基于WWW技术的积件系统研究

计算机辅助教学通过多媒体教学课件，把先进的计算机技术、多媒体技术等应用于课堂教学中，有效地提高了教学质量和学习效率。但它在发挥积极作用的同时，也暴露出封闭性、静态性等问题，表现为:［1］课件体现的是开发者的教学理论水平与教学设计方法，限制了教师教学的主动性和灵活性；课件紧扣教学大纲和某版教材，只适用于特定的教学对象、教学目标和教学情境，很难进行重组改造以适应实际的教学情况。为解决这些问题，研究人员提出了积件的概念。［2］

　

一、 积件、积件技术与积件系统

积件（Integrabel Ware）概念提出后，引起研究人员的广泛关注，从教育学、心理学、信息技术等多个角度进行了研究，但目前尚未有一个统一的定义。［3］主要观点有：积件是教师根据教学需要，自己组合运用教学信息库、教学处理信息库以及工作平台的工作过程；积件是针对传统CAI课件的局限性发展起来的新的教学模式；积件是一种由教师根据教学需要组合运用多媒体教学信息资源的软件系统；积件是与教学策略、方法等无关，可以组合使用的基本教学素材［4］［5］。我们认为，从广义上讲，不论是把积件看作一个过程、一种模式还是一个软件系统，它都贯穿了以人为教学活动的中心，计算机为辅助工具，以不变的基元信息适应千变万化的教学实际需求的思想，为实现这一思想而采用的技术称为积件技术，利用积件技术开发的教学软件系统称为积件系统，利用积件系统进行的计算机辅助教学称为积件教学。从狭义上讲，可以按字面含义使用这个词，但应注意使用时的具体语境。

积件系统包括积件库和积件组合平台两个部分。积件库存储了一个学科（或课程）中与教学策略、教学对象、教学目标等无关的基元信息；积件组合平台则提供了一个对积件库中基元信息进行组合运用、直接供教师采用积件教学模式进行电子备课的实用工具。积件系统的主要特点有：

——重视人的主体性 积件将教学信息资源与教教学思想、教法、学习理论分离，把与其相结合的主动权交给了教师，充分体现了以人为本的教育思想。

——基元性与可积性 积件系统的素材以基元信息的形式保存在积件库中，利用这些基元信息，教师可以像搭积木一样制作出满足实际需要的各种各样的课件（单元课件）。

——通用性和开放性 一方面，积件库与教学大纲、教材版本无关，无论课程体系、教材版本如何变化，基元信息都可被不同的教师灵活选择应用于实际教学活动中；另一方面，积件库的开放性使教师可以按一定的标准规范，把新的基元信息存入积件库中，实现积件库的不断扩充和完善。

——多元性与整合性 各种教学软件各有长短，而优秀的教学软件能够有机地结合其它软件的优秀功能。积件组合平台可以兼容多种软件技术，并有机融合其它软件的优秀功能，充分体现现代教学软件多元化发展和整合运用的时代潮流。

——适用性与实用性 积件系统的结构决定了积件具有广泛的适用性；积件系统组合平台软件的易学易用性，决定了积件具有很强的实用性，容易被教师所掌握并灵活应用于各门学科的教学中。

——技术标准规范性 为实现通用性、可重组性和便于管理，积件文本格式、图形格式、声音格式、视频动画格式等都必须有统一的规范和标准，否则很难实现教学资源的组合。

　

二、 基于WWW的积件系统框架模型

WWW所提供的技术具有简单性、统一性、开放性和开发工具的多样性等特点，符合积件系统的基本要求，因此，我们提出了基于WWW技术的积件系统框架模型（图一）。


图一 基于WWW的积件系统框架模型

框架模型由积件资源库、积件组合平台和积件呈现界面三个部分组成，主要利用WWW的超文本协议作为积件基元信息的超媒体链接组合协议，适合网络传输的媒体格式作为积件基元信息的规范标准、Web页面作为课件内容的载体，可视化的Web页面编辑器作为积件组合平台，浏览器作为课件（单元课件）的呈现界面。另外，框架模型具有通用性，不仅适合在采用积件教学模式时，利用资源库和组合平台快速制作出适合课堂教学用的单元课件，还能支持助教型、助学型、网络型、单机型等其它类型教学软件的开发。

　

三、 积件资源库的设计

1.资源的分类 从框架模型可以看出，资源库是积件系统的基础，包含积件库和单元课件库两个部分。积件库是基础库，保存了某一学科（或课程）的基元信息。为方便制作、管理和应用，根据基元信息的特性，把它们分为原子积件、分子积件和呈现方式积件三类。

原子积件是不可再分的基元信息，基本形式为文本、图形、图片、动画、音频和视频等。为保证通用性，原子积件采用适合网络传输的媒体格式，如图形图片采用JPG和GIF格式，动画采用GIF89a、SWF、Java Applet等格式、视频音频采用ASF、RM、QuickTime等格式。

分子积件是以知识点为基础，以单一Web页面为容器，利用合适的呈现方式对相关原子积件进行组合。知识点的粒度必须合理，太大会造成Web页面过大，削弱了可积性；太小则知识点过于细碎，不利于使用。

呈现方式积件控制着原子积件在Web页面上的表现方式，如屏幕上图形的缩放、文字大小和进入方式、新窗口的弹出、视频的开关暂停控制、音频的音量控制、页面的进出方式等，具体表现为易于应用在Web页面上的各种级联样式表、脚本程序（VBScript、JavaScript）、Java Applet和Active X控件等。

单元课件是教师利用原子积件、分子积件和呈现方式积件，通过积件组合平台，结合特定教学对象、目标、内容、策略、方法和教学经验，可直接应用于课堂教学的小课件，表现为多个相关的Web页面。利用不同教师、不同时间开发的单元课件积累形成的单元课件库，既提高了教师电子备课的效率，也有利于多媒体教学经验的总结和水平的不断提高。

2.资源的编码和管理 积件资源库管理是积件系统重要的组成部分。从软件工程角度来说，随着资源数量的不断增加，资源管理显得更加重要。实现资源库管理首先必须设计合理的资源编码体系，为方便检索、维护和管理，编码应尽可能多地反映资源的信息，为此，我们设计了八位编码法。

由于积件资源具有种类多、数据量大的特点，因此很难直接采用数据库技术进行积件资源的存储和管理。一些研究人员提出了纵向式和横向式的资源库建设、管理方式。纵向式采用磁盘目录树方式直接进行资源的分类管理，它虽然简便直观，但检索查询困难；横向式以类型（如GIF图形类、AVI视频类）为基础，直接利用数据库进行管理，它虽然查询检索容易，但使用不方便。为了克服这两种方式的缺点，我们采用了以资源编码为基础、磁盘目录树和数据库相结合的混合式资源库结构（图二），数据库使用了简单易用的关系型数据库Access。

　

图二 关系数据库和磁盘目录相结合的资源库结构

从图中可以看出，资源数据库（IWDB）包括结构相同的原子积件表（aiwtb）、分子积件表（miwtb）、呈现方式积件表（eiwtb）和单元课件表（tutb），每个表由序号、资源编码、资源格式、资源描述、开发者姓名、版本号、开发日期七个字段组成。利用该数据库可以方便对资源进行查询检索、增删等。具体资源全部存储在磁盘中，除呈现方式积件采用二级目录（IWDB）外，其他三种资源均采用三级目录，一级为IWDB，在IWDB下建立以资源类属编码命名的多个二级目录，在二级目录下建立以资源类型编码命名的三个三级目录，分别存放原子积件、分子积件和单元课件，每个资源直接采用其编码为文件名。可以看出，该结构通过资源编码对数据库、磁盘目录和资源文件建立了一一对应关系，因此利用编码，可以实现对资源的方便管理和调用。

　

四、 积件的组合平台和呈现界面

1.积件组合平台 积件组合平台直接影响到采用积件教学模式时的电子备课效率和单元课件的制作效果，其要求是不需编程、易于使用，以所见即所得的方式支持快速制作。由于系统采用超文本协议，因此可以直接采用符合积件组合平台基本要求的Web页面编辑器，如FrontPage、Dream weaver等。利用这些工具软件，教师通过对教学对象、目标、策略、方法等的分析，从资源库中选择合适的积件或对已有的单元课件进行修改，就可以用可视化的方式快速制作出适合实际课堂教学使用的单元课件。

2.积件呈现界面 如果把资源库中的资源看作零部件，积件组合平台看作装配台，那么就可以根据实际需要组装出各种各样的产品，如助教型、助学型、网络型、单机型等。它们的共同特征是以Web页面的形式呈现，因此可以采用通用的浏览器，如Internet Explorer、Netscape等作为积件呈现界面。这些浏览器具有操作简单、易于实现各种资源呈现方式等优点，已经成为浏览器的界面标准。

工具条
可根据需要打开关闭的目录显示区 可根据需要极大极小化和分割的内容显示区


　

通用浏览器虽然方便易用，但毕竟不是专门为课堂授课开发的，在课堂多媒体教学中还存在着显示区不够合理、工具条不适用、功能分区不明确等缺点。可以采用两种方法解决这个问题，一是开发和采用一些授课辅助工具，如电子粉笔等；二是开发课堂授课专用浏览器，如我们利用VB开发了课堂教学浏览器CAIViewer。CAIViewer由工具条、内容显示区和可根据需要随时关闭打开的目录显示区三个部分组成（图三）。工具条只占界面上方一小条矩形区，保证了内容显示区的最大化。通过形象化按钮和热点文字提示，工具条能提供适合课堂教学用的多种工具，如使用帮助、内容显示区分割和极大极小化、图形图像的放大缩小、从资源库中快速查找调用资源等。

应该指出，积件系统涉及面较广，所提出的方案还需要改进，如如何将教学策略归并整理成基本资源放入资源库中，组合平台中如何采用Authorware图标流程式的开发方法，都需要做进一步研究。

　

【参考文献】

［1］ 陆勤．CAI发展综述［J］．高等教育研究学报，2001，24（2）：56－59.

［2］ 黎加厚．从课件到积件：我国学校课堂计算机辅助教学的新发展（上、中、下）［J］．电化教育研究，1997（3）：10—15，1997（4）：50—53，1998（1）：69—71.

［3］ 姚孟君．从课件到积件［J］．开放教育研究，2002，36（2）：41－43.

［4］ 朱家诚．用于CAI系统的积件技术研究［J］．合肥工业大学学报（自然科学版），2000，23（3）：398－401.

［5］ 季隽．积件库管理系统的现状与未来［J］．中国电化教育，2000，163（8）：13—14.

［6］ 傅雷，邹原，孙艺平．关于积件库建设的尝试和几点设想［J］．大连医科大学学报2002，24(3)：237－238.