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摘要：以《计算机图形学》这门课程为例，介绍多媒体CAI课件在计算机教学中的应用。文章重点论述了基于Authorware的多媒体教学软件的设计思路和交互式功能、ActiveX控件、知识对象等关键技术的实现。经过教学实践，该课件取得了较好的效果。
关键词： CAI；多媒体；Authorware；交互式；计算机
中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)35-2067-03
Application and Research of CAI in the Computer Instruction
WEI Wei
(School of Information and Computer, Anhui Agricultural University, Heifei 230036, China)
Abstract: Take Computer Graphics as example, application of CAI in the computer instruction is given. The article focus on the design of multimedia instruction software based on authorware and implement of some key technology, like interactive function, ActiveX control, Knowledge Objects. In the teaching practice, the software has achieved good resulds.
Key words: CAI; multimedia; Authorware; interactive; computer
1 引言
随着计算机和现代网络技术的不断发展，教学课件的应用水平也在不断提高，传统类型的课件往往不易更新或者不能充分满足教师与学生之间的教学要求。为了解决此类问题，新型的多媒体计算机辅助教学（Computing Aided Instruction，CAI）课件相应产生[1]。多媒体教学具有形象生动的鲜明特征，它集图形、图像、文字、语音、音乐、视频、动画和交互技术于一体，使教学环境变得生动有趣，使学生掌握知识变得更加容易；它能够达到各种不同层次内容的需求。多媒体CAI课件能够充分实现高效、功能强大等优点，作为一种新的教学形式具有非常重要的意义和广阔的发展前景。
目前，绝大多数课件都是针对课程一味的呈现板书的形式，内容空洞，交互性较差，与一般的课堂板书教学没有多大区别，而CAI类课件的使用比传统的课堂教学更加清晰的显示出教师教学思路，因而当其应用于基础知识讲解时取得了较好的效果。然而，对于学习计算机科学与技术的学生来说，大多数相关科目都属于既拥有理论推算也不乏实际操作等研究，单纯的板书类课件对学习并不能起到充分的调动作用，尤其是一些动态的演示效果更加没有生动的突出。为了使计算机类专业的学生能够更好地将书本上的理论知识转变为他们的实际能力，我们在CAI探索的基础上设计了多媒体教学课件。该课件提供给学习者一个完善的内容、生动的演示以及具有强大交互式功能的知识教育和使用环境，更好的将CAI应用于计算机教学中去。下面主要介绍笔者设计的《计算机图形学》课件的设计思路及关键技术实现：
2 功能实现
2.1 设计目标
Authorware是最常用的多媒体教学软件开发工具，它采用了流程线的设计方式，用各种图标实现条件、判断，面向对象的设计方法，使用知识对象简化了开发过程，支持数据库；强大的扩展性，支持 ActiveX、Xtras，用户自定义函数[2]。
利用Authorware7.0.1制作计算机图形学多媒体课件，运用Authorware的面向对象的可视化编程，构建多媒体程序结构，包括添加多媒体界面、背景音乐、动画元素、控制交互式功能，以及ActiveX控件、知识对象及库和模块的应用，制作出由清华大学出版社出版的《计算机图形学》整本书的文字教学说明，并配有声音讲述、效果图像、动画演示、多功能查找、书签、以及单元综合测验，实现真正的多种媒体相结合构建交互式多媒体教学课件[3-6]；并使用Photoshop制作相关效果图，使用Flash加强课件的教学效果，加强计算机图形学的教学效果。
2.2 总体方案
以清华大学出版社出版的《计算机图形学》为制作蓝本，多媒体CAI课件全面实现《计算机图形学》的教学功能。主体包括三个功能模块，分别是：进入课程，课程简介，学习目标。其中“进入课程”是本课件的主题内容，有完整的运行界面，用户登录、退出等界面。内部教学内容又分为9个章节，其中含有声音讲述、引用视频讲解以及动画和效果图，每个章节后面都包括小测试等交互功能。真正实现多媒体CAI教学系统的友好界面，为教师课堂教学提供良好的交互性，提高教学效果。
“进入课程”模块包括《计算机图形学》的主题教学内容（9章），每个章节都有若干演示画面，采用框架整合，并通过“返回”按钮返回目录，各个章节又采用群组进行管理。教学内容中多采用FLASH动画进行演示过程。
整个课件界面素雅，保持清晰明确的教学风格，同时又不失大量的交互性以及动画特效。
3 关键技术实现
3.1 交互技术
一个多媒体片段具有双向的信息传递方式，即不仅可以向用户演示信息，同时也允许用户向片段传递一些控制信息，这样多媒体片段就具有交互性。交互性是通过在片段中设置许多交互点来实现的，每一个交互点都给用户一个对程序或其他用户进行响应的机会。片段会对这些响应进行记录和比较，然后根据响应结果来决定下一步应该运行哪一部分。在Authorware中是通过交互图标在程序中实现交互功能的，可以提供各种交互方式，如按钮、热区域、热文本以及文字输入等。
通常有许多不同的方法允许用户进行交互。根据不同的交互方法，用户将采取不同的响应方法。在本实例中用户登录过程的制作就是典型的交互式设计，要求用户输入用户名后选择进入课程还是退出。采用文本输入和按钮两种交互方式，界面和流程线以及热区域的选择如图1、图2所示：
图1 用户登录界面和流程线 图2 热区域的交互设置和流程线
进入课程后在文本浏览方面可以用框架与导航图标制作，结合二者使用可以进行翻页、查找、返回等功能，其中还可以加入群组图标，包括其它功能也加在内部。在本实例中使用导航图标实现的功能包括：上一页、下一页、书签、查找、测试、返回以及控制音频讲解。“上一页、下一页、查找”是导航图标中属性设置而成，书签和测试采用群组图标整理而成，“返回”使用GoTo语句调用。流程线如图3所示。
3.2 知识对象
Authorware增加了知识对象（Knowledge Object）工具，以此为用户提供了一种友好的多媒体软件开发环境。知识对象的一个最大特点是简单易学、使用方便，即使是对计算机程序设计不熟悉的人，也能够利用知识对象所提供的功能，很快掌握操作方法，制作出多媒体软件。其中主要包括Application和Quiz知识对象。Application知识对象可以帮助用户制作一些与课堂教学或练习有关的多媒体软件，特别适合制作 CAI应用程序。Quiz知识对象可以直接制作小测验。
本实例通过使用Application知识对象直接对其进行修改整合，可以方便的创作出带有书签等功能的多媒体CAI课件，包括在其中设置教学中的章、节、小测验等。还可以在软件中加入登录内容实现系统安全性管理。此时，整个多媒体CAI课件的结构框架已经基本形成，只需要将部分界面进行修改，添加文字脚本内容即可。其中对书签的功能可以实现添加、删除书签。对热区域进行显示并指定章节的提出，用户可以点击章节标题达到添加书签的目的，或者可以直接删除书签。流程如图4所示。
本实例采用了小测验的形式进行交互性的设计。测验采用知识对象中的Quiz知识对象。打开Quiz知识对象向导中，Introduction简单介绍Quiz的功能；Delivery options设置大小和存储位置；Application Layouts设置测试界面；Genneral Quiz options用于设置测试选项；logon set up，Data tracking,Scoring，Generic feedback 等分别设置测试；Add question用于添加题目的类型。
3.3 ActiveX控件
前面几个章节都采用了声音配合文字图像动画的使用进行教学。在第七章中我们采用了视频教学与文字图像相结合的方式。本章的视频采用了清华同方股份有限公司和清华大学计算机系制作的《计算机图形学》视频教程文件。采用了Authorware特有的ActiveX控件进行制作。
ActiveX技术是一种嵌入式程序技术，它其实就是OLE和 OCX的融合。其实质是允许一个应用程序插入到另外一个应用程序中运行，以便用第一个应用程序所创建的信息能够成为第二个应用程序所创建的信息的一部分。Authorware调用控件的方法是通过ActiveX Xtra函数的“CallSprite”实现。
选择“插入”菜单下的“控件”-“ActiveX”命令，打开“Select ActiveX Control”对话框，找到“Windows Media Player”控件，单及OK打开属性，在URL一栏中指定视频所在位置，输入路径。
拖入计算图标，输入SetIconProperty(IconID@"play",#mask,@"play")和SetIconProperty(IconID@"play",#invertmask,FALSE)。
SetIconProperty是系统函数，用于设置Sprite图标的属性。invertmask是用于遮挡页面上其他的内容，这样就可以同时播放视频同时观看课件。运行效果如图5所示。
3.4 程序的调试与打包
整个《计算机图形学》网络教学课件制作完毕时要对程序进行调试并打包。调试可以通过播放和停止来进行调试，或者通过标志旗帜进行部分调试。当设计完成后要对程序进行发布，因为不可能所有用户都要安装Authorware7.0.1，因此打包的目的是使程序可以单独运行。有2个版本，一个是需要一个run-time应用程序支持才能播放，另一个是把run-time和打包程序分开。在此选择无需run-time，集成为exe文件。另外还要把使用过程中需要的自定义函数dmtoolsxtra等支持文件同时放到打包文件夹下。
4 小结
本文利用Authorware制作出《计算机图形学》多媒体课件，图文并茂、生动形象、交互性强，实现了真正的多种媒体相结合构建多媒体教学课件。这为《计算机图形学》的教学提供了更加灵活的技术手段，也使学生在学习的同时得到乐趣，激发了他们的学习欲望。经过教学实践，收到了较好的效果。这种课件的功能还有很多，可以根据实际需要进一步开发。
参考文献：
[1] 张丽华. 《计算机应用基础》多媒体课件的设计与实现[J]. 计算机与网络，2007,(1):59-61.
[2] 杨象驰. 基于Authorware的多媒体教学软件设计研究[J]. 计算机工程与设计，2004,25(5):697-699.
[3] Macromedia. Using Authorware 7. Adobe Corp.，2003.
[4] Simon Hooper. Authorware: An Introduction to Multimedia(2nd Edition)[M]. Prentice Hall，2000.
[5] 张军征. 多媒体教学软件设计与开发[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[6] 朱红康. 多媒体Authorware 7.0 课件制作教程[M]. 北京：人民邮电出版社，2006.
关键词： CAI；多媒体；Authorware；交互式；计算机
中图分类号：TP37文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)35-2067-03
Application and Research of CAI in the Computer Instruction
WEI Wei
(School of Information and Computer, Anhui Agricultural University, Heifei 230036, China)
Abstract: Take Computer Graphics as example, application of CAI in the computer instruction is given. The article focus on the design of multimedia instruction software based on authorware and implement of some key technology, like interactive function, ActiveX control, Knowledge Objects. In the teaching practice, the software has achieved good resulds.
Key words: CAI; multimedia; Authorware; interactive; computer
1 引言
随着计算机和现代网络技术的不断发展，教学课件的应用水平也在不断提高，传统类型的课件往往不易更新或者不能充分满足教师与学生之间的教学要求。为了解决此类问题，新型的多媒体计算机辅助教学（Computing Aided Instruction，CAI）课件相应产生[1]。多媒体教学具有形象生动的鲜明特征，它集图形、图像、文字、语音、音乐、视频、动画和交互技术于一体，使教学环境变得生动有趣，使学生掌握知识变得更加容易；它能够达到各种不同层次内容的需求。多媒体CAI课件能够充分实现高效、功能强大等优点，作为一种新的教学形式具有非常重要的意义和广阔的发展前景。
目前，绝大多数课件都是针对课程一味的呈现板书的形式，内容空洞，交互性较差，与一般的课堂板书教学没有多大区别，而CAI类课件的使用比传统的课堂教学更加清晰的显示出教师教学思路，因而当其应用于基础知识讲解时取得了较好的效果。然而，对于学习计算机科学与技术的学生来说，大多数相关科目都属于既拥有理论推算也不乏实际操作等研究，单纯的板书类课件对学习并不能起到充分的调动作用，尤其是一些动态的演示效果更加没有生动的突出。为了使计算机类专业的学生能够更好地将书本上的理论知识转变为他们的实际能力，我们在CAI探索的基础上设计了多媒体教学课件。该课件提供给学习者一个完善的内容、生动的演示以及具有强大交互式功能的知识教育和使用环境，更好的将CAI应用于计算机教学中去。下面主要介绍笔者设计的《计算机图形学》课件的设计思路及关键技术实现：
2 功能实现
2.1 设计目标
Authorware是最常用的多媒体教学软件开发工具，它采用了流程线的设计方式，用各种图标实现条件、判断，面向对象的设计方法，使用知识对象简化了开发过程，支持数据库；强大的扩展性，支持 ActiveX、Xtras，用户自定义函数[2]。
利用Authorware7.0.1制作计算机图形学多媒体课件，运用Authorware的面向对象的可视化编程，构建多媒体程序结构，包括添加多媒体界面、背景音乐、动画元素、控制交互式功能，以及ActiveX控件、知识对象及库和模块的应用，制作出由清华大学出版社出版的《计算机图形学》整本书的文字教学说明，并配有声音讲述、效果图像、动画演示、多功能查找、书签、以及单元综合测验，实现真正的多种媒体相结合构建交互式多媒体教学课件[3-6]；并使用Photoshop制作相关效果图，使用Flash加强课件的教学效果，加强计算机图形学的教学效果。
2.2 总体方案
以清华大学出版社出版的《计算机图形学》为制作蓝本，多媒体CAI课件全面实现《计算机图形学》的教学功能。主体包括三个功能模块，分别是：进入课程，课程简介，学习目标。其中“进入课程”是本课件的主题内容，有完整的运行界面，用户登录、退出等界面。内部教学内容又分为9个章节，其中含有声音讲述、引用视频讲解以及动画和效果图，每个章节后面都包括小测试等交互功能。真正实现多媒体CAI教学系统的友好界面，为教师课堂教学提供良好的交互性，提高教学效果。
“进入课程”模块包括《计算机图形学》的主题教学内容（9章），每个章节都有若干演示画面，采用框架整合，并通过“返回”按钮返回目录，各个章节又采用群组进行管理。教学内容中多采用FLASH动画进行演示过程。
整个课件界面素雅，保持清晰明确的教学风格，同时又不失大量的交互性以及动画特效。
3 关键技术实现
3.1 交互技术
一个多媒体片段具有双向的信息传递方式，即不仅可以向用户演示信息，同时也允许用户向片段传递一些控制信息，这样多媒体片段就具有交互性。交互性是通过在片段中设置许多交互点来实现的，每一个交互点都给用户一个对程序或其他用户进行响应的机会。片段会对这些响应进行记录和比较，然后根据响应结果来决定下一步应该运行哪一部分。在Authorware中是通过交互图标在程序中实现交互功能的，可以提供各种交互方式，如按钮、热区域、热文本以及文字输入等。
通常有许多不同的方法允许用户进行交互。根据不同的交互方法，用户将采取不同的响应方法。在本实例中用户登录过程的制作就是典型的交互式设计，要求用户输入用户名后选择进入课程还是退出。采用文本输入和按钮两种交互方式，界面和流程线以及热区域的选择如图1、图2所示：
图1 用户登录界面和流程线 图2 热区域的交互设置和流程线
进入课程后在文本浏览方面可以用框架与导航图标制作，结合二者使用可以进行翻页、查找、返回等功能，其中还可以加入群组图标，包括其它功能也加在内部。在本实例中使用导航图标实现的功能包括：上一页、下一页、书签、查找、测试、返回以及控制音频讲解。“上一页、下一页、查找”是导航图标中属性设置而成，书签和测试采用群组图标整理而成，“返回”使用GoTo语句调用。流程线如图3所示。
3.2 知识对象
Authorware增加了知识对象（Knowledge Object）工具，以此为用户提供了一种友好的多媒体软件开发环境。知识对象的一个最大特点是简单易学、使用方便，即使是对计算机程序设计不熟悉的人，也能够利用知识对象所提供的功能，很快掌握操作方法，制作出多媒体软件。其中主要包括Application和Quiz知识对象。Application知识对象可以帮助用户制作一些与课堂教学或练习有关的多媒体软件，特别适合制作 CAI应用程序。Quiz知识对象可以直接制作小测验。
本实例通过使用Application知识对象直接对其进行修改整合，可以方便的创作出带有书签等功能的多媒体CAI课件，包括在其中设置教学中的章、节、小测验等。还可以在软件中加入登录内容实现系统安全性管理。此时，整个多媒体CAI课件的结构框架已经基本形成，只需要将部分界面进行修改，添加文字脚本内容即可。其中对书签的功能可以实现添加、删除书签。对热区域进行显示并指定章节的提出，用户可以点击章节标题达到添加书签的目的，或者可以直接删除书签。流程如图4所示。
本实例采用了小测验的形式进行交互性的设计。测验采用知识对象中的Quiz知识对象。打开Quiz知识对象向导中，Introduction简单介绍Quiz的功能；Delivery options设置大小和存储位置；Application Layouts设置测试界面；Genneral Quiz options用于设置测试选项；logon set up，Data tracking,Scoring，Generic feedback 等分别设置测试；Add question用于添加题目的类型。
3.3 ActiveX控件
前面几个章节都采用了声音配合文字图像动画的使用进行教学。在第七章中我们采用了视频教学与文字图像相结合的方式。本章的视频采用了清华同方股份有限公司和清华大学计算机系制作的《计算机图形学》视频教程文件。采用了Authorware特有的ActiveX控件进行制作。
ActiveX技术是一种嵌入式程序技术，它其实就是OLE和 OCX的融合。其实质是允许一个应用程序插入到另外一个应用程序中运行，以便用第一个应用程序所创建的信息能够成为第二个应用程序所创建的信息的一部分。Authorware调用控件的方法是通过ActiveX Xtra函数的“CallSprite”实现。
选择“插入”菜单下的“控件”-“ActiveX”命令，打开“Select ActiveX Control”对话框，找到“Windows Media Player”控件，单及OK打开属性，在URL一栏中指定视频所在位置，输入路径。
拖入计算图标，输入SetIconProperty(IconID@"play",#mask,@"play")和SetIconProperty(IconID@"play",#invertmask,FALSE)。
SetIconProperty是系统函数，用于设置Sprite图标的属性。invertmask是用于遮挡页面上其他的内容，这样就可以同时播放视频同时观看课件。运行效果如图5所示。
3.4 程序的调试与打包
整个《计算机图形学》网络教学课件制作完毕时要对程序进行调试并打包。调试可以通过播放和停止来进行调试，或者通过标志旗帜进行部分调试。当设计完成后要对程序进行发布，因为不可能所有用户都要安装Authorware7.0.1，因此打包的目的是使程序可以单独运行。有2个版本，一个是需要一个run-time应用程序支持才能播放，另一个是把run-time和打包程序分开。在此选择无需run-time，集成为exe文件。另外还要把使用过程中需要的自定义函数dmtoolsxtra等支持文件同时放到打包文件夹下。
4 小结
本文利用Authorware制作出《计算机图形学》多媒体课件，图文并茂、生动形象、交互性强，实现了真正的多种媒体相结合构建多媒体教学课件。这为《计算机图形学》的教学提供了更加灵活的技术手段，也使学生在学习的同时得到乐趣，激发了他们的学习欲望。经过教学实践，收到了较好的效果。这种课件的功能还有很多，可以根据实际需要进一步开发。
参考文献：
[1] 张丽华. 《计算机应用基础》多媒体课件的设计与实现[J]. 计算机与网络，2007,(1):59-61.
[2] 杨象驰. 基于Authorware的多媒体教学软件设计研究[J]. 计算机工程与设计，2004,25(5):697-699.
[3] Macromedia. Using Authorware 7. Adobe Corp.，2003.
[4] Simon Hooper. Authorware: An Introduction to Multimedia(2nd Edition)[M]. Prentice Hall，2000.
[5] 张军征. 多媒体教学软件设计与开发[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[6] 朱红康. 多媒体Authorware 7.0 课件制作教程[M]. 北京：人民邮电出版社，2006.