一种基于Web的集成编辑系统设计及实现

1、计算机工程与应用2002.07基金项目:山东省教委教育研究资助项目 (编号:98.4-16作者简介:苗良, 副教授, 研究方向为计算机教育、 计算机应用、 计算机网络。1引言1.1国内外 CAI 研究现状计 算 机 辅 助 教 学 (Computer Aided Instruction , 简 称 CAI 的发展已成为不可抗拒的历史潮流。随着计算机技术、 电子技 术、 网络技术和多媒体技术的发展, 在美、 日、 欧等发达国家的CAI 已深入发展到由专家系统和人工智能技术支持阶段。 早在1990年,美国就建立了一套分布于 30多个国家和地区的教育 网, 学生可以通过标准电话连接的计算机与世界各地

2、的学生相 互通讯。在日本, 从事 CAI 研究和开发的大学、 教育团体已超 过了 100家。我国计算机的发展虽然较晚,但随着计算机和 CAI 技术 的进展, 近年来, 发展速度是相当惊人的。 首先是国家特别重视 CAI 编辑系统研制、开发、 推广和应用工作, 从而大大地推动了 CAI 工作的蓬勃开展。同时,全国高校也投入了大量的资金和 人力, 将 CAI 的研究、 开发与应用作为教学工作的重中之重和 衡量教学水平的重要标准。在大家的共同努力下, 不少 CAI 优 秀编辑系统应用在教学过程中, 并且取得了良好的教学效果。1.2多媒体 CAI 编辑系统的特色多媒体 CAI 能使学习者占据主动,既能

3、发挥学习者的积极性, 又能开发学习者的创造性思维; 既能培养学习者攫取知 识的能力, 又能提高其处理实际问题的应变能力, 创造一种良 好的学习氛围。因此, 多媒体 CAI 是当前教育界研究的热点, 具有广阔的发展前景。MCAI 编辑系统主要有以下特色:(1易于使用。编辑系统界面友好, 操作方便, 允许学生掌 握学习进度, 举一反三, 不受任何限制。(2交互性强。 学生不是被动地接受知识, 而是发挥主观能 动性, 积极参与学习的全过程。 能够随意地选择授课内容, 安排 进度。有利于个性化教育, 提高学习质量和效率。(3 更加便于教学内容的表述。 过去只能用语言、 板书描述 的问题可以通过多媒体形

4、式来表达。 生动直观地表现客观事物 和现象, 动态模拟各种过程, 减少理论的抽象性, 更加便于理解 和记忆。(4 能够集中许多优秀教师的经验、 优点和智慧, 可大大提 高教学水平和质量; 并有利于教师从一些重复性的繁杂劳动中 解脱出来, 提高教学效率。(5 有利于教育资源共享, 摆脱了时间和空间的局限性。 学 生随时随地都可以学习, 并可以通过互连网进行远距离教学。1.3CAI 编辑系统开发的基础理论大量研究表明, 人类的学习 1%通过味觉, 1.5%通过触觉,3.5%通过嗅觉, 11%通过听觉, 83%通过视觉。由此可见, 人们 通过听觉和视觉获得的信息占总信息量的 94%, 这就说明视觉

5、和听觉在学习中的重要性。感觉和知觉是人们对客观事物的反映。 所以感知是学习知 识最基本的心理活动。在设计 MCAI 编辑系统时, 应注意感知 规律的应用, 增强刺激强度、 运用对比手法、 把握主体与背景的 关系。记忆是人们所经历过的事物在大脑中的反映, 是人脑积 累的功能表现。在 MCAI 编辑系统设计中, 为使学习者便于识 记且记得牢固, 需运用好记忆的规律。另外, 在 MCAI 编辑系统设计中, 还应注意内容结构的科一种基于 Web 的集成编辑系统设计及实现苗良 1杨传栋 1姜红花 21(山东农业大学理学院, 泰安 271018 2(莱阳农学院计算机系, 莱阳 265200E-maiI :

6、Imiao摘要该文介绍了一种基于 Web 的多媒体计算机辅助教学集成制作系统,详细讨论了该系统设计与实现的方法, 并且在应用中显示了它的有效性和实用性。 关键词计算机辅助教学系统设计制作工具播放器文章编号 1002-8331-(2002 07-0135-03文献标识码 A中图分类号 TP31A Design and Implementation of the Editor System Based on WebMiao Liang 1Yang Chuandong 1Jiang Honghua 21(CoIIege of Science , Shandong AgricuIturaI Unive

7、rsity , Taian 271018 2(Dept.of Computer , Laiyang AgricuIturaI CoIIege , Laiyang 265200Abstract :In this paper , a muItimedia computer aided instruction editor system in Web is presented.The detaiIs aboutdesign and impIementation of the system are discusses , which shows the efficiency and practicaI

8、ity of the MCAI editor system in the appIication.Keywords :MuItimedia Computer Aided Instruction (MCAI , System design , Makecai , Caishow1352002.07 计算机工程与应用学性, 做到:系统严谨、 实用新颖、 规范正确、 通俗简明等方面。 2系统研究的目的和意义一般专业课程教学中的难点是教科书上视图少, 且真实感差, 同时受到课时以及实验等条件的限制, 长期以来以课堂讲 授为主。学生通过听讲和阅读教材去学习, 难以形成具体形象 的认识, 达不到应有的教学

9、效果。 CAI 对传统的教学方法是一 个极大的冲击, 带来了教学手段和教学方法的历史性变革。如 何利用多媒体教学手段, 提高课堂教学效果, 正是各专业课程 所面临的首要课题。为此, 笔者研制了 “通用多媒体 CAI 编辑 系统” 。“通用多媒体 CAI 编辑系统”软件是以现代教育理论和 CAI 的基本理论为基础, 根据教育学、 心理学原理以及各专业的教 学规律, 采用多媒体技术、 编程语言与外部数据通讯相结合的 一套集助教与助学、 教学与测试以及培养解决实际问题的能力 于一体,既适合在校学生又适合科普教育的基于 Web 的整合 集成 CAI 编辑系统。该编辑系统可集成大量的专业图形和图 像,

10、使学生可以任意选择视点来观察。可大大提高学生的想象 能力, 培养学生的非智力因素:兴趣、 好奇心、 求知欲。 有利于突 出重点, 激发学生学习的积极性, 增强学习的针对性, 弥补传统 教学的某些不足, 从而提高教学效果。3总体设计“通用多媒体 CAI 编辑系统” 总体设计框图如图 l 。图 l3.l 开发原则和策略多媒体编辑系统必须能正确表达教学内容和知识点; 能反映教学过程和教学策略; 具有信息反馈等功能。特别强调通用 性、 可控性、 科学性、 容错性、 可操作性。3.l.l 编辑系统的开发策略在开发该编辑系统中, 根据实际需要和现有条件, 从技术、教学内容和组织结构上进行周密策划。边使用调

11、试边完善, 逐 步形成完整的套装编辑系统。其具体策略如下:(l 根据不同教学环节, 分别开发出计算机辅助授课系统、 计算机辅助学习系统、 计算机辅助测验系统。 这样, 不同的课程 环节可以根据需要有选择地使用某种模块。(2统一调度、 分工制作。 缩短开发周期, 且保风格一致、 界 面统一, 便于使用和维护。(3 内容模块化, 提高其重用性。以模块为最小单位, 根据 需要将教学内容进行划分和组合。(4 简单通俗, 易学易用。 为了使专业教师能够迅速地掌握 计算机辅助教学这一先进手段, 笔者特意开发了 MAKECAI (写 作工具 不同于其它复杂开发工具的 “傻瓜编辑系统” 。3.l.2开发工具的

12、设计由于专业教材内容繁多, 图形复杂, 制备多媒体素材需要大量的时间。 为了能在短时间内开发出高质量的 MCAI 编辑系 统, 笔者自行研制了写作工具。它有如下特点:(l 高效的多媒体集成环境利用 MAKECAI 自身的管理机制,开发者可以充分利用声 音、 文字、 图像、 动画、 视频等来完成多媒体系统的制作。(2 丰富的交互方式MAKECAI 不仅可以交互式编程,而且开发出的程序也有丰富的用户接口, 允许用户使用热键等进行触发和跳转。打开 交互图标, 如移动对象、 点击对象等。(3标准的程序接口 MAKECAI 提供标准应用程序接口来扩充它的功能。如动态链接库、 动态数据交互等。(4网络操作

13、功能 MAKECAI 更多地考虑了应用软件在网络上的发布,通过网络播放器使得应用程序在网络上的发布和下载更加便利。(5能生成在 Windows 下独立播放的程序 程序打包生成可执行文件, 能脱离环境独立运行, 减少操 作平台依赖性, 便于使用和推广。(6可方便地在图文编辑和运行之间进行切换。 3.2开发方法及思路3.2.l开发方法采用多媒体创作工 具 MAKECAI 作 为 编 辑 合 成 各 媒 体 素材的工具, 将由图形、 图像、 动画、 声音等软制作的各媒体素材 整合在 CAI 编辑系统中。利用 MAKECAI 中的变量、 函数、 语言 与外部数据源通信结合, 通过 MAKECAI 函数

14、调用各个功能模 块 。 利 用 VB6.0编 写 控 制 声 音 、 音 乐 的 动 态 链 接 库 , 通 过MAKECAI 提 供 的 接 口 装 入 库 中 的 函 数 来 完 成 对 CAI 编 辑 系统中声音和音乐的控制。3.2.2技术路线(l 课堂教学模块的组织立足国情, 跟踪各专业先进技术发展, 删除陈旧、 不适用的内容, 增加本专业的高新技术内容, 尤其注重与当前生产紧密 结合, 很好地满足当前社会的需要, 将课程内容进行充实与整 理。 使之突出重点、 内容新颖, 再根据精炼、 条理、 实践性强的特 点进行有机地结合。(2稿本总体设计 稿本总体设计主要包括版面、 图形文字、 内

15、容呈现方式、 颜 色基调和音乐等项目的规划和设计。 充分考虑到文本、 图形、 图 像的合理运用, 注意恰当运用各种媒体, 并控制其流程, 以便使 编辑系统能够符合教学规律和特点,符合多媒体 CAI 编辑系 统的教育性、 科学性、 艺术性和技术性原则, 起到强大的辅助教 学作用。(3 编辑系统的素材制作“通用多媒体 CAI 编辑系统”中所含素材有图形、 文字、 图 像、 声音、 音乐等, 都是通过 MAKECAI (见图 2 组织连接的, 一l36计算机工程与应用 2002.07些文字和简单的图形可通过自行研制的 MAKECAI 直接完成, 然后通过 CAISHOW 进行播放。图 2(4 播放器

16、的设计该系统设计的播放器 (CAISHOW 由三个窗 口 组 成 :封 面 窗口、 目录窗口和正文显示窗口。封面窗口主要用于显示编辑 系统文本的名称、 编写者姓名、 日期等信息。 并保存在一个固定 格式的文件中。目录窗口与目录文件 Cap.Htm 相关联, 用于显 示各章的标题。 显示正文显示窗口。 正文显示窗口是播放器的 核心, 它不仅要将各页的文本内容显示出来, 还要实现图片嵌 入, 图片、 声音、 影片等的超级链接, 同时还要控制选中章节各 页内容显示的顺序以及字体、 颜色、 背景等 (见图 3。 图 33.3编辑系统的主要功能3.3.1课堂教学与测试模块(1 该模块的设计:使教材内容可

17、生动、 具体、 形象、 直观,从而激发学生的学习兴趣,易于掌握和了解专业的基本知识。 并通过课堂演示, 拓宽学生视野, 启发学生思路, 以使学生能够 灵活地将所学知识应用于生产实践中。(2知识点的确定:该编辑系统将专业课的知识点大致分 为三类:章节点、 节节点和页节点。章节点:用于介绍本章的内 容; 节节点:用于介绍本节的学习内容; 页节点:用于上下页的 翻动。各节点之间可相互转换。(3具体实现方法:各章节点之间、 节节点之间以及页节点 之间的跳转通过交互作用的按钮热区响应来实现。3.3.2试题库设计试题库的设计是系统与外部接口功能实现对试题库的管理和调用。 用数据库系统制作成数据库表单, 设

18、置试题、 答案判 断等字段。通过 Windows 的 ODBC 数据源管理器,将试题库赋 予相应的逻辑数据库名, 通过数据源, 系统可以从外部数据库中获取相应的数据 (见图 4。 图 43.3.3试题库维护(1 试题库的特点! 难度分级:全部试题按难度不同分为低、 中、 高三级, 以 满足不同层次学生学习测试的需要。" 多种题型:试题库包括判断题、 单选题、 多选题、 填空题、 名词解释、 问答题等。#随机出题:在程序设计中, 为避免出题中出现重复, 采用 了随机数的程序设计,当产生的随机数与已有的题号相同时, 系统自动放弃该题号, 并重新产生另一题号。$查询方便:系统设计可按序号和

19、题目进行试题的查询及 校对答案, 以节省时间。(2试题库的维护 试题库的最高维护权授于超级用户 Supervisor , 由 Supervi-sor 统一管理。为了方便多个教师或同学同时使用该系统, 特设 计了 “用户服务” 模块。 作为超级用户, 可授权于多个普通用户, 通过密码登录后, 普通用户与 Supervisor 享有同样的试题库修 改、 维护的权限。图 5(3 试题的录入试题库存放于 Microsoft Access 系统提供 的 数 据 库 中 , 可 采用两种方式录入:一种方法是在编辑系统的试题维护窗口 中, 通过 “添加” 录入; 另一种方法是直接在 Access 系统环境下

20、 对 数 据 进 行 编 辑 , 后 一 种 方 法 直 观 性 差 , 对 操 作 人 员 要 求 比 较高。(4试题库的输出 由于试题中有笔答题和发挥题等不同类型, 而且出题的分 量和权重不同, 不可能全部用计算机来完成, 所以, 试题采用人 工和计算机合成输出。首先由试题库输出它能够完成的部分,(下转 161页137计算机工程与应用2002.07(上接 137页然后将题库不能完成的部分由人工设计整理后, 通过 Word 等 编辑工具排版输出试题即可。4结语通过 “通用多 媒 体 CAI 编 辑 系 统 ” 的 研 制 和 应 用 , 实 现 了编辑系统的文本、 声音、 图形、 图像的灵活

21、控制。 开发、 完善了写 作工具,使编辑系统充分发挥出计算机辅助教学的优越性, 更 便于发挥出教师、 学生的主观能动性。运用 Windows 的外部接 口技术控件, 实现了写作工具与外部数据库的通讯。采用了多 媒体技术, 运用大量的图形、 图像等直观媒体, 使编辑系统具有 更强的表现力和吸引力。系统内容编辑灵活, 在综合课程内容 的基础上, 根 据 当 前 专 业 的 新 进 展 、 新 技 术 , 可 进 行 必 要 的 扩 充, 以丰富编辑系统新内容。 系统功能齐全, 除了设计对教材内 容进行讲解、 图形图像演示的课堂教学模块外, 还设计了供学 生复习、 巩固所学知识的测试系统和试题库。并

22、提供了编辑系 统制作及使用操作方法的帮助系统。系统具有网络功能、 设计 美观、 色彩丰富、 和谐统一、 操作简单的用户使用界面。(收稿日期:2002年 1月参考文献1. 龚沛曾, 陆慰民, 杨志强 .visuai Basic 程序设计教程 M.高等教育出 版社, 19992.Scott Jaroi , Anthony Potts. 宋开 译 .visuai Basic 4多媒体开发工具M.电子工业出版社, 19973.evangeios , Kevin Hough. 邱仲潘译 .visuai Basic 5高级开发指南 M.电子工业出版社, 19984. 马洪兵, 张秋玲 .HTML 语言与

23、Web 站点开发技术 M.清华大学出版 社, 19985. 苗良, 杨传栋 . 基于 vB 的多媒体编程技术 J.计算机应用研究, 2000; (1 :8688, 946. 龚沛曾, 陆慰民, 杨志强 .visuai Basic 程序设计教程 (6.0版 M.高等 教育出版社, 20007. 杨传栋,苗良 . 一个基于 vB 的多媒体课件制作工具设计 J.山东农业 大学学报, 2001;(4 8.Timothy J O/Leary, Linda I O/Leary.计算机科学引论 M.高等教育出 版社, 2000(上接 147页2.Larry Page.PageRank :Bringing O

24、rder to the Web.http :/www-pcd. /page/papers /pagerank /ppframe.htm.3.Miidrid Ljosiand.evaiuation of Web search engines and the search for better ranking aigorithmsC.SIGIR99Workshop on evaiuation of Web Retrievai , 1999.8.194.Junghoo Cho , Hector Garcia-Moiina , Lawrence Page.efficient

25、Crawiing Through URL OrderingJ.ComputerNetworks and ISDN Systems , 1998. 4; 30:161-1725.Monika R Henzinger , Aiian Heydon , Michaei Mitzenmacher et ai.Mea-suring Index Ouaiity Using Random Waiks on the WebJ.ComputerNetworks , 1999.5; 31:1291-13036.W Richard Stevens.UNIX Network Programming voiume I

26、, Network-ing APIs :Sockets and XTIM.PrenticeHaii , 19987.W Richard Stevens.UNIX Network Programming voiume II , Interpro-cess CommunicationsM.PrenticeHaii , 19998.W Richard Stevens.Advance Programming in the UNIX environment M.Addison-Wesiey, 19929. 荣传湘,张晓辉, 常桂然 . 中英文 WWW 搜索引擎中数据获取的设计 与实现 J.小型微型计算机

27、系统, 1999;(5 10. 阳小华 .WWW 信息收集的 ROBOT 技术 J.计算机应用研究, 2000; (411. 邹涛 . 信息服务与信息发现新技术 Mobiie AgentN.计算机世界, 1999;(14 12. 蔡子经, 施伯乐 . 数据结构教程 M.复旦大学出版社, 1994表项数n2n 3n 4n 5n6n7nMobiie IP kn (n+1 /2kn(n+1 9kn (n+1 8kn (n+1 25kn (n+18kn (n+49kn (n+2+2na+2na/2+2na+2na1 /2+2na1 +2na1 /2+2naMIP-MPLSC+2ac+2aC+2ac+2

28、ac+2ac+2ac+2a5.1HA 的处理时延把路由表和标签表从 50行增 加 到 8000行 , 结 果 在 表 1中。从表中可以看到 Mobiie IP 处理时延是随着路由表项的增 加而增加。但在 MPLS-Mobiie IP 机制中, HA 处理时延几乎不 变而且远小于 Mobiie IP 中的值。这主要是由于 HA 在处理分 组时没有经过 IP 层也就没有查找路由表的过程的缘故。因为 查找标签表要比查找路由表所采取的最长匹配要快得多, 并且 在隧道中要两次查找路由表, 因此使得 HA 处理分组时间大大 减少, 性能大大提高。表 1不同方式下 HA 的性能5.2往返时延 (Round-trip Deiay 估算从 SH 到 MH 的往返时延。可以看到 Mobiie IP 中往返时延是随着路由表项的增加而增加。在 MPLS-Mobiie IP 机 制中, HA 处理时延几乎为常量。这种现象的原因和上面的分 析相同。6小结该文基于 Mobiie IP 协议提出了一种集成 MPLS 技术的适 合于将来用户移动性和多媒体业务传输的机制。 引入 MPLS 使 得移动 IP 不再需要利用隧道来传递分组。 HA 利用 MPLS 技术 将 分 组 转 发 到 外 地 网 络 上 。 MPLS 的 整 个 转 发 过 程 都 是 在 MPLS 层上处理的,其交换速度远远快于传统的 IP 分