基于Web的超媒體教學(xué)CAI課件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言
    基于Web的超媒體計(jì)算輔助教學(xué)CAI(Computer Assist—ed Instruction)課件系統(tǒng)是以瀏覽器／服務(wù)器B／S(Browser／Server)模式開(kāi)發(fā)，可在互聯(lián)網(wǎng)Intemet或局域網(wǎng)Intranet發(fā)布使用超媒體技術(shù)管理各種媒體信息的CAI課件，能夠?qū)嵤┠撤N教學(xué)策略、傳授教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的計(jì)算機(jī)軟件，其實(shí)質(zhì)就是一種Web應(yīng)用程序。由于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，所以借助Intemet或Intranet的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教育正在大力發(fā)展和推廣。超媒體課件是在服務(wù)器上運(yùn)行，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)”。因此，這里提出一種基于Web的超媒體數(shù)字CAI課件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

2 基于Web的超媒體課件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    超媒體(Hypermedia)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。
    該Web教學(xué)課件系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式，具有數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器、瀏覽器三層體系結(jié)構(gòu)。圖1是以《微機(jī)原理應(yīng)用》課程為例的基于Web超媒體CAI課件體系結(jié)構(gòu)。

    首先根據(jù)課程的文字稿所描述的知識(shí)點(diǎn)，該Web超媒體課件則以頁(yè)面形式一一呈現(xiàn)課程中的知識(shí)點(diǎn)，使其一個(gè)個(gè)頁(yè)面有機(jī)組合在一起，這樣就能使每個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于Web超媒體課件的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。然后，根據(jù)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的相互關(guān)系，設(shè)計(jì)出有利于教學(xué)應(yīng)用的網(wǎng)頁(yè)結(jié)構(gòu)。Web超媒體課件的結(jié)構(gòu)有線性和非線性兩種，線性結(jié)構(gòu)是將各知識(shí)點(diǎn)按一定的順序進(jìn)行串接，非線性結(jié)構(gòu)是通過(guò)聯(lián)想、相關(guān)等方式使知識(shí)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)。超媒體課件中的信息結(jié)構(gòu)則采用非線性的超文本方式。
    基于《微機(jī)原理及應(yīng)用》Web超媒體課件總體結(jié)構(gòu)為樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示。其根目錄分為網(wǎng)上課堂、在線交互、習(xí)題測(cè)試3部分內(nèi)容，每一部分又分為具體的多項(xiàng)內(nèi)容．每項(xiàng)內(nèi)容又包含數(shù)個(gè)知識(shí)點(diǎn)。知識(shí)點(diǎn)之間采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，便于跳轉(zhuǎn)，交互，從而有利于教學(xué)。

    (1)網(wǎng)上課堂 網(wǎng)上課堂包括課程學(xué)習(xí)、視頻點(diǎn)播、模擬實(shí)驗(yàn)及網(wǎng)上答疑。其中，課程學(xué)習(xí)可提供《微機(jī)原理及應(yīng)用》的精華內(nèi)容，包括：計(jì)算機(jī)基本組成概述、微處理器CPU、總線和主板、存儲(chǔ)器、中斷及中斷控制、I/O接口及總線。視頻點(diǎn)播可提供播放優(yōu)秀教師課堂現(xiàn)場(chǎng)的電子教案和音、視頻材料；模擬實(shí)驗(yàn)是在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟做到心中有數(shù)，提高學(xué)習(xí)的積極性；網(wǎng)上答疑可為學(xué)生提供使用疑難問(wèn)題的關(guān)鍵詞或章節(jié)進(jìn)行問(wèn)題查詢。
    (2)在線交互 在線交互提供使用者與服務(wù)器端互相交流的內(nèi)容，包括在線交流，學(xué)習(xí)園地，教學(xué)討論，訪客留言。其中，在線交流提供使用者之間、使用者與服務(wù)器之間的在線交流，具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)園地是由服務(wù)器端張貼有關(guān)計(jì)算機(jī)發(fā)展技術(shù)動(dòng)態(tài)或其他方面的文章，供使用者學(xué)習(xí)。這一部分還提供后臺(tái)管理功能，具有管理員入口。管理員能夠張貼和刪除文章。教學(xué)討論是一個(gè)討論區(qū)，使用者可以發(fā)表和回復(fù)文章。所張貼的文章存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。訪客留言允許使用者留言，留言存放在服務(wù)器端的一個(gè)TXT文件中。管理員可以對(duì)其刪除操作。
    (3)習(xí)題測(cè)試 習(xí)題測(cè)試提供概念題、編程題和接口應(yīng)用部分習(xí)題，以及在線測(cè)試。其中習(xí)題與解答是由教師完成對(duì)習(xí)題庫(kù)習(xí)題的增、刪、改、布置作業(yè)并解答。在線測(cè)試包括自我測(cè)試和統(tǒng)一考試，可實(shí)現(xiàn)隨機(jī)抽題組卷并評(píng)分。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
    以Windows XP為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以Tomcat為服務(wù)器引擎，采用JSP／Servlet作為服務(wù)器端執(zhí)行語(yǔ)言，以SOL Server 2000為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)作為技術(shù)支撐，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于Intemet／In—tranet標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的三層(Brower／Server，B／S)體系結(jié)構(gòu)的《微機(jī)原理及應(yīng)用》超媒體CAI課件。該超媒體CAI課件系統(tǒng)包括課程學(xué)習(xí)、課程點(diǎn)播、作業(yè)管理、在線測(cè)試、網(wǎng)上交流等教學(xué)的全過(guò)程。
    限于篇幅，在此僅舉例說(shuō)明在線測(cè)試模塊中的在線考試模塊功能。在線測(cè)試模塊是教學(xué)系統(tǒng)重要功能模塊，為學(xué)生提供在線考試(主要針對(duì)期中、期末等大型考試)、試題庫(kù)管理、自動(dòng)閱卷、試卷分析等功能。
    在線考試模塊功能說(shuō)明：用戶登陸后，使用reading．jsp頁(yè)面讓用戶確認(rèn)自己的資料信息，隨機(jī)產(chǎn)生題庫(kù)，發(fā)送隨機(jī)ID到test.jsp。test．jsp通過(guò)傳來(lái)的信息，顯示題目、考試計(jì)時(shí)，提交答題情況到j(luò)ifen．class。loginC．jsp通過(guò)傳來(lái)的ID，顯示學(xué)生成績(jī)。Zhuce．class文件通過(guò)傳來(lái)的注冊(cè)信息，保存考生注冊(cè)資料，CTimeOut．class文件實(shí)現(xiàn)超時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)向。
    經(jīng)過(guò)前期分析、教學(xué)設(shè)計(jì)、腳本編寫(xiě)、素材準(zhǔn)備與制作、網(wǎng)頁(yè)生成等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在線測(cè)試頁(yè)面。

4 具體應(yīng)用
    該Web超媒體課件是一個(gè)基于實(shí)際需求開(kāi)發(fā)的小型網(wǎng)絡(luò)CAI教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中符合以教學(xué)設(shè)計(jì)為主．技術(shù)設(shè)計(jì)為教學(xué)設(shè)計(jì)服務(wù)原則；多種教學(xué)媒體一體化設(shè)計(jì)原則；便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)原則；資源共享原則。因此Web超媒體課件不是簡(jiǎn)單的電子教材，而是一種全新的、創(chuàng)造性基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的學(xué)習(xí)平臺(tái)，該平臺(tái)為教師提供多種網(wǎng)上教學(xué)資源，為學(xué)生提供交互式學(xué)習(xí)。
    多媒體網(wǎng)絡(luò)CAI集中課堂授課時(shí)，連接到服務(wù)器的客戶機(jī)多達(dá)120臺(tái)；網(wǎng)絡(luò)考試和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練中可支持同時(shí)120人在線答題，支持音頻與視頻文件正常傳送，這些文件的播放時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5 min。
    該Web超媒體課件系統(tǒng)經(jīng)過(guò)半年測(cè)試使用，運(yùn)行情況良好。圖3顯示調(diào)查該系統(tǒng)投人使用前后的數(shù)據(jù)分析圖表。

    從Web超媒體課件的教學(xué)效果來(lái)看，課件所采用的多媒體形式較為合理，通過(guò)用超媒體課件中Flash動(dòng)畫(huà)演示《微機(jī)原理及應(yīng)用》中難以理解的概念以及工作原理等教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生更容易理解抽象的概念及理論，更深入地了解微機(jī)工作原理，起到輔助教學(xué)，節(jié)省學(xué)時(shí)的作用；通過(guò)增加模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助性課件內(nèi)容，使學(xué)生增強(qiáng)了自信。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生發(fā)揮能動(dòng)性并與計(jì)算機(jī)交互，完成實(shí)驗(yàn)，并大大減少實(shí)驗(yàn)器材的損壞，節(jié)省學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備投資經(jīng)費(fèi)；通過(guò)將Web超媒體課件發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)上，更大程度地實(shí)現(xiàn)資源共享，使學(xué)生不受時(shí)間及空間約束，幫助學(xué)生發(fā)展興趣愛(ài)好，增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中學(xué)生在自主選擇、自學(xué)閱讀、聽(tīng)取課程知識(shí)的講解和學(xué)習(xí)交流方面實(shí)現(xiàn)了充分的交互性。

5 結(jié)論
    綜上所述，該Web超媒體課件的開(kāi)發(fā)，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的系統(tǒng)功能需求和要求，該Web超媒體課件的使用，大大提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，節(jié)省了資源，有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。