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摘 要：基于WEB的超媒体CAI教学就是利用WEB作为教学媒体传送教学内容，使教学内容更生动活泼，更具有吸引力，有利于提高课堂的教学质量和教学效果。本文通过实际用例对CAI课件教学系统进行了研究。
关键词：超媒体；CAI课件；教学系统
中图分类号：TP391.72
在教育领域中，已经有越来越多的新技术应用于教学之中。超媒体（Hypermedia）教学以其教学方法新颖、形象、生动以及教学内容丰富、信息量大等优点，越来越受到广大高校师生的好评和欢迎。超媒体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。基于WEB的超媒体CAI教学就是利用WEB作为教学媒体传送教学内容，使教学内容更生动活泼，更具有吸引力，有利于提高课堂的教学质量和教学效果。本文对辅助教学系统提出了设计思想，进行了需求分析，采用了面向对象的UML建模語言，通过用例分析确定了系统总体功能模块结构图。
1 基于Web的CAI课件的特点
基于Web的CAI课件可在互联网Internet或局域网Intranet发布使用超媒体技术管理各种媒体信息，其实质就是一种Web应用程序。它是在服务器上运行的，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”。由于Internet广域网在教育上打破了传统教育的时空限制、地域限制，能更充分地利用教育资源，而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，所以基于Web技术的CAI研究越来越受到人们的重视[4]。基于Web的CAI具有以下特点：（1）资源的共享性。网络资源共享包含了网络环境资源、网络信息资源、网络人力资源的网络信息资源是核心；（2）信息的时效性。CAI软件在网络环境中，可以通过网络在极短的时间内获得所需的信息，如教材、参考资料等；（3）访问的便捷性。它不受时间和空间的限制，学生可以按自己的时间表，随时随地进行学习，真正实现没有围墙的大学，建成所谓的虚拟教室、虚拟大学；（4）媒体的多样性。它能提供多种文本、动画、声音、影视等教学手段和方法以适应不同学生的学习要求；（5）课堂的虚拟性。借助计算机的虚拟技术，直观地演示教学内容中的假设、推理，以及模拟教学实验环境，让学生进行“实际”的实验操作，培养学生的动手能力。
2 流媒体视频点播系统的设计
本系统基于三层架构，将系统分为表现层、业务层和资源访问层，其中资源访问层包括数据访问层和数据实体层。系统划分为前台模块和后台模块：（1）前台模块：是指学生用户子系统，它的使用者是在校学生。包括课程点播、在线考试、网上答疑、相关查询、教学评估和资料下载等模块；（2）后台模块：是指管理员子系统和教师用户子系统，它的使用者面向管理员和任课教师，在校学生无权访问后台系统。管理员子系统，顾名思义，是针对管理员的，通过该子系统，系统管理员主要的任务是系统设置、管理员信息维护和角色权限管理；而授权管理员主要负责任课教师信息维护、学生信息维护、基本信息维护和审核并发布课件。教师用户子系统是针对任课教师的，通过该子系统，任课教师可对课件（除审核发布课件外）、资源库、在线考试和网上答疑进行管理。系统功能模块如图3所示。
数据库是整个系统的核心，它的结构设计和安全维护将直接影响到整个系统执行的效率和系统的稳定性。因此在软件系统开发中，数据库设计应遵循一定的原则和必要的数据库范式理论，以减少冗余、保证数据的完整性与一致性。数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据。在设计数据库时应重点考虑以下几个因素：（1）数据库必须层次分明，布局合理；（2）数据库必须高度结构化，保证数据的结构化，规范化和标准化，这是建立数据库和进行信息交换的基础。数据结构的设计应该遵循国家标准和行业标准，尤其要重视编码的应用；（3）在设计数据库的时候，一方面要尽可能地减小冗余度，减小存储空间的占用，降低数据一致性问题发生的可能性，另一方面，还要考虑适当的冗余，以提高运行速度和降低开发难度；（4）必须维护数据的正确性和一致性。在管理信息系统中，多个用户共享数据库，由于并发操作，可能影响数据的一致性，因此必须用“锁”等办法保证数据的一致性。
3 系统的实现
系统模块的实现关键是要编写出可重用、可扩充和非常健壮的代码段。编写代码之初，首要的就是选取一种恰当的程序设计语言。C#是一种简洁、类型安全的面向对象的语言，开发人员可以使用它来构建在.NET Framework上运行的各种安全、可靠的应用程序。所以，本系统采用C#作为开发语言，在ASP.NET 3.5平台下实现整个系统的功能。（1）Common层的实现。Common层是所有层次可能用到的一些公共函数部分，包括数据库访问函数和一些文件操作、邮件发送等相关的函数。本系统中Common文件夹下的类同样是系统公用函数的封装，包括数据库访问函数的封装SqlDB.cs、邮件发送函数的封装SendEmail.cs、导出数据到word或excel的函数封装Export.cs和记录错误信息函数的封装ExceptionInput.cs四个文件；（2）实体层的实现。实体层是用来记录对象的属性等静态信息的，在系统中起到承载和传递数据的作用。本系统中有多个实体类，这里仅以DepartmentEntity为例进行描述。院系包含院系编号、院系名称、院系代码、简介和备注五个字段。院系实体类中应该定义以上所有这些字段，并且提供各个字段的初始值和接口；（3）数据访问层的实现。数据访问层主要实现对数据的保存和读取操作。本系统把访问数据库的操作统一封装在了数据访问层的各个类中，满足了三层架构中业务逻辑和数据访问的分离。另外，为了提高系统的运行速度和安全性，统一采用存储过程来进行数据库的操作，因此，存储过程的设计是数据层的核心，DataAccess层主要负责将业务层传递过来的数据传送给对应的存储过程，并执行存储过程。
4 结束语
本文是根据目前远程网络教学的发展现状，以建设网络教学资源为出发点，初步探讨了如何通过网络多媒体课件的开发设计来优化教学资源。本项目的实现是基于.NET 3.5平台、SQL Server 2005数据库的功能基本全面的超媒体教学CAI课件系统。整个系统以福建财政学院为背景，使用面向对象的思想，运用UML（统一建模语言）对系统进行建模，完成系统需求分析；使用三层框架对系统功能、数据库结构和系统项目结构进行设计；运用C#语言、.NET第三方控件结合CSS实现整个系统的功能。该Web超媒体课件系统，是集课件管理、注册登录、课程学习、辅导、讨论、练习、考试等多项功能为一体的远程教学系统。
参考文献：
[1]王炎.基于Web的超媒体教学CAI课件系统设计[J].电子设计工程，2009（02）.
作者单位：同济大学软件学院，福建厦门 361012
关键词：超媒体；CAI课件；教学系统
中图分类号：TP391.72
在教育领域中，已经有越来越多的新技术应用于教学之中。超媒体（Hypermedia）教学以其教学方法新颖、形象、生动以及教学内容丰富、信息量大等优点，越来越受到广大高校师生的好评和欢迎。超媒体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。基于WEB的超媒体CAI教学就是利用WEB作为教学媒体传送教学内容，使教学内容更生动活泼，更具有吸引力，有利于提高课堂的教学质量和教学效果。本文对辅助教学系统提出了设计思想，进行了需求分析，采用了面向对象的UML建模語言，通过用例分析确定了系统总体功能模块结构图。
1 基于Web的CAI课件的特点
基于Web的CAI课件可在互联网Internet或局域网Intranet发布使用超媒体技术管理各种媒体信息，其实质就是一种Web应用程序。它是在服务器上运行的，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”。由于Internet广域网在教育上打破了传统教育的时空限制、地域限制，能更充分地利用教育资源，而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，所以基于Web技术的CAI研究越来越受到人们的重视[4]。基于Web的CAI具有以下特点：（1）资源的共享性。网络资源共享包含了网络环境资源、网络信息资源、网络人力资源的网络信息资源是核心；（2）信息的时效性。CAI软件在网络环境中，可以通过网络在极短的时间内获得所需的信息，如教材、参考资料等；（3）访问的便捷性。它不受时间和空间的限制，学生可以按自己的时间表，随时随地进行学习，真正实现没有围墙的大学，建成所谓的虚拟教室、虚拟大学；（4）媒体的多样性。它能提供多种文本、动画、声音、影视等教学手段和方法以适应不同学生的学习要求；（5）课堂的虚拟性。借助计算机的虚拟技术，直观地演示教学内容中的假设、推理，以及模拟教学实验环境，让学生进行“实际”的实验操作，培养学生的动手能力。
2 流媒体视频点播系统的设计
本系统基于三层架构，将系统分为表现层、业务层和资源访问层，其中资源访问层包括数据访问层和数据实体层。系统划分为前台模块和后台模块：（1）前台模块：是指学生用户子系统，它的使用者是在校学生。包括课程点播、在线考试、网上答疑、相关查询、教学评估和资料下载等模块；（2）后台模块：是指管理员子系统和教师用户子系统，它的使用者面向管理员和任课教师，在校学生无权访问后台系统。管理员子系统，顾名思义，是针对管理员的，通过该子系统，系统管理员主要的任务是系统设置、管理员信息维护和角色权限管理；而授权管理员主要负责任课教师信息维护、学生信息维护、基本信息维护和审核并发布课件。教师用户子系统是针对任课教师的，通过该子系统，任课教师可对课件（除审核发布课件外）、资源库、在线考试和网上答疑进行管理。系统功能模块如图3所示。
数据库是整个系统的核心，它的结构设计和安全维护将直接影响到整个系统执行的效率和系统的稳定性。因此在软件系统开发中，数据库设计应遵循一定的原则和必要的数据库范式理论，以减少冗余、保证数据的完整性与一致性。数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据。在设计数据库时应重点考虑以下几个因素：（1）数据库必须层次分明，布局合理；（2）数据库必须高度结构化，保证数据的结构化，规范化和标准化，这是建立数据库和进行信息交换的基础。数据结构的设计应该遵循国家标准和行业标准，尤其要重视编码的应用；（3）在设计数据库的时候，一方面要尽可能地减小冗余度，减小存储空间的占用，降低数据一致性问题发生的可能性，另一方面，还要考虑适当的冗余，以提高运行速度和降低开发难度；（4）必须维护数据的正确性和一致性。在管理信息系统中，多个用户共享数据库，由于并发操作，可能影响数据的一致性，因此必须用“锁”等办法保证数据的一致性。
3 系统的实现
系统模块的实现关键是要编写出可重用、可扩充和非常健壮的代码段。编写代码之初，首要的就是选取一种恰当的程序设计语言。C#是一种简洁、类型安全的面向对象的语言，开发人员可以使用它来构建在.NET Framework上运行的各种安全、可靠的应用程序。所以，本系统采用C#作为开发语言，在ASP.NET 3.5平台下实现整个系统的功能。（1）Common层的实现。Common层是所有层次可能用到的一些公共函数部分，包括数据库访问函数和一些文件操作、邮件发送等相关的函数。本系统中Common文件夹下的类同样是系统公用函数的封装，包括数据库访问函数的封装SqlDB.cs、邮件发送函数的封装SendEmail.cs、导出数据到word或excel的函数封装Export.cs和记录错误信息函数的封装ExceptionInput.cs四个文件；（2）实体层的实现。实体层是用来记录对象的属性等静态信息的，在系统中起到承载和传递数据的作用。本系统中有多个实体类，这里仅以DepartmentEntity为例进行描述。院系包含院系编号、院系名称、院系代码、简介和备注五个字段。院系实体类中应该定义以上所有这些字段，并且提供各个字段的初始值和接口；（3）数据访问层的实现。数据访问层主要实现对数据的保存和读取操作。本系统把访问数据库的操作统一封装在了数据访问层的各个类中，满足了三层架构中业务逻辑和数据访问的分离。另外，为了提高系统的运行速度和安全性，统一采用存储过程来进行数据库的操作，因此，存储过程的设计是数据层的核心，DataAccess层主要负责将业务层传递过来的数据传送给对应的存储过程，并执行存储过程。
4 结束语
本文是根据目前远程网络教学的发展现状，以建设网络教学资源为出发点，初步探讨了如何通过网络多媒体课件的开发设计来优化教学资源。本项目的实现是基于.NET 3.5平台、SQL Server 2005数据库的功能基本全面的超媒体教学CAI课件系统。整个系统以福建财政学院为背景，使用面向对象的思想，运用UML（统一建模语言）对系统进行建模，完成系统需求分析；使用三层框架对系统功能、数据库结构和系统项目结构进行设计；运用C#语言、.NET第三方控件结合CSS实现整个系统的功能。该Web超媒体课件系统，是集课件管理、注册登录、课程学习、辅导、讨论、练习、考试等多项功能为一体的远程教学系统。
参考文献：
[1]王炎.基于Web的超媒体教学CAI课件系统设计[J].电子设计工程，2009（02）.
作者单位：同济大学软件学院，福建厦门 361012