基于Web的超媒体教学CAI课件系统设计

1 引言
    基于Web的超媒体计算辅助教学CAI(Computer Assist—ed Instruction)课件系统是以浏览器／服务器B／S(Browser／Server)模式开发，可在互联网Intemet或局域网Intranet发布使用超媒体技术管理各种媒体信息的CAI课件，能够实施某种教学策略、传授教学内容，实现教学目标的计算机软件，其实质就是一种Web应用程序。由于超媒体课件具有多媒体超文本实现能力，并且有良好的交互和动态特性，所以借助Intemet或Intranet的计算机辅助教学和远程网络教育正在大力发展和推广。超媒体课件是在服务器上运行，用户只需利用浏览器访问即可，用户端真正实现“免安装、免维护”。因此，这里提出一种基于Web的超媒体数字CAI课件系统设计方案。

2 基于Web的超媒体课件系统设计
    超媒体(Hypermedia)是一种新的多媒体信息管理技术，是利用超文本方式组织和处理图形、图像、声音、动画和视频信息等各种媒体，并将其集成在计算机，从而能够更加自然，更加“人性化”使用这些多媒体信息。
    该Web教学课件系统采用浏览器/服务器网络计算模式，具有数据库系统、应用服务器、浏览器三层体系结构。图1是以《微机原理应用》课程为例的基于Web超媒体CAI课件体系结构。

    首先根据课程的文字稿所描述的知识点，该Web超媒体课件则以页面形式一一呈现课程中的知识点，使其一个个页面有机组合在一起，这样就能使每个知识点对应于Web超媒体课件的一个节点。然后，根据各个知识点的相互关系，设计出有利于教学应用的网页结构。Web超媒体课件的结构有线性和非线性两种，线性结构是将各知识点按一定的顺序进行串接，非线性结构是通过联想、相关等方式使知识点相互关联。超媒体课件中的信息结构则采用非线性的超文本方式。
    基于《微机原理及应用》Web超媒体课件总体结构为树状结构，如图2所示。其根目录分为网上课堂、在线交互、习题测试3部分内容，每一部分又分为具体的多项内容．每项内容又包含数个知识点。知识点之间采用网状结构，便于跳转，交互，从而有利于教学。

    (1)网上课堂 网上课堂包括课程学习、视频点播、模拟实验及网上答疑。其中，课程学习可提供《微机原理及应用》的精华内容，包括：计算机基本组成概述、微处理器CPU、总线和主板、存储器、中断及中断控制、I/O接口及总线。视频点播可提供播放优秀教师课堂现场的电子教案和音、视频材料；模拟实验是在计算机屏幕上模拟实验环境、实验过程、实验结果，使学生对实验步骤做到心中有数，提高学习的积极性；网上答疑可为学生提供使用疑难问题的关键词或章节进行问题查询。
    (2)在线交互 在线交互提供使用者与服务器端互相交流的内容，包括在线交流，学习园地，教学讨论，访客留言。其中，在线交流提供使用者之间、使用者与服务器之间的在线交流，具有实时性的特点。学习园地是由服务器端张贴有关计算机发展技术动态或其他方面的文章，供使用者学习。这一部分还提供后台管理功能，具有管理员入口。管理员能够张贴和删除文章。教学讨论是一个讨论区，使用者可以发表和回复文章。所张贴的文章存放在数据库中。访客留言允许使用者留言，留言存放在服务器端的一个TXT文件中。管理员可以对其删除操作。
    (3)习题测试 习题测试提供概念题、编程题和接口应用部分习题，以及在线测试。其中习题与解答是由教师完成对习题库习题的增、删、改、布置作业并解答。在线测试包括自我测试和统一考试，可实现随机抽题组卷并评分。

3 系统实现
    以Windows XP为开发平台，以Tomcat为服务器引擎，采用JSP／Servlet作为服务器端执行语言，以SOL Server 2000为后台数据库作为技术支撑，设计实现了基于Intemet／In—tranet标准协议的三层(Brower／Server，B／S)体系结构的《微机原理及应用》超媒体CAI课件。该超媒体CAI课件系统包括课程学习、课程点播、作业管理、在线测试、网上交流等教学的全过程。
    限于篇幅，在此仅举例说明在线测试模块中的在线考试模块功能。在线测试模块是教学系统重要功能模块，为学生提供在线考试(主要针对期中、期末等大型考试)、试题库管理、自动阅卷、试卷分析等功能。
    在线考试模块功能说明：用户登陆后，使用reading．jsp页面让用户确认自己的资料信息，随机产生题库，发送随机ID到test.jsp。test．jsp通过传来的信息，显示题目、考试计时，提交答题情况到jifen．class。loginC．jsp通过传来的ID，显示学生成绩。Zhuce．class文件通过传来的注册信息，保存考生注册资料，CTimeOut．class文件实现超时自动转向。
    经过前期分析、教学设计、脚本编写、素材准备与制作、网页生成等环节，实现在线测试页面。

4 具体应用
    该Web超媒体课件是一个基于实际需求开发的小型网络CAI教学应用系统。在设计过程中符合以教学设计为主．技术设计为教学设计服务原则；多种教学媒体一体化设计原则；便于学生自主学习原则；资源共享原则。因此Web超媒体课件不是简单的电子教材，而是一种全新的、创造性基于网络环境的学习平台，该平台为教师提供多种网上教学资源，为学生提供交互式学习。
    多媒体网络CAI集中课堂授课时，连接到服务器的客户机多达120台；网络考试和实验技能训练中可支持同时120人在线答题，支持音频与视频文件正常传送，这些文件的播放时间长达5 min。
    该Web超媒体课件系统经过半年测试使用，运行情况良好。图3显示调查该系统投人使用前后的数据分析图表。

    从Web超媒体课件的教学效果来看，课件所采用的多媒体形式较为合理，通过用超媒体课件中Flash动画演示《微机原理及应用》中难以理解的概念以及工作原理等教学内容，使学生更容易理解抽象的概念及理论，更深入地了解微机工作原理，起到辅助教学，节省学时的作用；通过增加模拟实验教学辅助性课件内容，使学生增强了自信。在实验过程中，学生发挥能动性并与计算机交互，完成实验，并大大减少实验器材的损坏，节省学校实验设备投资经费；通过将Web超媒体课件发布在网络上，更大程度地实现资源共享，使学生不受时间及空间约束，帮助学生发展兴趣爱好，增长见识，并对网络学习中学生在自主选择、自学阅读、听取课程知识的讲解和学习交流方面实现了充分的交互性。

5 结论
    综上所述，该Web超媒体课件的开发，基本实现了预期的系统功能需求和要求，该Web超媒体课件的使用，大大提高教学质量，提高学生分析问题和解决问题的能力，节省了资源，有很强的实用价值。