淺議超媒體教學(xué)CAI課件系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

摘 要：基于WEB的超媒體CAI教學(xué)就是利用WEB作為教學(xué)媒體傳送教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容更生動(dòng)活潑，更具有吸引力，有利于提高課堂的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。本文通過(guò)實(shí)際用例對(duì)CAI課件教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：超媒體；CAI課件；教學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP391.72

在教育領(lǐng)域中，已經(jīng)有越來(lái)越多的新技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)之中。超媒體（Hypermedia）教學(xué)以其教學(xué)方法新穎、形象、生動(dòng)以及教學(xué)內(nèi)容豐富、信息量大等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到廣大高校師生的好評(píng)和歡迎。超媒體是一種新的多媒體信息管理技術(shù)，是利用超文本方式組織和處理圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)和視頻信息等各種媒體，并將其集成在計(jì)算機(jī)，從而能夠更加自然，更加“人性化”使用這些多媒體信息。基于WEB的超媒體CAI教學(xué)就是利用WEB作為教學(xué)媒體傳送教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容更生動(dòng)活潑，更具有吸引力，有利于提高課堂的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。本文對(duì)輔助教學(xué)系統(tǒng)提出了設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行了需求分析，采用了面向?qū)ο蟮腢ML建模語(yǔ)言，通過(guò)用例分析確定了系統(tǒng)總體功能模塊結(jié)構(gòu)圖。

1 基于Web的CAI課件的特點(diǎn)

基于Web的CAI課件可在互聯(lián)網(wǎng)Internet或局域網(wǎng)Intranet發(fā)布使用超媒體技術(shù)管理各種媒體信息，其實(shí)質(zhì)就是一種Web應(yīng)用程序。它是在服務(wù)器上運(yùn)行的，用戶只需利用瀏覽器訪問(wèn)即可，用戶端真正實(shí)現(xiàn)“免安裝、免維護(hù)”。由于Internet廣域網(wǎng)在教育上打破了傳統(tǒng)教育的時(shí)空限制、地域限制，能更充分地利用教育資源，而超媒體課件具有多媒體超文本實(shí)現(xiàn)能力，并且有良好的交互和動(dòng)態(tài)特性，所以基于Web技術(shù)的CAI研究越來(lái)越受到人們的重視[4]?；赪eb的CAI具有以下特點(diǎn)：（1）資源的共享性。網(wǎng)絡(luò)資源共享包含了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境資源、網(wǎng)絡(luò)信息資源、網(wǎng)絡(luò)人力資源的網(wǎng)絡(luò)信息資源是核心；（2）信息的時(shí)效性。CAI軟件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在極短的時(shí)間內(nèi)獲得所需的信息，如教材、參考資料等；（3）訪問(wèn)的便捷性。它不受時(shí)間和空間的限制，學(xué)生可以按自己的時(shí)間表，隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)沒(méi)有圍墻的大學(xué)，建成所謂的虛擬教室、虛擬大學(xué)；（4）媒體的多樣性。它能提供多種文本、動(dòng)畫(huà)、聲音、影視等教學(xué)手段和方法以適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)要求；（5）課堂的虛擬性。借助計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，直觀地演示教學(xué)內(nèi)容中的假設(shè)、推理，以及模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生進(jìn)行“實(shí)際”的實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

2 流媒體視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)基于三層架構(gòu)，將系統(tǒng)分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層和資源訪問(wèn)層，其中資源訪問(wèn)層包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)層和數(shù)據(jù)實(shí)體層。系統(tǒng)劃分為前臺(tái)模塊和后臺(tái)模塊：（1）前臺(tái)模塊：是指學(xué)生用戶子系統(tǒng)，它的使用者是在校學(xué)生。包括課程點(diǎn)播、在線考試、網(wǎng)上答疑、相關(guān)查詢、教學(xué)評(píng)估和資料下載等模塊；（2）后臺(tái)模塊：是指管理員子系統(tǒng)和教師用戶子系統(tǒng)，它的使用者面向管理員和任課教師，在校學(xué)生無(wú)權(quán)訪問(wèn)后臺(tái)系統(tǒng)。管理員子系統(tǒng)，顧名思義，是針對(duì)管理員的，通過(guò)該子系統(tǒng)，系統(tǒng)管理員主要的任務(wù)是系統(tǒng)設(shè)置、管理員信息維護(hù)和角色權(quán)限管理；而授權(quán)管理員主要負(fù)責(zé)任課教師信息維護(hù)、學(xué)生信息維護(hù)、基本信息維護(hù)和審核并發(fā)布課件。教師用戶子系統(tǒng)是針對(duì)任課教師的，通過(guò)該子系統(tǒng)，任課教師可對(duì)課件（除審核發(fā)布課件外）、資源庫(kù)、在線考試和網(wǎng)上答疑進(jìn)行管理。系統(tǒng)功能模塊如圖3所示。

數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全維護(hù)將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此在軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一定的原則和必要的數(shù)據(jù)庫(kù)范式理論，以減少冗余、保證數(shù)據(jù)的完整性與一致性。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)因素：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)必須層次分明，布局合理；（2）數(shù)據(jù)庫(kù)必須高度結(jié)構(gòu)化，保證數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，這是建立數(shù)據(jù)庫(kù)和進(jìn)行信息交換的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尤其要重視編碼的應(yīng)用；（3）在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候，一方面要盡可能地減小冗余度，減小存儲(chǔ)空間的占用，降低數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題發(fā)生的可能性，另一方面，還要考慮適當(dāng)?shù)娜哂?，以提高運(yùn)行速度和降低開(kāi)發(fā)難度；（4）必須維護(hù)數(shù)據(jù)的正確性和一致性。在管理信息系統(tǒng)中，多個(gè)用戶共享數(shù)據(jù)庫(kù)，由于并發(fā)操作，可能影響數(shù)據(jù)的一致性，因此必須用“鎖”等辦法保證數(shù)據(jù)的一致性。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)模塊的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵是要編寫(xiě)出可重用、可擴(kuò)充和非常健壯的代碼段。編寫(xiě)代碼之初，首要的就是選取一種恰當(dāng)?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。C#是一種簡(jiǎn)潔、類型安全的面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，開(kāi)發(fā)人員可以使用它來(lái)構(gòu)建在.NET Framework上運(yùn)行的各種安全、可靠的應(yīng)用程序。所以，本系統(tǒng)采用C#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，在ASP.NET 3.5平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。（1）Common層的實(shí)現(xiàn)。Common層是所有層次可能用到的一些公共函數(shù)部分，包括數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)函數(shù)和一些文件操作、郵件發(fā)送等相關(guān)的函數(shù)。本系統(tǒng)中Common文件夾下的類同樣是系統(tǒng)公用函數(shù)的封裝，包括數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)函數(shù)的封裝SqlDB.cs、郵件發(fā)送函數(shù)的封裝SendEmail.cs、導(dǎo)出數(shù)據(jù)到word或excel的函數(shù)封裝Export.cs和記錄錯(cuò)誤信息函數(shù)的封裝ExceptionInput.cs四個(gè)文件；（2）實(shí)體層的實(shí)現(xiàn)。實(shí)體層是用來(lái)記錄對(duì)象的屬性等靜態(tài)信息的，在系統(tǒng)中起到承載和傳遞數(shù)據(jù)的作用。本系統(tǒng)中有多個(gè)實(shí)體類，這里僅以DepartmentEntity為例進(jìn)行描述。院系包含院系編號(hào)、院系名稱、院系代碼、簡(jiǎn)介和備注五個(gè)字段。院系實(shí)體類中應(yīng)該定義以上所有這些字段，并且提供各個(gè)字段的初始值和接口；（3）數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的保存和讀取操作。本系統(tǒng)把訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作統(tǒng)一封裝在了數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的各個(gè)類中，滿足了三層架構(gòu)中業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問(wèn)的分離。另外，為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度和安全性，統(tǒng)一采用存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，因此，存儲(chǔ)過(guò)程的設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)層的核心，DataAccess層主要負(fù)責(zé)將業(yè)務(wù)層傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)傳送給對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)過(guò)程，并執(zhí)行存儲(chǔ)過(guò)程。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文是根據(jù)目前遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀，以建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源為出發(fā)點(diǎn)，初步探討了如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)多媒體課件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化教學(xué)資源。本項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)是基于.NET 3.5平臺(tái)、SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)的功能基本全面的超媒體教學(xué)CAI課件系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)以福建財(cái)政學(xué)院為背景，使用面向?qū)ο蟮乃枷?，運(yùn)用UML（統(tǒng)一建模語(yǔ)言）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，完成系統(tǒng)需求分析；使用三層框架對(duì)系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；運(yùn)用C#語(yǔ)言、.NET第三方控件結(jié)合CSS實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。該Web超媒體課件系統(tǒng)，是集課件管理、注冊(cè)登錄、課程學(xué)習(xí)、輔導(dǎo)、討論、練習(xí)、考試等多項(xiàng)功能為一體的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王炎.基于Web的超媒體教學(xué)CAI課件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2009（02）.

作者單位：同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院，福建廈門(mén) 361012