通用型多媒体CAI系统的研究与实现

摘  要  本系统是集教师备课、教学、、评估等整套教学活动及学生自学于一体的教学管理软件，它集文字、声音、图形、图像、动画及影像于一体，可以实现文字编辑、公式编辑、图文混排等功能。本文阐述了系统的设计思想和关键实现技术。关键词  CAI课件；多媒体；1  引言随着机技术的，特别是多媒体和技术的出现，使CAI系统得到了快速发展。近年来，在我国也出现了大量形式、内容各异的教学软件，但纵观目前的研究发展状况，现有的教学软件大多仅是针对某一具体学科的，通常就是书本教材在计算机中的翻版；在教学内容的描述和呈现方式上缺乏灵活的结构，随着教学内容的变化，进行补充和修改比较困难，缺乏一定的可扩充性。一些流行的课件开发工具虽然功能全面，但操作复杂，不能针对教学的特点，而且制作的课件孤立的单独存放，不适宜检索、共享和评估。本课题的目的就是开发集教师备课、教学、考试、评估等整套教学活动及学生自学于一体的教学管理软件。2  系统的设计思想针对上述CAI设计中存在的问题，我们做了一些研究和尝试，开发了一个具有一定通用性的多媒体CAI系统。2.1 通用性能够适合多门学科的教学课件及考试题库的制作、建立、管理与使用，可以使用软件进行备课、教学、考试和评估等整套的教学活动。可通过关键词、标题链接课件，进行检索和查询，克服了独立课件因单独存放，不适宜检索、共享评估为教学带来的不便。2.2可扩充性系统提供了编辑器，能够随着时间的推移，需求与环境的变化，实现教师对教学内容的修改补充和完善，以适应不同学生不同层次以及不同专业的教学需要。2.3 超文本特性在编辑模块中制作了一个多媒体编辑应用平台，能够迅速地处理文本与图像的链接，将图像有机地嵌入文本当中，使学习材料生动、直观、便于理解。 2.4 贯通性本课题规划了试题库系统的总体设计结构和功能层次，提出了组卷策略及阅卷、成绩评价统计方法，使教学和测试融为一体，相互贯通，形成了教学的通用环境。3 系统的基本结构本系统使用面向对象的编程语言VB6.0，开发的CAI系统分为三个模块，即编辑模块、教学模块和考试模块。各模块相互独立，又构成一个统一的整体。

 图1  系统结构图3.1 编辑制作平台在编辑模块能够处理文字编辑；提供了公式编辑器能够编辑公式；可以运用画板进行绘图；能够设置课件的版面，处理声音、动画和视频等多媒体素材。在编辑的过程中能够进行预览，及时查看效果，进行修改完善，使课件的编辑制作具有可预见性。

                                         图2  课件编辑窗口3.2 教学模块可以按学科、关键词检索并打开相应的CAI软件；可以选择连续播放或是指令性播放课件；实现语音跟读；能够播放动画，模拟运动过程；播放图片，可实现图文链接，并可根据需要点击图片放大。                             图3  图文链接窗口3.3考试模块 可以按照课程分类输入各种题型，包含选择题、是非题、填空题和计算题等，并可以扩充试题的类型；存放试题和相应的标准答案；能够自动从题库中随机抽取试题或人机交互抽取试题形成试卷，并在形成试卷的同时形成相应的标准答案卷，两者都可存档及打印；可以对考后的成绩进行统计，分析，并保存结果。

                    图4   组卷属性设置窗口 4  软件设计中几个技巧性、技术性问题的解决 4.1灵活地运用了控件来创建用户界面用户界面是用户与应用程序进行交互操作的接口，而控件则是创建界面的基本构造元素。本系统灵活地运用了控件来创建用户界面。课题中充分利用了文本框和标签框的功能，设计实现了教学软件的文本部分的编辑和演示功能；采用批量控件的成组操作进行控件设置；采用控件数组的结构，通过索引来定义每个数组元素，灵活编程。采用Tree View和List View控件创建用户界面。本文在课件管理和题库管理界面都用到了这两个控件。4.2 编辑平台文字编辑器的设计在编辑制作平台上最常用到的一个功能就是进行文字编辑，虽然通过OLE调用Word等功能强大的字处理器，不失为一个办法，但如果应用程序的文字编辑并不需要很强的功能，使用Word就有杀鸡用牛刀之嫌，结果还会占用大量的资源。另外，应用程序所用到的文字编辑通常有其特殊性，比如字体、字颜色的处理都会有特殊处理，而Word是针对一般的文字处理而设计的，在功能上会面面俱到，不可能专门考虑特殊需要。本课题采用了一个类似超文本语言的方法，通过规定若干关键字如titl、text，用一个“/”作为控制码来表示一个特定的指令的开始；     自定义了分段和分行函数，并配合VB字符串处理函数，实现了对文字的编辑处理，如设置标题、内容的不同字体、字号，控制段落换行等功能。                                    图5 文字编辑器4.3 公式编辑器的设计设计过程中首先分别定义了公式信息、公式宽度、公式高度三个变量。在这里使用了标签框来确定公式内容的显示位置，定义了标签框的左上角横坐标和左上角纵坐标，并通过定义了一个动态标签框跟踪索引变量VarLabeltrack来确定标签框的位置。 在这里数字数据的读入以6位存储，字符数据以自由长度来存储。定义两个指针变量strPoint1和strPoint2，分别跟踪读取公式位置信息和内容信息，当读入数据时，首先读入指针strPointer1的数据结构信息，即公式的高度、宽度和坐标值。将公式的内容赋给一变量，即ss = Mid(equStrContent, strPointer1, strPointer2 - strPointer1)，采用打印的方式显示公式内容，Print ss。这种结构实现起来比较灵活，易于控制。                              图6  公式编辑器5  结束语 我们在整体规划和制作过程中努力做到使系统具有通用性、可扩充性和超文本性，以方便教师在不需编程的情况下修改和完善教学内容。为教师提供了良好的编辑环境，建库简单，易于维护。该系统的进一步方向是引入人工智能，嵌入专家系统，使教学系统可以根据学生的反馈信息自动地变更教学内容的布局，进一步完善在线讨论、在线答疑等实时交互的协同工作机制。 〔1〕李勇帆 著， 《多媒体CAI课件设计制作》，国防科技大学出版社，2002.2〔2〕朱培民 孙仰华 等著，“一个多媒体试题库的设计与实现”，机应用，2001.9〔3〕刘英群 何丕廉 著，“未来ICAI系统中的知识库”，计算机工程与，2000.3〔4〕汪浩 余胜全 著，“一个新型多媒体系统开发软件的设计与实现”，计算机应用，2001.10