積件式教學軟件的開發及其在教學中的應用

于紅英 王知行

[摘要]提出了積件式教學軟件開發的基本思路，給出了素材顯示、圖片預覽，圖片拖動及對象鏈接的實現方法；建立了內容豐富的機械原理素材庫，并給出利用該軟件制作機械原理教學講稿的實例。

[關鍵詞]計算機輔助教學：積件教學軟件；開發

[中圖分類號]G40—057

[文獻標識碼]A

[論文編號]1009—8097(2009)13—0219—03

一引言

計算機輔助教學已經在嘗試與探索中進行了多年，其形式也從編制程序發展到開發課件，課件也由單機版發展到網絡版。課件是一個封閉的軟件系統，它的形式和內容完全由課件設計者固定下來，教師自己不能加以重組改造。無論多么優秀的教育專家和高水平教師設計的課件，也只能適用于某一特定教學情境，無法適應千變萬化的教學實際。因此，人們曾設想能否有這樣一種平臺，教師可以向堆積木(教學素材)一樣制作自己的講稿，這就導致了計算機輔助教學新思維——積件式軟件的產生。積件是從課件的經驗與不足中發展出來的現代CAI建設的重要思想。積件(Integrableware)是繼第一代教學軟件一課件(course-ware)之后的第二代教學軟件，它不是教學資源庫和多媒體著作工具的簡單疊加，而是由教師和學生根據教學需要自己組合運用的教學信息和教學處理策略庫與教學工作平臺。積件式教學軟件是由教師根據教學需要自己組合多媒體教學信息資源的教學軟件系統，它具有靈活性、可重組性、與教材版本無關性的特點，其使用的前提是有一個內容豐富的多媒體素材庫。目前，已有一些積件軟件系統，但還存在一定的局限性，如文獻中介紹用Authorware制作積件模塊不是很方便，因此，本文研究了在vc++平臺上以Word或Powerpoint為嵌入對象的積件式教學軟件開發的基本思路及軟件開發的關鍵技術，并以制作機械原理教學講稿為例對積件軟件進行了應用。

二積件式教學軟件開發的基本思路

積件式教學軟件開發的基本思路是：教師在編輯窗口內進行文字編輯(與制作PPT講稿或在Word上進行文字錄入相同)，通過素材管理窗口找到相應的圖片素材，該圖片素材可在預覽窗口內預覽。通過預覽。認為合適的圖片素材可用鼠標將其拖到編輯窗口，然后點擊菜單上的“智能鏈接”命令即可將與該圖片對應的動畫(exe動畫，avi動畫或Java動畫)鏈接到圖片上。通過這樣的操作，教師可隨機地組織素材，定制自己的講稿。積件式教學軟件需要一個文字編輯窗口，一個素材庫窗口和一個圖片預覽窗口，因此將本軟件的主界面設計成圖1所示的形式。

積件軟件由五個主要模塊組成，分別是素材庫管理模塊、預覽模塊、ActiveX文檔模塊、自動化模塊和拖放模塊，這五個模塊實現了主界面上三個窗口的功能，系統的功能模塊如圖2所示。

編輯窗口：編輯窗口主要實現講稿編輯功能(文字錄入，圖片拖入、圖片鏈接等)和存放講稿的功能，本軟件嵌入大家熟悉的Word或PowerPoint作為編輯軟件。

素材庫窗口：以樹型結構的形式顯示素材庫中的所有素材，與Windows資源管理器的形式相同。素材庫窗口中，樹型目錄下的bmp圖片可在其下面的預覽窗口內進行預覽。對于其它類型的素材，鼠標操作無效。

預覽窗口：當用戶選擇素材庫中的bmp圖片素材時，預覽窗口給出其相對應圖片的預覽。

三素材庫的建立

積件由積件庫和積件組合平臺兩部分構成，積件教學軟件運行的基礎是一個內容豐富的素材庫。現以建立機械原理素材庫為例說明建庫的方法。素材庫中的素材分為四種類型，它們分別是擴展名為“avi”的動畫、擴展名為“bmp”的圖片、擴展名為“exe”的可執行文件和Java動畫(包括一系列文件)。每一類文件的文件名按章號、圖號及節號命名，如F08 02 01.avi表示第8章第1節圖2。Java動畫比較特殊，它可能由多個文件組成。所以將與該動畫相關的文件放在一個文件夾中，文件夾的名稱按章號、圖號及節號命名，如F05 10 04表示第5章第4節圖10的文件夾，文件夾內的文件命名可不作特殊規定。為便于軟件的開發，按圖3所示的目錄結構建立素材庫。

分別將四類素材放到圖3所示的相應目錄中即可完成素材庫的建立。需要說明的是，素材庫在使用時與教材版本無關，但在建立時候最好先以某一教材為基礎建立，然后再添加其它來源的素材。新加素材的命名可在前述命名的基礎上，再在節號的后邊加一個標志，如在節號后加一個“r”以表示此圖是基礎教材以外的圖。另外，素材在使用時，操作者只對bmp圖片進行操作，對其它三類素材不進行操作(由軟件自動完成鏈接)，所以需對除bmp圖片以外的三類素材建立一個與之對應的bmp圖片，該圖片與相應動畫的文件名(或文件夾名)同名，只是擴展名不同。

四積件式教學軟件開發的關鍵技術

本文采用面向對象的軟件開發方法，并采用支持面向對象技術的vc++集成開發環境來開發積件式教學軟件，同時也應用到了組件程序的開發方法。下面介紹軟件開發的關鍵技術。

1積件組合平臺的開發

積件式教學軟件利用了ActiveX文檔技術將Microsoft Word和PowerPoint嵌入到本軟件的編輯窗口作為編輯軟件。在此基礎上利用自動化(Automation)技術在積件軟件和Microsoft Word或PowerPoint之間進行通信。

ActiveX文檔包容器可將ActiveX文檔服務程序以嵌入方式合并到自己的文檔中，并使它總處于實地激活狀態。本積件軟件是一個包容器程序。它可以包容任何ActiveX文檔服務程序，如Microsoft Word和PowerPoint等。為了實現本積件軟件與ActiveX文檔對象的交互，并且集合一些功能，還必須利用ActiveX文檔對象的自動化功能，主要是Word和PowerPoint文檔對象的自動化功能，這便是自動化模塊的主要功能。自動化和ActiveX文檔一樣都是COM對象的應用。

2素材顯示的實現

素材庫窗口完成素材庫中文件名的顯示。在軟件開發過程中，它對應于積件庫管理模塊。積件庫管理模塊主要通過了CDirTreeCtrl類實現對素材庫中文件名的顯示，表1是CDirTreeCtrl類的主要函數。

3圖片預覽的實現

由于運行Windows的任何計算機都可以處理DIB位圖，它通常存儲在BMP文件中，或者作為資源存儲在程序的EXE和DLL文件中，所以本積件軟件素材庫中的位圖選用DIB位圖。

CDib類主要實現了BMP圖象的預覽，其根據BMP圖象的格式進行預覽。表2顯示了CDib幾個重要的成員函數。其中，AttachMapFile是最主要的成員函數，它接收由用戶在素材庫窗口選中的文件BMP文件，并將其顯示在預覽窗口中。

后邊的六個函數都由它調用。

4圖片拖放的實現

積件教學軟件是積件庫和積件組合平臺有機的結合。通過拖放圖片使之與Word或PowerPoint服務程序進行交互。拖放功能的實現是建立在統一數據傳輸UDT(Uniform Data Transfer)基礎上的。

COM的統一數據傳輸建立在結構化存儲技術基礎之上，它通過一個“數據對象”來表達要傳輸的數據信息。因此，統一數據傳輸技術的核心在于數據對象的定義和實現。剪貼板和OLE拖放都是統一數據傳輸的典型應用。本文采用OLE拖放的內部機制進行圖片的拖放。OLE拖放可以把一個數據對象從提供方拖動到接收方，其過程如下：用戶在數據對象提供方的應用程序窗口中選擇一個數據對象，用鼠標點中此對象，然后按住鼠標左鍵把對象拖動到接收方應用程序窗口中，再松開鼠標左鍵，即完成拖動過程。表3給出了Vc++開發環境下視類“CView”中支持拖放的函數。

5對象鏈接

開發積件教學軟件平臺的目的是方便教師快速地制作出個性化的講稿。制作講稿時，通常需要大量的動畫。無論是Word還是PowerPoint，嵌入動畫的常用方法是將一幅圖片與一個動畫文件鏈接到一起。制作講稿時，教師通常需自己尋找動畫素材，自己制作圖片，然后手工進行鏈接。有了本積件軟件后，教師可在素材庫中選擇圖片素材，將其拖動到編輯窗口，然后再選擇菜單命令可直接將與該圖片對應的動畫文件鏈接起來。程序在執行鏈接之前，首先將被鏈接的文件及與之相關的文件復制到用戶當前的目錄，從而教師在上課時不用攜帶整個素材庫，只需攜帶少量素材即可。使用積件軟件和素材庫，教師不必費心去收集動畫素材，選擇圖片素材后，軟件自動將圖片與動畫進行鏈接，簡化了講稿的制作過程。

五積件式教學軟件在教學中的應用

利用本文所述的技術開發的積件式教學軟件與教材內容和教材版本無關，只要按本文的要求建立起素材庫，就可用本軟件制作講稿。

目前，我們建立了以哈爾濱工業大學王知行教授主編的《機械原理》為基礎教材的素材庫。下面以制作機械原理講稿為例，介紹用本軟件制作講稿的步驟：

1啟動積件軟件；

2選擇要嵌入的對象(Word或PowerPoint)：

3在編輯窗口錄入文字；

4用鼠標在素材顯示窗口選擇圖片名，同時預覽窗口內顯示該圖片：教師檢查預覽窗口內的圖片，如果認為該圖片合適，則用鼠標將其拖動到編輯窗口內；

5點擊菜單上的“鏈接”“智能鏈接”完成圖片與動畫的自動鏈接；

6保存講稿：

7移出嵌入對象，退出積件軟件。

圖4給出了利用本積件軟件制作機械原理教學講稿的實例。圖中，文字錄入與Word和PowerPoint的文字錄入相同；按序號①所示，進行圖片選擇，選中一個圖片名的同時在預覽窗口內出現該圖片的預覽；按序號②所示，將圖片從預覽窗口拖動到編輯窗口：按序號③所示，選擇菜單上的“智能鏈接”命令，鏈接成功后，按序號④所示顯示“已完成鏈接”提示框；點“確定”按鈕完成動畫與圖片的鏈接。按相同的方法選擇其它的圖片，并進行動畫鏈接，同時進行相應的文字編輯。這樣教師可按自己的意愿制作個性化的講稿，且講稿的制作過程非常簡單方便。

六結論

本文研究了積件式教學軟件開發的關鍵技術：給出了以樹型結構顯示素材、BMP圖片預覽，基于統一數據傳輸的圖片拖動及對象鏈接的實現方法，并以這些技術為基礎開發了通用的積件式教學軟件平臺，建立了內容豐富的機械原理素材庫，并給出利用本軟件系統制作講稿的步驟和制作機械原理教學講稿的實例。積件式軟件與教材內容無關，與教材版本無關，大大方便了教師制作自己具有特色的講稿。通過制作實例可以看出：本軟件系統工作可靠，操作方便。

參考文獻

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