产品的开发设计策略研究论文

幼儿教育软件设计与开发策略论文

从信息化发展框架来看，教育软件资源的设计与开发是教育信息化建设与发展的核心与重点，[1]p]是教育信息化发展的首要突破口。同样，幼儿教育软件资源的设计与开发也是学前教育信息化发展的重要任务，是学前教育信息化有效实施的重要前提。但是，由于我国学前教育信息化目前尚处于发展的初级阶段，优质信息化软件资源依然十分短缺,[4]因此对幼儿教育软件资源设计与开发的研究具有非常重要的意义。

一、幼儿教育软件的内涵

软件是相对硬件而言的，它是计算机系统中一系列按照特定顺序组织起来的计算机数据和指令的集合。教育软件则是指根据教学目标设计的，表现特定教学内容,反映一定教学策略的计算机教学程序。[5]幼儿教育软件毫无疑问是教育软件中的一种类型，是在一定的学习理论指导下，为幼儿提供的涉及教育内容、教育活动或学习工具的应用软件。[6]它的服务对象是幼儿与幼儿园教师，它的应用目的是借助计算机功能以支持和促进幼儿的学习与发展。在学前教育领域，幼儿教育软件按照幼儿学习的特点可以大致分为两类：一类是以行为主义学习理论为指导的“训练一练习”型软件（DrillandPracticeSoftware);另一类是以建构主义学习理论为指导的“发展适宜性”软件（DevelopmentallyAp?propriateSoftware)。[7]前者强调对幼儿学习与行为反应的强化，比较适用于幼儿园封闭式、事实性问题的教与学，如常见的图形与色彩辨识软件等；后者则强调为幼儿提供丰富的探索、操作、解决问题的情境，让幼儿在软件环境与学习互动中实现对新知识与技能的意义建构，比较适用于幼儿园开放性、生成性问题的教与学，如IBM公司研发的Edmark益智软件等。但无论哪种类型的幼儿教育软件，它们都应具备以下三点属性：第一，软件属性，即软件的构成、设计与开发流程、技术规范等符合一般性软件的特征；第二，教育属性，即符合幼儿认知与发展规律，体现一定的幼儿教育原则与方法，尤其是那些与幼儿园五大领域课程相配套的教育软件；第三，思想属性，即承载的内容具有积极的教育意义,也就是说通过使用软件要能使幼儿在智力、情感、价值观等方面得到适宜的发展。

二、幼儿教育软件设计与开发原则

(一）发展适宜性原则

“发展适宜性”（Developmentallyappropriate),是1986年全美幼教协会（NationalAssociationforE?ducationofYoungChildren,简称“NAEYC”）为扭转国家教育改革造成的幼儿教育小学化倾向而提出的一种教育理念，它是全美乃至世界许多国家指导幼儿教育的一种立场或基本原则。在此原则中，发展的主体是“幼儿”，发展的标准是“适宜”，其核心理念可以概括为四个方面：一是幼儿教育软件应尽可能降低幼儿在操作软件时对成人指导的依赖；二是重视幼儿发展的规律、个性差异以及文化差异，包括幼儿生理、心理的特征，独特的个性与学习风格，不同的知识与技能基础以及社会背景等；]三是任何幼儿教育软件在“内容设计”与“技术实现”上都不是绝对的“适宜”或“不适宜”，而是处在二者之间的某一点上。幼儿教育软件设计与开发要尽可能靠近“适宜”的那一端；四是幼儿教育软件设计与开发策略是多元的、开放的和包容的。

(二）启蒙性原则

启蒙强调以幼儿为本，主张幼儿个性与自由的解放。9]幼儿教育软件资源是实施幼儿教育的重要材料，因此启蒙性原则也是幼儿教育软件设计与开发的重要指导原则。幼儿教育软件设计与开发应站在幼儿的立场，用幼儿已知的“类似性常识”来说明新知识和技能的原理。为此，幼儿教育软件在主题与内容选择上，_要广、博、浅，不宜偏、窄、深，体现对幼儿品德、智力、体育及审美的启蒙等；二要强调发生在幼儿身边的，为幼儿所熟知的、能理解的事或物。幼儿教育软件的内部结构与所体现的价值也不应以学科能力发展为目的，而应以诱导幼儿潜能的自然开启为目的。幼儿教育软件设计的出发点在于为幼儿打开通向某方面的窗口，但并不要求他（她)们走进去对此做很深入的探究。

(三）趣味性原则

3~6岁幼儿的注意力与耐心表现出明显的不足，如5~6岁幼儿注意力的稳定时间仅为7分钟左右，因此优秀的幼儿教育软件要能吸引幼儿沉浸于软件之中。常言道“兴趣是孩子最好的老师”，幼儿如若对某事物产生了浓厚的兴趣，他便会主动去认知、去探索、去实践，并在这一过程中产生愉快的情感与体验。趣味性原则在幼儿教育软件设计中的应用主要是寓教于乐。幼儿教育软件资源设计的各个环节与展开过程都要充满趣味与欢乐，以激发幼儿浓厚的兴趣，提高幼儿的积极性和求知欲，引导幼儿从软件或数字化资源中获取知识与技能。这要求软件设计者能贴近幼儿兴趣，选择幼儿生活中有趣的、喜闻乐见的事或物来替代那些抽象化的知识与道理。软件开发时，还要善于运用艺术审美的法则，通过精美的画面、美妙的音乐让幼儿在轻松愉快的氛围中接受良好的教育与启发。

(四）技术规范原则

技术规范原则包括技术标准规范、应用规范、操作控制规范等。技术标准规范指元数据的素材格式、开发技术、语言代码、传输接口等均有统一的标准，这是幼儿教育软件资源实现共享的前提，否则容易造成资源的重复建设与浪费。技术应用规范指资源开发不能为了技术而应用技术，而要让技术成为实现教育目的的适宜性手段，比如实际生活中北方的雪、动植物特征、火箭升空等场景，尽量采取实景拍摄，让幼儿有身临其境的感受，在幼儿心目中与真实事物越是接近的才越是最美的。对抽象的、理论化的故事与语言等，应运用形象的“动画”或“动画与模拟相结合”的技术手法实现。操作控制规范指幼儿软件的操作使用要简单、灵活、可靠。开发的课件、动画等内部系统结构清晰简洁，技术实现要通用、可靠，体现必要的交互而不觉繁杂。操作界面应尽可能采用寓意明确的按钮和图标，甚至考虑配以按钮与图标的发音等。

根据幼儿教育软件的内涵及设计与开发的原则，我们提出三种比较科学、适合的幼儿教育软件资源设计与开发模式，具体如下：

(一）移情式设计模式

移情是心理学术语，最早由德国心理学家利普斯(lips)提出。心理学界认为人的认识领域存在着“物”“自我”“他者的自我”三种心理成分。“物”一般需要通过知觉来理解“自我”需要通过内部知觉才能理解，而“他者的自我”则必须通过移情方式来理解。移情是一个人感受到他人的情感、知觉和思想的一种心理现象。运用移情模式设计与开发幼儿教育软件的核心理念是理解幼儿、基于幼儿发展、以幼儿为中心，其最关键的环节在于如何解决移情的问题。为了充分理解用户的体验，至少要关注以下三种数据：语言数据“说”，表达人们知道的和讲述的）、行为数据“做”，观察人们是怎么做的），以及情感和梦想的数据“想”，描述当前体验的非语言化的结构性方淘，三者之间的层级关系及体验模型如图1所示：

出色的幼儿教育软件应能准确了解幼儿使用软件中的状态及幼儿使用软件的体验。设计者要善于收集幼儿对该软件相关问题的描述性数据、观察幼儿操作与使用行为的数据以及想象幼儿所感知的使用体验数据。这些数据是开发以“幼儿为中心”软件的基础。幼儿教育软件的开发是根据幼儿发展需求创建出软件系统或软件部分的过程，一般包括前期策划、需求分析、资源设计、技术实现、测试与评价、应用推广等环节，下面从一般性软件的开发过程简要说明移情模式的应用。

如图2所示，移情设计在幼儿需求分析环节的主要任务是掌握幼儿信息化学习特征。幼儿教育软件的受用对象是幼儿，移情分析时既要选取那些经常使用信息化软件的幼儿，又要选择一部分未来将使用信息化软件的幼儿以及具有某些特殊需要的幼儿群体,后两类幼儿的参与能提供更加有效的软件设计灵感。根据移情设计模型，常用移情策略有：通过记录分析幼儿的表述和思考，获取幼儿明确的或可观察的体验；通过幼儿在日常活动中操作、使用软件的行为，获得幼儿可直接观察到的体验或操作使用行为所暗示的体验；分析幼儿使用信息化软件的“所想”（知道、感觉、梦想），深度发掘幼儿对信息化软件的认知与情感体验。通过这一系列过程，我们将详细了解幼儿对教育软件资源的“他我体验”，这是移情设计的重要数据。那么，接下来的主要任务就是通过幼儿的移情分析，设计信息化软件的模块划分、组织结构、层次结构、逻辑调用关系等。在幼儿教育软件开发的测试与评价环节，还将再次运用移情分析策略进一步完善幼儿软件的设计等。

移情设计需要特别强调的是关于“想”的数据获取策略，主要操作工具有“情感工具”和“认知工具”两种，前者如可视化的建构技术等，后者如心理地图等。通过上述分析,使用移情设计指导幼儿教育软件设计与开发的关键是：科学选择幼儿群体、正确使用移情策略与工具、怡当地融移情分析数据于软件设计之中。

(二）启发式设计模式

“启发式设计”与“启发式教学”二者内涵不同、应用领域也不相同，但却具有相同的指导思想。启发式教学源远流长，在中国两千年前就有《学记》“不愤不启，不悱不发”的记载，西方古希腊学者苏格拉底约在公元前400年也提出过“产婆术教学法”，即今天的启发式教学。启发式教学更多的时候被我们看作是一种教学指导策略。[1“启者开其意，发者达其辞”，启发的基本内涵是根据学习者的实际,采用一定的情境手段，引导学习者积极主动学习的一种策略。在工程学界，启发还是一套数字化软件或资源的设计开发规则。运用启发式规则开发幼儿教育资源的重点包括两个方面：幼儿软件内容在组织上的启发式教学设计、教育软件系统架构的启发式原则应用。

“启”是幼儿教育软件内容与结构的体现，》发”是幼儿使用软件过程中内心认知活动的体现，幼儿教育软件的设计与开发要赋予软件以“启”的基本属性和“发”的潜在特质。启发式设计模式以“幼儿”为中心选择软件的内容及呈现方式是要符合幼儿的年龄特征，二是内容选材要求简单、典型、直观形象且适合用画面语言表达。在软件内容素材的组织上应尽可能多地创设一些启发式的认知情境，常用手段主要有启发式问题、启发式讲授、启发式示范等。启发式问题是通过预先设计的一系列具有内在关联的提问，使幼儿的注意力集中在软件的某一问题上，从而调动幼儿学习与参与教学活动的积极性，促使幼儿自愿地去探究知识、操练技能。但在软件设计中，提问并不完全等同于启发,启发问题还要能创建出一定的情境认知空间，即提供幼儿充分想像与交互的可能。启发式讲授则是对幼儿园课程中的一些原理、方法、客观事物等内容，在讲授时采用形象化、艺术化的表达，如加强比喻、拟人、抒情、修辞的运用等。启发式示范主要对幼儿教育活动实施引导性操作。幼儿教育软件中的一些技能实践性教育，如剪纸、体操等，设计时要把握边示范、边讲解，正误操作相结合的策略。逼真的错误示范对于幼儿也能起到良好的启发作用。幼儿在使用软件时能通过对比、甄别，对正确的操作或运动形成更加深刻的印象。

启发式思想在计算机工程软件研发中也演绎出了一套自我发现能力或运用某种方式或方法去判定事物知识和技能的优化设计模式。它能优化软件的结构使其更加适合幼儿的思维，对幼儿教育软件设计与开发具有重要的指导价值。针对幼儿教育软件系统结构设计，具体要求：单个模块的规模要适中且相对独立。心理学研究表明单个模块最好控制在一页“纸或界面”内，超过这个范围就会降低幼儿可以理解的程度。模块若太小会导致软件的开销过大，进而增加接口的复杂性，降低软件的稳定性，因此要通过分解、合并手段降低模块间的耦合，如共有模块内容，可以单独设计成独立的模块；幼儿教育软件模块间的接口要尽可能简单，多设计单入、单出口的模块。确保软件模块的进入与退出方便容易，确保接口间的信息传递简单、高效，与模块功能相一致等；幼儿教育软件的系统架构、模块的扇入（多少个上级模块可以直接调用该模块）、扇出（一个模块可直接调用的模块数量、宽度（同一层级的模块数量、深度（软件的总层数）要适中，符合幼儿的认知能力。根据幼儿心智特点，笔者认为扇入、扇出以不超过3个为宜，宽度、深度以不超过5个为宜。启发式设计模式在幼儿教育软件的内容与结构设计开发上具有非常实用的指导价值。

(三）娱教式设计模式

娱教不同于“寓教”，娱教一词由国外翻译而来，英文为“Edutainment”，是“Education(教育)”和“Entertainment(娱乐)”两个词的组合。娱教技术是以尊重学习者当前的生活价值为基础，通过创建、使用与管理怡当的技术过程和资源以促进“学习者生活体验和乐趣”与“教育目的和手段”相融合的理论与实践。[13]在国内学者常把它理解为一种理念，以幼儿教育软件开发为例，娱教设计是在尊重幼儿生活的前提下，把幼儿生命的体验与乐趣转变为幼儿数字化资源内容与过程的统筹规划。

娱教模式设计与开发幼儿教育软件的核心要点：一是隐性的教育目标与内容。把幼儿的教育内容融合到幼儿游戏或活动中，让幼儿在使用软件或资源时，不知不觉地达到教育的目的；二是适宜的交互。没有交互就没有反馈效应（对结果的了解能强化学习者的投入与效率），幼儿就很难被设计的软件或资源所吸引。幼儿与软件资源的“对话”能增强幼儿活动的趣味性；三是引人入胜的界面。资源呈现界面要做到友好、美观、卡通及幼儿化，尽量吸引幼儿的注意。娱教模式设计与开发的关键环节：一是尊重幼儿的权利，把资源受用对象视为一个独立的、完整的人，选择幼儿喜欢的方式去表达软件内容，通常采用故事、操作、音乐、角色扮演、游戏等形式；二是努力构思创设富有乐趣的、人性化的软件或资源意境。软件设计前首先对幼儿进行心理特征分析，精心设计和挑选软件开发需要的素材，巧妙运用交互策略，合理安排内容组织结构及导航等。优美、好玩的界面足以激发幼儿的兴趣，进而达到娱教的目的；三是设计过程通盘考虑娱乐性与教育性的平衡问题，这也是娱教设计指导幼儿信息化软件设计的关键。对娱教类软件资源的设计与开发来说，若娱乐的成分过多，软件或资源的应用就会变成一次简单的娱乐行为，从而遗失教育的价值；倘若教育的目的性过于明确突出，又会降低幼儿的兴趣感，压抑幼儿的积极性。如何把握二者的比例，笔者认为对于幼儿教育软件而言，则是“三分教育，七分娱乐”，甚至娱乐的成分可以再高一些，这样才能更加契合幼儿园教育活动的特点一一游戏化。

以上三种模式是具有发展适宜性特色的幼儿教育软件设计与开发模式。需要指出的是模式的价值不在于为我们提供具体的操作步骤或临摹框架，而在于它能为我们提供思考问题的方式或视角。在幼儿软件设计与开发实践中，我们要深入领会模式背后的精神，依据具体需要，或重组、或调整、或删减地灵活运用。

教育教学软件的开发过程与一般意义上的软件开发过程略有差别，教育教学软件的开发过程具有典型的教学性，如突出教学设计、体现一定的学习方式等，其大致流程如图3所示，包括选择主题、教学设计、系统设计、稿本设计、软件制作、测试修正等六个环节，下面我们将就教育软件设计开发的主要环节，给幼儿教育软件开发提出一些具体建议。

(一）幼儿教育软件的选题

幼儿教育软件设计与开发的第一步就是确定主题，也就是该软件要实现什么教育目标，达到什么样的效果。主题确定之后方能围绕主题展开相应的设计。幼儿教育软件主题主要来源于幼儿园培养目标,但一个简单的软件或软件的某一模块，其主题不宜太多，最好只针对某个方面。选题具体可以通过解读《幼儿园工作规程》《3~6岁儿童学习与发展指南》等，选择其中的培养点，如卫生习惯的培养、热爱家乡情感的培养等作为软件的主题。软件主题也可以依据幼儿园五大领域课程的教材内容来确定，对于幼儿园课程教材中的那些难以用语言和传统媒体表达的重点与难点，且宜用多媒体形式演示或分解的内容，可以作为较好的开发主题。

(二）幼儿教育软件中的教学设计

教学设计是用系统论的观点与方法，分析学习者特征，确定教学内容与教学目标，选择与设计媒体信息，建立教学内容知识结构，设计相应评价与总结的过程，具体包括“幼儿特征分析”“软件内容选定”“内容呈现方式选择”“教学内容逻辑结构组织”等工作。

幼儿特征分析包括智力因素分析和非智力因素分析两个方面。智力因素的相关特征涉及知识基础、认知能力和认知结构变量等；非智力因素的相关特征涉及幼儿的兴趣、动机、情感、意志和性格等。不同年龄的幼儿，其生理、心理的发展水平与接受能力差别很大，幼儿软件设计必须具体分析软件所适用的那个年龄阶段的幼儿生理与心理特征，因此作为软件设计与开发者，还必须对幼儿发展心理学有一定的'了解，知道3~6岁幼儿在感知觉、学习（认知）、言语、智力、个性化及社会化等方面的发展规律，如4岁的幼儿不能区分同一色系中深浅不同的颜色，不能理解“前天”与“后天”的概念，也不能辨认菱形与平行四边形等图形。[16]

幼儿软件内容选择应重点考虑：一是关注幼儿生活。以发展适宜性为原则选取幼儿身边的人或事、幼儿能认知与理解的素材或事件，并对其进行适当加工与改编；二是关注中国经典传统文化，主要指中华文明传承下来的反映民族特质和风貌的文化，它是中华民族几千年的结晶，如儒家经典、唐诗宋词、民族戏剧、民谣曲赋等。它们对幼儿文明礼仪及道德习惯的培养具有重要意义；三是关注幼儿园办学特色。主要指幼儿园在长期发展中形成的某方面稳定的、独特的优势品质，如德育、美术、舞蹈等优势特色。该主题资源的信息化一方面有利于幼儿园知名度的提升，另一方面有利于优质信息化资源的共建共享；四是关注地方区域性特色文化。主要指某地区或幼儿园所在家乡特有的经典文化、传统文化、生活习俗等，如北京的京剧，广东的民谣，甘肃的皮影等。具有区域文化特色的软件资源既能宣传家乡美又能加深幼儿对家乡的认识，培养幼儿热爱家乡的情怀。

内容呈现策略主要采用情境创设策略和活动设计策略。情境创设主要为幼儿提供一个完整的、真实的生活背景，以此为支撑启动教学，引起幼儿的注意，调动幼儿的积极性。同时，支撑情境的表征与视听觉形式还要能促进幼儿在活动中与其他幼儿、教师之间的互动、交流及信息分享，从而促进幼儿的意义建构。幼儿园领域课程的内容通常是幼儿生活经验的总结与提炼，有效的学习还必须把它还原到幼儿近乎真实的生活情境中。幼儿软件活动设计应重点关注三个方面：一是活动的背景。描述活动的任务、规则、方式等；二是活动的组织。用具有吸引力的表征，为幼儿设置一个真实、富有挑战的任务；三是活动的操作空间。为幼儿完成活动提供一定的工具和引导等。

(三）幼儿教育软件的系统设计

软件系统设计包括超媒体结构设计、交互界面设计、导航策略设计等。幼儿软件系统框架以软件知识点之间的相互关系及活动环节的顺序为主。首先，由于幼儿思维的单维度性，软件的键出信息、从一个页面进入另一个页面、返回主页、结束与退出链接不宜太多。软件系统链接若过于复杂会使幼儿迷糊、厌烦，从而影响幼儿的判断与学习效果。一般情况下幼儿教育软件的结构要求：一是简明清晰，如上述扇入扇出不超过3个,宽度与深度不超过5个等；二是节奏适中、舒缓平和，重要的内容与故事情节可以多种形式重复展现。其次，软件交互功能的引入，为画面组接提供多种链接方式，使得—组画面可以有选择地与多组画面中的一组进行链接，17]让幼儿通过鼠标、键盘、触摸设备与软件方便快捷地实施互动交流。软件的交互形式主要有菜单、按钮、图标、热键、窗口、对话框等。按钮、图标交互方式相对而言比较适合幼儿的认知水平和习惯，是较为合适的选择。尽管实践中幼儿与软件的交互行为很少且难以控制，但交互的设计能起到使软件直观易懂、操作简单的作用。再次是关于幼儿软件的导航设计。导航是软件提供给幼儿及幼儿园教师快速找到学习目标的路径提示,常见有检索导航、帮助导航、线索导航、导航图导航、书签导航等。幼儿软件导航策略主张采用热区方式以形象化的图示放置于页面显眼的位置并配以该功能的语音，鼠标经过时发出相应声音。幼儿通过浏览、观察软件中的学习与活动信息网络结构图（通常为形象化的图标、按钮等},找到自己需要的信息。

(四）幼儿教育软件的稿本设计

幼儿教育软件的稿本设计主要是对幼儿软件中将要用到的文本、静止画面、运动画面等信息如何显示以及声音如何运用等进行细化说明。其中，文本内容显示的语法规则：幼儿教育软件素材一般很少使用文本或使用很小的文本等文本显示以观看清楚为原则，一方面合理选择字体、字号、行间距、字间距等，使之符合幼儿的视觉习惯，每屏字的区域不要超过整屏的60-70%。另一方面，合理选择色彩和明亮度，幼儿能识别的色彩有一定规律，色彩设计应巧妙利用反色与混色原理，避免颜色与背景的“顺色”现象，还要确保明亮级差在40~50级以上。

静止图像内容的语法规则：静止图像有图形与图像两种类型，它们的艺术性优劣体现在平面构成和色彩构成的好坏。平面构图主要把握匀称、比例、对称及均衡等规律的应用。匀称指均匀和谐分布；比例如黄金分割比例等；对称指结构空间等现状或重复出现；均衡指左右、上下、前后布局不等形而等量的情况，即双方虽然外形大小不同，但是视觉分量是对等的。在色彩运用上，色彩容量不宜超过五种，太多的色彩会增加幼儿的观看时间，引起幼儿的疲劳，夸张的色彩变化会让幼儿感到不真实，且不利于幼儿注意力的保持。

运动画面内容的语法规则：画面运动的方式有多种，如镜头的运动，机位的运动，电脑特技实现的运动，还包括蒙太奇组接手法的运动感，但无论哪一种运动都遵循一个基本规律，即有序、和谐且符合幼儿的视觉经验与心理观看顺序。此外，幼儿的注意力只有几分钟时间，建议运动画面尽量采用短小的视频录像、形象的动画，或者多种方式的组合共同表达一个主题。

声音内容的语法规则：软件声音包括解说、音乐、音效等。由于幼儿的识字水平有限，解说是很关键的要素。幼儿教育软件的解说速度要慢，每秒钟不得超过3个，最好使用儿童的语气或直接由儿童配音，可全文念读，也可字少念多。音乐主要用于烘托气氛、营造意境，起到重要的陪衬作用。虽然是陪衬元素，但也要做到：_要与主题基调一致；二要避免分散幼儿的注意力或让幼儿产生离题的遐想。音效主要由计算机或其他音频设备对需要的声音进行模拟，如关门声、动物的叫声等。音效应用既要做到真实细腻,又要符合幼儿的接受心理与听觉习惯，不能太过强烈与刺激。此外，音乐与音响在软件中建议尽量设计“控制音量”和“开关”按钮，以便在使用中更加人性化。

(五）幼儿教育软件的制作

幼儿教育软件的制作主要完成素材加工处理、软件编辑合成、软件测试打包等工作。它与其他类型软件的制作过程基本一致，这里不再分步详述，而仅从整体上给出制作的一些建议：

一是倡导多元合作的制作模式。多元合作有利于优势组合，形成合力。幼儿教育软件制作一般需要三类人员的参与：一是教育技术研究人员，主要完成素材加工、平台搭建、软件编辑、软件维护与调试等；二是学前教育研究人员，主要依据稿本审核软件内容及实施软件教学策略与方法等；三是一线幼儿教育人员，主要是幼儿园相关工作人员，他们能提供幼儿教育实践经验、幼儿心理特征描述、相关软件测试环境及软件试用与使用反馈等数据。

二是倡导幼儿直接参与软件制作。幼儿参与软件制作是软件发展适宜性的最好体现。20世纪70年代末，美国教授帕普特（SeymourPaperl)及其同事首次让儿童以测试者的身份加入Logo语言的设计，开创儿童参与软件设计的先河。-随后很多研究者分别对幼儿直接参与幼儿软件制作过程进行了尝试性探索。幼儿不仅能够参与软件制作，而且还能为软件制作带来意想不到的创意。幼儿参与软件制作能让软件反映幼儿的声音、展现幼儿的视角、注入幼儿的想法等。注意，幼儿参与制作与移情设计模式有一定区别，移情设计并不一定要求幼儿直接参与，通常由设计者采用移情策略获取幼儿的体验数据。

三是常用编辑软件及组合。教育软件开发工具可分为两类：一是素材处理工具软件，主要用于素材生成、美化、加工等；二是编辑合成工具软件，主要用于语言编写、素材集成、数据库支持等。

五、结语

过去，国内幼儿教育软件尽管在数量上、内容上发展非常迅速，但在质量上却不容乐观。[21]幼儿教育软件是幼儿知识多样化呈现与多元化交互的重要形式，是信息技术有效促进幼儿自主学习与发展的前提。本文系统探讨了幼儿教育软件设计与开发策略，以期能为幼儿教育软件发展尽绵薄之力，同时希望由此引起广大研究者与幼儿教育工作者对该问题的关注。相信在大家的共同努力与参与下，幼儿教育软件将在科学性、适宜性、系统性等方面有较大的提高。

先进制造技术的发展趋势顾新建 李 晓（浙江大学机械系，浙江 杭州310027）摘 要：对先进制造技术的特点、体系结构和发展趋势进行了简要分析，并对其中的计算机集成制造系统和大批量定制技术的发展现状作了简要介绍。关键词：先进制造技术；计算机集成制造系统；大批量定制1 先进制造技术的发展趋势先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。从本质上可以说，先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融合。先进制造技术是制造业21世纪发展的方向。先进制造技术的特点如下：�(1)先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程, 成为“市场—产品设计—制造—市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。�(2)先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果, 各专业、学科间不断交叉、融合, 其界限逐渐淡化甚至消失。�(3)先进制造技术是技术、组织与管理的有机集成，特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。先进制造技术又可看作是硬件、软件、人件和支持网络（技术的与社会的）综合与统一。�(4)先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律的统一，最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。�(5)先进制造技术是一个高度开放、具有高度自组织能力的系统，通过大力协作，充分、合理地利用全球资源，不断生产出最具竞争力的产品。�(6)先进制造技术的目的在于能够以最低的成本、最快的速度提供用户所希望的产品，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想的技术经济效果。�美国从90年代初相继提出了先进制造技术计划、TEAM计划、下一代制造(NGM)技术计划、美国国家关键技术等，德国提出了“生产2000”计划、“生产2000+”计划、“微系统2000”计划等、日本提出了智能制造系统计划、韩国提出了高级先进技术国家计划（G-7计划）等〔1〕。图1为先进制造技术的体系结构。�美国乔治·华盛顿大学于90年代初成立了由45位著名的未来学家和技术专家组成的新兴技术预测委员会，在1996年的预测中，从可以预见到的最重要的技术进步中挑选85项将要出现的技术。共分为12个大类。其中在第八大类：制造业与机器人中有如下技术〔2〕：(1)计算机集成制造系统。在2012年，80%的工厂生产将实现计算机集成化；�(2)生产自动化。到2015年，由于实现了生产自动化，工厂的就业人数在劳动力总人数中所占的比例将下降到10%以下；�(3)大批量定制。到2011年，汽车、电器等30%以上的产品将广泛实现大批量定制生产；�(4)先进的机器人。到2016年，带有传感输入、具有决策和学习功能、可移动的机器人将投放市场；�(5)纳米技术。到2016年，微型机器和纳米技术将投入商业应用。可以认为，这五种技术是最重要的先进制造技术。限于篇幅，这里仅对计算机集成制造系统和大批量定制作一简单的介绍。这两种技术对企业的影响范围较大，有较大的适用性。先进制造技术的发展趋势可以概括为：�(1)数字化。在这方面，人们提出了CIMS、数字化工厂等概念。通过CAX(CAD,CAPP,CAE, CAM)系统和PDM系统，进行产品的数字化设计、仿真，并结合数字化制造设备，进行自动加工。并采用MRPII/ERP系统，对整个企业的物流、资金流、管理信息流和人力资源进行数字化管理。进一步的发展是，通过数字化的供应链管理(SCM)系统和客户关系管理(CRM)系统，支持企业与供应商和客户的合作。网络技术的发展使企业内部和外部的数字化运作更加方便。�(2)知识化。知识将成为企业的最重要的生产要素，技术创新将是企业最重要的生存和竞争能力。知识管理技术、学习型组织等将受到越来越大的重视。�(3)模块化。产品的模块化和企业的模块化将使企业能快速地、低成本地生产出顾客所需要的个性化产品。�(4)微小化。微机械及制造技术正在迅速发展，这将导致一大类全新的产品，深刻改变人们的生活。�(5)绿色化。强调产品和制造过程对环境的友好性。2 计算机集成制造系统(CIMS)自从美国的Harringtong博士在1973年提出CIMS概念以来，CIMS在世界上走过了曲折的道路，人们对CIMS的本质认识有了巨大的变化，主要是：现代制造业的方向并不只是计算机的集成，信息的集成，而是人、技术、组织的整体集成，包括功能集成、组织集成、信息集成、过程集成、知识集成和企业间的集成〔4〕。由于计算机集成制造系统这一词容易使人误解，以为只要将计算机集成在一起就能构造成一个先进的制造系统。为此，我国的一些学者提出了现代集成制造系统（CIMS，Contemporary Integrated Manufacturing Systems）的概念。当前，CIMS的发展有以下特点。2.1 集成化CIMS中有以下几个关键的信息集成系统。CIMS在这些系统的基础上进一步实现企业的总体集成。�（1）ERP（企业资源计划）系统：国外有名的系统是SAP,Oracle,Baan,IBM等，国内有金蝶、用友、开思等。ERP 系统集成了企业中的生产管理、财务、人事、采购、销售等子系统。系统涉及面广，十分庞大，对人员素质、数据和流程规范性要求高，因此实施难度大，成功率不高。�（2）CAD/CAPP/CAM一体化：目前虽然有些CAD系统可以支持CAD/CAPP/CAM一体化，但主要针对基本上都采用数控加工的零件，如PRO/E软件。由于不同产品中的零件差别很大，每个企业的加工条件和水平也不相同，因此复杂零件的CAD/CAPP/CAM一体化还没有通用的系统。�（3）PDM（产品数据管理）系统：被用于管理和控制由CAX(CAD、CAPP、CAE、CAM等的统称)系统所形成的大量的信息，避免花费很多时间去寻找本应该垂手可得的信息。PDM是设计自动化技术系统的核心，在产品的整个生命周期内管理全部的产品知识和信息，并为产品开发过程中的各个应用系统提供所需的数据，为不同应用系统提供集成平台。PDM系统以产品数据库为底层支持，以BOM为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、控制和管理。PDM系统一般是由CAD软件开发商所开发的。因此，同一软件公司的CAD系统和PDM系统能很好的无缝集成，而来自不同软件公司的CAD系统和PDM系统间的集成性就差多了。PDM系统的实施难度比CAD系统要大，因为前者涉及管理、组织等问题。（4）工作流管理系统：主要用于办公自动化，是企业管理层的信息集成系统。目前工作流管理系统与知识管理系统紧密结合起来，使企业的知识得以共享和保存。�2.2 网络化以因特网为代表的网络技术正在制造业中产生越来越大的影响。人类正在进入一个新的时代——网络经济时代，在制造业中，也正在出现一种新的模式——网络化制造模式。在网络化制造中，新的网络空间与传统的物理空间紧密结合，产生出各种新思想、新观点、新方法和新系统。制造企业将利用因特网进行产品的协同设计和制造；通过因特网，企业将与顾客直接联系，顾客将参与产品设计，或直接下订单给企业进行定制生产，企业将产品直接销售给顾客；由于因特网无所不到，市场全球化和制造全球化将是企业发展战略的重要组成部分；由于在因特网上信息传递的快捷性，并由于制造环境变化的激烈性，企业间的合作越来越频繁，企业的资源将得到更加充分和合理的利用。企业内联网(Intranet)/外联网(Extranet)也将极大地改变企业内的组织和管理模式，将有效地促进企业员工的信息和知识的交流和共享〔5〕。2.3 敏捷化进入21世纪，企业将面对日益激烈的国际化竞争的挑战，另一方面，企业可以利用制造全球化的机遇，专注发展自己有优势的核心能力及业务，而将其它任务外包和外协。企业将变得更加敏捷，对市场的变化将有更快的反应能力。但这些需要新的信息技术的支持，如供应链管理系统，促进企业供应链反应敏捷、运行高效，因为企业间的竞争将变成企业供应链间的竞争；又如客户关系管理系统，使企业为客户提供更好的服务，对客户的需求作出更快的响应。2.4 虚拟化虚拟制造可以简单地理解为“在计算机内制造”，通过应用集成的、用户友好的软件系统生成“软样机”，对产品、工艺和整个企业的性能进行仿真、建模和分析。虚拟制造包括：虚拟设计、虚拟装配和虚拟加工过程。新产品的开发需要考虑很多因素。例如在开发一种新车型时，其美学的创造性要受到安全性、人机工程学、可制造性及可维护性等多方面的制约。在虚拟设计中，利用虚拟原型在可视化方面的强大优势以及可交互地探索虚拟物体的功能，对产品进行几何、制造和功能等方面的交互建模与分析，快速评价不同的设计方案，可以从人机工程学角度检查设计效果，设计师可直接参与操作模拟，移动部件和进行各种试验，以确保设计的准确性。这种技术的特点是：①及早看到新产品的外形，以便从多方面观察和评审所设计的产品；②及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题；③及早对产品的可制造性有清楚的了解。美国波音飞机公司在设计波音777飞机中采用了虚拟制造技术。采用飞行仿真器及虚拟原型技术在各种模拟的条件下，对飞机进行飞行试验。�2.5 智能化例如，随着CAD系统中知识的积累，CAD系统的智能化程度将大幅度提高。这种智能化具体表现为：①智能地支持设计者的工作，而且人机接口也是智能的。系统能领会设计人员的意图，能够检测失误，回答问题，提出建议方案等；②具有推理能力，使不熟练的设计者也能做出好的设计来。�2.6 绿色化包括绿色产品和绿色制造。要求产品的零部件易回收、可重复使用、尽量少用污染材料、在整个产品的制造和使用过程中排废少、对环境的污染要尽可能的小、所消耗的能量也尽可能的少。要求制造和使用具有洁净性。产品和制造过程的绿色化，不仅要求企业把环境保护当作自己的重要使命，同时也是企业未来生存和发展的战略。因为不注意环境保护的企业将被市场所淘汰。�3 大批量定制当前我国已进入买方市场，一般产品和一般的制造能力严重过剩；随着市场竞争的国际化，用户可以在更广泛的范围内选择自己需要的产品，用户对产品的质量、价格和新颖性的要求越来越高。许多企业都在探索如何在这种新环境中生存和发展。大批量定制(MC, Mass Customization)就是一种很有前途的生产模式。大批量定制又称大规模定制、大规模客户化生产、批量定制、批量客户化等〔6〕。从理论上讲，大批量定制要实现以大批量的低成本和短交货期生产用户定制的单件产品，但实际上，大批量定制可以看作是一种低成本、快速满足用户个性化需求的产品设计、制造和营销的新概念、新模式和新实践。大批量生产和单件产品的定制生产一直是两种水火不相容的生产方式。实现大批量定制不仅仅是技术问题，还涉及到组织、管理和技术的全面变革。真正实现大批量定制也并非是一个企业的事情，需要全行业、全社会的共同努力。因此，大批量定制是一个大系统工程。�大批量定制从产品和过程两个方面对制造系统及产品进行了优化，或者说产品维（空间维）和过程维（时间维）的优化。其中，产品维优化的主要内容是：�(1)正确区分用户的共性和个性需求；�(2)正确区分产品结构中的共性和个性部分；�(3)将产品维的共性部分归并处理；�(4)减少产品中的定制部分。�过程维优化的主要内容是：�(1)正确区分生产过程中的大批量生产过程环节和定制过程环节；�(2)减少定制过程环节，增加大批量生产过程环节。�图2描述了大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理。这里将企业产品中的各种零部件分为两大类，一类是通用零部件，另一类是定制零部件。产品维优化方向是减少定制零部件数。这里还将产品的生产环节分成两部分，一部分是大批量生产环节，另一部分是定制环节，过程维优化方向是减少定制环节数。大批量定制的实质是要减少图2中的小矩形面积，理想的情况是该面积为零，但这实际上是不可能的。�大批量定制的典型案例有：�(1)美国莱维·斯特劳斯(Levi Strauss)服装公司：该公司可以向用户提供多达近千种不同的款式、花色，加上量体裁衣的服务，以保证用户获得称心如意的牛仔裤。用户只需多付10美元即可根据腰围等个人尺寸在流水线上定制。公司的营业额上升了三成，库存急剧减少，经营成本大幅降低。�(2)宝洁公司（P＆G）：把洗发剂的配方增加到5万多种，只要顾客能拿出头发的油性酸性指标，就可以按通常价格给顾客定制专用洗发剂。�(3)日本松下自行车工业公司：每辆车都是根据用户的身体重量和爱好特制的，价格仅比现成的型号高10%，两星期内交货。不同定制的自行车中，大量零部件则是采用标准化战略进行设计和制造的。�(4)福特公司：发动机的模块化设计，即对6缸、8缸、10缸和12缸等不同规格的发动机结构进行调整，使其绝大部分组件都能通用，以尽可能少的规格部件实现最大的灵活组合。不同规格的发动机可在一条生产线上加工。每年节约数亿美元〔7〕。�(5)海尔集团：以58大门类9200个规格品种为素材，再加上提供的上千种“佐料”——2万多个基本功能模块，经销商和消费者可自由地将这些“素材”和“佐料”组合，形成独具个性的产品。目前可以提供适合B2B2C的模块化网络家电9万种以上。�(6)波音公司：面对结构复杂、品种繁多、零件数以百万计的大型民用客机，将飞机中的零部件分为三类：第一类是基本的、稳定的无个性特性件、第二类是用户的可选件、第三类是用户特定的零部件。由于前两类的数量占了一架飞机的工作量90%左右，这样接到订单90%的工作量已经完成或接近完成，这就大大缩短了生产周期，库存量也不高，生产成本也降低了。并且波音公司在飞机模块化设计的基础上，开发了一个飞机配置设计及制造资源管理系统。波音的销售代表在与用户谈判时，可以利用便携式计算机上的这个软件系统与用户协同配置飞机。这一软件能直接从构型库中存取数据。销售人员能向用户展示各种选项将如何影响飞机的价格和重量。这些信息有助于用户作出考虑周全的经营决策。参考文献1 顾新建，祁国宁.知识型制造企业. 北京:国防工业出版社，20002 晓科. 美国专家预测2001年至2030年间将出现的新兴技术. 中国专利报, 1998-02-18(1)3 顾新建，祁国宁，等. 机械制造系统工程学.杭州：浙江大学出版社，19964 祁国宁，顾新建.计算机集成制造系统方法论. 上海：上海科学技术出版社，19965 顾新建，祁国宁，陈子辰. 网络化制造战略和方法. 北京：高等教育出版社，20016 〔美〕大卫 M. 安德森, B.约瑟夫.派恩.21世纪企业竞争前沿：大规模定制模式下的敏捷产品开发. 北京：机械工业出版社， 20007 薛福康. 登上世界汽车工业的金字塔—记著名美籍华人汽车专家顾永平.光明日报，1999-05-02(1)8 宜君. 海尔洗衣机：从专为您设计到个性化按需定制. 人民日报网络版，2001-09-05中国航天冲压发动机技术研讨瞄准世界前沿当前，各国研制的以导弹武器为代表的飞行器，都在向着更快、更远、更准、更高的目标进发，而实现这一目标的关键技术之一，就在于发动机技术水平的不断提高。8月4日，由航天科工集团公司主办、三院31所承办的我国冲压发动机领域的盛会——2005年冲压发动机技术交流会，吸引了国内数十家科研院所、企业高校的约140名专家、学者到会。航天科工集团公司科技委主任夏国洪、副主任花禄森、黄瑞松参加了会议。航天产品，动力先行。我国一直非常重视冲压发动机技术的发展，上世纪50年代末，三院31所率先开展了冲压发动机技术的研究，被业界称为“亚非拉，头一家”。经过40多年的发展，现已建立了比较完备的研发体系，研制出多种冲压发动机装备用于型号产品，多项研究成果获得国家科技进步奖。“目前，各国研制的导弹武器都向着速度更快、射程更远的方向发展，同时，未来的航天运输系统也需要先进的动力系统来支撑。因此，冲压发动机以其特有的先进技术，将成为21世纪航空航天动力的宠儿。”31所所长薛亮对冲压发动机的发展前景做了前瞻式的预测。其实，冲压发动机技术的“热度”从本次会议收到的100多篇论文中也可见一斑。许多专家学者都把目光瞄准了世界前沿水平。其中，刘兴洲院士所作的《冲压发动机技术研究进展》，从未来战争的一体化、信息化、中远程精确打击等特点出发，引申出冲压发动机的发展需求，并对冲压发动机的一体化设计、燃烧、燃料、材料、控制、试验等技术前沿领域进行了介绍和展望，向与会代表描绘了未来冲压发动机的发展蓝图。本次会议交流研讨的学术气氛浓厚，许多论文水平较高，是对我国近年来冲压发动机的前沿研究、产品设计和工程实践的经验总结；同时，本次会议使各单位增进了了解，对今后加强合作，促进信息、资源、技术和市场的共享将起到积极作用。