（应用化学专业论文）基于INTERNET的计算机化学远程教学.pdf

摘要随着时代的发展，全新的教学方式出现在我们面前，那就是i n t e r n e t 互联网教育。w w w 及其相关技术、多媒体技术的发展为网络教育奠定了基础，又使之变成了现实。本文介绍了国内外计算机辅助教学以及互联网教育的发展历史和现状，并就多媒体技术、i n t e r n e t 技术在化学教育领域的应用进行了讨论，介绍了具有文本、图像、动画、视频和音频等多媒体表现能力的基于i n t e r n e t的计算机化学远程教学系统的设计和开发过程中的设计思想和关键实现技术。其中简述了脚本的编写、系统结构和界面设计等几个方面的设计思路。重点讨论了采用因特网的w w w 技术，如超文本标识语言( h t m l ) ，j a v a s c r i p t ，a s p 等制作技术以及w e b 页面制作中的动态表现技术的细节问题。该系统重点讲述了计算机网络在化学中的三大应用：网络化学信息检索、化学数据库和化学软件。系统界面友好，教学内容科学准确，交互性强。本文还对在网页中展现插件技术进行了总结、讨论和分析，并结合实际情况提出了开发新的a c t i v e x 的构想，以进一步完善系统。关键词。互联网远程教学计算机化学教学多媒体技术a s pa c t i v e x 控件a b s t r a c tw h ht h ed e v e l o p m e n to ft h et i m e s ，e d u c a t i o no ni n t e r n e tb r i n ga b o u tac o m p l e t e l yn e wt e a c h i n gs t y l e t h ed e v e l o p m e n to fw ww ，m u l t i m e d i a ，a n dr e l a t e dt e c h n o l o g yl a yt h ef o u n d a t i o nf o rn e t w o r ke d u c a t i o na n dm a k ei tc o m et r u e 。t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h eh i s t o r ya n dt h ep r e s e n tc o n d i t i o no fc a ia n dn e t w o r ke d u c a t i o nd o m e s t i c a l l ya n da b r o a d ，a n dd i s c u s s e dt h ea p p l i c a t i o no fm u l t i m e d i aa n di n t e r a c tt e c h n i q u ei nc h e m i c a le d u c a t i o n t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o nm e t h o do fd e v e l o p i n gc o m p u t e rc h e m i s t r yl o n g - d i s t a n c et e a c h i n gs y s t e mw h i c hm a k eu s eo fm u l t i - m e d i u m ：t e x t ，i m a g e ，a n i m a t e dc a r t o o n ，v i d e oa n da u d i o ，a r ei n t r o d u c e d t h ed e s i g no fs c r i p t s y s t e ma n di n t e r f a c ei ss i m p l ye x p l a i n e d t h et e c h n o l o g yi nw w ws u c ha sh t m l ，j a v a s c r i p t ，a s pa n dt h et e c h n o l o g yo fd y n a m i cw e bd i s p l a ys u c ha ss h o c k w a v ea n dd h t m l ，e t c ，a r eg i v e np a r t i c u l a r l y t h i ss y s t e me x p o u n d st h et h r e ea p p l i c a t i o n so fc o m p u t e rn e t w o r ki nc h e m i s t r y ：n e t w o r kc h e m i s t r ym e s s a g es e a r c h s ，c h e m i s t r yd a t e - b a s ea n dc h e m i s t r ys o f t w a r e i t ss t r o n gi n t e r a c t i o n ，f r i e n d l yi n t e r f a c ea n dg o o dm u t u a ld i a l o g u es t y l e ，s c i e n t i f i ca n dp r e c i s et e a c h i n gm a t e r i a l sw i l lm a k eu s e rf e e le a s ew h e nu s i n g t h i sa r t i c l ea l s oi n t r o d u c e dt h et e c h n o l o g yo fp l u g i nd i s p l a y i n gi nw e bp a g e s ，a n dp r e s e n t e da ni d e ao fd e v e l o p i n gan e wa c t i v e xc o n t r o la c c o r d i n gt ot h ea c t u a lc o n d i t i o nt oo p t i m i z et h i sl o n g - d i s t a n c et e a c h i n gs y s t e m k e y w o r d s ：i n t e r a c t ，l o n g - d i s t a n c e c a i ，c o m p u t e rc h e m i s t r yi n s t r u c t i o n ,m u l t i m e d i at e c h n i q u e ，a s p , a c t i v e xc o n t r o l1 1i n t e r n e t 和w w w 概述_ _ - _ 一、嗣罱i n t e m e t 是一组全球信息资源的名称，这些资源的量非常大，大的不可思议。不仅没毒太遴晓i n t e m e t 夔金帮蠹褰，甚至瞧没有入鼹谩渣楚i n t e r n e t 熬大耀分内容。过去熬3 0 0年中- 每个擞纪都有一种主流技术。1 8 世纪伴随着工业革命而来的炼伟大的机械时代；1 9整纪簧唾是蒸汽橇时代；丽在黼掰过去瀚2 0 氆纪里，关键按术是信怠收集、处理和发布。上个世纪，人类经历了世界范围电话网的安鼗，收蠢机和电视机的发明，计算机工业的诞生及其史无前例的迅速发展，通信卫星的发射等种；f 中成就。由于技术的飞跃发展，这些领域正迅速撼融合，凝别是计冀扭与邋信鳇结合，不仅对 卡髯枧系统的组织方式产生了深远的影响，更熏要的最因此带给人类生活的巨大变化。i n t e r n e t 互联圈貔窭瑷檬恚着镶惠薅枝煞真正戮来，懿器各国菠竞捐建设戳i n t e m e t为雏形的信息高速公路，以求得更大进步与发展。i n t e m e t 正在改变着人类生活的各方面，教寄领域氇不铡蘼。i n t e m e t 起初主娶就是瑟囱辩学与教育秀，它将成为教育的重要手段，并会给传统激育带来极其深远的影响。计算机与通信相结合的系统被称为计算机网络，i n t e m e t 正是在此基础上建立越来的。简单地说，i n t e m e t 就是把分蠢在全球的计冀枫网络联接起来的网络。i n t e m e t 世界是由遍布全世界的电子计算机组成的，当你的计算机联上网的一瞬问，你就已经身处i n t c m e t 了。通过i n t e m e t ，穗嚣郝霹班传递售息到篷雾主l 壬餐i n t e m e t 掰包含豹怒落，当然也可以接受来自世界各地的实时信息。i n t e m e t 豹主要凌累哥弱纳为嚣令方瑟：阚络逶信；远稷登录；文箨传赣：嬲络信惠服务。w w w 是i n t e m e t 上使用最广泛、发展最迅速的一种信息服务。w w w ( w o r l dw i d ew e b ) 称为“万维阏”，是蠢位于瑞士目内琵鹩c e r n ( 欧潲核子秘理实验室) 酶辩学家t i mb e m e r s * l e e 于1 9 8 9 年提出的。宦是一个架构在i n t e m e t 上的一种超大型的数据传输协议，是i n t e m e t 上那魑支持w w w 协议和超文本传输协议( h t t p ) 的客户机和服务器的集合，翅子撼逑i n t e m e t 上所蠢可弱鲍信息和多媒臻炎源。通过w w w 可以传递各式嚣撙的信息，内容可以是文字、图形、声鬻、动画、数据库等。w w w 上的资源可谓应有尽有、包罗万象，箕饶越黢氇显瑟荔冤。宅在多耱镶域里绥受毒辣，霹嚣魄活获予辩学技零秘教育领域。1 2 计算机辅助教学1 。2 1 计算机辅助教学( c a i ) 概速计算机辅助教学( 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 ) ，是计算机辅助教育( c o m p u t e rb a s e de d u c a t i o n ，篾穗c b e ) 的个方蕊，是指髑计算机帮助或代替教嫦执行部份教学任务，传递激学信息，向学生传授知识和训练技能，直接为学生服务。c b e 的另一令方嚣是诗算飒蛰理教学( c o m p u t e rm a n a g e di n s t r u c t i o n ，麓豫c m i ) ，是掺爰诗髯规管理和指导教学过程，帮助教师进行测验构造与评分，进行教学计划管理教学资源调度等，直接麓教帮羰务。c a i 是一种直接运用计算机交谈模式来呈现教材，并控制个体化学习环境的教学过程。也可以认为c a i 是一种将学生安置在已经编写好的计算机互动模式课稔的教育戏念。c a i 既可以帮助教熙进行教学，也可以帮助学生进行学习。c a i 与传统的以教师为中心的单向交流式教学相比。最显藩的区别在于其交互性、集成性和自适戍性。1 2 2c a i 发轰羲嚣c a i 的兴起是教育领域中进行信息革命的最具代表性的产物。1 9 5 8 年美国i b m 公司沃新顿研究中心设计了懂界上第一个计算梳教学系统，c a i 黻诧为起点逐渐发展怒来，并很快从发达国家扩展到发鼹中国家。进入2 0 世纪8 0 年代，c a i 我国外已成为商晶并形成c a i 产业，有专门生产计算机辅助系统设备的公司，编制课程软件的公司，以及提供c a i 培落兹公司。c a i 姨诞生至今，茏论是在理论磷究、鼓寒开发滋是在实鼯虚弱方嚣均取得了很大的进展。根据c a i 的现状以及有关计算机技术的发展，囡前，c a i 有以下五个发震方囱：( 1 ) 理论化目前认知学习理论对c a i 的指导作用愈来愈受到重视，人们认识到学生是信息加工的主钵，是意义鲶主动翎造者，教师爨须剖建陡婷的学习环境稻瑾想的交互豫雳方式蔽稠子学生发挥主动性和创造性。因此在c a i 中“个别化”模式被打破，缀然它确实有利于发挥认知主体的主动性，但就学习效果来说，“协作型”教学模式对涉及较高级认知能力的学习基标更加露效。( 2 ) 工具化进行一个c a i 课件的开发，至少需要由教学专家、学科专家、计算机专家等分工协作，挺同完成。两在实际工作中，缀滩组织这样一个彼此协调的团体，且又报难找到一个这样精通各方面的专家，这种情况在很大程度上限制了高质擞课件的开发，从而影响了c a i的接广应蠲。为憩，业界趣强了对教学软 争羊课薛开发工具的研究。此类开发工具对使用者的计算机知识要求不高，只需根据系统提示，就可对包括文本、图形、动域、习题、音响、闺像等各种信息进行怒理，获帮提高了课件懿老作效率，加快了谋彳孛开发进程。( 3 ) 智能化智能c a i 系统( i c a i ) 是指将人工智能理论和技术应用于计算机辅动教学( c a i ) ，学生提供一个新型的学习环境，它能根据学生的学习特点、学习历史和学习风格，采用不同的教学方法和教学策略，能更好蛾满足不同学习者的不同需要，诊断学习者的错误，判颧镶误产生麴原因势产生榴痤的校疆策略。2 更好地体现爨辩旌教颡个别化的教学暇刚。它是当前c a i 研究的主要方向。( 4 ) 多媒体讫由于传统的c a i 系统类似于考试形式，形式过于枯燥，学生兴趣不商，从而影响了学习效率。髓着a + 年代多媒体技术的形成积九 年代的迅速发震，药教学活动提供了一种新颖的环境和工舆，它的引入给传统的c a i 系统注入了新的活力，出现了多媒体计算机辅助教学( m c a i ) ，m c a i 就是把多媒体技术应用于c a i ，使得教举活动变褥生动活泼。瑟盛缝包容靼表现更多的、在平面鞠静止鲍情况下难于表达的内容。m c a i 并不是多种信恿媒体的简单复食，而是按照教学要求，把文字、声音、图形、匿像等各个多媒傣簧素进行有机静缀合。它豹最显著的特点在于其集成性弱交互毽。所谓集成，也就是集成了图像和声音，为学生提供了视听并用的条件；所谓交互性，也就是m c a i 充分利用了多媒体技术的交甄性，使得学，童真正参与到教学活动之中，成蔻教学故主体。它是种较理想的教学系统，也是当前世界教育技术发展的新趋向，现在m c a l 正在朝着智化方向发展。( 5 ) 网络化随着曩联网的快速发展和普及，w w w 作为信息传递和交流通道的作用越来越受到重视，褥把它掰于c a i 也裁怒近几年才开始迅速发展起来的。传统的教育方式不外乎教师与学生之间直接的讲授和对话这种仍广为教育界采用的方式存在着许多缺点，许多国内外学者纷纷利用i n t e r n e t 来尝试解决这些缺点。c a i 与计算机网络结合，使教与学不再受时间和空间的限制，每个终端可在远地通过网络从主机中提取教学内容进行学习，并可与计算机交互作用，形成交互式教学和学习，而且在学习时间、地点和进度的安排方面学生有了主动性。通过网络，每个人都可以得到每个学科第一流的教师的指导，都可以向世界上最权威的专家“当面”请教，都可以借到世界上最著名图书馆的藏书。因此，它是一种共享各种教学资源、开放的、远距离大面积的交互式教学方式，是一种较理想的c a i 教学系统。1 3 基于i n t e r n e t 的远程教学1 3 1 引言i n t e m e t 是全球最大的计算机网络，包含极其丰富和广泛的信息资源。它与远程教育结合，让教师、媒体、学生的自主交流，以实现教育的最优化是全人类共同追求的一个目标。新技术的发展和应用使交互式、协作式、情景式的多媒体远程教学成为现实，促进了i n t e r n e t网络教学的蓬勃发展。基于i n t e m e t 的远程教学系统作为一种全新的学校教育的补充，具有教学过程的交互性，教学内容更新快、教学媒体利用充分等特点。它打破了传统教学的时间和空间的界限，可以让人们体验到自由获取知识的乐趣。计算机与通信相结合产生的多媒体通信网络使得对信息的共享、传递与交流到达前所未有的方便和快捷。它的产生不仅仅是一场技术革命，给世界经济和人们的工作、生活方式带来根本性变革的同时，对教育也产生了全方位的影响，使教学内容、教学方式、方法、教育机构、观念等都产生了重大变化。1 9 9 5 年，国际信息界最引人注目的大事是美国s u n 公司在i n t e m e t 上推出了w w w浏览器h o t j a v a ，其特点是具有动画功能，可向用户提供超文本格式的图像、图形、语音、动画等多媒体信息，并能把静态文档变成可动态执行的代码。它彻底改变了i n t e m e t 浏览器只能用来查询、检索i n t e m e t 网上信息的状态，为i n t e m e t 的教育应用开辟了新的广阔前景。目前，w w w 以其丰富的超文本信息( 图形、声音、动画及影像等) ，统的用户平台( 浏览器) 以及易用性得到了人们的广泛接受。联合国教科文组织1 9 9 8 年7 月在其一项调查报告中指出：无论是发达国家还是发展中国家，都不同程度存在教育滞后于现实需要的问题；而普及远程教育，尤其是网络教育不仅是解决这一问题的有效途径而且将成为革新传统教育模式的重要动力，网络教育的发展必将培育出一个崭新的文化产业，是人类快步走向现代科技文明时代的新希望。1 3 1 中国远程教育的发展远程教育在中国的发展经历了三代：第一代是函授教育。第二代是8 0 年代兴起的广播电视教育。9 0 年代，随着信息和网络技术的发展，产生了以信息和网络技术为基础的现代远程教育。以网络c a i 为起点的现代远程教育体系的建设，得到了我国的高度重视。1 9 9 4 年底，”中国教育和科研计算机网( c e r n e t ) 示范工程”由清华大学等l o 所高校共同承建。1 9 9 6 年清华大学王大中校长率先提出发展现代远程教育：1 9 9 7 年，湖南大学第一个建起了网上大学。1 9 9 8 年9 月，教育部正式批准清华大学、北京邮电大学、浙江大学和湖南大学为国家现代远程教育第一批试点院校。1 9 9 9 年教育部制定了关于发展我国现代远程教育的意见。1 9 9 9 年9 月，“c e r n e t高速主干网建设项目”立项，目标是在2 0 0 0 年1 2 月之前完成c e r n e t 高速主干网的建设。2 0 0 0 年，教育部批准了1 5 所高校开展现代远程教育。江泽民总书记在第三次全国教育工作会议上明确指出：”要以远程教育网络为依托，形成覆盖全国城乡的开放教育体系，为各类社会成员提供多层次、多样化的教育服务”。基于因特网的远程教学完全突破了地域和时间的限制，使得有可能最充分地利用和优化我国教学资源，为最广泛的人群提供教育服务。同时，它势必冲击现有的传统教学模式和管理模式，给教育领域带来深刻的变革。l ，3 2 嗣外网络教育概茏在发达国家，网络教育的主体是高等教育、成人教育、继续教育和职业教育。美国是目前远程教育规模最大的国家。4 4 的高校向全社会提供各种远程教育，接受远程高等教育的学生约占全日制在校学生的3 2 。在英国今年2 月，英国高等教育基金理事会( h e f c e )拟订了一个“e u n i v e r s i t y ”计划，要整合英国各大学的力量，建立一个网上大学。他们计划通过英国已有j a n e t 和超级j a n e t 网络系统，向全球提供远程教育。据世界经合组织的研究表明，从1 9 9 5 年到2 0 0 0 年，全世界的远程教育市场规模在以每年4 5 的速度增长着。2 0 0 0 年，全世界有7 0 0 0 万人通过网络方式进行学习。1 4 本课题的研究意义和工作进展1 4 1 问题与目标二十世纪八十年代以来世界上几乎所有发达国家都已相继建成了国家级的教育和科研计算机网络，并相互连成覆盖全球的国际性学术计算机网络i n t e m e t 。这种全球计算机信息网络的产生加快了信息传递速度，为广大教师学生，以及科研人员提供了一个全新的网络计算环境，从根本上改变并促进了他们之间的信息交流、资源共享、科学计算和科研合作，成为这些国家教育和科研工作最重要的基础设施，从而促进了这些国家教育和科研事业的迅速发展。而相对于发达国家，我国的网络远程教育还只是开始。目前的一些远程教育采用的技术方案多以卫星电视专门通讯线路为主，绝大多数的学生还需在固定的时间到固定的教学点去上课，这已不能满足现代远程教育的国际化发展趋势。因此，研究和推广以i n t e m e t 为环境，学生通过网络学习网络课程势在必行。1 9 9 4 年开通的c e r n e t 是中国四大骨干网之一，主要面向教育和科研单位，是全国最大的公益性互联网络，是我国开展现代远程教育的重要平台。c e r n e t 目前有2 8 条国际和地区性信道，总带宽达到2 5 0 m b p s 。与c e r n e t 联网的大学、中小学等教育和科研单位达9 0 0 多家( 其中高等学校8 0 0 所以上) ，联网主机1 2 0 万台，个人用户达到8 0 0 多万人。为了适应国家面向2 1 世纪教育振兴行动计划中远程教育工程的要求，1 9 9 9 年，c e r n e t 开始建设自己的高速主干网。利用国家现有光纤资源，在国家和地方共同投入下，到2 0 0 1 年底，c e r n e t 已经建成2 0 0 0 0 公里的d w d m s d h 高速传输网，覆盖我国近3 0个主要城市，主干总容量可达4 0 g b p s ；在此基础上，c e r n e t 高速主干网已经升级到2 5 g p b s ，1 5 5 m 的c e r n e t 中高速地区网已经连接到我国3 5 个重点城市；全国已经有1 0 0多所高校的校园网以1 0 0 1 0 0 0 m b p s 速率接入c e r n e t 。我国现代远程教育资源的建设现在还只是处于起步阶段，现代远程教育资源建设的核心是教学资源建设，而网络课程是教学资源的重要组成部分。到目前为止，教学资源的匮乏已经成为制约远程教育发展的重要瓶颈。为了更好地进行网络课程建设，使其在质量、速度、效益和可持续发展等各方面取得经验，并在技术标准、开发规范、项目管理和运行体制等方面进行有意义的探索，教育部高教司提出了高等教育公共课和专业基础课网络课程建设项目，主要任务是建设一批具有自主版权的高等教育网络课程建立科学的、6系统的网络课程开发规范和标准。结合完成该项目的部分工作，我们的任务和目标是开发以c e r n e t 为运行平台，基于w e b 的网络计算机化学课程系统，提供授课、讨论和答疑等教学活动的支撑环境，探索一套完整、高效、切实可行的网络课程开发方法和规范，为以后进一步开发网络课程奠定良好的基础。1 4 2 工作进展本论文所完成的工作基于i n t e m e t 的计算机化学远程教学系统，主要是建立了以c e r n e t 为运行环境的网络计算机化学教学系统，提供了切实可行的授课支撑平台。在本系统中，结合包括文字、图像、声音、动画等多媒体，讲授了计算机化学的基础知识，课程内容涵盖高等学校化学类和化工类教学的一些重要内容，并提供了测验、答疑等教与学的环境。同时对网络课程的开发方法做了一定的有意义的探索，为后续工作打下了良好的基础。二、基予in t e r n e t 的计算机化学远程教学系统的开发环境、开发过程和技术实现本论文辑研究的计算机化学远程教学系绞，服务器环境为w i n d o w sn t4 0+ s p 5 + o p t i o np a c k4 和s q ls e r v e r7 0 ，w e b 服务器软件选择i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r4 0( i i s 4 ) ，掰络瀑程凑容设谤采弱了怒文本拣鼋避语言h t m l ( h y p e r t e x t m a r k u p l 繇g 糙g e )和蘸于服务器的a s p 技术，以m i c r o s o f tf r o n t p a g e2 0 0 0 、m a c r o m e d i ad r e a m w e a v e r6 0 和v i s u a l i n t e r d e v6 0 为主要开发工其窕成懿，测菱器采用m i c r o s o f t i n t e m e t e x p l o r e r 4 0 及鞋上版本。其中涉及列诸多应用软件的使用，多种媒体信息的集成，以及交互式人机界面的建立等一系列技术问题。2 1 歼发环境2 1 1 用户谶行环境硬 譬最低要求c p u 类型：因特尔奔腾1 6 6 m h z ：内存：3 2 m r a m ；显示分辨率与色彩：8 0 0 6 0 0 1 6 位：瓣络穰入设备：阏卡或者调制辩调器；其它多媒体配鼹：1 6 b i t 声卡，街箱等。软件环境w i n d o w s 9 5 或w i n d o w s 9 8 中义版，浏览器搬荐m i c r o s o f ti n t e m e te x p l o r e r4 0 和n e t s c a p ec o m m u n i c a t o r4 6 阻上版本。2 。l 。2 _ 菝务器鏊王推荐使用w i n d o w sn t 的高档服务器服务器操作系统采用n t s e r v e r4 0 ( s p 5 ) ，数摇黪采霜m ss q ls e r v e r7 0 。2 1 ，3 开发墨具o w e b 拜发工鼷m i c r o s o f tf r o n t p a g e2 0 0 0m a e r o m e d i ad r e a m w e a v c r6 0v l s u a li n t e r d e v6 。o文字处理m s w o r d2 0图形图像a d o b ep h o t o s h o p 5 0 2u l e a dp h o t o l m p a c t5 0m a c r o m e d i af i r e w o r k s3 0a c d s e e3 0动画u l e a d 疆fa n i m a t o r4 。0m a e r o m e d i af l a s h5 0音颈w i n d o w s 9 8 自带的录音机，c a k e w a l kp r 0 9 0 ，r e a lp r o d u c e r - p l u s8 0 a c t i v e x 控 孛开发平螽m s v i s u a l c + + 6 02 2 阡发过程基于i n t e r n e t 的计算机化学网络课程系统的开发过程大体上包括课程系统分析与设计、脚本谁作、技术规范制定、獠序设计、系统测试、系统运行维护等六个部努，这六个部分互相依赖、羹褶影响，构成一个统一的整体。2 2 i 系统龠析与设许我们这套计算税化学瓣络谋程系统，使用对象是各大专院校化学类或相关专业的学生可以作为初学者的辅导材料或者自学材料。计算撬化学罨纯学帮计算机稳结合的门课稔。计算瓤化学敲学习不仅需要学生掌握大量化学信息的查询方法，化学软件的用法，而且要求学生能很好地将所学知识融套贯通，楣赢结合。多媒体辅助教学方式正怒要帮助学生更好地完成上述任务。同对结合网络技术，以实现远程多媒体辅助教学。网络技术主要采用客户机服务器模式，与平常的多媒体辅助教学在计算机技术上重点鸯所不厨，采用瓣技术巍不同。因此，在系统设计上，投据课稳的教学爨标和内容，合理地选择设计教学媒体信息，充分利用文本、图形、图像、动画、声音等媒体，并在系统中根据应用鬻要进行有机结合，形成优化的教学系统结构。系统的主要部分为授课模块，同时配备有定量的习题以检测学习效果。在线测验能帮助学生复习和巩固知识。述提供网步稿吴步签疑模块：b b s 翻电予郄 孛。研制本系统力求做到以下几点：( i ) 以符合学生进行系统自学的规律，能引导学生积极思考，有利于学生创造性思维豹发曩麓黢鄹。( 2 ) 溺盖教育部相关课程教学指导委最会所制定的本门课程的全部基本要求和知识熹，适当结会“毒等教育蠢游2 l 激纪教学游容窝谨程侮系敬苇诗”豹或豢。镣衾零门课稷的内在逻辑体系和学生的认知规律。( 3 ) 程疑难关键知识点上提供多种形式和多屡次的学习内容。报据不阉的学习层次设置不同的知识单元体系结构。( 4 ) 课程内容模块化，模块的划分应舆有相对的独立性。模块内容皮根据具体的知识要求采弱文本、声誊、围蟓、动灏等多零孛浅理形式。妻测郏分可援据具俗的知识罄嚣设置。( 5 模涣组织结构其露开放德帮可扩充往。课程结构为动态臻次结擒，置建交超相关知识点间的关联。确保用户在学习或教学过程中可根据需要跳转。( 6 ) 界面直观发好，课程内容的设计应尽量加入交互方式，激发学童在学习过程中主动参与巍积极愚考。在疑难豹知识点上充分发撂多媒体豹功能，疑现其内涵，使学生能够深刻体会，从而有利于培养学生获取知识的能力和创新能力。( 7 ) 系统麓奁校嚣溺及c e r n e t 上委嚣运嚣。2 2 2 脚本制作教学软件中脚本，就燎整个课鼹的教学纲要和鬃俸实施的规剐，鞋及菜些功能实现酶方法和过稷等。它的设计、编制工作是系统开发中的极其整要的一环，需媳具有良好化学素养和计算机技能的系统开发人员岛具有丰富教学经验的专家学者通力合作完成。其体过程般是善先峦开发人员套阕与教学内容槿关熬国内癸教毒葶、文献，写出拐缡，然嚣经过化学专家审查其内容和结构，给出意见，弼反复修改后形成意见稿，最后双方一起讨论如旃将谩恕野靛教学游客逶过计算橇教闷络被恰当建表现窭卷。我们成立了一个由开发人员和计算机化学的学科专家、教授严格把关的创作小组。制作脚本内容顺序与软件的流程顺序对应，巍括教学内容惩瓣、文伟名、显示部分、声音部1 0分、控剁部分和说噗部分等。我 | j 程脚本制作过程中，力求内容详尽，每一个页嚣都经过细心地推敲，尽量做到既涵箍所有的教学要点又突出多媒体与网络的优势，力求通过大量图形、璎灏窝实鲷终诗葵孛a 纯学数理论巍学习方渡，壹鼹、麓法戆表达出来，势程声音解说上给学艇种真实课堂的气氛和感觉。使学生对相关知识点易于理解、接受和掌握。为畿粪正达到教学鬣豹打下整实酶鏊礁。2 2 3 技术规范的制定从软件工程的角度来讲，任何比较大规模的软件开发工作都需簧群体的力量协作完成。在系统设计豹最初玲段制定切实可行的技术觌藏是十分必要的，它不仪可以节省大量的时间和精力，而且可以使课程系统具有统的风格和良好的交互界面，易于用户使用。驽瓣技寒援藏羲裁定不是一传蕊单瓣事，嚣舞全磊秘长远鑫冬考虑，并在瑟发过程孛不叛遣补充和完善。经过多次的讨论，我们最终据漱在c e r n e t 上运行的黼络谋程建设开发援范。本论文的研究工作主要遵循如下技术规范：( 1 ) 用户运行环境硬件煅低要求c p u 类趔：因特尔奔腾1 6 6 m h z ；凑存：3 2 氧r a 酝；显示分辨率与识彩：8 0 0 6 0 0 1 6 位；阏络接入设备：鹚卡或者调铡熊调器：其它多媒体配爨；1 6 b i t 声卡，酱箱等。软件环境w i n d o w s 9 5 或w i n d o w s 9 8 中文舨，浏览器撼荐m i c r o s o f ti n t e m e te x p l o r e r4 0 和n e t s c a p ec o m m u n i c a t o r4 6 以上版本。( 2 ) 驻务器瓣耋推荐使用w i n d o w sn t 的高档服务器，服务器操作系统采用n t s e r v e r4 0 ( s p 5 ) ，数据纛采用m ss q ls e r v e r7 0 。( 3 ) 媒体格式媒体是黼络课程内容的重要组成部分，包括文本、图像、图形、动画、音频和筏频等类型，网络课程的设计与开发过程中，要认真按照网络学习的要求规划、设计、制作、管理和使用好各种媒体素材。对于重漤的教学素材，w 以建立数据库( 包括文件名、媒体类i 】銎、文 睾辏式、疑疆、标题、蠹容摇述、关键诿、对瘟豹知滋点等字段) ，蔽便于管理和查询。媒体的规格和质量要能够满足教学要求，其文件格式要适应浏览器显示和尽量进行压缩赴淫戳减少网络传输量：图像：采用w e b 页中常用的j p g 和g i f 格式，推荐使用p h o t o s h o p 、p h o t o d r a w 、f i r e w o r k s等图像处理较件制作；动蕊：可以使用g i f 动裁、f l a s h 动疆和a v i 格式及其它用网页螽带的疆序显示的动画：誊频：采耀w a v 、m i d i 及r e a l a u d i o 或n e t s h o w 等渡式媒俸格式；视频：建议采用a v i 、m p e g 及r e a l v i d e o 或n e t s h o v ，等流式媒体，流式媒体要提供宽豢稻窄带蘸络传输两秘格式鼓谈磊户选耩。( 4 ) 课程网页的设计要求描述性文字要精炼、准确。中文字体尽量用宋体和黑体，字号不宣太小和交化太多，背景颜色应与字体前景颜色协调，以便减少在屏幕上阅读的疲劳。网页色彩要与内容相适应，背景颜色应与前景颜色协调，各页问也不宜变化太大。鹜最音乐疲选曩恰当。同网页中不宜同时出现过多动态区域。网页长度不宜太长，一般不要超过三屏，在8 0 0 * 6 0 0 霹幕分辨率下不瘦横淘滚器，每门课程的网页应保持统一的风格和操作界面。控翻功髓、操作方法符合常瓶习惯。图l 显示的是本网络课程网页结构的基本样式。用来表现具体教学内容的各种媒体，包括背景、文字、图形、图像、动画、视频、圈标和按钮等，还有声音、背景音乐和不可视信息，它们均默此撵式为依掇进行有枫的组会，使网页保持一致的风摄。图1 缀嚣结擒基本撵炎( 5 ) 秘簧开发工蕊建议采用m i c r o s o f tf r o n t p a g e2 0 0 0 + m a c r o m e d i ad r e a m w e a v e r6 0 + v i s u a li n t e r d e v6 , 0歼发鄹夏和建立网菇，两页中缀件可班采用j a v aa p p l e t 、a c t i v e ) ( 等。( 6 ) 网页巾的导航要求网站的网页组织要反映课程的目泶层次结构和网状结构。嗣页问的联系要便于学习者对知识缝构的掌握。在圈页中皮骞到课程起始夏( h o m e ) 、魏一页、露一页、上一层、楣关内容的超链接，应提供由关键词( 基本概念) 和目录树查找相关网页的快速跳转功能。对于描绘教学痰容兹塞溪媒辖 燕要提供查逶窝藏接显示珐钱。( 7 ) 网络课程网站的文件结构瓣结静文 牟结梅簧根据章节、通雳两页、缀徉帮媒体类登等适当遗建立耱寂静子毯最，单个子目录中文件数目不宜太多。以方便维护。( 8 ) 基本教学环境设计基本教学环境包括与网络课程学习直接有关授课模块、答疑系统、课程学习讨论系统和留言薄。答疑系统；提供答疑网茭赛瑟，劳够霹阚题与瓣答进行瓣页发程。也霹默建立羹动答疑系统。谦程学爵讨论系绕：瘟提供基予w e b 豹讨论组内容浏览、提交、簧理等臻箍e留言本：为学生和教师以及系统维护人员提供一个交流场所。2 2 4 载序谩许开麦程序设计开发是任何软件开发工作的重点和核心。本系统开发工作主要分为3 部分：静态w e b 开发、动态a s p 主页程序开发、数据库开发。站点基本框架的建立，w e b 页面的制作是通过m i c r o s o f tf r o n t p a g e2 0 0 0 的可视化界面设计来实现。服务器端运用a s p 撰写应用程序；客户端使用h t m l 、d h t m l 、j a y a s c r i p t 、v b s s c r i p t 等工具语言撰写应用程序。并利用数据库软件和媒体制作软件完成设计目的，同时利用m sv i s u a lc + + 6 0 开发使客户浏览器能够接收和显示平面或立体模型的a c t i v e x 控件，以上具体细节见“技术实现”部分。2 2 5 系境测试我们开发的计算机化学网络课程系统经历了三方面的测试：( 1 ) 课程内容科学性的测试，教学的内容方面由专家严把质量关。由开发人员为计算机化学教学专家演示课程内容，听取他们对课程内容正确性的评价和意见，及时修正不妥之处：( 2 ) 系统运行可靠性的测试。在系统的开发过程中，我们认真调试程序运行的每一个细小环节，并利用第三方测试程序，以期获得公正客观的分析和改进意见，力争在开发过程中发现潜在的问题，并及时加以解决。( 3 ) 在校园网上建立站点试运行，接受实际运行的考验，广泛征求各方面的意见，不断对系统进行完善。2 2 6 系统运行堆护系统运行维护是整个软件工程的最后一个环节，它在某种意义上也相当于系统的二次开发。我们建立网络教学系统后，要进行系统的日程维护，并根据用户的反馈信息及时发现问题，进行修改与增强，使系统得到更多的优化和充实。2 3 关键技术实现本论文所实现的计算机化学网络课程系统是用于辅助大学本科生及研究生计算机化学基础课的教学。要充分利用多媒体计算机技术和互联网技术，将多种教学媒体，包括文字、图形、图像、动画、声音有机地组合在一起，并且在各种媒体间按照课件的内部结构建立逻辑连接，集成为具有界面友好、具有良好交互能力的系统。这些都要借助于可视化网页编辑工具m i c r o s o f tf r o n t p a g e2 0 0 0 和m a c r o m e d i ad r e a m w e a v e r6 0 ，以及开发a s p 程序的集成开发环境v i s u a li n t e r d e v6 0 和其它相应的工具软件来实现。1 42 3 i 实现纛辘所涉茂的相关技术简逮( 】) t t p 和h t m lh t t p ( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 超文本传糖协议楚w e b 的基础协议，服务器和浏览器均采用h 1 v r p 传输w e b 文档。以实现它们之间的通倍。从w e b 浏览器到w e b 服务器的每一个文挡请求都是一个叛豹逡接过程，在文楼请求时抒牙连接，文楼传送螽美 l i 连接。h t m l ( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ) 裁文本豁注溪富怒i s o 撂准8 8 7 弘- 标壤耱逶用型标注语吉s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ) 的一个应用，是一种功能强大静标记谣言，臻描述鲡俺将文本格式亿。它哥垮于生成侯w e b 溺览器密看蠹哿跨平台超文本文档，是创建w e b 页和发布信息的格式。( 2 ) a s p 和a d oa s p ( a c t i v es e r v e rp a g e ) 动态鼹务器夏，是m i c r o s o f t 公司凝一代开发动态网页的技术，它将v b s c r i p t 语言嵌入了h t m l ，完全具备开发复杂应用的语言环境。a s p 页面的嚣发与h t m l 完全一致，霜蛰逶豹编辑器露霹，无憝手工编译，虽与m i c r o s o f t 豹a c t i v e xs e r v e rc o m p o n e n t 技术紧密结合，可以在a s p 程序中使用对象组件。a s p 具有开发简单、功戆强大等优点，可疆 常巍藤建炙疆复杂蠡譬w e b 液雳。a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t s ) 为a c t i v e x 组传中靛数据库访阀组仕，a s p 就是遵过它实现对数据库的访问。a d o 具有易使用、开发执行快速、消耗系统资源较少和占用磁盘空闻，l 、等往点。矮a d o 可以镬羧务器遮弱辫本逶l 妻o d b c 孬取弱搽级数据库骚务嚣豹数据。a d o 技术与a s p 结合可以建立提供数据资讯的网页内容，只需在嘲页面中执行s t r u c t u r e d q u e r y l a n g u a g e ( 络梅纯蠢寻语言，闯称s q l ) 撵令，诖簇户在满菱器器甏中输入、更新和删除w e b 服务器上的数据资料。当用户端的浏览器填好表单所要求输入的资料并按下“s u b m i t ”按钮后，缀过互联黼、内联网传送黼阿p 请求到w e b 服务器，该请求在w e b 服务器执行一个表单所指定的a c t i v es e r v e r a g e s 程序，通过o d b c 驱动程序。连接到支持o d b c 的数据库上，执行a s p 文档所指定的s q l 指令。最后将执行的结果以h t m l揍式传送给臻户浏览器。图2 为a s p 工作原理。$ t a s p_ h - - - - 一 h t ma s p 囝d b c )w e b 服务器数据库1服务器皱娶膈2a s p 工作原理圄( 3 ) 流媒体( s t r e a m i n gm e d i a ) 技术s t r e a m i n gm e d i ai sam e t h o do fm a k i n ga u d i o ，v i d e oa n do t h e rm u l t i m e d i aa v a i l a b l ei nr e a l - t i m e ，诫啦n od o w n l o a dw a i t , o v e ft h ei n t e m e to rc o r p o r a t ei n t r a n e t s 奠上疑r e a t n e t w o r k s公询给流媒体下的定义。般来说，流包含两种含义，广义上的流燕使音颁和视频形成稳定秘连续豹终稳瀛鞠露敛浚翳一系技术、方法蟊捺没爨墓称，我稻霹矮上称之菇滚媒体系统；而狭义上的流是相对予传统的下载一咧放( d o w n l o a d ，p l a y b a c k ) 方式而言的一种媒体臻蕊，麓麸i n t e m e t 主获取誊蔟秘灏频等遥续黪多媒薄滚，客户可以透搂载逸播放，篌对延大太减少。所谓流媒体就是采用流式传输方式在i n t e m e t 上播放的媒体格式。而流式传输方式赠愚将整个多媒俸文件经避特殊酶藤缩方式分成一个令压缭雹，由撩务器淹用户计算枫连续、嶷对传送。在袋用流式传输豹系统中，用户不必像采用下载方式那样等整个文件全部下载宠毕，丽是只需很短时间的启动延时即可在用户的计算机上利掰解压设备对压缨瓣多攥稳交 孛进抒解歪霸矮蕴，娆霹多媒体文转滟裂余豁分还奁蘑台继续下载；随着i n t e m e t 的发展，多媒体储息在嘲上的传输越来越重要，筒