地围绕一个主题，建立文本、图像、音频、动画、视频等多种媒体类型，使学习者能直观、全面地理解案例的丰富内容。图2左边填充的3个用例中，互动媒体工具为教师提供组织多媒体素材、发布教学资源和学习任务的功能。
2.2 实时交互的职责
在案例求解阶段，互动媒体工具提供交互职能。在此过程中，教师和学习者之间需要保障交互的实时性和回溯性。一方面，学习者提出的问题能及时得到关注和解决；另一方面，讨论的过程需要在学习共同体中得以共享和记载，使各个问题能够不断深化，直到形成最终的解决方案。图2中间的3个用例中，互动媒体工具为教师、学习小组和学习者提供实时的、有效组织的沟通功能，包括任务分工的交互支持、小组讨论的交互支持和提交中间成品的交互支持。
2.3 媒体知识管理的职责
在案例的评述和综述阶段，互动媒体工具提供多媒体的知识管理职能。案例教学的学习过程具有动态生成性。跟踪案例的求解过程，积累学习者的各种思路和解决方案，有助于学习者之间互相学习，也有助于教师在评述时引用学习者的思路，激发学生的创造性。因此，互动媒体工具应具备媒体管理的职能，能够管理大量学习者在学习讨论过程中形成的阶段性学习成果，进而保证教师在案例评述中直接引用学习者的素材，帮助学习者回顾、整理和加深掌握案例求解的正确思路和方法。图2右边填充的2个用例中，互动媒体工具为教师和学习者提供分组讨论和教学案例综述时所需的不同层次知识管理功能。
3 基于互动媒体工具的案例教学活动实现
面向对象分析与设计课程阐述面向对象的软件建模理论和技术，是软件工程的专业必修课之一。理论上，阐述面向对象方法学从类模型、状态模型和交互模型3种概念出发分析软件制品；实践上，该课程利用UML（unified modeling language，统一建模语言）描述软件制品。因此，该课程一方面包括模型的理论概念和建模技巧，另一方面包括建模的能力实践。该课程采用案例教学方法，阐述复杂的案例背景知识以及抽象的案例求解过程，需要占用大量学时；在课堂教学中，难于实现大量学生频繁、高强度的交互讨论；在教学资源方面，学习者的求解过程以及中间成品难以积累。
从案例教学工具的媒体表现和组织职能来看，IBM公司的Rational Rose是支持UML标准的建模工具，它不仅是一款软件开发项目中常用的建模工具，而且在媒体组织和发布上具有强大的功能。在媒体组织上，该软件采用用例视图、逻辑视图、组件视图和部署视图共4个视图，按照树形层次结构组织每种模型的多种媒体类型的数据资料，提供本地文件和URL地址的链接，支持多种媒体类型的媒体管理。在媒体表现上，该软件支持将模型及其相关的全部内容转成HTML文件，按照原树形结构发布成IE浏览器能够查看的网页形式，满足多用户网络环境下媒体展现的基本需求。
从案例教学工具的交互职能来看，腾讯QQ即时通讯软件提供用户分组交互和用户点对点交互的功能，对分组用户具有角色管理的功能，所支持的交互内容包括语音、视频、文字、图像等多媒体数据，能够满足案例教学中学习者、学习共同体以及教师之间不同层次的、多种媒体类型的数据交互需求。同时，QQ即时通讯软件具有消息管理的能力，可为案例教学中大量交互内容的回溯、检索和查询提供数据基础。
我们利用Rational Rose专业建模工具的多媒体素材组织能力，结合在校学生普遍采用的腾讯QQ即时通讯工具，在校园网的Web服务平台上，实现了基于互动媒体工具的面向对象建模课程的案例教学活动全过程。基本步骤包括以下几方面。
（1）教师在Rational Rose建模工具中，组织多媒体的案例素材发布成网页，建立课程案例教学的网站。案例的多媒体素材组织如图3所示。教师可按照目录树的层次结构，以案例为根节点，展开UML行为模型、结构模型和状态模型的文本描述、图形描述等多媒体内容。案例学习的网站由教师发布和更新，同时，教师建立教学班的QQ群。学生能够有条理地自主阅读丰富的多媒体学习资料。
（2）对案例学习者分组，每组组长分别建立本组的QQ讨论群。例如，本校本科生的面向对象建模课程教学对象约90人，每组7人，约建立13个QQ小组群。每个学习者既属于班级群，又同时属于小组群，对于提出的问题，优先在小组中讨论。教师可以在小组群和教学班级群中同时参与多组讨论，能够共享类似问题的解答并且对问题和答案进行回溯，提高讨论的沟通效率。
（3）教师组织分组讨论和综述。通过跟踪讨论情况，教师可将每组讨论的内容以及每组的建模成品，按照知识管理的方法，组织更新到案例教学网站中，并以此为基本内容组织课堂讲评和案例综述。案例教学中交互过程的实现如图4所示。
在面向对象分析与设计课程中，由于采用Rational Rose组织和管理多媒体的案例资源，采用腾讯QQ即时通讯软件建立讨论群进行交互，因此一方面可以为学习者提供及时、丰富并且条理清晰的多媒体学习资源；另一方面能够使学习者与学习共同体之间进行及时并且有效的交流，提高教师在案例教学活动中的表达和沟通能力以及每个学习主体的参与度。
4 结 语
互动媒体技术的发展为案例教学的实施带来了新的解决思路。文章基于活动理论采用互动媒体工具，实现了一种案例教学活动的完整过程；通过网络化、多媒体、互动式的案例提出、案例求解和案例评述与综述，阐明了互动媒体工具在案例教学活动中的媒体表现、学习者交互和媒体知识管理三大职责；将专业建模软件和常规通信软件应用于面向对象分析与设计课程的案例教学，显著提高了多媒体资源发布、管理的效率和学习主体的参与度，很好地培养了学习者的面向对象建模能力。互动媒体工具可应用于其他课程的案例教学，下一步我们会进一步研究如何将媒体工具和通信工具更有效地协同，自动实现案例教学的多媒体资源和沟通过程管理。
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参考文献：
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（编辑：宋文婷）