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基于Web的多媒體CAI課件開發(fā)過程中若干問題的研究和實(shí)踐
【摘要】 基于Web的多媒體CAI課件是多媒體CAI課件與Web技術(shù)的結(jié)合。它將成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)多媒體CAI課件的主要形式。本文結(jié)合一個(gè)實(shí)例，介紹了在基于Web的多媒體CAI課件開發(fā)過程中對(duì)課件頁(yè)面進(jìn)行頁(yè)面優(yōu)化的原則和方法，并詳細(xì)介紹了課件中導(dǎo)航、查詢、測(cè)試等關(guān)鍵功能的JavaScript 程序?qū)崿F(xiàn)技術(shù)和方法。【關(guān)鍵詞】 多媒體，CAI課件，Web,頁(yè)面優(yōu)化
1.引 言
傳統(tǒng)類型的課件或者由于投資成本大（如基于編程為主的整體式課件），或者由于升級(jí)更新困難（如基于CDROM的多媒體課件），已不能滿足日益發(fā)展的需要。為了解決以上矛盾，伴隨著Web的出現(xiàn)和Web技術(shù)的發(fā)展，基于Web的多媒體CAI課件應(yīng)運(yùn)而生了。
作為這種全新類型課件的平臺(tái)，Web本身具有統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，良好的跨平臺(tái)特性和前所未有的廣泛的覆蓋性的優(yōu)點(diǎn)。在其上開發(fā)出來的軟件有著統(tǒng)一的良好的GUI界面，能夠支持多種多媒體格式，可提供高度的交互性，與其他的應(yīng)用程序有著方便良好的接口，特別是本身便以超聯(lián)接作為組織形式，因此其非常合適作為課件開發(fā)平臺(tái)。另一方面，用以開發(fā)、維護(hù)基于Web的軟件的工具大多可以免費(fèi)獲得，基于Web的課件對(duì)運(yùn)行的軟硬件平臺(tái)也沒有什么很高的特殊要求，這使得基于Web的CAI課件的開發(fā)維護(hù)費(fèi)用相對(duì)低廉；目前種種“所見即所得”的全圖形化的開發(fā)和維護(hù)工具也使得對(duì)開發(fā)維護(hù)人員的技術(shù)水平要求相對(duì)降低；由于各網(wǎng)頁(yè)之間相對(duì)獨(dú)立，因此可以十分容易的對(duì)課件進(jìn)行升級(jí)更新。另外在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，基于Web頁(yè)的課件可以以網(wǎng)頁(yè)為單位在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，具有較快的傳輸速度，在目前較低的帶寬下仍具有較好的應(yīng)用前景。 考慮到基于Web的多媒體CAI課件的以上優(yōu)點(diǎn)，我們?cè)趯?duì)國(guó)家教育部重點(diǎn)項(xiàng)目“博物館類CAI課件建設(shè)”進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)選擇了它作為項(xiàng)目總體方案。但在項(xiàng)目建設(shè)過程中，我們發(fā)現(xiàn)由于目前Web技術(shù)發(fā)展的局限性，使基于Web的課件方案也存在一些不足，主要是面臨網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度、平臺(tái)兼容性等問題的困擾。因此，在開發(fā)過程中必須對(duì)課件頁(yè)面進(jìn)行優(yōu)化，以使之能夠在Web上很好的運(yùn)行。另外，由于相對(duì)來說Web是一種全新的開發(fā)平臺(tái)，而Web技術(shù)發(fā)展又非常的快，所以課件中一些功能如導(dǎo)航、查詢等的技術(shù)實(shí)現(xiàn)便成為開發(fā)過程中突出的技術(shù)難點(diǎn)。為此，我們?cè)陧?xiàng)目開發(fā)過程中，特別在這些方面作了重點(diǎn)研究，并取得了一定的成果。
2.課件頁(yè)面優(yōu)化的原則和方法
頁(yè)面優(yōu)化問題雖然涉及到多方面，但其根本的立足點(diǎn)和目的是以下兩個(gè)：一個(gè)是加快頁(yè)面下載速度;另一個(gè)則是使頁(yè)面能象設(shè)計(jì)者所預(yù)先設(shè)想的那樣在用戶眼前顯示，在Web上這主要需要解決一個(gè)兼容性的問題。下面就分別從這兩個(gè)目的出發(fā)，討論一下對(duì)頁(yè)面進(jìn)行優(yōu)化時(shí)所依據(jù)的原則和實(shí)現(xiàn)方法。
2.1加快頁(yè)面下載速度的優(yōu)化
傳統(tǒng)上,在加快頁(yè)面下載速度方面所做的努力，僅僅局限于減少多媒體元素的使用數(shù)量和降低使用質(zhì)量,以取得較小的文件大小，從而加快頁(yè)面文件在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速度以達(dá)到加快下載速度的目的.我們認(rèn)為，僅依靠這方面的努力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所謂的頁(yè)面下載速度便可分成以下三部分：下載時(shí)間，渲染時(shí)間和可視性，好的設(shè)計(jì)者應(yīng)通過頁(yè)面優(yōu)化在三這者中找到一個(gè)平衡點(diǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生理想的下載，從用戶點(diǎn)擊請(qǐng)求到頁(yè)面總體框面顯示僅一眨眼時(shí)間，在頁(yè)面完全渲染完前用戶便可以從中搜索自己需要的信息。
2.1.1加快頁(yè)面下載的普遍原則
1） 去除不必要的多媒體效果和內(nèi)容: 可以用普通按鈕取代圖形動(dòng)態(tài)按鈕，用靜態(tài)圖像取代GIF動(dòng)畫，減少圖形化的花哨文字標(biāo)題，這些措施至少可以讓頁(yè)面下載時(shí)間縮短一半。
2） 用一切手段減少各種多媒體元素的大小。
3） 優(yōu)先使用相同的圖形或多媒體內(nèi)容: 缺省的Netscape和IE都會(huì)在RAM或硬盤上設(shè)置緩存來保存最近用到的圖形和文件，如果瀏覽器認(rèn)識(shí)相同的文件名，則它會(huì)讀緩存，從而大大提高效率。
4）提供低帶寬備用內(nèi)容: 如果你的文件格式不被認(rèn)識(shí)或?yàn)g覽器關(guān)掉了圖形開關(guān)，這些備用內(nèi)容就可派上用場(chǎng)了。
5） 對(duì)不是所有人都有必要或想看到的大型多媒體文件另置一頁(yè)，在原來的頁(yè)上僅提供一個(gè)按鈕或低分辨率圖形，邊上注明所鏈接文件的大小和預(yù)計(jì)下載時(shí)間。
2.1.2 對(duì)圖形的優(yōu)化處理
1） 減少圖形文件大小: 減少文件大小對(duì)加快下載速度有著突出的貢獻(xiàn),可以通過以下一些方法來減小圖形文件大小�！� 減小圖形面積---這可以通過剪切圖形或按比例收縮圖形來實(shí)現(xiàn)，要注意的是，按比例收縮后有可能在圖形上出現(xiàn)一些色斑。
· 注意顏色安排---通過降低色彩深度，使每一象素有較少的位數(shù)可使文件變小。而在一行內(nèi)不要放入過多顏色將使文件進(jìn)一步壓縮，這對(duì)GIF文件更加有效，因?yàn)镚IF僅是顏色的列表，它為每一行設(shè)置一個(gè)顏色列表，因此, 當(dāng)沿水平方向改變顏色時(shí)，應(yīng)盡量使用更多的相同顏色片段；基于相同的原因，當(dāng)使用連續(xù)色調(diào)時(shí)，應(yīng)盡量從頂部向底部延展，而不要在左右方向上延展。
· 調(diào)整圖像中的對(duì)比水平---大多數(shù)圖像軟件都提供重潤(rùn)色選項(xiàng),如伽瑪(Gamma)較正和加亮(highlight)/中調(diào)(midtone)/陰影(shadow)來改變一個(gè)圖像內(nèi)的對(duì)比�？s減這些值，通�？梢詼p少文件尺寸。
· 抑制抖動(dòng)---抖動(dòng)是指用現(xiàn)有調(diào)色板中顏色值來接近調(diào)色板中沒有的顏色，它傾向于增大GIF文件的大小，通過選擇通用安全216色調(diào)色板和用圖形程序里選擇“No Dither”選項(xiàng)可消除抖動(dòng)。
2） 在HTML文件中為圖形設(shè)置WIDTH和HEIGHT屬性: 用WIDTH和HEIGHT屬性來放大和壓縮圖示面積并不能加快下載，但它可以使瀏覽器在下載圖片前便確定正確的頁(yè)布局，先把文字和其他后繼內(nèi)容顯示出來，是用戶在下載圖片的同時(shí)便可開始瀏覽。
3） 隨同符號(hào)使用 LOWSRC屬性: 這個(gè)屬性允許我們指定另一個(gè)圖形文件，它將首先下載，并在由SRC屬性指定的圖形文件之前顯示出來，一般由它指定一個(gè)低分辨率、低色度的與SRC圖形相同大小的圖形，這樣下載將變快。
4） 使用交錯(cuò)式GIF和漸進(jìn)式JPEG：交錯(cuò)式GIF和漸進(jìn)式JPEG是對(duì)原來圖形標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展。其中交錯(cuò)式GIF向后兼容而漸進(jìn)式JPEG不能。當(dāng)下載后在頁(yè)面上顯示時(shí)效果就如同它是從一套百頁(yè)窗后顯露出來一樣。盡管他們不能加快下載速度，但用戶的感覺卻是加快的。
2.1.3 對(duì)表格〈TABLE〉的優(yōu)化處理
雖然用〈LAYER〉和在頁(yè)面布局時(shí)可以做到精確定位，但那也許只是將來的理想方案。在目前，為了得到一個(gè)真正跨瀏覽器，跨平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，還得用表格進(jìn)行局。
表格也許是目前網(wǎng)頁(yè)中用得最多的布局元素，因此，對(duì)表格的優(yōu)化就顯得特別有價(jià)值，雖然這部分優(yōu)化并不能減
少下載時(shí)間，但由于瀏覽器需要在填充表格內(nèi)容前完全理解表格的結(jié)構(gòu)，所以適當(dāng)?shù)谋砀襁\(yùn)用將大大縮短網(wǎng)頁(yè)的渲染時(shí)間。在使用表格時(shí)應(yīng)注意做到：
1) 將一個(gè)單一的大表格拆成多個(gè)小表格：這將加快頁(yè)面顯示速度，尤其當(dāng)頁(yè)面很長(zhǎng)而用表格進(jìn)行整體布局時(shí)更是如此。
2) 對(duì)〈TABLE〉、〈TD〉適當(dāng)使用Width屬性：在這一點(diǎn)上應(yīng)注意單元格內(nèi)的內(nèi)容的寬度，你定義的單元格寬度至少應(yīng)與內(nèi)容寬度一致，以避免瀏覽器的過濾作用對(duì)其進(jìn)行兩次渲染。
3) 千萬(wàn)不要嵌套表格：這將使表格處理時(shí)間以倍速上升，如果一定要嵌套，至少應(yīng)盡
使被嵌套表格保持簡(jiǎn)單。
4) 不要將太新的擴(kuò)展多媒體元素放入表格：這將使瀏覽器迅速崩潰。
其他多媒體元素的優(yōu)化處理
1) 對(duì)動(dòng)畫部分的優(yōu)化： 對(duì)Direct或 Authorware動(dòng)畫應(yīng)盡量壓縮幀數(shù)，并使用shareware流式傳輸處理，對(duì)一般網(wǎng)頁(yè)上常見的GIF動(dòng)畫，F(xiàn)LASH動(dòng)畫或JavaScript動(dòng)畫應(yīng)盡量少用，因?yàn)樗麄円话愠b飾效果外很難有什么其他作用卻會(huì)使頁(yè)面尺寸急劇增加。
2) 對(duì)背景音樂的優(yōu)化：優(yōu)先選用midi格式，采樣僅需8位、11kHz即可。如果需要語(yǔ)音朗讀的話，盡可能使用男聲，這可以采用更低的設(shè)置。盡量將聲音做成可選設(shè)置，優(yōu)先選用流式聲音傳輸格式。
3) 對(duì)腳本程序的優(yōu)化：許多網(wǎng)頁(yè)制作者認(rèn)為頁(yè)面中的 JavaScript等腳本語(yǔ)言不會(huì)使頁(yè)面變慢，然而大多數(shù)的腳本語(yǔ)言都是解釋語(yǔ)言，而非編譯語(yǔ)言，這就意味著他們裝載后還需被分析，這也構(gòu)成了頁(yè)面渲染時(shí)間的一部分，在使用腳本語(yǔ)言時(shí)，應(yīng)注意做到：
盡量將腳本嵌入頁(yè)面中，而不使用SRC屬性，因?yàn)檫@將引起對(duì)服務(wù)器的另一次請(qǐng)求，既加重了服務(wù)器負(fù)荷，又延長(zhǎng)了總的下載時(shí)間。
· 如果用腳本控制Plug-in 或 DHTML，盡量用一個(gè)內(nèi)置的裝載和運(yùn)行更快的函數(shù)來替代自己編寫的函數(shù)。
2．2 對(duì)兼容性的優(yōu)化
在兼容性問題上，既要考慮課件對(duì)各種操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)的兼容性，更要考慮課件對(duì)各種瀏覽器的兼容性。
2.2.1 在平臺(tái)兼容性上的優(yōu)化
當(dāng)課件在INTERNET上發(fā)布時(shí)，你無(wú)法設(shè)想你的用戶會(huì)在怎樣配置的機(jī)器上使用怎樣的操作系統(tǒng)，好在Web本身的跨平臺(tái)特性已為我們很好地解決了這個(gè)問題，使我們免于多次開發(fā)，但為了使課件能夠在各種平臺(tái)上正常顯示，仍需要我們?cè)诙x潛在用戶群時(shí)考慮許多細(xì)節(jié)，包括：顯示器的分辨率和色深，對(duì)音頻和視頻的支持情況，各種平臺(tái)上相同字體的差異，各種平臺(tái)上顯示調(diào)色板之間的差別等等。
2.2.2 在瀏覽器兼容性上的優(yōu)化
與由于瀏覽器不兼容帶來的影響相比，由于平臺(tái)不兼容對(duì)課件開發(fā)所帶來的影響幾乎可以忽略不計(jì)了，各大主流瀏覽器開發(fā)廠商或者由于商業(yè)上的考慮而故意制造不兼容情況，如Netscape和IE；或者為了追蹤技術(shù)發(fā)展不得不造成新版本某些部分事實(shí)上不向后兼容，如Netscape Communicator 4.5與以前版本對(duì)JavaScript的處理；再加上其他難以計(jì)數(shù)的各種非主流瀏覽器，如何消除瀏覽器兼容性對(duì)課件開發(fā)的影響，才是課件開發(fā)者所真正要關(guān)心的問題。
在這次課件項(xiàng)目開發(fā)中，考慮到Netscape 和IE加起來占了瀏覽器使用總數(shù)的90%以上，而且均可以從網(wǎng)上免費(fèi)得到，所以開發(fā)以IE 4.0 版為主，同時(shí)兼顧Netscape 4.0 以上版本；對(duì)某些重要的功能，如果兩者需用不兼容技術(shù)實(shí)現(xiàn)，則分別開發(fā)兩個(gè)版本，由服務(wù)器對(duì)用戶瀏覽器進(jìn)行判別后分別下載。在腳本語(yǔ)言方面，由于JavaScript是唯一大多數(shù)主流瀏覽器均支持的語(yǔ)言，所以成為唯一選擇。由于IE支持所有Netscape擴(kuò)展標(biāo)簽，所以標(biāo)簽選用上優(yōu)先考慮Netscape標(biāo)簽。
3.課件中導(dǎo)航、查詢、測(cè)試功能的實(shí)現(xiàn)
3.1 導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn)
在本課件中導(dǎo)航功能采用以下幾種方案來實(shí)現(xiàn)。一種是每一頁(yè)底部均有的導(dǎo)航鈕，這個(gè)方案主要提供課件預(yù)定學(xué)習(xí)順序；一種是導(dǎo)航圖，它指出用戶現(xiàn)在正處于整個(gè)課件的什么位置；一種是查詢方案，這個(gè)方案提供在整個(gè)站點(diǎn)內(nèi)搜索相關(guān)頁(yè)的功能；還有一種便是樹型目錄，它與教材目錄相同，可用于輔助檢索。樹型導(dǎo)航目錄為單獨(dú)的一頁(yè)，顯示在左邊的框內(nèi)。一開始顯示各章標(biāo)題，單擊章標(biāo)題號(hào)后目錄展開，顯示這一章下面的節(jié)的標(biāo)題，未展開的章標(biāo)題及其前的標(biāo)記為藍(lán)色，展開后標(biāo)記轉(zhuǎn)為紅色，再次點(diǎn)擊已展開的章標(biāo)題后目錄將恢復(fù)原樣。整個(gè)目錄還可擴(kuò)展，在節(jié)標(biāo)題目錄下加入第三層，用以顯示每一節(jié)下的各小節(jié)標(biāo)題內(nèi)容，樹型導(dǎo)航部分中每個(gè)標(biāo)題點(diǎn)擊后都將在右側(cè)框架中顯示對(duì)應(yīng)頁(yè)的內(nèi)容。
3.2 查詢功能的實(shí)現(xiàn)
查詢功能其實(shí)可以用FrontPage98內(nèi)置的Search Form(檢索表單)組件下的Active Elements來實(shí)現(xiàn)，其功能非常強(qiáng)大。但目前由于FrontPage未發(fā)行中文版，因此其對(duì)中文的查詢不能很好的支持。我們現(xiàn)在在課件中的查詢功能是用JavaScript實(shí)現(xiàn)的，它通過維護(hù)一個(gè)關(guān)鍵詞及包含頁(yè)面URL的對(duì)應(yīng)詞典表來實(shí)現(xiàn)查詢，整個(gè)課件總頁(yè)面數(shù)將在一千頁(yè)左右，常用的關(guān)鍵詞有幾百個(gè),在這種規(guī)模下這個(gè)查詢程序的工作仍將是有效的。
3.3 測(cè)試功能的實(shí)現(xiàn)
雖然課程考試的題目需要有專門的試題庫(kù)系統(tǒng)自動(dòng)生成，但每個(gè)單元后的練習(xí)題和單元測(cè)驗(yàn)題卻可用網(wǎng)頁(yè)加腳本的形式簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，從而大大減輕服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)荷。試題以選擇題形式出現(xiàn)，選項(xiàng)多少不受限制。程序經(jīng)過簡(jiǎn)單改動(dòng)還可提供填空題的形式。
4. 對(duì)基于Web的多媒體CAI課件發(fā)展方向的一些探討
首先，從功能上說，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)課件后取得的效果，可把課件分為“知識(shí)和技能的獲取”型，“應(yīng)用知識(shí)分析和解決問題”型，“創(chuàng)造性的解決問題”型三種；而從目前課件開發(fā)情況看，以第一類居多，第二類較少，第三類幾乎還是空白。我們認(rèn)為，在這方面應(yīng)加強(qiáng)研究的力度，應(yīng)加快發(fā)展的步伐。而這需要教育學(xué)家和計(jì)算機(jī)專家的共同努力，關(guān)鍵在于教學(xué)理論和認(rèn)知模型的創(chuàng)新。
其次，從內(nèi)容組織方式來說，目前課件基本都是通過超鏈接的方式組織起來的，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)速度進(jìn)行學(xué)習(xí)、交叉索引也比較方便，這與以前固定速度的教師傳授或單一方向的印刷課本相比，當(dāng)然是個(gè)較大的進(jìn)步；但課件各部分的內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)仍是預(yù)先固定好的，彈性較小。我們認(rèn)為，理想的課件應(yīng)能夠根據(jù)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)類型和學(xué)習(xí)情況動(dòng)態(tài)生成學(xué)習(xí)內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)。在動(dòng)態(tài)組織這方面，目前我們能做到的還只是根據(jù)學(xué)生對(duì)每一小節(jié)后習(xí)題的完成情況動(dòng)態(tài)增加一些預(yù)先準(zhǔn)備好的補(bǔ)充頁(yè)，這對(duì)于因材施教是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這方面的改進(jìn)還有待于在課件中提高智能化程度來解決。
5．結(jié)束語(yǔ)
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基于Web的多媒體CAI課件是未來多媒體課件的主要形式，也是將來發(fā)展網(wǎng)上教學(xué)的一個(gè)資源基礎(chǔ)。但目前已完成的優(yōu)質(zhì)實(shí)用課件還很少，對(duì)此類課件的開發(fā)模型，開發(fā)工具，開發(fā)技術(shù)等的研究也很少。我們認(rèn)為，只有加緊對(duì)這類課件的研究開發(fā)，才有可能使網(wǎng)上教學(xué)早日進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域。本文所提到的方法和技術(shù)都是我們?cè)诨赪eb的多媒體CAI課件開發(fā)過程中實(shí)際所應(yīng)用的，實(shí)踐證明是行之有效的。
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