(二)地理教学软件的设计和评价

对学校教师来说，自己设计和编写程序并不是一件必须做的工作。然而懂得一些设计和评价教学软件的原则也并非多余，因为也许他们会有兴趣去编写一个教学程序或有机会参加教学软件的评价工作。

程序的设计

设计程序时，第一个问题往往是“你要使用这个程序去进行什么内容的教学？”选择合适的专题并非易事。虽然人们可以为绝大部分地理教学主题编写程序，从最简单的城市、国家的位置到更复杂的课题(如进行一项有关环境问题的研究项目)，然而一个好的教学程序必须是能够最充分地利用计算机的优势并能解决那些用其他方法难以解决的问题。

首先，最好从学生使用的地理教材中选择主题。例如，笔者在编写练习程序“运输成本”时，考虑到交通运输是人文地理中的重要一部分，交通运输网已成为地球上明显的人为地理标志。在英国，交通也是一个急需解决的实际问题。中学用教科书《人文地理：概念和应用》和《基础地理》都有对交通运输问题，特别是运输成本的详细论述。同时，它本身也是一个令人感兴趣的主题。

第二，要考虑那些能够最大利用计算机优势的课题。前面提到过，涉及地理动态过程、复杂计算和需要许多数据资料的领域是适合于使用计算机教学的。例如“农场”，“交通网”和“水平衡游戏”处理的是需要许多计算的课题；“水滴的轨迹”和“海岸侵蚀过程”则利用了计算机能够模拟地理动态过程的优势。当选择“运输成本”时，也考虑到由于需要大量的计算，计算机的这一大优势可以得到充分利用。

在选择主题时，还要考虑该主题最好没有被别的程序使用过。编写“运输成本”前，笔者浏览了已经发行的地理教学程序，注意到已经有几个和交通运输有关的程序。最早的一个是“东南铁路游戏”。该游戏假设两个正在竞争修建从伦敦到一河底隧道进出口道路的公司。赢者必须是除去费用外，能够创造最大利润并能付给股东较高股息的公司。1984 年，Hutchinson 软件公司与地理学会合作出版了一套地理软件，其中第一个就是“交通运输网”。该程序的目的是说明一个发展中国家的交通运输情况。它的编制基于“塔弗、莫里尔和古尔德”的交通网扩展模式。这个模式来源于对加纳和尼加拉瓜殖民地时期交通网发展的研究。程序的重点放在发展中国家交通运输设施的发展上。北爱尔兰大学环境科学系提供了一个数据库程序“乡村交通运输”。在一系列九个程序中，储存了有关乡村交通问题实质的数据资料和各种改进乡村交通及相应设施的方案。据笔者所知，目前还没有专门以交通运输成本为主题的程序。所以设计这样一个程序不会重复别人的工作。

根据基本的设计原理，一个好的、灵活性强的程序并不试图去解决太多的问题。一套只解决诸如影响工业选置因素问题的简单程序往往比一个试图概况所有选址问题的程序有用得多。实际上这是一个很复杂的问题。程序“运输成本”是模拟决定修建哪条路线可以在花费最小的情况下取得最大经济效益的实际情况。使用者(学生)要在其中扮演决策者的角色。一旦学生的角色确定下来，就要考虑程序的难度。根据前面提到的原理，也许只处理交通运输成本的某一方面，如处理基建成本比处理所有成本，包括运输成本、收费等更合适些。然而，如果不涉及这么多项目和数据，教学情境及计算就不会很复杂，学生不用计算机帮助也可以较为容易地学习这些知识，那么再去花费许多时间去编写计算机程序就没意义了。后面我们还要讨论这个问题。

有了程序，还需要相应的书面文字材料，它同程序本身一样重要。人们不可能也没有必要把所需的一切东西都写在程序里。有些内容写在纸上比写进程序并显示在屏幕上效果要好。例如，如果教学过程需要一幅经常被学生使用的地图，最好把它放在文字材料(下面称“文件”)中，使用起来比总去按键在程序中寻找要容易。一般地，文件包括以下三部分：

第一部分为“内容介绍”。这部分给出程序的概况，包括单元内容、单元目标和程序要点。单元内容介绍该程序包括的内容；单元目标说明该程序的教学目的；程序要点则告诉教师程序是如何组织的。

第二部分为“如何操作”。在大多数情况下，教师要通过自学掌握程序的操作。如果没有文件，他们会感到不知所措。所以如何操作程序是文件的另一重要部分。这部分详细描述怎样使程序运行，解释程序中将在计算机屏幕上显示的指导语、地图、图表和练习。

第三部分为“知识背景”，理想的文件应包含地理与教学的综合背景。这部分给出了有关教学主题而不是有关计算机和程序的细节。其中有一些是学生学习这一课题所必需的背景知识。例如，学生使用程序来学习有关运输费用的知识。首先他们要了解什么是基建费用、运营费用和使用交通收费，还要了解若要“选定”一条最低造价或最高收益路线需要遵循什么基本原理，其中一些属于补充材料。例如，因为程序被设计的尽量简单，“运输成本” 程序使用了平均收费标准而不是实际中常用的分段收费标准。我们必须让学生懂得分段收费标准，懂得程序中使用平均收费标准只是为了计算简便，而在实际中，收费标准是很复杂的，受到许多因素的影响。“知识背景”的另外一部分是解释程序中用到的一些概念或材料，如计算公式等。

《地理教学中的微机》 (H.Midgley，D.Walker，1985)一书曾为软件设计者提出一个建议，一个有用的教学软件最好是在课堂上只用于某个专门目的或领域并能允许教师以他们喜欢的方式使用。〔4〕换句话说，该程序并不试图去支配教学步骤或学生与教师之间的相互对话。基于这一点，文件似乎不必包括课堂计划、学生练习页或练习题之类的内容。但是在某些文件中，还是给出了关于怎样在课堂上使用程序的简单说明和学生用的表格，目的是为教师提出一些教学建议，以防教师被程序中的大量数据搞混乱，不清楚学生应该用这些数据做什么。教师如果不想使用这些建议，是不必去用的。他们可以使用任何自己认为合适的教学步骤。

程序评价

随着计算机进入课堂，在理论和实践上都出现了一些不可忽视的问题。作为一个研究领域，教学软件的系统评价已经落后于软件本身的发展，而二

者应是同时发展的。另一方面，学校教师也许发现他们时常需要运用自己的知识和经验去选择、判断各种软件并表达自己的意见。因此对学校教师来说，可以通过两个途径参与评价工作。一是在使用前选择软件，另一个是当学生使用软件时，教师对它做出评价。软件的选择不是评价的正式过程。虽然教师在选择软件时多少要进行一番评价或者叫它判断，但是，用专门的术语来说，“选择软件是一回事，软件评价是另一回事”〔5〕，尽管在这两个过程中使用了一些相同的原理和标准。布里斯在他的著作《教学软件评价》(1986) 中讨论了课堂上所使用的不同的评价方法。从大的方面说主要有两种方法：定性和定量。定量法之一就是相对严谨的“实验式”的试验，其中要使用控制组。人们在使用这个方法时，需要保证排除或控制除在监视下的变量以外的所有其他变量。也可以使用简单的预测或试验后测试的方法，用简单百分比来说明某个程序的有效性。但这还只是个比较的方法。使用计算机和使用传统教学手段很不同。它在教育领域的应用将会带来全新的经验，所以比较法并不总是有效。另一个定量的方法是使用学生和教师的调查表，和其他定性法一起使用，可以从中得到学生和教师等实际使用程序的人的感觉和反应。我们也叫它“反馈”评价。这个方法可用于软件使用中的任何一个阶段。当它用于在一个学习情境下试用新软件时，程序设计者不仅可以获得学生及教师的反应，还可得到修正错误、重新安排屏幕显示等改进意见。用这些方法得到的结果时常是描述性的。另一个定性法是检测某个软件是否能满足教育目标。在这种情况下，某一单元的教育目标必须首先确定，然后设计一个测验来检验当这个单元被用于教学时是否满足和怎样满足教育目标的要求。对于评价教学程序，使用这种主观方法比使用比较法更好，因为教师很难在使用比较法时控制所有的实验条件去得到可信的结果。格拉米特在使用比较法时也发现了方法论上的问题。在他的实验中，由两个教师去评价一个教学程序来说明它的使用是否比传统方法更好。这样广泛地比较各种不同形式的课是很困难的。更进一步说，这种比较法应该用于检验计算机在某种特定的学习情境下是否有用、用处有多大？而不应该用于比较对同一地理教学内容来说，计算机是否比其他教学手段更好。在许多情况下，我们评价或判断一个程序的好坏是看它是否能给学生和教师以启迪。如果一个教师试用一个程序并认为它是有用的，还希望在课堂上继续使用，学生也认为对他们的学习有帮助，并且有趣，我们就可以说这是一个适宜的程序。

教师在评价程序时都有自己的标准，然而我们还是可以找出一些基本的评价标准。

布里斯给出了 38 个评价标准，包括目的有效性、整体教育价值、使用难易状况、总体效果、吸引学生注意的能力，屏幕信息密度、屏幕输出、信息分类、文件是否恰当、内容的准确度和为教师修改程序所作计划等。肯特列出了评价软件的六个方面，如程序涉及的是否是一个有意义的社会问题或影响学生现在及将来发展的问题；程序是否包括了适当的概念和理论以及程序是否能够发展学生的智力和社交能力等。我们可以把以上标准归纳为四个基本方面：教学内容、表现形式、文件和编制技术。下面着重讨论教学内容和表现形式两个问题。

教学内容指使用该程序去学习的知识和技能。在某些情况下，这类知识和技能的教育性多于地理性。例如，程序“牧羊狗的尝试”是一个有关直角坐标格网游戏，对小学生学习地图知识很有意义，但是对地理学者来说则毫

无实际意义。所以评价程序时，除去它的准确度和地理价值外，应认真考虑它的教育性。

和内容有关的另一个问题是信息量。在程序“运输成本”中，为了计算某路线建成后所获利润，给出了可能的货运和客运量。最初的想法是使程序模拟的过程更真实，也能更多地利用计算机有很强的处理数据资料和计算能力这个优势。如果内容太简单，就会产生这样的疑问：是否有必要使用计算机来处理这种简单的问题？但是，有的教师提出了不同看法，认为只需要一个变量既可，客运量可删去。这种意见基于下面的原则：使用简单的例子或材料帮助学生学习复杂的概念和理论。这是一个不仅适用于教学程序编写也适用于任何教学过程的原则。然而，编写程序时确定某个课题是否复杂到值得利用计算机仍是个重要又困难的实际问题。

表现形式是程序的组织方式和在屏幕上显示指导语、资料、文字、图像和练习等内容的方法。一般地说，表现形式从下面三个方面影响程序的效果：学生的兴趣、学生对程序的理解及学生与计算机之间的交流。其中最重要的是学生能否容易地理解并遵循指导语进行操作。为此，屏幕上必须出现足够的信息、指导语或解释用语。例如，不要忘了需要时，让屏幕显示“按 RETURN 键继续程序”这类的指导语。当编写教育软件时，编写者必须时常提醒自已，程序是为学生编写的，每个细节都应根据学生的特点仔细设计。虽然几乎所有要点都在文件中给以解释，也要求学生在使用程序前认真阅读，我们不能期待他们记住读过的所有内容和真正了解他们应该做好的每个步骤。

另一个基本的评价标准是，学生在应用程序时能够和计算机进行顺利的交流。一个程序经常包括若干多重选择。通过多重选择，学生可以与计算机对话，遵照指导语操作和输入自己的意愿。但是如果子菜单太多，可能会在学生中造成混乱。考虑到使程序的使用尽量简单的原则，菜单系统应避免写成复杂的回返系统。对有些程序来说，如果学生想在使用中途停下来并回到主菜单，他们不得不先回到前一个子菜单，然后再逐步返回主菜单。例如，在程序“水滴的轨迹”中，如果学生因按键错误选择了“阵雨”这个内容，他们不得不等待这个过程结束或者按“BREAK”键从最开始重新执行程序。学生也不能在完成“单个雨滴”这项内容而不改变其他条件的情况下再去选择“阵雨”。他们必须回到“定义排水盆地”去重新选择各种条件。在程序“水平衡”中，学生不可能在游戏中间临时改变主意去选择合适水量来比较不同。他们必须按从 1 月到 12 月的顺序一步步键入“灌溉水量”而不能中断。学生不能灵活地选择是回到最近的前一个子菜单或是直接回到主菜单。编写程序时应尽量避免这些问题。编写质量好的程序还有一个特点，就是它可以检查输入的数据并做进一步证实。如果使用者键入一个错误数据或发生一些键盘错误，程序将会给出错误信息并告诉使用者如何正确键入。

第二个问题是计算机什么时候和怎样对学生的工作做出反应。仍以“运输成本”为例。根据指导语，学生必须一次确定下一条完整的路线，他们可以用两种方式完成任务，一是在不知道任何有关费用的情况下，先确定路线，核对答案，然后再回过头查资料，思考原因。二是他们可以首先查寻资料，做认真的设计，然后确定路线。从理论上讲，两种方法都是可以成功的。问题是如果资料数据显示后又从屏幕上消失，学生还能否记住？他们能否在任何时侯都容易地找到所需资料？第二个问题的答案是否定的，因为计算机必须一步步回到主菜单，这和前面讨论过的问题一样。笔者试图用在文件中提

供笔记附页的方法帮助学生记录下计算机提供的数字和结果，以此来解决这个重要问题。还有一个建议是把学生的练习和所用数据在屏幕上分步骤显示。计算机在学生选择完一部分路线时就作出反应。例如，学生要在文件中的假想地图上确定道路 ACGI，字母 A、C、G、I 分别代表道路将要通过的四个城市。学生需要按特定顺序键入字母，告诉计算机他们的选择，然后由计算机计算花费或利润。在这个过程中，学生还需要为每一路段选择运输形式。如果变一下方式，学生可以用分别键入 AC、CG、GI，即从 A 到 C，从 C 到 G，从 G 到 I 的资料或选择来代替一次键入 ACGI，即一条完整路线。每次字母被键入后，计算机显示有关运输形式的选择和学生需要的资料。这样，学生也许会更容易地完成练习。

除了影响学生的理解和交流外，表现形式还在很大程度上影响学生的兴趣。所以，表现形式的安排上是否考虑到审美问题也是程序评价的一个基本标准。不论从技术的还是教学的观点看，程序都应使用色彩、必要的画面、地图以及有趣的符号以使学生对它感兴趣。例如，可以用不同的符号来代替文字，如“公路”、“铁路”或“海洋”。最好用实际地名代替单一的无意义的字母。这样可以使学习情境更真实也更有意思。当然，良好的表现形式也会使指导语和其他资料更易理解。值得注意的问题是：并非在屏幕上显示的地图越多越好。设计良好、带有地图或图表显示的程序应该对地理教学有很大帮助。但是如果设计不好，也会造成学生使用上的困难。例如，在程序“水平衡游戏”中，屏幕曾出现了两张气候及蒸发量的图表，其中一张包括了主题所需的资料，另一张几乎是空白，用于显示计算结果。因为不可能同时在屏幕上出示这两张图表，学生不得不记住第一张图表上的详细资料，然后在这个基础上再做出选择。这样就不如把带资料的图表印在文件上发给学生更好。

四、计算机辅助学习在中国地理教学中的应用