（材料学专业论文）基于web的无机材料网络课件开发平台的研究与应用.pdf

摘要 多媒体教学是当前教学手段改革的重要趋势。传统多媒体教学大 多局限于老师对学生的教学展示，在师生交互、信息共享、课件操作 性等方而存在着众多局限性。而基于w 曲的网络多媒体课件以其生 动的人机界面、大容量的信息存储、以及动态网页的交互性使得基于 w 曲的网络多媒体课件成为今后多媒体教学的重要方向和手段。 计算机在无机材料中的应用是无机材料专业的主要基础课程 之一。采用网络多媒体教学则将使课程的教学更加形象、生动便于学 生理解和掌握。针对该课程的网络多媒体课件开发的需求，应用文档 对象模型( d o m ) 和动态超文本( d h 删l ) 技术、数据检索技术正则表 达式、数据库建模与管理技术，论文从系统的角度，研究了课件开发 平台的开发模式、体系结构以及设计原则；从技术的角度，研究了各 功能模块的设计与实现，重点研究了软件实现的几个关键技术：所见 即所得的网页编辑、网页代码编辑、网络交互中间件技术、站点管理 以及数据库建模、访问与连接技术，成功地研制了基于w 曲的网络 多媒体课件开发平台。在该平台基础上实现了计算机在无机材料中 的应用完整、高效地设计及开发，包括课件页面的设计制作、课件 内容的管理编辑、课件本地站点的管理、课件系统的发布以及远程课 件站点的维护。 关键词无机材料，网络课件，多媒体教学，课件开发平台 a b s t r a c t m u l t i m e d i a t e a c h i n gi st 1 1 ei m p o r t a mc u r r e n to fd i d a c t i c a l i n s 仇j m e n t r e f 0 h i l a t i o n t r a d i t i o n a l m u l t i m e d i a t e a c h i n g i s m a i n i y a b o u tt h e t e a c h e r s r e v e l a t i o nt os t u d e m s ，a n dt h e r ea r em u l t i t u d i n o u sl o c a l i z a t i o n s i ni n t e r a c t i o no ft e a c h e r sa n ds t u d e n t s c o m m u n i o no fi n f b n n a t i o na n d o p e r a t i o n w 曲- b a s e dm u l t i m e d i ac o u r s e w a l l ew o u l db e c o m et h ec h i e f l y d i r e c t i o na n di n s t m m e n tf o ri t sv i v i di m e r f 如e ，b u l k yi n f o r n l a t i o ns t o r a g e a 1 1 dt h ei n t e r a c t i o no f d y n a m i cp a 霉r e c o m p u t e ra p p l i c a t i o n si ni n o r g a n i cm a t e r i a l i so n eo fm em a i n b a s a lc o u r s eo fi n o r 譬a n i cm a t e r i a i s p e c i a l t v i n t r o d u c i n 业w 曲- b a s e d m u l t i m e d i at e a c h i n gw o u l dm a k et e a c h i l l gm o r ev i s u a l i z e ，l i f e h k ea n d c o n v e n i e n tf b rc o m p r e h e n s i o na n d2 r i po fs t u d e m s i na l l u s i o nt ot h e w e b b a s e dm u l t i m e d i ac o u r s e w a r e se x e c u t i o nr e q u i r e m e n to f t l l i sc o u r s e ， a p p l y i n g d o c u m e n t 0 b j e c tm o d a l ( d o m ) 鲫d d y n a m i ch y p e r t e x t m a r k u pl a n g u a g e ( d h r m l ) ，d a t as e a r c k n gt e c h n o l o g y o f r e g u l a r e x p r e s s i o n ，d a t a b a s em o d e l i l l ga n dm a n a g e m e n t ，t ot l l es y s t e mp o i n to f v i e w ，m i sp a p e rs t u d i e dt h ee x e c u t i o nm o d e ，s y s t e mf m m e w o r ka n d d e s i g np r i n c i p l e o fc o u r s e w a r ee x e c u t i o np 1 a t f o m ；t om et e c l l l l o l o g y p o i n to fv i e w s t u d i e dt h ed e s i g n a i l di m p l e m e n to fe a c h 如n c t i o nm o d u l e ， a n dp l a c e ds t r e s so ns e v e r a lp i v o t a jk e y s i nt h i s s y s t e m ： w y s i w y g ( m a t y o us e ei sw h a ty o u g e t ) e d i t i n g ，c o d ee d i t i n g ，t h e m i d d l ew a r eo fi m e r a c t i o n 。w e bs i t em a n a g e m e n ta n dm ed a t a b a s e t e c h n i q u e so fm o d e l i n g ，a c c e s s i n ga i l dl i l l 虹n g ，a n ds u c c e e d e dw i 廿l 廿1 e d e v e l o p m e n to fw 曲_ b a s e dm u l t i m e d i ac o u r s e w a r ep l a t f o n l l b a s e do n t h i s p l a t f o 姗，a c t u a l i z e di n t e g r a t e d a n de f n c i e m d e s i g n ，i n c l u d e t 1 1 e m a i l u f a c t u r eo fc o u r s e w a r ep a g e s ，e d i t i n go fc o n t e n t ，m a n a g e m e n to f l o c a lw e bs i t e ，d e p l o yo fc o u r s e w a r ea r i dm a i n t e n a n c eo f r e m o t ew e b s i t e k e yw o r d s i n o r g a i l i cm a t e r i a l ，、v e b _ b a s e dc o u r s e 、v a r e ，m u l t i m e d i a t e a c h i n g ，c o u r s e w a r ee x e c m i o np l a t f o 肌 i i 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：蔓兰亟日期：圣兰l 年月丛日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 硕十学位论文 第一章文献综述 1 1 引言 第一章文献综述 网络这一信息时代的产物，已经超出了技术产品本身的内涵，而向社会生活 的各个领域扩展，并逐渐形成了具有鲜明时代特色的文化。学习作为延续人类已 有物质文化成果、并在原有知识基础上创造出前所未有的内容的活动，已从传统 的基于课堂的“教师讲授一学生学习”的模式转变为通过多种途径而实现。网络突 破了时间与空间的限制，给予学习者更加灵活的学习方式，并为一些无法走进高 等教育殿堂的求知者开辟了另一条获取知识与学历的途径网络教育。 网络教育( e 1 e a m i n g ) 向人们展示了一个崭新的、广阔的学习世界，为任 何愿意获取知t ； 的人提供了学习的权利和机会。它突破传统学校教学方式的时空 束缚，与课堂教育、广播教育、电视教育共同构成多元化的教育体系。一个人只 要有一台计算机和接入网络的设备，随时都可以进行学习与培训。与其他教育形 式相比较，网络教育具有更加独特的作用：其一，使教育资源共享变为现实。从 整个世界来看，国家之间、地区之间的教育资源分布是不均匀的，借助于互联网， 把各国的教育资源联系起来，供全球分享，这样就可以使生活在教育资源贫乏国 家的人们，能够学到更多的知识。其二，为学习者提供个性化学习的条件。在网 上，教学内容、教材、教学手段和辅助教学手段( 如参观、实验) 以及考试等都 可以因人、因需而异，自主选择性强，学习者的主观能动性和个性潜能可以得到 充分发挥，从而实现个性化学习。其三，有助于实现交互式学习。互联网把文字、 图形、影像、声音、动画和其他多媒体教学软件的先进技术有机地融合在一起， 可以模拟现实环境，其效果是任何单一方式尤法比拟的，有利于学习者对知识的 获取与保持；师生无需见面，利用网络讲座、网络辅导与答疑、e - m a i l 和b b s 等信息技术便能进行课程教学；学习者在网络课堂上可随时发表见解而不影响他 人听课，同一时间内还可接受两门或多门学科的教育，以达到学习的目的。其四， 有利于促进教育社会化和学习社会化。网络教育的发展，一方面可将教育由学校 扩展到家庭、社区、农村和任何信息技术普及的地域，提高教育社会化的程度； 另一方面，人们还可根据自身在不同时期的不同需要，通过上网有目的、有计划 地进行学习。这种学习不仅可以存在于学校或类似机构中，而且可以出现在办公 室、娱乐场所、家庭和社会活动中，从而促使”学习即生活”的理想变为现实，帮 助人们把生活的学习化做为一种生活状态，最终达成学习社会化。 作为网络教育的软件形态，基于网络的多媒体课件以其多媒体展示的集成 硕十学位论文 第一章文献综述 性、超文本链接的选取性、大容量存储的丰富性、高速传输的便捷性、人机交互 的操作性、超时空交流的共享性等优势也使得网络教育必将成为今后计算机辅助 教学的重要发展方向。因此，为适应今后无机材料课件的开发工作并进一步提升 未来2 1 世纪无机材料课件的丌发方法和手段，研制和建设一个具备开发网络功 能的多媒体课件系统平台是十分必要的。 1 2 网络多媒体教学的发展与现状 1 2 1 网络多媒体教学的产生和发展 众所周知，自进入九十年代以来，在信息领域有两大技术迅速兴起、蓬勃发 展，把自己的应用扩展到国民经济的一切领域，并引起人类社会生产方式、工作 方式、学习方式乃至生活方式的重大变革。在人类几千年的文明发展史中，还没 有过任何一种其它的技术能像这两大技术那样，在这样短的时间内，以如此巨大 的声势与规模把自己的影响扩展到全世界范围，并对人类社会的文明与进步打下 如此深刻的烙印。这两大技术就是“多媒体”与“因特网( i n t e m e t ) ”【l 。2 】。 基于i n t e r n e t 的教育网络中的教育体制不受时间、空间和地域的限制，通过 计算机网络可扩展至全社会的每一个角落，甚至是全世界，这是真正意义上的开 放大学；在这种教育体制下，工作与学习完全溶为一体，上班工作、下班学习的 界线被打破，每个人可以在任意时间、任意地点通过网络自由地学习、工作或娱 乐，这是真正意义上的自主学习和毕生都可以享用的终身教育；在这种教育体制 下，每一个人，不管贫富贵贱都有可能得到每个学科第一流老师的指导，都可以 向世界上最权威的专家请教，都可以借阅世界上最著名图书馆( 例如美国国会图 书馆或英国剑桥大学图书馆) 的藏书甚至拷贝下来，都可以从世界上的任何角落 获取到最新的信息和资料。在基于信息高速公路的教育网络即多媒体教育网络 巾，所有这些都可以在瞬息之间完成，你所需要的老师、专家、资料和信息，都 是远在天边，但又近在眼前。世界上的每一个公民，不管其家庭出身、地位、财 富如何，都可以享受到这种高质量的教育，这是真正意义上的全民教育。 在基于i n t e m e t 的教育网络环境下，可以最大限度地发挥学习者的主动性、 积极性，既可以进行个别化教学，又可以进行协作型教学( 通过各种协作式教学 策略的运用而实现) ，还可以将“个别化”与“协作型”二者结合起来，所以是一种全 新的网络教学模式。这种教学模式可以完全按照个人的需要进行，不论是教学内 容、教学时间、教学方式甚至指导教师都可以按照学习者自己的意愿或需要进行 选择。 出于在这种教学模式下，能为学习者提供图文音像并茂的、丰富多采的交互 2 硕十学位论文 第一章文献综述 式人机界面，能为学习者提供符合人类联想思维与联想记忆特点的、按超文本结 构组织的大规模知识库与信息库，因而很易于激发学习者的学习兴趣，并为学习 者实现探索式、发现式学习创造有利条件。从而有可能在这种教学模式下，真诈 达到让学习者主动建构知识的意义、实现自己获取知识自我更新甚至创造新知识 的理想目标。 在i m e m e t 上的所有应用系统都是基于“客户服务器”计算模式。因而实现协 作式教学系统也要采用“客户朋匣务器”模式。另外又考虑到i m e n l e t 软件平台的多 样性，以及客户端程序发布的困难性。为了不使i n t e m e t 的操作过于复杂，应在 现有服务平台上加载这种学习系统。由于w w w 浏览器操作简单、方便，又是 基于图形用户界面，所以它在i m e m e t 上非常流行，利用w w w 浏览实现学习系 统客户端是最佳的选择。由于目前主流浏览器均能运行j a v a 程序，而j a v a 语言 有良好的“客户服务器”支持性，故用j a v a 语言实现此类系统是最理想的。该系 统的核心部分是客户端和服务器。客户端是学习者与协作式教学系统的界面，而 服务器则负责管理和协调学习者之间的交互与协作。 基于i n t e m e t 网络的协作式教学系统具有非常广泛的应用前景，将人工智能 与这种协作系统相结合，将是它的未来发展方向。我们国内对这类系统的研究开 发还刚刚处于起步阶段。目前在台湾和上海交通大学虽然已有一些初步的研究成 果，但这些都还属于试验性质，离实用还有一定距离。我们应当看到未来i n t e n l e t 网络教育的发展方向，加大研究力度，促使基于i n t e r n e t 的教育应用尽快迈上一 个新的台阶。 1 2 2 网络多媒体教学的现状 目前，许多国家都对网络教育给予了高度重视，并积极采取措旌，努力扶持 和发展这种全新的教育方式。 ( 1 ) 为推进网络教育的普及与发展投入大量资金 例如，1 9 9 7 年美国总统克林顿在向国会提交的国情咨文中提出，将要投入 5 1 0 亿美元的巨额预算用于实施一项称之为”美国教育行动”的宏伟计划；日本从 1 9 9 6 年开始进行网络教育试验，为此政府已拨款1 2 0 0 亿日元，还将陆续拨款2 0 0 0 亿日元，希望在2 0 0 2 年以前使全国所有的学校入网，并将网络教育与正在实施 中的多媒体计划相结合p “。 ( 2 ) 不断扩大网络教育的普及化程度 据联合国教科文组织统计，1 9 9 8 年全世界已经建立网站的大学就超过4 5 0 0 所，预计到2 0 0 0 年全世界8 5 的大学将在网上开辟自己的网站，其中的四分之 一左右会在网上开设网络教育课程。 ( 3 ) 教学培训的层次和内容更加宽泛多样。 硕士学位论文第一章文献综述 世界各国正在充分利用网络教育能够满足人们在学习上不同需求的特点，对 学校教育的各个层面进行逐步改善。 我国的网络教育始于1 9 9 4 年实施”中国教育科研网示范工程”，目前已经有 了一定的发展。在高等教育领域，继1 9 9 8 年教育部批准清华大学等6 所高等院 校开展网络大学试点工作之后，去年已设立研究生院的3 0 所高等院校又被获准 丌展网上远程教育，进行专科和本科学位学历教育和丌设研究生课程。教育部已 将大力推进网络教学列为高校工作的重点，在网络教育应用开发上，拟投资4 0 0 0 力元支持高校网络教材和网络教育师资队伍建设，用两年的时间建立2 0 0 门左右 网络课程，包括网上学习、师生交流、辅导答疑、网上作业和网上测试等。 尽管我国教育网络的建设正呈现出蓬勃发展的良好态势，但同时也存在着几 个不足之处。 ( 1 ) 与发达国家相比，仍有很大差距。从构建真正意义上的网络教育体系 的角度来看，还有很多亟待解决的问题，诸如：网上教育资源建设问题。目前， 我国网上教育资源并不缺乏，但很多网站的教育资源或彼此重复或覆盖面狭窄， 可用资源不够丰富。 ( 2 ) 如何体现个性化教育问题。现在的网络教育大多还处于资源共享的状 态，只是将传统课堂教育简单移植到远程教育上，并没有真正体现出个性化教育 的优势。 ( 3 ) 思想观念转变问题。网络教育不仅对于学生来讲是”学习的革命”，对 于人们的思想观念来说，同样也是一场”革命”。做为教育工作者，无论是学校领 导还是教师，都应主动认识、积极学习、熟练掌握网络和网络技术，在教育教学 活动中灵活运用，并结合教学实际进行网络课程和教学软件的开发。 ( 4 ) 网络教育投入不足问题。 1 ，2 3 网络多媒体教学的发展趋势p 1 1 ( 1 ) 智能化 在网络多媒体课件的制作中，充分利用人工智能技术，形成智能化多媒体课 件，不但能实现因材施教，而且能使每个学生都享有学习的主动权。智能化多媒 体教材应具备：能回答学生提出的问题，能诊断学生错误的原因，能解决指定教 学内容中各种问题，能仿真虚拟现实世界。网络课件智能化需要有高速的逻辑判 断、运算能力和大量的多媒体数据库支持，才能实现与对象的实时交互，而在计 算机技术高度发展的今天，完全可以编写出实现因材施教的智能化多媒体教材。 ( 2 ) 向虚拟现实方向发展 虚拟现实技术，是一种能超越物理局限性和时空局限性的高级模拟手段。在 c a i 系统中使用虚拟现实技术，可使学生在教学和实习中获得临场的感觉。 4 硕士学位论文 第一章文献综述 ( 3 ) 自主性、创造性、多层次 网络多媒体教学软件采用超媒体结构来组织教学信息。超媒体可以看作为多 媒体化的超文本，是种非线性的信息结构。基于超媒体的c a i 可以在每一个结 点处提供多个不同的选择，易于实现“学习者控制”的个别化教学策略，将课件流 程的控制权交给学生。学习者可以根据自己的兴趣、知识、经验、任务需求和学 习风格来选择使用信息。 1 3 网络多媒体教学的特点和基本模式 1 3 1 网络多媒体教学的特点 相对于传统教学，网络教学具有以下几个主要特点 ( 1 ) 以学习为中心与自主学习 校内教育的课堂教学活动以教师为中心。而网络教育，一方面，学生能够做 到根据自己的需要自主安排学习计划，自主决定学习时问、地点和选择学习内容。 另一方面，教育资源也得到了充分利用和共享，通过远程传输，同样教育资源的 施教能力在空间和时问上被放大了，在不同的时间、有更多的处于不同地域、地 点的学生可以学习同一教师所讲授的课程，从而满足了更多求学者的受教育需 求。 ( 2 ) 网络课程表现形式生动形象、信息容量大、更新快 计算机多媒体信息处理技术的综合运用，使网络课程表现教学内容的形式更 加丰富多彩、生动形象，这些表现形式包括文字、声音、图表、影像、动画等。 网络课程的突出特点是多媒体和交互性。一方面，教学内容的表现不再只是枯燥 的文字和图表，而是配合有精彩动画、影像和声音；其次，学生在学习过程中， 不再只是被动的看和听，还可以参与实际的模拟操作，与教学内容进行交互。总 之，将多媒体信息表现和处理技术运用于课程讲解和知识学习各个环节，使网络 教学具有信息容量大、资料更新快和多项演示、模拟生动、有益理解等显著特征。 ( 3 ) 交互性 传统教学，虽然教师与学生、学生与学生共在一个空问，但在教学中相互之 间的交互性却极为有限，教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤等都是教师 事先安排好的，教师与学生之间较多发生的是一种从教师向学生的单向广播式作 用，学生很难有机会系统地向教师表达自己对问题的看法以及他们解决问题的具 体过程。网络教学的设计可以使教师与学生之间在教学中以一种交互的方式呈现 信息，教师可以根据学生的反馈的情况来调整教学，学生不仅可以和自己的任课 老师进行相互交流，而且还可以向提供网络服务的专家请求指导，提出问题，并 至壁堂堡笙墨 笙二至塞堕鳖垄 目- 发表自己的看法”。 ( 4 ) 个性化 传统教学在很大程度上束缚了学生的创造力，各种教学活动都是把学生置于 共同的影响之下。网络教学可以进行异步的交流与学习，学生可以根据教师的安 排和自己的实际情况进行学习，克服了传统教学中的“一刀切的人为现象，实现 教育个性化。 ( 5 ) 数据库自动化教学管理系统 计算机网络具有强大的数据库信息自动处理功能，这功能可以被有效地运 用于远程教育中的教学管理中【1 2 1 。网络教育中，远程学生的咨询、报名、交费、 选课、查询、学籍学历管理、作业与考试管理等都可通过网络交互通讯的方式完 成并实施自动管理，使网络教育成为最为完整、高效的现代远程教育方式。 1 3 2 网络多媒体教学的基本模式 基于网络结构的多媒体教学模式大致有以下几种f 1 3 - 1 4 】： ( i ) 讲授型模式 在i m e m c t 上实现讲授，其学习人数可以无限多，而且世界各地的学生都可 以参与学习，不必集中于同一地点。利用i n t e m e t 实现讲授型模式可以分为同步 式和异步式两种： 同步式讲授 这种教学模式结合普通电话线路和i n t e m e t 的w w w 技术，在教学过程中， 教师事先准备好讲授的材料，这些材料通常是以多媒体信息方式呈现，包括文本、 图形、声音，甚至还有一些视频内容。它们以超文本的方式组织，并存储在w 曲 服务器上。教师通过w 曲服务器呈现教学内容，通过电话对这些内容进行讲解， 并使学生浏览这些内容时达到同步。另外，在这些教学内容的w b b 页面中，都 内嵌有一个表单( f o m ) ，供学生输入提问及反馈信息，浏览器通过启动与之相 连的c g i 程序，将信息送回，e b 服务器。在教师端的w 曲服务器上，运行个 读取这种信息的程序，此程序将反馈信息呈现给教师，教师根据学生的反馈信息 再作进一步的解释和应答。 异步式讲授 异步式讲授也可以很简单地实现，只要利用i n t e m e t 的w w w 服务及电子邮 件服务就可以满足基本要求。这种模式是由教师将教学要求、教学内容、以及教 学评测等教学材料，编制成h t m l 文件，存放在w 曲服务器上，学生通过浏览 这些页面来达到学习的目的。 ( 2 ) 个别辅导模式 这种教学模式可通过基于i n t e m e t 的c a i 软件以及教师与单个学生之间的密 6 旦生：i 丝堡皇 塑二童壅堕笪垄 切通信来实现。 ( 3 ) 讨论学习模式 在i n t e m e t 上实现讨论学习的方式有多种，最简单实用的是利用现有的电子 布告牌系统( b b s ) 。这种模式般是由专职教师监控，即由各个领域的专家或专 业教师在站点上建立相应的学科主题讨论组，学生可以在自己学习的特定主题区 内发言，并能针对别人的意见进行评论，每个人的发言或评论都即时地被所有参 与讨论的学习者所看到。 ( 4 ) 探索学习模式 这种模式在i n t e m e t 上涵盖的范围很广，从简单的电子邮件、邮件列表，到 大型、复杂的学习系统都有。该模式一般都是由某个教育机构( 如中学、大学或 研究机构) 设立一些适合由特定的学生对象来解决的f 司题，通过h 她r n e t 向学生 发布，要求学生解答。 ( 5 ) 协作学习模式 基于网络的协作学习是指利用计算机网络以及多媒体等相关技术，由多个学 习者针对同一学习内容彼此交互和合作，以达到对教学内容比较深刻理解与掌握 的过程。在基于i n t e n 】e t 网络的协作学习过程中，基本的协作模式有四种：竞争、 协同、伙伴与角色扮演。 1 4 超媒体技术 网络课件是基于b r o w s e “s e e r ( 浏览器服务器) 模式开发、能在i n t e m e t ( 互联网) 或i n t r a n e t ( 局域网) 上发布的c a j 课件。其本质是一种w 曲应用程 序，它实际上是由多个相互关联的h 聊l 页面组成。下面我们就对构成w 曲应 用程序的这种h t m l 进行介绍。 ( 1 ) 超媒体超文本的发展历史 超文本( h y p e r t e x t ) ，超媒体( 枷e 肿e d i a ) 术语与数学家f ：c j n 在】7 0 4 年提出并流行于1 9 世纪的“h y p e r b o l i c ks p a c e ”有关。k 1 e i n 用h y p e r s p a c e ”描述了 一个多维几何空间。h y p e r t e x t 、h y p e 肌e d i a 两个词是6 0 年代由美籍丹麦学者 t n e l s o n 创造的。t n e l s o n 创造的。t n e l s o n 还设想了一个可由任何人使用、可 以记忆任何事情的超文本系统x a n a d u ，他被认为是超文本的创始人。此后人们 对超文本的概念、结构和系统不断充实和完善，8 0 年代以后，随着p c 、网络和 多媒体的普及和进步，在许多应用系统中引入了超文本、超媒体技术，涌现了一 些这种不同类型的超文本、超媒体系统，如：h y p e m a r d 、1 l b o o k 、m i c r o c o s m 等。近年来，随着i n t e m e t 的高速发展，w w w 把i n t e m e t 上现有多种类型的信 7 硕十学位论文 第一章文献综述 息集成起来，并提供友好的操作界面。w w w 在世界范围内提供了查找和共享知 以的手段，是一个全球性的超媒体网络。 ( 2 ) 超文本超媒体的概念 超文本是由节点( n o d e ) 及节点间的链路( 称为超链接) 构成的语义网络， 节点、链路和网络是超文本组成中的三要素。超文本非线性结构类似于人类的联 想记忆结构，从而使信息节点按“联想”关系加以组织。作为一种新颖的数据管理 技术，超文本提供了一种与传统数据库不同的沿链访问数据的新方法。作为表达 思想的工具，它提供了类似于人工智能中的语义网式的表达方式。由于超文本交 互界面采用“控制按钮”访问数据，即按钮作为连接节点之间的“链”，使超文本成 为一种良好的接口模型i l 5 。 随着多媒体技术的崛起，计算机可以处理多种媒体的信息。利用多媒体表达 信息有两种主要方式：按照时间顺序对多媒体信息进行编辑和裁减。在空间 上安排多媒体信息共同表达事物，做到“图、文、声”一体化。多媒体技术使表达 信息的形式扩展到视觉、听觉甚至触觉，从而维用户控制表现过程及存取信息提 供了更强的能力。 超文本的节点和链路形式很容易推广到多媒体表达信息。超文本技术与多媒 体技术的融合，构成超媒体。在超媒体系统中，节点可以是文本、符号、数字、 图形、图像、动画、视频、语音、音乐及各种媒体的混合、索引、规则甚至动作 等。超媒体不仅交互界面更加丰富、生动，而且加大了信息量，更大地提高了表 达思想的准确性和人机交互的友好性，超媒体技术正在成为多媒体信息管理的主 要技术。”j 。 传统文本无论是书本还是计算机文本都是线性的。在阅读时，必须一页一页 地顺序阅读。而超媒体则不同，它是一种非线性的网状结构，是一种把有关信息 根据需要连接起来的信息管理技术。人们可以通过一个主题文本中的“热链”打开 另一个相关主题。下面给出文本、超文本、多媒体、超媒体的简单对比及它们的 相互关系。 耋型焦星塑丛直塞 鱼查堡签型耋耋堡竖壁 文本线性 一种文本 超文本非线性 一种文本 多媒体线性 多种文本、非文本 塑塞堡韭垡堡 垒翌塞奎：j 塞查 一 硕1 ：学位论文第一章文献综述 引入网络结构 引入多媒体 引入多媒体 引入网络结构 图1 1 超文本、超媒体关系示意图 实际上，在很多场合，人们已不再区分超文本和超媒体了。超媒体的应用主 要在辅助教育、文献管理、决策支持、面向媒体空间的应用、虚拟现实的信息组 织方式、多媒体数据库超媒体化接口等。 ( 3 ) 超媒体的三要素 超媒体可看成是三个要素的组合：节点( n o d e ) 、链( l i n k ) 、网络( n e t ) 。 如图1 2 所示。 图形1 图1 2 超媒体结构示意图 声音文本1 图1 2 由三个主题( 文本1 、图形1 、声音文本1 ) 、四个节点( a 、b 、c 、 d ) 和五条链( ) 组成的超媒体结构示意图。 节点( n o d e ) ：构成超媒体信息网络的每一个节点都包含一个特定主题的信 息，节点的大小视主题而定，节点的类型主要有： 纯文本节点：完全有文本组成； 图文节点：由图形和文字组成； 动画节点：由动画和声音组成； 堡主兰堡堡壅 釜二皇奎堕鳖蕉 链( l i n k ) ：链是超媒体的灵魂，它定义了超媒体的结构，其主要作用是用 来建立节点之间的基本顺序。在显示的超媒体中，链总是突出显示并且当鼠标指 针在链上移动时会改变指针的形状。 采用超媒体结构可以打破传统文本系统只能按顺序线性存取的限制，而实现 交叉联想的非线性存取。 1 5 课件开发平台【2 0 _ 2 s 8 0 年代以来，国内外许多大型软件公司及一些专门的多媒体创作系统制作 公司，相继推出了一系列多媒体软件开发工具，大大简化了多媒体产品的开发制 作过程。借助这些工具软件，制作者可以简单直观地编制程序、调度各种媒体信 息、设计用户界面等，从而摆脱繁琐的底层设计工作，将注意力集中于课件的创 意和设计。下面就分别介绍国内外几种适用于制作多媒体课件的工具软件。 ( 1 ) p o w e r p o i n t p o w e r p o i n t 是一种专用于制作演示用的多媒体投影片幻灯片的工具( 国外 称之为多媒体简报制作工具) ，它以页为单位制作演示文稿，然后将制作好的页 集成起来，形成一个完整课件。利用p o r p o 雠，可以非常方便地制作各种文字， 绘制图形，加入图像、声音、动画、视频影像等各种媒体信息，并根据需要设计 各种演示效果。适合初级用户制作一些”讲义式”、”幻灯片式”的课件。缺点是缺 乏网络交互功能，缺乏各种特殊效果，动画制作能力较差。 ( 2 ) a c t i o n ! a c t i o n ! 也是一种面向对象的多媒体创作工具，既可用来制作投影演示，亦可 用于制作简单的交互式多媒体课件。a c t i o n ! 的主要特点是具有较强的时间控制 特性，它在组织连接对象时，除了考虑其内容和顺序外，还要考虑它们的同步合 成问题，如定义每个对象的起止时间、重叠片段、演播长度等。与p o w e r p o i m 相比，a c t i o n ! 的交互功能大大增强，可通过定义”热字”、按钮等实现主题跳转， 还可以制作简单的动画，操作方法也比较简单，适用于初学者或制作功能不太复 杂的多媒体课件。 ( 3 ) t b o l b o o k t 0 0 l b o o k 是美国a s y m e m x 公司推出的一种面向对象的多媒体开发工具，同该 软件名称一样，用t 0 0 l b o o k 制作多媒体课件的过程就像写一本书：首先建立一 本书的整体框架，然后把页加入书中，再把文字、图像、按钮等对象放入页中， 然后使用系统提供的程序设计语言o p e n s c r i p t 编写脚本，确定各种对象在课件中 的作用。播放过程中，当以某种方式触发对象时，则按该对象的脚本执行相应的 0 硕士学 j ； = 论文 第一章文献综述 操作。该课件开发平台的表现力强、交互性好，制作的节目具有很大的弹性和灵 活性，但是操作复杂，需要专业人员进行开发制作，且价格昂贵。 ( 4 ) a u t h o r w a i 一种基于流程图的可视化多媒体开发工具。a u t h o n v a r e 中最基本的概念是图 标( i c o n ) ，其编辑制作过程是：用系统提供的图标先建立应用程序的流程图， 然后通过选中图标，打开相应的对话框、提示窗及系统提供的图形、文字、动画 等编辑器，逐个编辑图标，添加教学内容。整个制作过程以流程图为基本依据， 非常直观，且具有较强的整体感，作者通过流程图可以直接掌握和控制系统的整 体结构。该工具软件与a c t i o n ! 一样，也是美国m a c r o m e d i a 公司产品，最新版 本为4 ，5 版。缺点是不具备网络交互功能，对多媒体本身的制作功能欠缺，价格 昂贵。 ( 5 ) 方正奥思、洪图、银河、摩天等国产多媒体创作工具 早期多媒体创作工具多为国外产品，近几年国内一些公司也推出了一些全中文 界面的多媒体创作工具，其中最著名的当推方正奥思。方正奥思是北大方正公司 研制的一种可进行交互式多媒体编辑的创作工具，具有直观、简便、友好的全中 文用户界面和很强的文字、图形编辑功能。奥思的基本制作单位是页，用户在页 中可以加入文本、图形、图像、声音及影像等多媒体对象，对象之间可以实现交 互控制。缺点在于兼容度低，支持的媒体格式少，生成的产品稳定性不太好，总 体功能不够强大。 ( 6 ) 其他开发工具 除以上可视化的多媒体创作工具之外，多媒体课件的开发还包括程序设计语 言，如c 语言、c + + 、v b 、v c 等，通过程序设计语言进行多媒体课件开发，有 着其他可视化开发平台所无法比拟的灵活性、交互性和集成手段，但由于其对开 发人员的程序设计能力的要求使得这种多媒体课件开发方式正逐渐被淘汰。 通过对当前主要的多媒体课件开发平台的研究发现，以上几种开发平台都不 具备或仅仅具有少量的网络课件开发功能，基于这种现状，提出本课题的主要研 究内容和意义。 】6 论文研究内容及意义 多媒体教育是当前教学手段改革的重要内容，是面向2 l 世纪的重要教学形 式，而课件则是实现多媒体教育的关键手段。 计算机在无机材料中的应用是无机材料专业的主要基础课程之一。随着 经济发展及科技进步，计算机技术在材料学科领域中的应用越柬越广泛，加强计 硕士学位论文第一章文献综述 算机在无机材料中的应用课程的学习对于扩大学生知识面、强化能力培养及提 高综合素质有着重要的作用。该课程的内容涉及计算机基本知识、数学建模、过 程自动控制及计算机辅助设计等多方面知识，引入多媒体和网络技术，实施网络 多媒体教学，将使课程的教学内容更加形象，便于理解，大大促进学习效果和教 学质量的提高。 目前，多数课件开发平台主要用于单向式教学课件的开发，无法实现真正意 义上的网络交互性，且缺乏统一完善的课件资源管理功能，阻碍了网络多媒体课 件的开发与应用。 为此，针对计算机在无机材料中的应用课程网络课件开发的需要，进行 基于网络的多媒体课件开发平台w e b - b a s e dm u l t i m e d i a c o u r s e w a f ep l a t f o 玎n ( 以下 简称w m c n 的研究，主要内容有：平台体系结构与开发模式的研究：平台开发 关键技术的研究，包括动态超文本( d h t m l ) 与文档对象模型( d o m ) 、正则表达 式与h t m l 语法结构、数据库建模与管理技术、f t p 文件传输协议以及网络中 间件a s p ；计算机在无机材料中的应用网络课件的开发。 1 2 硕十学位论文 第二章网络课件开发平台体系结构分析 第二章网络课件开发平台体系结构分析 2 1 系统需求分析 需求分析是软件开发过程的初始阶段。软件产品的质量在很大程度上取决于 是否进行过系统的需求分析并是否得到正确、致和比较完全的需求文档 2 5 。2 7 】。 w m c p 课件丌发平台需求包括两个不同的层次，分别为用户需求和功能需求， 用户需求文档描述了用户使用产品必须要完成的任务，这在使用实例文档或方案 脚本说明中予以说明；功能需求定义了开发人员必须实现的软件功能，使得用户 能完成他们的任务。图2 一l 说明了软件需求阶段的流程示意图。 图2 1 需求分析流程示意图 需求工程分需求开发和需求管理两个阶段，下面从计算机在无机材料中的 应用的需求开发阶段对w m c p 开发平台的用户需求进行分析说明。 ( 1 ) 站点管理 网站的建立专业性较强，但开发网络课件又不能不建网站。站点是一种组织 所有与w e b 站点关联的文档的方法。当考虑创建w 曲站点时，从一开始就认 真组织站点将可以减少失误并节省时间。如果没有考虑文档在站点层次结构中的 位置就开始创建文档，最终可能会导致一个充满了文件而组织混乱的文件兴，或 导致相关的文件散布在许多名称类似的文件夹中。 一个完整的计算机在无机材料中的应用课件页面将达到数百个，同时每 个页面都可能包含图片、动画、声音等其他多媒体元素，使得整个课件的逻辑结 构庞大而且复杂。如何统一建立、发布站点并对站点进行本地或远程管理功能将 ! 翌堂堡丝苎 苎三童婴丝堡壁茎垄兰鱼堡墨堑塑坌塑 是课件开发首先要面对的问题，也将是课件开发平台不可或缺的组成元素。 ( 2 ) 课件页面制作 网页的设训制作是网络课件丌发者必须掌握的开发手段。就课件本身而言， 一个优秀的网络课件，其课件页面包含文本、图片图像、活动视频、动画及声音 等多种媒体信息；就课件开发平台而言，如果要实现课件制作的简单化与多媒体 化，其网页制作必然是集文本编辑、图片图像编辑管理、动画视频与声音的插入 以及操作可视化等多种功能于一体的综合单元。 ( 3 ) 课件资源管理 在本课件每个章节加入部分有针对性的练习题来加深学习者对所学内容的 理解和掌握。由于练习题题量较大，且其所属的课件章节不同，因此在制作过程 中，希望通过一个课件资源管理工具对习题及知识点进行统一管理。现阶段多数 课件开发工具仅提供课件页面的编辑功能，并不包含课件资源的制作和管理功 能，不能完全满足课件制作者开发网络多媒体课件的需要。 从课件制作者的角度出发，一个课件资源数据库管理工具，至少应该包括为 知识点、习题、试卷、模板、关键字、标准代码等提供完整的数据库以及为用户 提供方便的数据新增、修改、删除、查找等功能。此外，作为网页开发，如何将 数据库中的课件资源生成网页源代码并插入到网页中仍然是实现课件资源管理 的最终目的。 因此，w m c p 平台还需提供一个完备的课件资源管理工具，以完成课件开 发过程中的资源数据统一管理以及课件资源的代码发布。 ( 4 ) 课件交互功能 在课件章节内容进行讲解时，将加入大量交互功能可使得整个学习过程中学 习者获得更多的自主性。例如在知识点中穿插对重点内容的提问，学习者回答后 提交并自动给出结果；每章结束时对学习者进行次综合测试，系统自动给出分 数等。因此，w m c p 在给用户提供课件页面制作和展示功能的同时，更重要的 还在于提供利用课件进行教师与学生之问交互的功能。综合利用网络的交互性和 多媒体技术，为学习者提供异步和实时参与网络课程交互活动的各种机会，学生 通过网络向老师提出学习中的问题，老师通过网络解答学生的问题，实现师生浏 交互；学生之间进行讨论，达到学生问交互。 f 5 ) 课件发布及远程维护 在计算机在无机材料中的应用课件制作完毕之后，需要将整个站点发布 到i n t e n l e t 上的虚拟主机或本地的w e b 服务器，从而最终实现网络课件的远程教 学。由于站点结构复杂，同时又包含大量的课件资源，如声音、图片、动画等。 因此，如何将本地网站完整的上传到网络服务器上并保证站点的相对结构不发生 1 4 堕堂堡堡苎 篁三童型垒堡塑! 堑茎! 鱼壁墨笙塑坌堑 变化，是网络建站过程中需要重视的一个问题。当然如果在站点设计的时候就考 虑到这方面的因素则可降低最终站点上传的难度。但提供一个功能强大且使用简 便的站点发布模块仍然将大大方便课件制作的站点上传以及站点远程维护。 2 2 系统结构设计 结合网络课件的需求，对课件制作过程进行分析，归纳出网络课件制作的四 个基本流程： 课件素材的前期准备； 建立课件站点； 课件页面内容设计及开发； 网络交互性设计； 课件站点发布。 围绕这五个课件制作基本流程确定w m c p 课件开发平台的功能。如图2 2 所示，它的各个模块均以“页面编辑模块”为中心，“站点管理模块”完成对站点的 统一管理，如新增、保存、删除课件页面等：“网络交互功能模块”实现网络交互 功能；“课件资源管理模块”帮助课件开发人员轻松的管理课件中的专业资源，如 知识点、习题以及试卷模板并自动生成相应的网页代码；“站点发布模块”完成最 终课件由本地站点上传至i n t e n l e t 上供学习者进行浏览。 基于6 2 f ；辈譬课件开 舭非慷 l块 蕤悼 图