协作学习理念下多点触控式课件设计与开发

刘志娟

摘 要：多点触控技术的出现，实现了多人同时在触控设备上面对面操作的功能，给协作学习带来新的交互方式。传统的计算机课件主要以鼠标键盘操作为主，协作学习通过网络来实现交互，文章以《图形的变换》内容为例，提出多点触控式课件开发的原则、设计与开发过程，体现了新的协作学习交互方式。

关键词：多点触控；课件设计；协作学习

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）02-0056-03

一、多点触控技术概述

多点触控 （英译为Multitouch或Multi-touch）是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备的情况下进行计算机的人机交互操作。[1]使用者主要通过多点触控手势来实现交互，基本包括单击、双击、拖动、滑动、旋转等手势，比如在触摸屏上旋转图片，两个手指划开或者收拢来放大或缩小图片，或者左手用两手指划开放大一张图片，同时右手拖动另一张图片将其移开。[2]多点触控手势颠覆了传统用鼠标单击进行输入的方式，具有高效和自然的特点。

传统的计算机课件主要以鼠标单击、键盘输入为主，协作学习主要依靠网络完成。随着电子白板、平板电脑、智能手机等多点触控设备进入教育领域，其操作自然、多用户的特点使得面对面的协作学习方式发生了改变，打破了传统计算机辅助教学的方式。

二、多点触控技术支持的协作学习

计算机支持的协作学习（Computer Supported Collaborative Learning，简称CSCL），是指利用计算机技术建立协作学习的环境，使教师与学生、学生与学生在讨论、协作与交流的基础上进行协作学习的一种学习方式，是传统合作学习的延伸和发展。[3] Lipponen 提出“CSCL 的重点是为了增强同伴之间的交互和小组协同工作通过技术支持协作学习的方式实现，以及技术如何促进知识和技能在社区成员间的协作共享及交流”。[4]

英国达勒姆大学SynergyNet项目利用多点触控桌开展协作学习活动，以促进课堂对话和合作学习，多名学生同时在触控桌上操作。

为探索多点触控技术有效促进课堂教学效果，此次课的目标是学生利用纸张与数字提供的线索找出矿难的原因，Steve Higgins将学生分成两组，一组学生利用多点触控桌中提供的数字和纸张完成任务，另一组学生利用放置在普通桌子上的小纸片完成任务，在多点触控桌当中，学生可以任意放大、缩小旋转纸片的大小和方向，并且能看到其他同学的操作，实现协作学习的无缝对接。[5] Steve Higgins发现学生利用多点触控桌完成任务比在普通桌子上利用小纸片完成任务的效果要好。SynergyNet项目利用多点触控技术做了大量的学习活动，利用新技术整合了传统教育的课堂环境，为设计多点触控式教学资源提供了新的指导策略。

三、多点触控式课件案例设计分析

笔者以小学五年级数学中《图形的变换》这节学习内容为例设计开发多点触控式课件。

1.多点触控式课件设计原则

设计原则是教学软件进行设计的基本要求之一，针对多点触控技术的各种特征和优势，围绕学习者对学习的影响为基础，在开发多点触控式课件要注意以下几点原则：

（1）学习者为中心

在进行多点触控式课件设计时，首先要确定学习者的学习基础，案例中的学习对象为小学五年级的学生，具有一定的计算机基础，大部分都操作过智能手机等触控设备，操作多点触控式课件不存在太大障碍。

（2）易操作互动强

多点触控式课件的设计元素应该简洁明了，容易操作，学习者不必花大量的时间去学习复杂的操作，让学习者体验最直接自然的交互方式。本案例中优化了多点触控式课件界面设计，提高了学习者的学习效率。

（3）兼容性

安卓系统、苹果系统、windows系统等多个平台都支持多点触控式课件的运行，相同的平台有多个版本，这就要求在设计开发多点触控式课件时要考虑它的兼容性，能够兼容到不同版本或者不同平台上使用。[6]

2.开发工具

本案例的多点触控式课件以Android系统为开发平台，利用Flash CS6进行开发。Android是Google公司发布的基于linux的自由及开放源代码的操作系统，应用于智能手机、平板电脑等移动设备，Android平台的开放性使得更多开发者和移动终端厂商加入到Android应用开发中。[7]新版本的Flash CS6可生成Sprite 表单和访问专用设备，Adobe Flash Player 和 AIR 运行时针对 Android 和 iOS 设备平台进行设计，具有跨平台的特性。[8]

3.内容设计分析与开发

小学五年级数学《图形的变换》这一节课内容中设计了“做一做、“画一画”、“设计欣赏” 等模块，主要让学生动手操作设计美丽图案，体会平移、对称、旋转在设计图案中的应用，[9]从运动变化的角度去探索和认识空间与图形，锻炼学生的空间想象力和空间思维能力，发展空间观念，同时提高学生合作学习的能力。利用平移、旋转等特性进行图案设计在传统的计算机辅助教学中，学生通过鼠标来移动、旋转图形或者利用传统的教学道具来设计，但是学生只能独自操作完成任务。传统的计算机辅助教学主要以鼠标键盘为交互事件，通过网络环境来实现的协同操作，准备多台主机，同时提供网络连接的环境，难以满足多事件同时触发的需求。而教师利用平板多点触控技术的交互特性，可以充分调动学生的视觉、触觉、听觉等多种感官，能让学生更加直接地参与到课件的协作学习中来，同时学生面对面地操作与讨论，也锻炼了学生的合作学习能力。

（1）“轴对称——做一做”模块设计

“做一做”模块通过模拟一个剪纸制作轴对称图形的过程，让学生体验剪纸中蕴含着的对称思想。在平板上模拟剪纸的五个步骤如下：

①学生手指从左到右滑动，就可将纸张从左到右滑动，同时纸张对折；

②用手指在屏幕上画出对称图形的一半，比如画小树，如图1（a）所示；

③用手指将多余的纸张从左到右滑动，纸张移开，得到小树的一半图形；

④用手指将折叠的纸张从右到左滑动，得出一个轴对称的小树图形，如图1（b）所示。

“做一做”模块的实现主要涉及过渡动画的设置、绘制自定义形状、剪切效果和翻转效果等内容，而在传统滑鼠式课件中主要通过鼠标单击来实现这一系列操作。

（2）“旋转——画一画” 模块的设计

“画一画” 模块学生已经掌握了部分图形旋转的知识，通过设计扇形图的旋转动画来让学生一步一步体验图形的旋转效果。课件中要求学生利用“旋转手势”旋转右边的扇形图，图形顺时针旋转90度，确定将要旋转的图形，利用旋转手势旋转图形，如图2。第一次旋转图形A90度得到图形B，同样用旋转手势旋转B、C、D三个图形，从中探索图形旋转的特征和性质。

“画一画”模块实现的关键技术是触摸环境下“旋转手势”的使用，程序在手势模式MultitouchInputMode.GESTURE下监听旋转手势TransformGestureEvent.GESTURE_ROTATE事件，而在传统滑鼠式课件中是通过滑动鼠标来实现图形旋转90度。

（3）“设计欣赏”模块设计与开发

在“设计欣赏“模块中利用对称和旋转的特性设计了拼图课件，支持多人共同操作课件，本课件设计了两名学生共同协作完成拼图设计。学生将手指定位在小方块中间，手指拖动小方块到拼图的位置。为构建对称图形，需要旋转小方块的方向，学生利用旋转手势将小方块旋转。在课件中两名学生可以同时操作左右两边的小方块，通过变换旋转组成新的图案，如图3。传统课件的交互主要是鼠标点击的人机交互方式，多点触控平板的环境下，学生面对面共同操作课件，体现了协作学习的新的交互方式。

“设计欣赏” 模块实现的关键技术是多点交互事件的处理。课件中操作部件需要添加相应的事件监听操作，传统滑鼠课件主要是处理MouseEvent.MOUSE_ DOWN事件，而多点触控环境下，则处理TouchEvent.TOUCH_BEGIN的开始事件。该模块中主要是移动和旋转的操作。

小方块的移动主要处理TouchEvent.TOUCH_END和TouchEvent.TOUCH_BEGIN两个事件。拖动事件从点击操作部件的TouchEvent.TOUCH_BEGIN事件，通过touchPointID来识别事件对应的拖动对象。

四、结语

多点触控式课件改变了传统滑鼠式课件的交互方式，用手势操作课件使得人机交互更加自然，同时改变了传统的协作学习方式，允许多个人同时书写和绘画等，实时面对面讨论与动手合作，创造了更多互动的环境。多点触控式课件作为新的计算机辅助教学的新工具，促进了课堂协作学习新方式的发展，给协作学习教育带来了新的变革与挑战。如今，很多学校引进了触控式的电子白板、一体机等新教学设备，如何利用新的教学设备助力设计和开发更多协作学习的教学资源，在新技术变革教育的研究方向当中需要进一步探讨。

参考文献：

[1]百度百科.多点触摸技术[DB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url =PpbEnvG7-kBlwp0TMh-WrlXypsOIFbnn8ZdEb7iYz6NbLKyx5qHsBebMSqhY9C7ObZduFgBEKVtwkszAReKwWq.

[2]网易科技报道.前沿视频体验：神奇的多重触控屏技术[EB/OL]. http：//tech.163.com/07/0227/09/38B1EJA 1000926PT.html.2007-02-27.

[3]黄荣怀.计算机支持的协作学习（理论与方法）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[4]Lipponen Lasse.Exploring foundations for computer-supported[C].CSCL '02 Proceedings of the Conference on Computer Support for Collaborative Learning： Foundations for a CSCL Community.2002.

[5]Steve Higgins， Emma Mercier， Liz Burd， Joyce-Gibbons Andrew. Multi-touch tables and the relationship with collaborative classroom pedagogies A synthetic review[J].British Journal of Educational Technology.2012，43（6）：1042

[6]王冬冬.移动学习游戏的设计与开发[D].上海：华东师范大学，2011.

[7]刘世珍.基于Anbroid平台学习软件开发研究与实践[D].大庆：东北石油大学，2013.

[8]百度百科.flash cs6 [DB/OL]. http：//baike.baidu.com/

link？url= OREZBWvKdCDuDmB7_6UgfFCJ0XqoyMkiQ5m EFnaU9kJYQYnrzDF9YLXTzn9noqea-7RkJpA H wC18ei kkbBtgva.

[9]王栋昌.“图形与变换”的教学分析——以北师大版教材为例[J].教学月刊：小学版（数学），2012（7）.

（编辑：李晓萍）