（教育技术学专业论文）计算机辅助汉字笔顺教学的研究与实现.pdf

学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导 ：进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已绎 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：立盟 闩期：o 跏4 ， 学位论文使用授权声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者虢蚪华 日，弘乒午，膨 导师签名： 日期： 摘要 随着中国在世界上的地位越来越高，影响越来越大，汉语成为国际交往的重 要工具。很多国家形成了汉语学习的热潮，汉字教学是整个对外汉语教学中不 可缺少的组成部分。从目前的实际情况来看，汉字笔顺教学已经成为汉字教学 的一大难题。 计算机辅助教学给汉字笔顺教学带来了很大的便利性，但是目前的计算机辅 助汉字笔顺教学软件还存在许多问题，比如开发效率低下、形式上过于单一化、 课件体积庞大等。因此有必要研究汉字笔画抽取和汉字笔顺算法，迸一步提高 汉字笔顺c a i 课件的实用性和有效性。 本文所做的研究工作主要包括： ( 1 ) 研究分析计算机辅助汉字笔顺教学的现状，得出其存在的缺陷。 ( 2 ) 根据c a i 课件设计的一般方法，制定汉字笔顺c a i 课件的开发流程和 系统框架。 ( 3 ) 为了用计算机显示汉字的笔顺，需要对汉字的基本结构( 包括汉字笔画 分类、汉字形体结构分类和汉字笔顺规则等) 进行基本研究。 ( 4 ) 通过键盘或其他输入设备向计算机输入汉字，计算机内部得到的是汉字 的机内码。为了排序汉字的笔画，必须先提取汉字的轮廓线，然后抽取汉字笔 画。本文介绍了汉字的四种基本笔画( 横、竖、撇、捺) 的抽取算法。 ( 5 ) 对于任意一个汉字，把它的笔画抽取出来以后，给出任意两笔的先后顺 序，也就得到了整个汉字的笔顺了。本文研究得出了一种有效的汉字笔顺判别 算法。 关键字：c a i 、对外汉语教学、笔画抽取、汉字笔顺 a b s t r a c t c h i n e s eh a sb e c o m ea ni n t e r n a t i o n a le x c h a n g el a n g u a g ef o rt h er e c e n ty e a r s w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n ai nt h ew o r l da n dl e a r n i n gc h i n e s ei sv e r y p o p u l a r i nm a n yc o u n t r i e s e d u c a t i o no i lc h i n e s ec h a r a c t e ri sa l li n e v i t a b l ep a r t a n do r d e ro fc h i n e s ec h a r a c t e ri sc o n s i d e r e dak e yi s s u ed u r i n gt e a c h i n gc h i n e s e a sas e c o n dl a n g u a g e c a ic o n t r i b u t e sg r e a ta d v a n t a g e m e n tt ot h ei n s t r u c t i o no fo r d e ro fc h i n e s e c h a r a c t e r ，a l t h o u g hs o m ep r o b l e m s ，s u c h a st h ei n e f f i c i e n c y ，s i m p l i c i t ya n d r e d u n d a n c yw e r es t i l le x i s t e di nc a is o f t w a r ed e s i g n i n g o nf u r t h e ri m p r o v i n g t h ep r a c t i c a b i l i t ya n dv a l i d i t yo fc a ic o u r s e w a r ei ti sn e c e s s a r yt os t u d yt h e m e t h o do fo r d e ra n de x t r a c t i o no fc h i n e s ec h a r a c t e r t h et h e s i sc o n s i s t so ft h ef o l l o w i n gm a i np a r t s ： ( 1 ) s t u d y i n ga n da n a l y z i n gt h ec o n t e m p o r a r ys t a t u so ft h ei n s t r u c t i o no f o r d e ro fc h i n e s ec h a r a c t e r , f i n d i n gt h ee x i s t e ds h o r t c o m i n g s ( 2 ) d e s i g n i n gt h es y s t e mf r a m e w o r ka n dd e v e l o p m e n tp r o c e s so ft h ec a i c o u r s e w a r ea c c o r d i n gt oi t sr e g u l a rd e s i g n i n gm e t h o d ( 3 ) s t u d y i n gt h eb a s i cs t r u c t u r e o fc h i n e s ec h a r a c t e r , i n c l u d i n gt h e r e g u l a r i t yo ft h eo r d e r , t h ec l a s s i f i c a t i o n o ft h es t r o k e si no r d e rt od i s p l a y c h a r a c t e rs t r o k e so nt h ec o m p u t e r ( 4 ) i n p u t t i n gt h ec h a r a c t e r st h r o u g hk e y b o a r do ro t h e re q u i p m e n t sa n d o b t a i n i n gt h ei n t e r n a ls t a t e m e n tn u m b e r t op l a c et h ec o r r e c to r d e r so fs t r o k e s ， t h ec o n t o u rl i n es h o u l d b ee x t r a c t e di na d v a n c ea n dt h e nt h es t r o k e s i nt h e t h e s i s w ew i l li n t r o d u c ef o u rb a s i cm e t h o do fs t r o k e - e x t r a c t i o no fc b i n e s e c h a r a c t e r ( h o r i z o n t a l ，v e r t i c a l ，s l a s h ，b a c ks l a s h ) ( 5 ) e x p l o r i n ga ne f f i c i e n td i s t i n g u i s h i n gm e t h o d o fo r d e ro fc h i n e s e c h a r a c t e r f o re a c hc h i n e s ec h a r a c t e r , t h ew h o l eo r d e ri sa c q u i r e di fe i t h e rt w o o r d e r s o ft h es t r o k e sw e r eg i v e na f t e rt h ee x t r a c t i o no fc h i n e s ec h a r a c t e r k e yw o r d s ：c a i ，t e a c h i n gc h i n e s ea sas e c o n dl a n g u a g e , s t r o k ee x t r a c t i o n ， 0 r d e ro fs t r o k e 华东师范火学硕上学位论文 引言 引言 汉语教学，特别是对外汉语教学中的一个重点就是汉字的笔顺教学，不少 人对汉字的笔顺不以为然，认为只要会写就行了。其实不然，汉字历来以间驾 合理、结构匀称、字形美观而著称。因此，汉字教学历来也非常重视汉字的书 写，对笔画笔顺的规则要求也非常严格。如果书写汉字不按照规定的笔顺，那 便不是“写字”，而是“画字”了川。重视汉字的笔顺教学主要有以下几个原因： 首先，按笔顺书写汉字是为了把字写得快、写得好看。书写的过程就是不 断落笔和提笔的过程。正确的笔顺可以增加运笔的连贯性，缩短上下两笔之间 的“路程”，并使全字端庄匀称、疏密得当。 其次是出于检索的需要。成千上万个汉字，为了便于检查，总要排列一个 顺序。笔顺就是在检字法中经常用到的一种辅助手段。如果不掌握笔顺，就很 难在众多笔画数相同的汉字中快速地查到所需要的字。随着用计算机处理汉字 的项目越来越多，笔顺在计算机汉字编码中也成为一个重要的信息因素。 第三，由于汉字书写笔顺没有一个严格的标准，长期以来都是靠师传弟子 的方式约定成俗的。汉字笔顺向来只有宏观的规则，而没有具体到每个汉字的 规范。但是单靠一个宏观规则是没有办法包罗数万个汉字的笔顺的。例如，“力” 和“九”同样由一撇和一折组成，而书写的笔顺却是相反的。由于没有一个规 范，大家书写有些汉字时的笔顺就没法统一，也没法判断谁对谁错。甚至很多 语文教师在写个别汉字的时候，笔顺也是错的。国家语言文字工作委员会和中 华人民共和国新闻出版署于1 9 9 7 年4 月7 日联合发布了现代汉语通用字笔顺 规范1 2 1 ，给出了汉字笔顺的国家标准，结束了一个字多种笔顺写法的混乱局面， 扫除了汉字笔顺教学的障碍。 近几年，虽然汉字c a i 软件如雨后春笋般地开发出来，但是多数软件是以 读音、意思、词组为重点，很少涉及到汉字书写，而有关汉字笔顺的c a i 软件 就更加风毛麟角了。倒是有些大学对外汉语学院做了一些汉字笔顺c a i 的工作， 并以网页的形式向学生开放，但他们都无一例外地使用了f l a s h 等多媒体制作工 具，主要存在这样两个问题： n 1 开发效率低下。平均每一个汉字都要花费1 0 分钟以上的时间。遇到笔 画多的汉字，半小时也不一定能做出来。 但) 形式上完全是书本搬家。书本上有一课就做一课，书本上没有的汉字， 也就没法开展教学。 f 3 ) 课件体积庞大，用于显示一个汉字的f l a s h 文件大小在2 0 k b 8 0 k b 之 间，平均5 0 k b 左右。常用汉字的一级字库中有3 7 5 5 个汉字，如果都用f l a s h 制作的话，体积将达到1 8 0 m b 左右，只有光盘和大容量闪存才放得下，不利于 使用互联网传播推广课件。 华东帅范大学坝上学位论文引言 本文主要是围绕如何解决上述几个问题，提出了一种汉字笔顺判别的统一 算法。由计算机接受用户输入的某个汉字，通过算法抽取出该汉字的笔画，并 判别出这些笔画书写的先后顺序，最终按笔顺的先后依次显示在屏幕上。这种 方法的优点是： ( 1 ) 一次开发，多次使用。教学工作者再也不用一字一字地制作课件，节约 了他们大量的时间。 ( 2 ) 摆脱了教学软件书本搬家的局限。学习者可以根据自己的需求向系统提 交任何汉字，既可以是当前课本里所教的内容，也可以是任何其它的汉字。 r 3 ) 由于本文的研究结果是一种通用的算法，编译链接之后体积非常小，仅 为4 0 k b 。而这4 0 k b 的程序并不只是单单针对一个或数个汉字，而是所有的汉 字，甚至是未来创造出来的新字，只要它符合现行汉字的笔顺规则，程序同样 有效。相对解决一个汉字需要5 0 k b 的f l a s h 方法，本文所研究的结果解决数于 个汉字也仅需4 0 k b 。不但可以存放在任何存储设备中，而且也便于互联网上的 传输或下载。 华东帅范大学硕上学位论文 第一章计算机辅助汉字笔顺教学现状分析 第一章计算机辅助汉字笔顺教学现状分析 随着改革开放的不断深入，国际交流的日益加强，中国在世界上的影响越 来越大，汉语成为国际交往的重要工具。很多国家形成了学习汉语的热潮，汉 字教学是整个对外汉语教学中不可缺少的组成部分。从目前的实际情况来看， 汉字笔顺教学已经成为汉字教学的一大难题。计算机辅助教学给汉字笔顺教学 带来了很大的便利性，但是目前的计算机辅助汉字笔顺教学软件还存在许多问 题。 1 1 汉字笔顺学习的重要性 汉字是中华民族先辈们的重大发明之一，我们的祖先依靠汉字的巨大帮助， 不但创造了灿烂的东方文化，而且使中国社会早在几千年前就进入了文明时代。 由于汉字的使用，劳动人民所创造的文化知识才得以广泛地传播，历史的遗产 才得以完整、系统地继承，社会的发展也因此更加完善。在我们这个土地辽阔、 人口众多、方言无数的国家，汉字因其以表意为主，排除了方言的分歧而起到 了统一书面语的作用，这就使得汉语不像欧洲语言那样，分化为许多独立的语 言，从这个意义上来说，国家保持统一的局面，汉字起到了不可估量的作用。 但是，汉字也有明显的缺憾，人们要花太多的精力和时间来学习掌握它，特别 是汉字书写问题一直是汉字学习的一个难点。 特别是随着改革开放的不断深入、国际交流的日益加强，中国在世界上的 影响越来越大，汉语成为国际交往的重要工具。很多国家形成了学习汉语的热 潮，要求参加我国设定的汉语水平考试h s k l 的人数逐年增多。h s k 是中国国 家教委制定的汉语标准化考试，是用以衡量外国人、海外华侨、国内非汉族人 的汉语水平的标准测试，是外国人进入中国高等院校学习以及聘任机构录用汉 语人员的依据。h s k 考试的一项重要内容就是汉字书写规范【3 i 。 汉字教学是整个对外汉语教学中不可缺少的组成部分。目前，汉字教学在 对外汉语中的重要地位没有得到应有的重视。在外语和第二语言教学中，文字 教学所占的比例一般不太大。对于拼音文字的语言，教学双方都把主要力量放 在语音、词汇和语法上，认字所费的时间很少。在教学安排上，只是用极短的 时间来教授词语拼写的知识。而对外汉语教学的情况则十分特殊，德国的柯彼 得先生指出“学习汉语最大的难关就是中国的传统汉字。正因为如此，不 少会说一口流利的汉语、在口语交际不成问题的外国人在书面交际方面是文盲 或半文盲。这是其他外语几乎没有的现象。” 4 1 事实也证明很多留学生在汉语 的口头交际方面相当出色，但是书面交际方面几乎是文盲或半文盲。即使有部 h s k ：h a n y us h u i p i n gk a o s h i 华东师范大学硕十学位论文 第一章计算机辅助汉笔顺教学现状分析 分留学生会书写一些常用汉字，但是书写很不规范。汉字书写不规范又影响了 他们学习和掌握汉字的程度，形成了恶性循环。所以我们必须加强对外汉语教 学中的汉字规范化教学。汉字笔顺是汉字书写规范化的重要环节。 1 2 用c a i 方法开展汉宇笔顺教学 计算机走进多媒体时代，使文字软件、图形图像软件、三维动画软件、音 频视频软件以及多媒体编辑合成软件等大量的应用软件像雨后春笋般涌现出 来，并且不断升级。在计算机硬件和软件高度发达的今天，计算机已经成为一 种可以综合表达视觉信息和听觉信息的集多种媒体形式为一身的、崭新的媒体 形式。多媒体计算机的出现，不仅对纸张产生巨大的冲击，而且对电影、电视 以及对所有靠听觉和视觉传递信息的媒体形式都产生了冲击，尤其对教育产生 了深远的影响。无论是课堂信息传播，还是现代教学环境的开发，都越来越依 赖计算机的强大功能，各种多媒体计算机的教学软件争先各展锋芒。在这种情 况下就产生了一种崭新的现代化教育手段计算机辅助教学。 计算机辅助教学( c o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u c t i o n ，简称c a i ) 是以计算机 为主要教学媒介所进行的教学活动，即利用计算机帮助教师进行教学活动。具 体来说，c a i 是以数字方式将表现学科教学内容和教学过程的图、文、声、像、 动画以及活动影像等信息通过计算机系统存储、加工、传输和呈现，使得用户 可以通过人机交互的方式使用它，以便辅助教师授课与学生学习捧l 。例如，用计 算机演示教学中的各种函数图像，帮助学生弄清函数性质；让学生在计算机终 端上做有关的操练，并由计算机适当地提供帮助和鼓励；或是由计算机提出一 个问题，让学生使用各种工具和方法去解决等等，都属于计算机辅助教学活动。 1 9 5 8 年，美国i b m 沃斯顿研究所设计出第一个教学系统，它标志着计算机 辅助教学的正式诞生。近半个世纪以来，c a i 在理论研究、技术开发和实际应 用方面均取得了惊人的进展，为先进的教育思想和教学理论提供了现实的手段 与理想的环境，给传统的教学模式、教学内容、教学方法和教学管理带来了巨 大的冲击。 c a i 课件可充分利用计算枫的人机交互、图形动画、高速运算及海量存储 等功能，特别是网络技术的发展更使这种新型的教学系统、教学方式日臻完善， 改变了几百年来“以教师为中心，主要依靠教师向学生灌输，学生在教学过程 中处于被动地位”的传统教学模式。在计算机教学环境下，由于计算机具有交 互特性，不仅易于激发学生的学习兴趣，而且使学生能主动参与教学过程，因 而学生的主动性和积极性能得到较充分地发挥。同时，i n t e r n e t 的发展和完善使 远距离教学成为现实。 在我国，对计算机辅助教学的话题讨论得很多，不论教师、学生还是软件 厂商，都提出了各自的见解，同时涌现出了很多出色教学软件。但是我国的计 华东师范大学硕士学位论文第一章计算机辅助汉字笔顺教学现状分析 算机辅助教学软件还处于探索的阶段。当前，教学软件存在一些问题：形式不 适用，很多教学软件只是课本的完全搬家，不宜搬到课堂上当教学的辅助媒体； 缺少交互性，开放性和灵活性差；通用性不好；缺乏教学方法的指导，没有给 人留下思维的空间和思考的时间等。 近年来，c a i 在许多学科的教学中都有广泛的应用，对于地位等同于托福 考试的中国h s k 更应该具备一整套完善的计算机辅助教学体系。同时随着改革 开放日益深入，中国的快速发展，中国要走向国际化，和世界接轨，必须扩大 汉语在世界上的影响，使汉语走向世界，这使得汉语教学和相关的h s k 具有相 当重要的地位，所以有必要深入研究对外汉语教学技术，并开发出一套完善的 计算机辅助对外汉语教学系统，使得外国人学习汉语时不受时间和空间的限制， 按照自己的需要学习并进行测试等。更有必要深入研究计算机辅助汉语教学的 相关技术，使得汉语c a i 生动、高效的完成辅助教学任务，更好的发挥作用。 计算机辅助对外汉语教学的研究是伴随着c a l l 2 的产生而产生的，二十世 纪五十年代美国哈佛大学的j o h nb c a r r o i 曾经尝试制作了一些中文教材，用 机器教学生学习，但所用的不是计算机，而是一种普通的教学机器。第一个大 型计算机辅助教学系统是美国伊利诺大学设计的p l a t 0 3 ，创始于1 9 5 9 年l 。 目前i n t e r n e t 上的汉语教学网站日益增多，国外许多大学的网站上都有在线汉语 学习部分，如美国的哈佛大学就是较早开设网上汉语教学的大学之一，辅助汉 语学习的c d r o m 和软件更多。 但是总的来说，汉语教学的c a i 基本上处于起步阶段，存在一定的局限性。 1 3 汉字笔顺c a i 现状及发展情况 虽然目前市面上已经有了很多汉字笔顺c a i 软件，但他们都有着一些共同 的缺憾： 首先，软件开发成本和周期过高。这些软件的制作原理大都是利用 a u t h o r w a r e 、f l a s h 等多媒体软件一笔一画地做成。每制作个汉字，至少要 1 0 分钟的时间，遇到笔画多的汉字，半小时也不一定能做出来。不仅开发效率 低下，而且教学内容无法覆盖整个汉字字库。 其次，普遍存在通用性差的问题。这些软件只能呈现事先做好的部分汉字 的笔顺演示。即使有些软件的字库已经存有相当数量的汉字，但是毕竟还是有 限的，用户不能看到软件字库中没有的汉字的笔顺演示。 第三，缺少交互性、开放性和灵活性。这些软件多是针对小学教学设计， 而没有考虑到对外汉语中的成人教学。软件的呈现形式无一例外的由用户选择 要查看笔顺的汉字，然后系统呈现相应汉字的笔顺。更死板的软件则完全是书 2c a l l ：c o m p u t e r - a s s i s t e d l a n g u a g el e a r n i n g 。计算机辅助语言学习 3p l a t o ：p r o g r a m m e d l e a r n i n ga n dt e a c h i n go p e r a t i o n 5 华东师范大学颁。l 。学位论文第一章计算机辅助汉字笔顺教学现状分析 本搬家，按章节学习。两种软件都不能呈现用户随机输入的汉字的笔顺。这种 简单的c a i 模式显然不足以胜任对外汉语中的成人教学。 第四，软件体积庞大，用于显示一个汉字的f l a s h 文件大小在2 0 k b 8 0 k b 之间，平均5 0 k b 左右。常用汉字的一级字库中有3 7 5 5 个汉字，如果都用f l a s h 制作的话，体积将达到1 8 0 m b 左右，只有光盘和大容量闪存才放得下，不利于 使用互联网传播推广课件。 最后，这些软件只能用于汉字笔顺的演示，无法实现描红等重要功能。 1 4 本章小节 本章首先分析了汉字笔顺学习的重要性；然后介绍了计算机辅助教学c a i 的发展与含义，着重介绍了计算机辅助对外汉语教学的情况；最后分析说明了 汉字笔顺c a i 的现状以及发展情况。 华东师范大学硕士学位论史 第二章计算机辅助汉字笔顺教学软件总体设计 第二章计算机辅助汉字笔顺教学软件总体设计 计算机辅助汉字笔顺教学软件是属于c a i 课件，因此必须符合c a i 课件设 计的一般模式，遵循c a i 课件开发的流程。另外为了使得开发的最终产品具有 广泛的通用性，我们可以把汉字笔顺c a i 课件以组件的形式发布。 2 1 汉字笔顺c a i 课件模式以及开发流程 2 1 1 汉字笔顺c a i 课件模式 c a i 向学生提供各种各样的教学环境，控制着各种各样的教学活动。按照 c a i 所进行的教学活动的特点，通常将c a i 课件分为操练与练习、指导、模拟、 游戏、咨询及问题求解等基本模式1 7 。 通过分析汉字笔顺c a i 课件的特点和目的，我们可以知道它是属于指导型 模式。 指导( t u t o r i a l ) 型课件提供的教学方式比较精巧一些，包括呈现各种样式的 教学材料( 概念、叙述、公式、规则、例子、说明等) 和提问、回答与判断反 馈等各个方面。它通过仔细安排的人机会话，使学生处于一种个别指导方式的 教学环境下进行学习，以达到预定的教学目标。通常，指导型课件把教学过程 分解为许多很小的教学单元，每个单元进行一项最基本的教学活动( 叙述一个 概念、举一个例子、说明一个公式、提一个问题并对学生回答作出反应等) ， 达到一个最起码的小目标，课件把这些简单的教学单元按照教学顺序和教学策 略有机地组织成一系列有计划的教学活动，达到整个课件的教学目标。这种课 件的作用是模拟和代替教师( 特别是家庭教师) 向学生进行讲授、指导与帮助。 指导型课件的应用方式主要是个别学习方式，即让学生在家庭或计算机教 室中使用该课件，自己阅读屏幕显示内容，按照所提问题进行思考与回答，观 看其反馈信息，并进一步接受指导，理解所学知识。这种课件可以充分发挥个 别化教学的特点，形成以学生个人为中心的教学环境。 汉字笔顺c a i 课件主要是指导学习者掌握汉字的笔顺，学习者可以随时查 阅任何一个汉字的笔顺，不受时间和空间的限制，实现了个别化学习的目的。 2 1 2 汉字笔顺c a i 课件开发流程 通常来说，开发一个c a i 课件需要包括如图2 1 所示的几个步骤i s ： 华东师范大学硕土学位论文 第二章计算机辅助汉宁笔顺教学软件总体设计 修 改 图2 1c a i 课件开发过程 但是并不是任何一个c a i 课件开发都需要上述每一步的，鉴于汉字笔顺的 c a i 软件开发相对来说比较简单，因此只需要采用其中几步。 1 、课题选择 一般来说，无论哪门学科，都可以编制c a i 课件，但在实际操作中要视具 体情况而定。有的学科内容用常规的教学方法就能达到教学目标，则没有必要 使用计算机来进行辅助教学。而对于某些学科，课程内容比较抽象，难以理解， 教师不易用语言描述；某些规律和动态难以掌握，需要学生反复练习；有些学 科实验设备昂贵不易大量备置，或实验材料随机性强，难以满足公共课教学。 对于这些学科内容，就可以将其确定为课件的设计目标，考虑实施c a i 教学。 课题选择一般由从事教学实践工作的教师根据教学的实际需求，决定需要 制作成教学软件的教学内容，主要包括：课题名称、制作目的、使用对象、主 要内容、组成部分等。 由于汉字字数繁多，一级字库就有3 7 5 5 个，而且虽然汉字笔顺具有一定的 规则，但是还存在不少汉字是不符合现有规则的，因此开发汉字笔顺c a i 课件 有利于广大汉字学习者随时随地查看学习全部汉字的笔顺，大大减轻了教师的 负担，提高了学习的效率。 2 、教学设计 在教学软件的开发过程中，教学设计是非常关键的一个环节，教学设计要 华东帅范大学硕上学位论文 第二章计算机辅助汉字笔顺教学软件总体设计 根据c a i 的基本要求，依据教学目标、教学内容的特点和教学对象的具体情况， 在精心设计内容结构的基础上，合理确定教学展开的顺序和教学活动的环节， 明确教学方法、控制好教学结构，充分发挥c a i 的教学特长，以提高教学效率。 教学设计包括如下工作：知识结构的设计、媒体信息的选择、诊断评价的设计 等。 汉字笔顺c a i 课件的教学设计过程相对来说比较简单。它的教学目标是帮 助汉字学习者( 主要是中小学生和外籍人士) 掌握汉字的笔顺，显示用户输入 的任一个汉字的笔顺；教学内容是国家标准的汉字字符集g b 2 3 1 2 中一级汉字字 库的笔顺；教学对象是一切需要学习掌握汉字笔顺的人，主要是国内的中小学 生和希望学习汉字的外籍人士。 3 、系统设计 由于教学软件的信息量大，而且要求具有友好的交互性，因此，必须认真 设计教学软件的系统结构，以保证教学软件能达到最佳的教学效果。通常，软 件的系统设计包括：封面导言的设计、屏幕界面的设计、交互方式的设计、导 航策略的设计、超文本结构的设计等内容。 4 、脚本编写 教学软件的教学设计和系统设计确定了软件开发的思想方法，但其中具体 的细节问题，需要通过脚本的形式加以描述和体现，并将脚本作为教学软件开 发和制作的直接蓝本。脚本编写通常分两步进行，即文字脚本和制作脚本。 5 、素材准备 多媒体素材是多媒体教学软件中常用的各种视觉和听觉材料，用以表达一 定的教学思想，通常以文字的形式存放在磁盘或光盘上。由于多媒体教学软件 需要用到各种文本、声音、图形及图像、动画、视频等多媒体素材，因此需要 花大量时间和精力来制作。 汉字笔顺c a i 课件的系统设计、教本编写、素材准备都非常简单，甚至可 以忽略。 6 、软件编辑 各种素材准备好后，就要根据所要实现的功能以及开发人员的实际水平， 选择利用程序语言开发工具编写和生成所需的软件。 汉字笔顺的c a i 课件采用v i s u a lc + + 6 0 为开发语言。详细原因参见3 2 小节。 7 、试用评价 编制出来的教学软件应该应用到实际的教学环境中，以教学目标为依据进 行评价修改。 本软件1 1 版本完成以后，就在复旦大学对外汉语教学部以及法国巴黎银行 上海分行进行试用，受到广泛好评，并且根据试用者提出的意见和建议做了相 应的修改和完善。 8 、产品形成 华东师范大学硕士学位论文第二章计算机辅助汉宁笔顺教学软件总体设h 经过对前面各项工作的反复执行，确定了教学软件的具体内容和形式后， 就可以制作成产品并进行推广使用。 经过多次试用和修改，最终完成汉字笔顺c a i 课件。 2 2 汉字笔顺c a i 课件系统框架 汉字笔顺c a i 课件的总体设计是这样的：用户通过键盘输入，向系统提交 需要学习笔顺的汉字，系统读取用户输入后，将汉字从机内码转换成点阵图， 把相应汉字的轮廓线提取出来，然后从轮廓线中抽取出笔画，再对抽取出的笔 画进行排序，最后在显示终端上将笔画依次输出。汉字笔顺c a i 课件系统框架 如下图2 2 所示： 甾 l l 在轮廓线巾抽 取出笔划 赢基 甲 ( 结束 ) 图2 2 汉字笔顺c a i 课件系统框架 将汉字机内码转换成汉字点阵的工作可以这样进行：在w i n d o w s 中可以通 过t t f 字体文件来得到汉字的轮廓线，进而获得汉字字型信息。有关t t f 的技 术将会在4 3 小节中详细介绍。提取出汉字的轮廓线之后，我们可以把轮廓线信 华东师范大学硕十学位论文 第二章计算机辅助汉字笔顺教学软件总体改计 息保存到一个n n 的方阵中，n 为当前字号下最大的汉字方阵的边长。 从轮廓线中提取笔画的工作可以这样进行：通过分析汉字的结构，提出一 种汉字笔画抽取的算法。该算法将汉字点阵图转换成汉字笔画集。汉字笔画抽 取是汉字笔顺识别算法的先决条件。 对笔画进行排序的工作可以这样进行：通过分析汉字结构及其笔顺规则， 提出一种汉字笔顺排序的算法。该算法将无序的汉字笔画集转换成有序的集合， 由此得到了某汉字的笔顺。 2 3 汉字笔顺c a i 课件组件化设计 本文研究的计算机辅助教学是计算机在教育中的一个重要应用领域。c a i 课件开发是实现和实施c a i 活动的前提。一个质量高、具有良好界面的c a i 课 件，直接影响到c a i 的教学效果。c a i 课件的制作涉及到软件开发的一些理论、 方法和技术对于大多数从事c a i 教学活动的人而言，并非一件轻而易举的工 作，因而计算机应用开发技术和方法又束缚了c a i 教学活动的开展和质量，成 为c a i 应用的瓶颈。如何寻找一处操作方便、界面友好、通用的c a i 课件开发 方法以及提高c a i 课件开发质量和开发效率成为该领域发展的一个重要方向。 传统的课件开发均是由开发人员各自独立完成，即使在开发过程中发现其 他现成课件使用了相似甚至相同的功能模块，也不能借用，只能完全靠自己重 新再开发一次。一个比较常用的功能模块往往会被不同的开发人员重复开发多 次，浪费了很多人力资源。本文提出了以组件为最终产品的c a i 课件的开发方 法，有助于从根本上解决这一问题。 今后有人需要在自己开发的课件中加入汉字笔顺c a i 的模块就无须花费很 多的时间和精力。只需将本文的研究成果汉字笔顺c a i 组件加入到他的课 件中，就可以获得该组件的全部功能。 汉字笔顺c a i 组件在应用开发方面具有以下特点： n 1 与开发工具语言无关 开发人员可以根据特定情况选择特定语言工具实现课件的开发，而不必和 本文组件使用相同的语言。 ( 2 1 即插即用 组件可以方便地集成于框架中，不用修改代码，也不用重新编译。 ( 3 1 以接口为核心p 组件的接e l 和组件的实现是分离的。组件通过接口实现与其他组件和框架 的连接，组件的具体实现被封装在内部，组装者只关心接口，不必知道其原理 和实现细节。 ( 4 1 通过接口有效保证了组件的重用性 一个组件具有若干个接口，每个接口代表组件的某个属性或方法，其他组 毕东帅范大学硕十学位论文第一二章计算机辅助汉字笔顺教学软件总体设计 件或应用程序可以设置或调用这些属性和方法来进行特定的逻辑处理。组件和 应用程序的连接是通过其接口实现的。负责集成的开发人员无需了解组件功能 是如何实现的，只需简单地创建组件对象并与其接口建立连接。在保证接口一 致性的前提之下，可以调换组件、更新版本，也可以把组件安插在不同的应用 系统中。 ( 5 ) 标准化 组件接口必须严格地标准化，这是组件技术成熟的标志之一。本文组件使 用的标准是m i c o r s o f t 的c o m 4 标准。正是由于使用了较为成熟的组件标准，人 们用组件装配成应用软件的设想才能真正付诸实现。 2 4 本章小节 本章首先阐述了汉字笔顺c a i 课件是属于指导型模式，接着介绍了它的开 发流程；然后说明了汉字笔顺c a i 的系统框架；最后介绍了汉字笔顺c a i 课件 组件化设计思想。 4c o m ：c o m p o n e n to b j e c tm o d e l 组件对象模型 华东师范人学硕上学位论文 第三章计算机辅助汉字笔顺教学软件的关键技术 第三章计算机辅助汉字笔顺教学软件的关键技术 为了开发计算机辅助汉字笔顺教学软件，我们需要在面向对象的程序设计 思想的指导下，借助于v i s u a lc + + 6 0 编程语言以及m f c 这两个工具来编程实 现，另外还需要了解w i n d o w s 图形编程基础知识。以下就简单介绍一下上述内 容。 3 1 面向对象的程序设计方法 面向对象的程序设计o o p 5 是软件设计和开发的一个重大进展，面向对象技 术不仅是一种程序设计技术，而且是一种设计和构造软件的思维方法。面向对 象技术正逐渐被软件开发者和用户所使用，实践证明，面向对象方法更有利于 程序的复用、扩充和系统的维护。 结合本文软件系统的情况，着重从以下几个方面简单介绍一下o o p 。 数据抽象 数据抽象为程序员提供了一种比较高级的对数据和操作数据需要的算法的 抽象。在传统的高级语言中，算法是一种最重要的抽象机制，对算法的抽象就 是指撇开了过程的实现细节，而仅仅强调了过程完成什么以及过程应该如何被 使用。对数据的抽象更为基本，所有程序员实际上都享受到数据抽象的巨大好 处。例如在c 语言中，i t 就实现了对整型数的数据抽象。如果一种语言能够为 用户提供数据抽象这种机制，那么我们就可以在程序中实现模块化和信息隐藏。 所谓模块化就是将一个复杂系统分解为几个自包含实体( 既模块) ，与系统 中一个特定的实体有关的信息保存在该模块内。一个模块是对整个系统结构的 某一部分的完整的描述。模块化的优点是当需要进行修改或出现问题时，我们 可以立即确定需要在哪些模块上进行。模块化强调了这样一种设计方法：程序 员将问题分解为若干实体进行考虑。 信息隐藏通过将一个模块的细节对用户隐藏起来，实现抽象级别向前推进 一步。使用信息隐藏，用户必须通过一个受保护的接口访问一个实体，而不能 直接访问诸如数据结构或局部过程等内部细节，这个接口一般由一些操作组成。 通过模块化和信息隐藏，我们就可以很容易地实现对象的封装。信息( 数 据) 隐藏并不是面向对象程序设计所特有的。在结构化程序设计中，数据隐藏 是用于模块而不是类。 对象 在概念上，对象是正在开发的系统中任何被观察到的实体。在构造一个系 统时，我们将分析问题域，对解决这个问题所需要的组件加以刻画。在一个基 5o o p ：o b j e c t o r i e n t e dp r o g r a m m i n g 毕东师范大学烦士学位论文 第三三章计蛰机辅助汉字笔顺教学软件的茺键技术 予对蒙静系统孛，这蹙缎 孛被壹接以对象来袭示。这些对象可以看终一个状态 帮一系列可被外部调用匏操作方法的个越装髂。 对象对应予自然襻程的实体，刻蘑了实体瓣结构特征移行为特程瓣瞧。对 象的结构特征是由它的鹈性表示的，对象的每个操作称为方法，一个对象的方 法构成了其它对象可见的接口，一个对象向另个对蒙发送消息，以激活它的 某个方法，对象的每个方法都对应且仅仅对应条消息。对象常常隶属予菜一 特定的类，并通过对敷实例化来创建。 类 类是氆建对象瓣搂叛，它包含所创建静对象的状态描述和方法的定义。一 旦我们定义7 某一特定类，我们藏可竣通过一静橇铡来建立一令特定类的对象， 这一机制我们称之为辩蓉实铡仡。船在c t + 申，假定c b r a c e 是一已定义了的炎， 那么我们通过如下方式创建隶属该类的一个k z 对象： c b r a c ek z ； 在实际应用中，其实我们常常基于对象之间关系来建立类。结构化程序设 计为我们提供了描述这种关系的机制，如我们藏于禁类构造复合类。复台捷描 述了对象之闻豹包含关系。绢如在类b 中嵌囊类a ，我镪禳b 为一复合类，在 我彳f j 进行对象兹组装辩，鼗识常常需要构逶复台类。 继承、类层次 面向对象技术除了支持上述嵌套机制外，还为我们提供了另一种更强大酶 描述对象之间关系的机制，那就是继承，从一个类继承定义的新类将继承这个 类的所有方法和属性，它也可以根据需要以及对蒙之间的区别而添加新的方法 和属性。新类被称为已l 有类的子( 超) 类，已存在的那个类称为新类的父类， 子类从已有的类中构旋，直到歼发出合适的功能为止，结果形成一个粪屡次， 醵这种类层次关系来绷灏现实事穆往往荔予援入 】遴解和接受。 多态瞧 多态性是面向对象方法的又一重要特健，它憝指糟丽的名字静对象秘方法 在不同的场合下表现不同的行为。对若干个对魏赋予一个名字，而在类层次中 每一对象对该动作的实现是以适合自己的方式来定义的，这样便具有了霆载函 数、重载运算符及动态链接能力，给程序设计带来更犬的灵活性。这里链接是 指被调用过程的代码与调用点相链接。对于动态镶接来说，链接过程是在程序 蚋执行过程中动态完成的。遥常动态链接是秘继承、多态性联系在一起的，动 态链按可减少代磁鬣，掇离程序的可扩震经。在一个谣l 孽对象的环壤中，多态 性实际上可以豁两秘方式弓l 入l l o l ： 子类谯：在一个特定类上定义的一个方法被自动地定义在它静所霄 子类上。 重载一一在一个类层次中不同对象溅同一对蒙的不同方法使用相同的 名字。 面向对象方法 4 华东帅范大学硕士学位论文 第三章计算机辅助汉一笔顺教学软件的关键技术 面向对象是一种新的程序设计方法学，也是一种认知方法学，它已广泛应 用于数据库、人工智能、人机界面系统设计等领域。遵循面向对象的思维模式 去分析问题、刻画客观实体更符合人们的思维习惯。 采用面向对象的程序设计方法，首先必须建立面向对象的模型。模型是为 了了解事物做出的一种抽象。抽象是针对目的的，针对不同的目的，同一事物 也就可能存在多种不同的抽象。面向对象的模型建造和设计，是一种围绕真实 世界的概念来组织模型的思维方式，其基本构造是对象。在系统设计中，对象 将数据和行为合并在同一个类中。对象模型描述设计系统的静态结构，它包括 对象属性、操作及与其它对象之间的关系描述。 面向对象的建模大致分为以下几步来完成： 1 、分析所要研究的对象，弄清其结构体系，根据功能对该对象加以合适的 分解。 2 、对每个对象进行分析，找出其共同的属性，为类的构造作准备。 3 、找出各个对象的共同部分，构造基类。 4 、由基类派生出所需要的类。 5 、编写各类与外部的接口，即公共成员函数。 6 、最后将各部分组合起来，构成所需分析的类。 3 2 软件开发平台v is l l a lc + + 6 0 集成开发环境 从2 0 世纪9 0 年代以来，可视化编程技术成为广大程序员研究的重点。作为 可视化编程的集成开发环境，美国微软公司出品的v i s u a lc + + 已经成为 w i n d o w s 开发平台下最强有力的开发工具。m i c r o s o f t 在v i s u a lc + + 6 0 中提供 了许多新的特性，更好地满足了不同用户的需求。 v i s u a lc + + 6 0 的新特性体现在以下几个方面l i i l ： v i s u a ls t u d i o6 0 中的基于组件开发的工具可实现基于w i n d o w sd n a 体 系的应用方案。该套件所提供的对整个软件开发生命周期的支持可在设计、开 发、分析、管理和部署等各个阶段得到全面体现。 通过对o l ed b 的增强支持，新的企业级数据库工具采用了u n i v e r s a l d a t a a c c e s s 数据访问策略，结合a c t i v e x d a t a o b j e c t 接口，为了使用户实现高 性能的企业级数据处理，o l ed b 提供对所有数据源的高性能访问，其中包含相 关和无关数据、电子邮件、文件系统等等。 套件中包含的集成化w e b 项目模型、组件管理和源代码控制使开发工具 功能得到进一步的加强。只需要使用m f c 中的c h t m l v i e w 类，即可在包含动 态h t m l 的m f c 应用程序中创建视图。 m i c r o s o f t 基础类库m f c 对w i n d o w s 9 5 n t 所用的w i n 3 2 应用程序接口 进行了彻底的封装，这使得可以使用完全的面向对象的方法来进行 华东师范丈学硕十学位论文 第三章计算机辅助汉宁笔顺教学软件的关键技术 w i n d o w 9 5 n t 应用程序的开发，从而大大地节省了应用程序的开发周期，降低 了开发成本。 3 3 微软基础类库 毋庸置疑，c + + 是当今世界上应用最广泛的编程语言，这一切主要得益于当 年深入人心的c 语言。w i n d o w s 平台下c + + 的编程工具，首推m i c r o s o f t 的v i s u a l c + + 。但是，编写w i n d o