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)合一個實(shí)例，介紹了在基于Web的多媒體CAI課件開發(fā)過程中對課件頁面進(jìn)行頁面優(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，Web本身具有統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，良好的跨平臺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。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的課件對運(yùn)行的軟硬件平臺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)工具也使得對開發(fā)維護(hù)人員的技術(shù)水平要求相對降低；由于各網(wǎng)頁之間相對獨(dú)立，因此可以十分容易的對課件進(jìn)行升級更新。另外在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，基于Web頁的課件可以以網(wǎng)頁為單位在網(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)，我們在對國家教育部重點(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、平臺兼容性等問題的困擾。因此，在開發(fā)過程中必須對課件頁面進(jìn)行優(yōu)化，以使之能夠在Web上很好的運(yùn)行。另外，由于相對來說Web是一種全新的開發(fā)平臺，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，我們在項(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.課件頁面優(yōu)化的原則和方法

頁面優(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：一個是加快頁面下載速度;另一個則是使頁面能象設(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兼容性的問題。下面就分別從這兩個目的出發(fā)，討論一下對頁面進(jìn)行優(yōu)化時所依據(jù)的原則和實(shí)現(xiàn)方法。

2.1加快頁面下載速度的優(yōu)化

傳統(tǒng)上,在加快頁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。所謂的頁面下載速度便可分成以下三部分：下載時間，渲染時間和可視性，好的設(shè)計(jì)者應(yīng)通過頁面優(yōu)化在三這者中找到一個平衡點(diǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生理想的下載，從用戶點(diǎn)擊請求到頁面總體框面顯示僅一眨眼時間，在頁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態(tài)按鈕，用靜態(tài)圖像取代GIF動畫，減少圖形化的花哨文字標(biāo)題，這些措施至少可以讓頁面下載時間縮短一半。

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)識相同的文件名，則它會讀緩存，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)容就可派上用場了。

5） 對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，在原來的頁上僅提供一個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)下載時間。

2.1.2 對圖形的優(yōu)化處理

1） 減少圖形文件大小: 減少文件大小對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)置一個顏色列表，因此, 當(dāng)沿水平方向改變顏色時，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，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)整圖像中的對比水平---大多數(shù)圖像軟件都提供重潤色選項(xiàng),如伽瑪(Gamma)較正和加亮(highlight)/中調(diào)(midtone)/陰影(shadow)來改變一個圖像內(nèi)的對比�？s減這些值，通�？梢詼p少文件尺寸。

· 抑制抖動---抖動是指用現(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。

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便可開始瀏覽。

3） 隨同符號使用 LOWSRC屬性: 這個屬性允許我們指定另一個圖形文件，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） 使用交錯式GIF和漸進(jìn)式JPEG：交錯式GIF和漸進(jìn)式JPEG是對原來圖形標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展。其中交錯式GIF向后兼容而漸進(jìn)式JPEG不能。當(dāng)下載后在頁面上顯示時效果就如同它是從一套百頁窗后顯露出來一樣。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 對表格〈TABLE〉的優(yōu)化處理

雖然用〈LAYER〉和在頁面布局時可以做到精確定位，但那也許只是將來的理想方案。在目前，為了得到一個真正跨瀏覽器，跨平臺的設(shè)計(jì)方案，還得用表格進(jìn)行局。

表格也許是目前網(wǎng)頁中用得最多的布局元素，因此，對表格的優(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)頁的渲染時間。在使用表格時應(yīng)注意做到：

1) 將一個單一的大表格拆成多個小表格：這將加快頁面顯示速度，尤其當(dāng)頁面很長而用表格進(jìn)行整體布局時更是如此。

2) 對〈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其進(jìn)行兩次渲染。

3) 千萬不要嵌套表格：這將使表格處理時間以倍速上升，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) 對動畫部分的優(yōu)化： 對Direct或 Authorware動畫應(yīng)盡量壓縮幀數(shù)，并使用shareware流式傳輸處理，對一般網(wǎng)頁上常見的GIF動畫，F(xiàn)LASH動畫或JavaScript動畫應(yīng)盡量少用，因?yàn)樗麄円话愠�裝飾效果外很難有什么其他作用卻會使頁面尺寸急劇增加。

2) 對背景音樂的優(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) 對腳本程序的優(yōu)化：許多網(wǎng)頁制作者認(rèn)為頁面中的 JavaScript等腳本語言不會使頁面變慢，然而大多數(shù)的腳本語言都是解釋語言，而非編譯語言，這就意味著他們裝載后還需被分析，這也構(gòu)成了頁面渲染時間的一部分，在使用腳本語言時，應(yīng)注意做到：

盡量將腳本嵌入頁面中，而不使用SRC屬性，因?yàn)檫@將引起對服務(wù)器的另一次請求，既加重了服務(wù)器負(fù)荷，又延長了總的下載時間。

· 如果用腳本控制Plug-in 或 DHTML，盡量用一個內(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 對兼容性的優(yōu)化

在兼容性問題上，既要考慮課件對各種操作系統(tǒng)和硬件平臺的兼容性，更要考慮課件對各種瀏覽器的兼容性。

2.2.1 在平臺兼容性上的優(yōu)化

當(dāng)課件在INTERNET上發(fā)布時，你無法設(shè)想你的用戶會在怎樣配置的機(jī)器上使用怎樣的操作系統(tǒng)，好在Web本身的跨平臺特性已為我們很好地解決了這個問題，使我們免于多次開發(fā)，但為了使課件能夠在各種平臺上正常顯示，仍需要我們在定義潛在用戶群時考慮許多細(xì)節(jié)，包括：顯示器的分辨率和色深，對音頻和視頻的支持情況，各種平臺上相同字體的差異，各種平臺上顯示調(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，由于平臺不兼容對課件開發(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，同時兼顧Netscape 4.0 以上版本；對某些重要的功能，如果兩者需用不兼容技術(shù)實(shí)現(xiàn)，則分別開發(fā)兩個版本，由服務(wù)器對用戶瀏覽器進(jìn)行判別后分別下載。在腳本語言方面，由于JavaScript是唯一大多數(shù)主流瀏覽器均支持的語言，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)。一種是每一頁底部均有的導(dǎo)航鈕，這個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)在正處于整個課件的什么位置；一種是查詢方案，這個方案提供在整個站點(diǎn)內(nèi)搜索相關(guān)頁的功能；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，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)航部分中每個標(biāo)題點(diǎn)擊后都將在右側(cè)框架中顯示對應(yīng)頁的內(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)一個關(guān)鍵詞及包含頁面URL的對應(yīng)詞典表來實(shí)現(xiàn)查詢，整個課件總頁面數(shù)將在一千頁左右，常用的關(guān)鍵詞有幾百個,在這種規(guī)模下這個查詢程序的工作仍將是有效的。

3.3 測試功能的實(shí)現(xiàn)

雖然課程考試的題目需要有專門的試題庫系統(tǒng)自動生成，但每個單元后的練習(xí)題和單元測驗(yàn)題卻可用網(wǎng)頁加腳本的形式簡單實(shí)現(xiàn)，從而大大減輕服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫的負(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)過簡單改動還可提供填空題的形式。

4. 對基于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“知識和技能的獲取”型，“應(yīng)用知識分析和解決問題”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)生的知識結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)類型和學(xué)習(xí)情況動態(tài)生成學(xué)習(xí)內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)。在動態(tài)組織這方面，目前我們能做到的還只是根據(jù)學(xué)生對每一小節(jié)后習(xí)題的完成情況動態(tài)增加一些預(yù)先準(zhǔn)備好的補(bǔ)充頁，這對于因材施教是遠(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

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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)都是我們在基于Web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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