基于AIR的電子教案系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

胡巖 戚佳慧 吳敏

摘要：針對目前常見電子教案開發(fā)工具開發(fā)效率不高、演示時字號不易調(diào)整、數(shù)據(jù)不易共享等問題，作者嘗試設(shè)計并實現(xiàn)基于AIR的電子教案系統(tǒng)。本文首先對系統(tǒng)框架、功能、數(shù)據(jù)存儲等進行設(shè)計，然后詳細介紹系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)。通過試用表明該系統(tǒng)達到預(yù)期設(shè)計目標。

關(guān)鍵詞：電子教案；AIR；設(shè)計

電子教案是借助計算機將教學材料進行有機的歸類、鏈接和合成，以便在課堂教學中進行演示、查閱及打印輸出的教案[1]。電子教案已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大學及中小學課堂教學之中。目前，常見的電子教案制作工具有PowerPoint、Authorware等，這些工具具有操作簡便、應(yīng)用范圍廣等特點，但由于不是專門為編輯電子教案所設(shè)計，教師在使用這些工具時容易出現(xiàn)編輯教案效率低，實現(xiàn)復雜交互比較困難等問題。例如，PowerPoint就存在播放時不能實現(xiàn)按需放大字號的問題；另外，這些工具還普遍存在系統(tǒng)的跨平臺性比較弱和教案數(shù)據(jù)不方便為第三方共享、復用率比較低等問題。

為解決上述工具中的不足，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于AIR(Adobe Integrated Runtime)技術(shù)的電子教案系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個電子教案編輯與演示的可視化操作平臺，主要提供電子教案的新建、導入、編輯、演示、保存以及打印等功能。系統(tǒng)將電子教案中常見的內(nèi)容展現(xiàn)形式和交互動作封裝成不同組件，提高了電子教案的制作效率，同時將電子教案的數(shù)據(jù)存儲到XML文件和對應(yīng)的媒體資源文件夾中，有利于實現(xiàn)資源的共享和復用。系統(tǒng)的特色之一是實現(xiàn)了大段文本的圖文混排編輯以及演示時按需調(diào)整字號大小等功能。

本文將首先介紹基于AIR的電子教案系統(tǒng)的總體設(shè)計以及各功能模塊；其次，論述在實現(xiàn)該系統(tǒng)過程中的若干關(guān)鍵技術(shù)；最后，總結(jié)本系統(tǒng)的成果并提出進一步完善的工作。

系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)基于AIR進行開發(fā)，AIR是一個跨操作系統(tǒng)的運行環(huán)境，它利用Web技術(shù)（Flex，Ajax等）來構(gòu)建富Internet應(yīng)用程序并部署為桌面程序[2]?；贏IR的系統(tǒng)既具備桌面程序的強交互特性又具備Web程序的跨平臺特性，能極大地提高用戶體驗。

設(shè)計模式好壞、系統(tǒng)功能的設(shè)置是否合理以及數(shù)據(jù)是否易讀取是衡量一個系統(tǒng)優(yōu)劣的重要標準。下面從系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)功能模塊和數(shù)據(jù)存儲格式三個方面闡述系統(tǒng)設(shè)計。

1.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

為了實現(xiàn)電子教案素材，如文本、圖片、音視頻等數(shù)據(jù)與用戶業(yè)務(wù)邏輯的分離，數(shù)據(jù)與界面呈現(xiàn)形式的分離，系統(tǒng)采用MVC模式架構(gòu)系統(tǒng)，分為模型(Model)﹑視圖(View)和控制器(Controller)三個部分，如圖1所示。模型用于封裝與應(yīng)用程序相關(guān)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)邏輯，該系統(tǒng)模型定義了系統(tǒng)整個電子教案的結(jié)構(gòu)以及常見交互組件的模型，圖1中Courseware模型用于記錄電子教案的名稱、路徑以及定義教案數(shù)據(jù)存取的方法，Choice模型用于記錄選擇題的題干、選項、正確答案、已選答案等狀態(tài)；視圖是模型的外在表現(xiàn)，一個模型可以對應(yīng)多個視圖，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模型就對應(yīng)了編輯和演示兩個視圖，視圖一般是通過組合設(shè)計模式實現(xiàn)的，通過組合可以實現(xiàn)系統(tǒng)整體視圖和子視圖具有一致性，圖1中視圖部分就是由教案系統(tǒng)，Syspanel、CoursewareMenu、ChoiceComp等子視圖組合而成；控制器是模型和視圖溝通的橋梁，用于處理用戶的行為事件和數(shù)據(jù)模型的更新事件，當模型加載數(shù)據(jù)完成時，系統(tǒng)會拋出COMPLETE事件，由控制器通知視圖更新。

2.系統(tǒng)功能模塊劃分

編輯電子教案的一般流程為：首先新建教案，接著編輯教案，然后演示(預(yù)覽)教案，最后保存教案，在編輯與預(yù)覽環(huán)節(jié)往往需要做適當?shù)恼{(diào)整。通過分析此流程并結(jié)合教案使用者的需求，可將基于AIR的電子教案系統(tǒng)劃分為教案編輯和教案演示兩大模塊。系統(tǒng)具體功能模塊如圖2所示。主要模塊具體功能如下。

系統(tǒng)操作模塊主要用于控制電子教案的輸入輸出，包括教案的新建/導入、保存/另存、打印以及退出。

電子教案在演示的過程中一般以分頁的形式展現(xiàn)，因此本系統(tǒng)的教案編輯以頁為基本單位，它分為結(jié)構(gòu)編輯和內(nèi)容編輯兩部分。

結(jié)構(gòu)編輯模塊主要用于用戶設(shè)計電子教案的結(jié)構(gòu)以及一些整體樣式的設(shè)置，包括電子教案頁面的添加、刪除、排序、分組以及背景等整體樣式的設(shè)置。

內(nèi)容編輯模塊主要用于對每頁內(nèi)容的編輯，包括文本、圖形、聲音、視頻以及常見的交互題型如選擇題、連線題等的插入、移動、復制、粘貼、刪除等。

導航模塊主要是在演示提供頁面導航的功能。導航模塊將教案的結(jié)構(gòu)信息解析為導航菜單，并控制顯示菜單形式。

內(nèi)容演示模塊主要提供頁面的展示功能，并控制頁面中內(nèi)容的展現(xiàn)方式以及交互方式。

電子白板模塊主要是用于教案演示時給教案添加注釋，輔助教師教學。電子白板的功能包括內(nèi)容書寫、添加標記、加亮文字等。

3.電子教案數(shù)據(jù)存儲格式設(shè)計

電子教案數(shù)據(jù)存儲形式的好壞將直接影響到教案的共享復用效果。數(shù)據(jù)存儲一般可以選用DOC、XLS、XML和數(shù)據(jù)庫文件等多種格式，但是考慮到數(shù)據(jù)的共享性、可復用性以及擴展性，通常選用數(shù)據(jù)庫文件格式或者XML格式存儲數(shù)據(jù)。分析電子教案的結(jié)構(gòu)可知，一份教案一般有若干部分(Part)組成，每部分又由多個頁面(Page)和Part組成，每個頁面上又包含若干交互內(nèi)容(item)，整個電子教案內(nèi)容結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)樹形，XML相對于數(shù)據(jù)庫更能方便直觀地表現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，因此本系統(tǒng)選擇XML為存儲電子教案數(shù)據(jù)的格式。

系統(tǒng)在設(shè)計時并沒有將電子教案的所有內(nèi)容存儲在一個XML文件中，而是將其存儲為一個記錄電子教案結(jié)構(gòu)的主索引文件和若干個表示教案每一頁內(nèi)容的文件。這樣存儲數(shù)據(jù)有兩個好處：一是使整個電子教案的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加清晰，查找數(shù)據(jù)更加方便；二是數(shù)據(jù)共享復用時方式更加靈活，如當?shù)谌絻H僅只想借用電子教案的一頁或幾頁內(nèi)容時，只需加載相關(guān)的頁文件，從而避免了因加載整個電子教案文件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)冗余，提高了文件的使用效率。

電子教案數(shù)據(jù)的主索引文件為main.xml，其中包含兩類節(jié)點，一類為part節(jié)點，用于定義教案的層次結(jié)構(gòu)以及導航信息；一類為page節(jié)點，用于記錄頁面的索引信息。

main.xml的結(jié)構(gòu)如下所示：

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記錄頁面內(nèi)容的XML數(shù)據(jù)包含在main.xml中page節(jié)點的ref指向的索引文件中，記錄頁面內(nèi)容的XML文件結(jié)構(gòu)可以分為三個層次：page、body、item。page為根節(jié)點，其中除包含一個body節(jié)點外，還定義了一個頁面的樣式屬性節(jié)點informationDeclaration用于記錄頁面的樣式信息。每個page僅包含一個body，body中可以包含多個item，item定義的是教案中交互組件的信息，如類型、位置、大小以及內(nèi)容等。每個item都含有一個type屬性用于定義組件的類型，如文本組件的屬性為type="text"、選擇題組件的type="choice"。頁面數(shù)據(jù)的XML結(jié)構(gòu)如下所示：

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