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基于“流”媒体技术的网络CAI课件的设计
徐刚
(徐州空军后勤学院教育技术中心 221000)
摘 要：从最初在DOS下开发的CAI课件到今天在Windows下开发的多媒体CAI课件，都是基于单片机交互CAI课件，它们对教学起着重要的辅助作用，但也存在许多弊端，如不能资源共享、应变能力差、修改难度大，反馈信息不及时、开发周期长等缺点；而今天的CAI课件以多媒体课件为主（含有大量的图片和视、音频数据），在网上传输受到网络速度慢的限制，加上很多网站中把多媒体课件和网络进行简单超级连接就成了所谓的“网络多媒体CAI课件”，存在着不科学性。根据上述缺陷，本文所论述的“基于‘流’媒体技术的网络CAI课件的设计”是把单片机交互CAI课件和网络技术有机结合，即丰富网络教学资源和解决网上传输多媒体数据信息受网络速度限制的问题，又克服以往CAI课件的缺点来发挥它在教学上重要辅助作用，最终实现CAI课件辅助教学的最优化。
关键词：CAI 、CAI课件 、网络CAI课件 、“流”媒体技术
随着科学技术的进步，计算机网络是科技发展结出的最丰硕的果实，它是人类智慧最辉煌的结晶之一。计算机网络的发展促使知识经济迅速发展，信息化的浪潮席卷全球，使全球的信息传播环境发生了极大变化，信息领域变得极为广泛，计算机网络早已进入了科研机构和校园。它的进入带来了网络教学思想的产生，并将逐步趋向成熟；在计算机辅助教育（CAI）领域中，基于网络多媒体CAI课件开发思想脱影而出，是网络技术发展的必然结果。网上教学虽然有很多的优点，但不能代替传统教学，也不能夸大它，它应与传统教学结合来优化教学的目的。
一、基本概念：
CAI（计算机辅助教学）是以计算机为主要教学媒体所进行的教学活动，即利用计算机帮助教师进行教学活动。CAI课件是一种以计算机为主要媒介的教学系统，课件设计是一种教学系统的设计。课件的基本功能是实现有效的教学。CAI课件在现代教育技术理论的指导下，根据教与学目标、学科特点、教学内容和教学对象设计的，贯彻体现一定的教育思想和教学策略的，用于教与学的计算机软件。网络CAI课件是依赖计算机网络运作的CAI课件，而网络最本质的功能是通讯能力和资源共享能力，所以更准确地说，网络CAI课件是依赖网络的信息通讯能力来运作，具有资源共享和远程交互的CAI课件。从长远角度看，网络教学有很大的发展前途，将影响教育中的教学摸式，而现阶段，我国的网络教学还不成熟，正处于信息传递式的阶段，许多院校的网上教学只是将课程的内容以超文本的形式传递给学习者。今后的网上教学将朝着更富有交互性、个性化、合作性的方向发展。
- 基于“流”媒体技术的网络CAI课件的设计思想：
图（一）
针对传统课件的缺点和网络多媒体传输受速度限制的特点，进行了如图（一）的设计思想，解释说明如下：
- 克服传统课件不能资源共享的缺陷：传统课件是基于单片机交互的课件，一个课件只能针对一个客户（教师教学或学生自学），而网络课件在网上可以组织最优秀的教材、教法和和其它资源，使得学员在网上可以学到最新的知识，这包括了最好的教材、最好的教学方法与教学思想。教学资源的共享，其实质是实现了社会资源的最优配置。
- 克服传统课件反馈信息不及时的缺陷：网络CAI课件具有网络的所有特性，在这虚拟的环境中，教师既是课件的设计者，又是课件的运用者，学生是评价教学课件的主体；无论是教师运用课件教学反馈的信息，还是学生通过网络教学软件自学反馈的信息，都可以直接在网络中体现，便于课件的修改，使课件辅助教学达到最优化。
- 克服传统课件开发周期长和制作困难的缺陷：虽然网络CAI建设是一个长期的过程,但是针对某个课件开发，只需把对应的网络课件单元的源文件进行简单的修改和再集成即可，因为图（一）中的“网络课件单元”是由课件开发软件（如：Authorware 、方正奥思、Director、
PowerPoint等）开发的具有一定交互性文件单元和支持“流”媒体技术（具体分析见后）文件单元，加上网络资源丰富，便于课件的开发。
解决网络多媒体数据传输受网络速度限制的软件技术。图中的“网络课件单元”是基于“流”媒体技术的课件单元，来克服网络传输速度慢的缺陷。解决网络多媒体传输速度慢可以通过两个途径，一是硬件，二是软件；前者本文不做讨论（因为解决硬件速度问题需要大量资金作后盾），后者在文章的后面做具体分析。另外，图中传统课件分解成课件单元，即将大数据分解成小数据也是解决传输问题的一个方面。
解决传统课件利用率低的问题。课件分解是把一些优秀的课件进行分解，供网上学生学习或教师教学，提高它的利用率。
传统课件的再集成是教师根据自己的教学方式和方法，制作出适合自己教学特色的课件来。因为每个教师的教学方法和习惯都不同，加上网络上的知识点较为分散、网络安全性问题、管理难度大问题（不健康网站）和我国网络发展不平衡问题等等，非常有必要对网络课件的再集成，不能摒弃传统课件在教学上的重要辅助作用。
总之，从图（一）中可知：基于‘流’媒体技术的网络CAI课件的设计过程是一个长期的和不断丰富课件资源的良性循环过程。
- 网络CAI课件单元的设计；
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网络CAI课件单元 |
导航系统 |
习题管理系统 |
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源程序或源文件下载（密码） |
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课件单元上载（密码） |
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教学评价与策略单元、反馈信息库 |
(网络CAI课件单元设计)
网络课件单元的设计不是与多媒体课件执行文件进行简单的超级连接，因为这种连接不能得到网络系统服务支持，使得有些课件无法正常运行或运行不流畅，而且这种课件“运行”实际上是一种下载后的“运行”，若文件太大则等待时间会很长，总之这种把传统课件简单地连接到网络中就成为所谓的“网络多媒体课件”是不科学的，弊端很多。
1、网络CAI课件单元主要基于“流”媒体技术，利用Authorware,方正奥思、Director、PowerPoint等教学软件开发工具的网络功能开发的。 “Streaming” 媒体技术，即“流” 媒体技术，简单的说是网络上的媒体数据在完全下载之前就开始运行，来减小等待时间，它是将整个音、视频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由视、音频服务器向客户机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必向采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕来运行，而只是需经过几秒或几十秒的启动延时即可在客户机上利用解压设备（硬件或软件）对压缩的音、视频等多媒体课件解压后进行播放和观看。由于目前网络单款还不能完全满足巨大的音、视频等多媒体数据流量的要求，所以在“流”媒体技术中，应首先对多媒体文件数据进行预处理后才能进行流式传输。另外，“流” 媒体技术的实现还需要适合的传输协议。目前，支持“流”媒体技术传输的协议主要有实时传输协议RTP(Real—time Transport Protocol,用于Internet上阵对多媒体数据流的一种传输协议)、实时传输控制协议RTCP(Real—time Transport Control Protocol,和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务)、实时流协议RTSP(Real—time Streaming Protocol,定义了一对多的应用程序如何有效的通过IP网络传送多媒体数据)；让我们来看看网络CAI课件单元是如何运用“流”技术来实现的：
- 用Authorware 5.0制作CAI课件单元的基本概况：
Authorware 5.0提供了强大的网络应用支持，它的ShockWare for Authorware是以流传输的；它为用户开发基于服务器的网络应用程序提供了简单借口。有关网络的三个Knowledge Objiect对象是：“AuthorWare Web Player Security”、“Launch Default Browser Knowledge Object”以及“Send E-Mail”。简单地把它们从“Knowledge Object”窗口中拖动流程线上，就可以为作品添加有关的网络浏览、发送E-Mail的功能。文件属性设置中的CMI（Computer-Manager-Instruction）设置，以及54个相关函数和23个相关变量，为基于网络的教学、培训、跟踪用户纪录提供了方便的借口。
②、用Director 6.0或以上版本的教学开发软件制作CAI课件单元的基本概况：Director 开发软件所制作出的ShockWare在网上传输也是以“流”的形式出现，在未全下载之前就可运行，它能使用户将静止文本、图像转换成包括动画、音频、交互性在内的多媒体课件单元。Macromedia所开发的ShockWare能把Director文件压缩到最小的限度，常为50%甚至更小，如果能把文件大小减半，实际上也就把下载时间减半了；Director的NetLingo语言支持网上运行，使得ShockWare与网络有机融合。
③、方正奥思和PowerPoint课件创作工具，虽然产品不支持“流”技术，但它们可以将自己所创作的文件转化成Web文档，来供网上运行。
④、其它课件创作工具，如VB、Dephi等，可以将文件转化成ActiveX文档或Java Applet, 使网上课件交互能力提高。ActiveX是构建于对象是构建于对象模型（COM，Component Object Model）之的实体， COM是一个可扩展体系结构的规范，Microsoft在COM的基础上增加了特别的接口定义，使其扩展超出桌面集成面应用于Internet/Intranet上，所以ActiveX可以理解为“一组符合COM规范的工具，让开发人员使用新的或已有的工具把计算机桌面环境与World Wide Web环境集成起来”。
⑤、动画、视频和音频是课件重要素材来源，其中二维动画最好采用Flash动画，它即能以“流”的形式在网上播放，又可集成在基于单片机交互课件中，并且它的动画和声音同步性较好、文件小，适合在课件中引用；视频文件如（*.avi）和动画文件（Flc、Fli）最好转化成压缩文件（MEPG--Ⅰ）,因为MEPG文件除了是压缩文件外，它也支持“流”媒体技术，播放较为流畅，另外它又可以在基于单片机课件中引用，便于再集成。也可将音、视频转换成RealNetworks公司出的RealAudo、RealVideo数据文件，它根据客户网络不同的带宽,让传输的音频视频信息自动适应带宽, 并始终以流畅的方式播放。此外, RealNetworks公司近期还推出了与Intel联合开发的RealPresenter G2的流媒体软件, 可以通过Internet传输流式幻灯片显示。
2、导航系统。在一个多媒体超文本的教学系统中，如果没有一个学习导航，那么再好的教材对学习者来说都是一片茫茫大海。学员既需要一个学习索引系统，也需要一个学习路径的指导和进程的管理系统
3、源程序或源文件下载和课件单元上载，易于传统课件再集成和再分解，来克服传统课件制作周期长的问题，再分解可以将优秀课件分解成供网上教学资源，提高课件的利用率。
4、习题管理系统。在一个教学网页中，过多陈述性的内容往往会加速学员的心理疲劳和厌倦。建立一个适宜的习题系统，是提高学员兴趣，加速学习进程的有效方法。
5、教学评价可以使教师运用网络CAI课件单元上课时，及时得到对教学效果的反馈，同时教师还可以得到对自己设计的课堂教学软件使用情况反馈，以使改进教学设计。
6、教学策略单元为教师选择教学方法和教学策略，提供参考，帮助教师将信息以最有效的形式传递给学生，提高教学效果。
- 总
结：
网络CAI课件建设是一个长期的过程，本文所介绍基于‘流’媒体技术的网络CAI课件的设计只是网络CAI课件建设的一个方面，随着网络技术不断发展和建设，网络CAI课件在网络运行更加流畅、资源更加丰富，必将给21世纪的教育注入新的活力。
参考书目：
1、何克抗 主编 《计算机辅助教育》 高等教育出版社 1996
2、吴美娜 主编 《教学设计》 高等教育出版社 1994
3、刘 春 主编 《Authorware 5.0 实战于精通》 清华大学出版社 1999.8
4、（美）Jonathan Bacon,Deborah Miller,Kurt Cagle 著 前导工作室译 《Director 6.0 实用大全》 中国水利水电出版社 1999.2
5、（美）Seott Jarol (译友翻译组 译) 《用VB5进行高性能Web开发》
机械工业出版社 1998
6、慎健 《Internet/Intranet 多层应用软件体系》 计算机世界 1999.2
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