構件技術在多媒體系統集成中的應用研究

文章編號：1962-5913(2008)13-0077-03

摘要：構件技術是現代軟件工程中軟件復用的主要發展方向之一，本文結合一個軟件包的開發過程，詳細分析了構件技術在多媒體系統集成中應用的方法，基于這一技術和方法設計開發的網絡多媒體集成軟件“E媒體課堂軟件包”已經成功地應用于教學。

關鍵詞：多媒體；課件；課堂管理；數據庫；

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

多媒體數據的集成技術廣泛應用于教育教學領域，教學網站、視頻課程和視頻課件已經成為遠程教育中一項重要的教學資源。多媒體視頻課件直觀、形象，方便了學生的學習，提高了學習的效果.但是絕大多數的多媒體視頻課件受到集成工具的制約，使課堂教學變成了看電影，教師備課變成了寫電影腳本，嚴重影響了教師的個性和主動性的發揮。基于這一認識，在充分分析教師教學的特點和學生的學習特點的基礎上，我們認為，構件技術的應用是解決多媒體教學課程中影響教師的個性和主動性發揮的一個重要途徑。

1構件及其屬性概述

構件又稱元件，是指可方便地插入到語言、工具、操作系統、網絡軟件系統中的一種獨立可重用的二進制形式的代碼和數據，它由接口(Interface)、實現(Implementation)和部署(Deployment)三部分構成，其中接口告訴構件的用戶該構件能完成的主要功能；實現是讓該構件得以運作的代碼。部署是構件的存在形式，一般即為二進制代碼或可執行文件。

構件具有封裝性、描述性、替換性、擴展性等四個重要屬性。

(1) 封裝性。構件內部實現的調整不會影響用戶的使用。

(2) 描述性。主要包括對構件的接口、實現和部署的描述。對接口的描述告知用戶構件所提供的所有接口名及各接口所能完成的服務；對實現的描述告知用戶構件是如何構造的，如數據存儲使用的是XML文件還是關系型數據庫；對部署的描述則告知用戶構件的運行環境，如COM+、CORBA等。

(3) 替換性。構件的封裝和描述屬性使得構件具有可替換性。只要有相同的接口，一個構件完全可以由另一個構件替換，哪怕它們的內部實現各不相同。

(4) 擴展性。是指在不影響用戶使用構件的情況下增加構件的功能。這種擴展可以藉由兩種方法達成。一是增加接口，該方法多為構件開發者采用，因為構件開發者可以直接對內部實現進行修改，同時考慮到兼容性，構件的原有接口會保留，而把新增的功能通過新添加的接口供用戶調用。二是授權(Delegating Responsibility)。該方法多為構件用戶使用，因為構件用戶無法直接修改構件的內部實現。該方法將創建一個新的構件，原構件無法提供的功能在此新構件中實現，已提供功能則在此新構件中繼續被調用。

2多媒體集成系統的特點

(1) 多媒體展示的集成性

這里的集成，包括兩方面的含義，一方面是多媒體信息載體的多樣性，需要一種能夠把多種信息進行集成展示的工具；另一方面是多個多媒體課件的集成展示。信息技術的發展，為多媒體數據的集成管理提供了高效、實用的信息平臺，多媒體課件的集成性是未來多媒體課件發展的主要方向。

(2) 多媒體元素的開放性

這里的多媒體元素是課件中所包含的任意文本、圖形、圖象、音頻和視頻信息。課件的開放性是指用戶可以根據教學需要，分離或組合課件所包含的任意元素或構件，或者增加若干相適應的構件元素。開放性的課件需要一個能夠有效管理這些元素數據的課件開發工具。開放性管理有利于媒體的集成，更有利于個性化的因材施教。但要注意，這里的開放性指的是開放式管理和整合，并不是侵權修改。

(3) 數據管理的智能性

多媒體課堂里的數據應該有兩方面的含義。一是多媒體課程數據，即前面提到的文本、圖形、圖象、音頻和視頻等信息資源和課件數據等，這些數據是多媒體集成系統中最有效的構件元素。二是課堂管理數據，包括學生聽課情況、學習效果等反饋數據。對這些數據的智能化分析和調整，是保證教師進行多媒體教學成敗的關鍵。

3基于構件技術的多媒體課件集成系統的功能結構及實現

多媒體課件集成系統由系統由課件管理模塊、課堂管理模塊、多媒體集成模塊、發布演示模塊和構件庫等五部分組成，其應用結構示意圖如圖1所示。

下邊給出課件編輯模塊、多媒體集成模塊和課堂管理模塊的功能設計方法。

3.1課件編輯模塊

為了突出本系統在課件方面的“集成性”、“可編輯性”和“靈活性”特點，我們專門設計了一個個性化的課件編輯器，該編輯器不僅具備所有的文本編輯器的特性，而且集成了課件模板、特效編輯功能，同時還分別支持試題庫數據、學生庫數據等數據庫，支持章節表數據、檢索數據、課堂日志數據、講義教案數據等數據列表，支持音頻視頻等多媒體數據。如果有必要，用戶還可以靈活增加其它的數據，如主題詞數據和飛播數據等等。經過綜合編輯的課件可以經過課件轉換工具加入構件庫或利用瀏覽器來播放。如圖2所示。

3.2多媒體集成模塊

多媒體集成模塊是本系統設計的重要組成部分，該模塊管理的主要對象是課堂教學中的各類教學資源構件。根據教學資源的不同的數據表現形式和不同的數據結構，我們把教學資源構件分為課程資源構件、學生資源構件和媒體資源構件三個部分。其中課程資源包括教學課件、課件素材、電子教案等；學生資源包括學生基本信息、課內教學活動信息和課外學習信息；媒體資源構件包括課堂內外的各類教學媒體和互聯網絡資源等。三類信息資源通過互聯網和瀏覽器整合在一起，如圖3所示。

3.2.1課程資源構件

包括教學課件、課件素材和電子教案的課程資源構件是該系統構件的重要數據對象。它們的表現形式為文本、圖形、圖象、音頻和視頻等元素，內容涉及面廣，格式豐富多樣?？紤]到多媒體元素的集成性，我們采用開放式素材管理模式，對各類素材進行相對獨立的管理。例如，對文本素材(包括章節表、教案和講義等)，我們使用了話框方式或視圖方式進行單獨管理，以本文、超文本或其它文檔方式進行存儲。完整的素材還可以上傳到遠程素材庫，方便了課件的整合和異構。

根據課件的使用方式，對已做好的課件的管理分為章節表管理、索引管理和使用方式管理等部分。章節表管理給出本課程的所有章節；索引管理可以對任一章節進行檢索；使用方式管理分為行出現式和整屏出現式，行出現式模仿教師板書方式，符合教師和學生的思維方式，整屏出現式適合學生自學和教師瀏覽總結。

為了方便教師對學生的考核，課程資源構件還集成了試題庫、知識要點庫等內容。教師對試題庫的管理分兩個層次。一是編輯層次，即在課件編輯和備課過程中編輯、增加、刪除和修改題庫中試題內容。二是在課件演示過程中(或者是在授課過程中)，隨時點擊相應按鈕，所選文字自動入庫。這樣大大增強了教師選題的靈活性，通常是在一門課程授完之后，一個完整的試題庫就建成了，不僅方便了期末考試和考查，更有利于本學科的課程建設。

3.2.2媒體資源構件

不同的學習方式要用到不同的教學媒體資源，教師在多媒體教室的授課方式和學生在課外通過互聯網進行學習方式截然不同，媒體資源也不盡相同。但要得到同樣的教學效果，必須對多種媒體資源進行整合。本系統把媒體資源構件按照不同的使用對象進行了統一的編碼管理，使教師和學生可以在不同時間，不同地點共享同一種教學資源。

3.3課堂管理模塊

課堂管理模塊由考勤管理、學習控制管理、課堂日志管理等幾部分組成，如圖4所示。

圖4 課堂管理模塊結構示意圖

本系統中，我們利用條形碼技術實現了本地課堂考勤的自動化，不論是課堂授課還是大型講座或報告，只需在門口或入口處放置一臺條形碼識別儀，報告者便可采集到學生的第一手資料。當然，如果不方便使用條形碼方式，可使用手動方式實現。學習控制管理是教師在多媒體教學環境中根據學生的學習特點將教學資源信息傳播給學生的一個重要途徑。這一過程中教師可靈活利用系統提供的各類教學策略，如重點播放式、要點提示式、課堂提問式等，不同的教學策略因人而異。課堂日志是根據上課時間、地點、內容和聽課人數、講課內容、提問方式和課堂效果等幾項內容的實時記錄，教師在上課前啟動課堂日志，下課后把課堂日志存盤，不僅方便了教師對學生的日常管理，而且做到了教學效果的實時反饋，加強了教師對教學過程的管理；基于試題庫的課堂提問方式，可以以提問、搶答和游戲的形式對學生的學習效果進行有效的檢測；課堂分析是對課堂日志綜合分析后形成的課堂教學效果的綜合評價。本系統的課堂效果展示如圖5所示。

4結束語

把多種媒體元素作為“構件”實時嵌入多媒體作品中，是多媒體數據集成的一個新思路，這一技術在我們開發的多媒體課件集成系統“E媒體課堂軟件包”中得到了具體的應用。和傳統的課件開發工具相比，基于構件技術的多媒體課件集系統把媒體元素作為“構件”引入課件集成領域，具有三個突出的優點：一是可以把在豐富的教學資源數據加以整合，引入課堂，二是用該系

統制作的課件可以即時加入課件資源庫和互聯網，三是可以通過教學過程全程“錄制”的數據分析，指導教師的教學設計和教學改革。

參考文獻

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