基于AIR的電子教案系統的設計與實現

胡巖 戚佳慧 吳敏

摘要：針對目前常見電子教案開發工具開發效率不高、演示時字號不易調整、數據不易共享等問題，作者嘗試設計并實現基于AIR的電子教案系統。本文首先對系統框架、功能、數據存儲等進行設計，然后詳細介紹系統實現過程中的關鍵技術。通過試用表明該系統達到預期設計目標。

關鍵詞：電子教案；AIR；設計

電子教案是借助計算機將教學材料進行有機的歸類、鏈接和合成，以便在課堂教學中進行演示、查閱及打印輸出的教案[1]。電子教案已經廣泛應用于大學及中小學課堂教學之中。目前，常見的電子教案制作工具有PowerPoint、Authorware等，這些工具具有操作簡便、應用范圍廣等特點，但由于不是專門為編輯電子教案所設計，教師在使用這些工具時容易出現編輯教案效率低，實現復雜交互比較困難等問題。例如，PowerPoint就存在播放時不能實現按需放大字號的問題；另外，這些工具還普遍存在系統的跨平臺性比較弱和教案數據不方便為第三方共享、復用率比較低等問題。

為解決上述工具中的不足，本文設計并實現了一個基于AIR(Adobe Integrated Runtime)技術的電子教案系統。該系統是一個電子教案編輯與演示的可視化操作平臺，主要提供電子教案的新建、導入、編輯、演示、保存以及打印等功能。系統將電子教案中常見的內容展現形式和交互動作封裝成不同組件，提高了電子教案的制作效率，同時將電子教案的數據存儲到XML文件和對應的媒體資源文件夾中，有利于實現資源的共享和復用。系統的特色之一是實現了大段文本的圖文混排編輯以及演示時按需調整字號大小等功能。

本文將首先介紹基于AIR的電子教案系統的總體設計以及各功能模塊；其次，論述在實現該系統過程中的若干關鍵技術；最后，總結本系統的成果并提出進一步完善的工作。

系統設計

系統基于AIR進行開發，AIR是一個跨操作系統的運行環境，它利用Web技術（Flex，Ajax等）來構建富Internet應用程序并部署為桌面程序[2]?；贏IR的系統既具備桌面程序的強交互特性又具備Web程序的跨平臺特性，能極大地提高用戶體驗。

設計模式好壞、系統功能的設置是否合理以及數據是否易讀取是衡量一個系統優劣的重要標準。下面從系統架構、系統功能模塊和數據存儲格式三個方面闡述系統設計。

1.系統架構設計

為了實現電子教案素材，如文本、圖片、音視頻等數據與用戶業務邏輯的分離，數據與界面呈現形式的分離，系統采用MVC模式架構系統，分為模型(Model)﹑視圖(View)和控制器(Controller)三個部分，如圖1所示。模型用于封裝與應用程序相關的數據和業務邏輯，該系統模型定義了系統整個電子教案的結構以及常見交互組件的模型，圖1中Courseware模型用于記錄電子教案的名稱、路徑以及定義教案數據存取的方法，Choice模型用于記錄選擇題的題干、選項、正確答案、已選答案等狀態；視圖是模型的外在表現，一個模型可以對應多個視圖，系統中的數據模型就對應了編輯和演示兩個視圖，視圖一般是通過組合設計模式實現的，通過組合可以實現系統整體視圖和子視圖具有一致性，圖1中視圖部分就是由教案系統，Syspanel、CoursewareMenu、ChoiceComp等子視圖組合而成；控制器是模型和視圖溝通的橋梁，用于處理用戶的行為事件和數據模型的更新事件，當模型加載數據完成時，系統會拋出COMPLETE事件，由控制器通知視圖更新。

2.系統功能模塊劃分

編輯電子教案的一般流程為：首先新建教案，接著編輯教案，然后演示(預覽)教案，最后保存教案，在編輯與預覽環節往往需要做適當的調整。通過分析此流程并結合教案使用者的需求，可將基于AIR的電子教案系統劃分為教案編輯和教案演示兩大模塊。系統具體功能模塊如圖2所示。主要模塊具體功能如下。

系統操作模塊主要用于控制電子教案的輸入輸出，包括教案的新建/導入、保存/另存、打印以及退出。

電子教案在演示的過程中一般以分頁的形式展現，因此本系統的教案編輯以頁為基本單位，它分為結構編輯和內容編輯兩部分。

結構編輯模塊主要用于用戶設計電子教案的結構以及一些整體樣式的設置，包括電子教案頁面的添加、刪除、排序、分組以及背景等整體樣式的設置。

內容編輯模塊主要用于對每頁內容的編輯，包括文本、圖形、聲音、視頻以及常見的交互題型如選擇題、連線題等的插入、移動、復制、粘貼、刪除等。

導航模塊主要是在演示提供頁面導航的功能。導航模塊將教案的結構信息解析為導航菜單，并控制顯示菜單形式。

內容演示模塊主要提供頁面的展示功能，并控制頁面中內容的展現方式以及交互方式。

電子白板模塊主要是用于教案演示時給教案添加注釋，輔助教師教學。電子白板的功能包括內容書寫、添加標記、加亮文字等。

3.電子教案數據存儲格式設計

電子教案數據存儲形式的好壞將直接影響到教案的共享復用效果。數據存儲一般可以選用DOC、XLS、XML和數據庫文件等多種格式，但是考慮到數據的共享性、可復用性以及擴展性，通常選用數據庫文件格式或者XML格式存儲數據。分析電子教案的結構可知，一份教案一般有若干部分(Part)組成，每部分又由多個頁面(Page)和Part組成，每個頁面上又包含若干交互內容(item)，整個電子教案內容結構呈現樹形，XML相對于數據庫更能方便直觀地表現這種結構，因此本系統選擇XML為存儲電子教案數據的格式。

系統在設計時并沒有將電子教案的所有內容存儲在一個XML文件中，而是將其存儲為一個記錄電子教案結構的主索引文件和若干個表示教案每一頁內容的文件。這樣存儲數據有兩個好處：一是使整個電子教案的數據結構更加清晰，查找數據更加方便；二是數據共享復用時方式更加靈活，如當第三方僅僅只想借用電子教案的一頁或幾頁內容時，只需加載相關的頁文件，從而避免了因加載整個電子教案文件產生的數據冗余，提高了文件的使用效率。

電子教案數據的主索引文件為main.xml，其中包含兩類節點，一類為part節點，用于定義教案的層次結構以及導航信息；一類為page節點，用于記錄頁面的索引信息。

main.xml的結構如下所示：

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… …

記錄頁面內容的XML數據包含在main.xml中page節點的ref指向的索引文件中，記錄頁面內容的XML文件結構可以分為三個層次：page、body、item。page為根節點，其中除包含一個body節點外，還定義了一個頁面的樣式屬性節點informationDeclaration用于記錄頁面的樣式信息。每個page僅包含一個body，body中可以包含多個item，item定義的是教案中交互組件的信息，如類型、位置、大小以及內容等。每個item都含有一個type屬性用于定義組件的類型，如文本組件的屬性為type="text"、選擇題組件的type="choice"。頁面數據的XML結構如下所示：

… …

… …