計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)通過多媒體教學(xué)課件，把先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)等應(yīng)用于課堂教學(xué)中，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。但它在發(fā)揮積極作用的同時(shí)，也暴露出封閉性、靜態(tài)性等問題，表現(xiàn)為:［1］課件體現(xiàn)的是開發(fā)者的教學(xué)理論水平與教學(xué)設(shè)計(jì)方法，限制了教師教學(xué)的主動性和靈活性；課件緊扣教學(xué)大綱和某版教材，只適用于特定的教學(xué)對象、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)情境，很難進(jìn)行重組改造以適應(yīng)實(shí)際的教學(xué)情況。為解決這些問題，研究人員提出了積件的概念。［2］
一、 積件、積件技術(shù)與積件系統(tǒng)
積件（Integrabel Ware）概念提出后，引起研究人員的廣泛關(guān)注，從教育學(xué)、心理學(xué)、信息技術(shù)等多個(gè)角度進(jìn)行了研究，但目前尚未有一個(gè)統(tǒng)一的定義。［3］主要觀點(diǎn)有：積件是教師根據(jù)教學(xué)需要，自己組合運(yùn)用教學(xué)信息庫、教學(xué)處理信息庫以及工作平臺的工作過程；積件是針對傳統(tǒng)CAI課件的局限性發(fā)展起來的新的教學(xué)模式；積件是一種由教師根據(jù)教學(xué)需要組合運(yùn)用多媒體教學(xué)信息資源的軟件系統(tǒng)；積件是與教學(xué)策略、方法等無關(guān)，可以組合使用的基本教學(xué)素材［4］［5］。我們認(rèn)為，從廣義上講，不論是把積件看作一個(gè)過程、一種模式還是一個(gè)軟件系統(tǒng)，它都貫穿了以人為教學(xué)活動的中心，計(jì)算機(jī)為輔助工具，以不變的基元信息適應(yīng)千變?nèi)f化的教學(xué)實(shí)際需求的思想，為實(shí)現(xiàn)這一思想而采用的技術(shù)稱為積件技術(shù)，利用積件技術(shù)開發(fā)的教學(xué)軟件系統(tǒng)稱為積件系統(tǒng)，利用積件系統(tǒng)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)稱為積件教學(xué)。從狹義上講，可以按字面含義使用這個(gè)詞，但應(yīng)注意使用時(shí)的具體語境。
積件系統(tǒng)包括積件庫和積件組合平臺兩個(gè)部分。積件庫存儲了一個(gè)學(xué)科（或課程）中與教學(xué)策略、教學(xué)對象、教學(xué)目標(biāo)等無關(guān)的基元信息；積件組合平臺則提供了一個(gè)對積件庫中基元信息進(jìn)行組合運(yùn)用、直接供教師采用積件教學(xué)模式進(jìn)行電子備課的實(shí)用工具。積件系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：
——重視人的主體性 積件將教學(xué)信息資源與教教學(xué)思想、教法、學(xué)習(xí)理論分離，把與其相結(jié)合的主動權(quán)交給了教師，充分體現(xiàn)了以人為本的教育思想。
——基元性與可積性 積件系統(tǒng)的素材以基元信息的形式保存在積件庫中，利用這些基元信息，教師可以像搭積木一樣制作出滿足實(shí)際需要的各種各樣的課件（單元課件）。
——通用性和開放性 一方面，積件庫與教學(xué)大綱、教材版本無關(guān)，無論課程體系、教材版本如何變化，基元信息都可被不同的教師靈活選擇應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)活動中；另一方面，積件庫的開放性使教師可以按一定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，把新的基元信息存入積件庫中，實(shí)現(xiàn)積件庫的不斷擴(kuò)充和完善。
——多元性與整合性 各種教學(xué)軟件各有長短，而優(yōu)秀的教學(xué)軟件能夠有機(jī)地結(jié)合其它軟件的優(yōu)秀功能。積件組合平臺可以兼容多種軟件技術(shù)，并有機(jī)融合其它軟件的優(yōu)秀功能，充分體現(xiàn)現(xiàn)代教學(xué)軟件多元化發(fā)展和整合運(yùn)用的時(shí)代潮流。
——適用性與實(shí)用性 積件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定了積件具有廣泛的適用性；積件系統(tǒng)組合平臺軟件的易學(xué)易用性，決定了積件具有很強(qiáng)的實(shí)用性，容易被教師所掌握并靈活應(yīng)用于各門學(xué)科的教學(xué)中。
——技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性 為實(shí)現(xiàn)通用性、可重組性和便于管理，積件文本格式、圖形格式、聲音格式、視頻動畫格式等都必須有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，否則很難實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的組合。
二、 基于WWW的積件系統(tǒng)框架模型
WWW所提供的技術(shù)具有簡單性、統(tǒng)一性、開放性和開發(fā)工具的多樣性等特點(diǎn)，符合積件系統(tǒng)的基本要求，因此，我們提出了基于WWW技術(shù)的積件系統(tǒng)框架模型（圖一）。
圖一 基于WWW的積件系統(tǒng)框架模型
框架模型由積件資源庫、積件組合平臺和積件呈現(xiàn)界面三個(gè)部分組成，主要利用WWW的超文本協(xié)議作為積件基元信息的超媒體鏈接組合協(xié)議，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拿襟w格式作為積件基元信息的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、Web頁面作為課件內(nèi)容的載體，可視化的Web頁面編輯器作為積件組合平臺，瀏覽器作為課件（單元課件）的呈現(xiàn)界面。另外，框架模型具有通用性，不僅適合在采用積件教學(xué)模式時(shí)，利用資源庫和組合平臺快速制作出適合課堂教學(xué)用的單元課件，還能支持助教型、助學(xué)型、網(wǎng)絡(luò)型、單機(jī)型等其它類型教學(xué)軟件的開發(fā)。
三、 積件資源庫的設(shè)計(jì)
1.資源的分類 從框架模型可以看出，資源庫是積件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包含積件庫和單元課件庫兩個(gè)部分。積件庫是基礎(chǔ)庫，保存了某一學(xué)科（或課程）的基元信息。為方便制作、管理和應(yīng)用，根據(jù)基元信息的特性，把它們分為原子積件、分子積件和呈現(xiàn)方式積件三類。
原子積件是不可再分的基元信息，基本形式為文本、圖形、圖片、動畫、音頻和視頻等。為保證通用性，原子積件采用適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拿襟w格式，如圖形圖片采用JPG和GIF格式，動畫采用GIF89a、SWF、Java Applet等格式、視頻音頻采用ASF、RM、QuickTime等格式。
分子積件是以知識點(diǎn)為基礎(chǔ)，以單一Web頁面為容器，利用合適的呈現(xiàn)方式對相關(guān)原子積件進(jìn)行組合。知識點(diǎn)的粒度必須合理，太大會造成Web頁面過大，削弱了可積性；太小則知識點(diǎn)過于細(xì)碎，不利于使用。
呈現(xiàn)方式積件控制著原子積件在Web頁面上的表現(xiàn)方式，如屏幕上圖形的縮放、文字大小和進(jìn)入方式、新窗口的彈出、視頻的開關(guān)暫?？刂?、音頻的音量控制、頁面的進(jìn)出方式等，具體表現(xiàn)為易于應(yīng)用在Web頁面上的各種級聯(lián)樣式表、腳本程序（VBScript、JavaScript）、Java Applet和Active X控件等。
單元課件是教師利用原子積件、分子積件和呈現(xiàn)方式積件，通過積件組合平臺，結(jié)合特定教學(xué)對象、目標(biāo)、內(nèi)容、策略、方法和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，可直接應(yīng)用于課堂教學(xué)的小課件，表現(xiàn)為多個(gè)相關(guān)的Web頁面。利用不同教師、不同時(shí)間開發(fā)的單元課件積累形成的單元課件庫，既提高了教師電子備課的效率，也有利于多媒體教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和水平的不斷提高。
2.資源的編碼和管理 積件資源庫管理是積件系統(tǒng)重要的組成部分。從軟件工程角度來說，隨著資源數(shù)量的不斷增加，資源管理顯得更加重要。實(shí)現(xiàn)資源庫管理首先必須設(shè)計(jì)合理的資源編碼體系，為方便檢索、維護(hù)和管理，編碼應(yīng)盡可能多地反映資源的信息，為此，我們設(shè)計(jì)了八位編碼法。
由于積件資源具有種類多、數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，因此很難直接采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行積件資源的存儲和管理。一些研究人員提出了縱向式和橫向式的資源庫建設(shè)、管理方式?？v向式采用磁盤目錄樹方式直接進(jìn)行資源的分類管理，它雖然簡便直觀，但檢索查詢困難；橫向式以類型（如GIF圖形類、AVI視頻類）為基礎(chǔ)，直接利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，它雖然查詢檢索容易，但使用不方便。為了克服這兩種方式的缺點(diǎn)，我們采用了以資源編碼為基礎(chǔ)、磁盤目錄樹和數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的混合式資源庫結(jié)構(gòu)（圖二），數(shù)據(jù)庫使用了簡單易用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Access。
圖二 關(guān)系數(shù)據(jù)庫和磁盤目錄相結(jié)合的資源庫結(jié)構(gòu)
從圖中可以看出，資源數(shù)據(jù)庫（IWDB）包括結(jié)構(gòu)相同的原子積件表（aiwtb）、分子積件表（miwtb）、呈現(xiàn)方式積件表（eiwtb）和單元課件表（tutb），每個(gè)表由序號、資源編碼、資源格式、資源描述、開發(fā)者姓名、版本號、開發(fā)日期七個(gè)字段組成。利用該數(shù)據(jù)庫可以方便對資源進(jìn)行查詢檢索、增刪等。具體資源全部存儲在磁盤中，除呈現(xiàn)方式積件采用二級目錄（IWDB）外，其他三種資源均采用三級目錄，一級為IWDB，在IWDB下建立以資源類屬編碼命名的多個(gè)二級目錄，在二級目錄下建立以資源類型編碼命名的三個(gè)三級目錄，分別存放原子積件、分子積件和單元課件，每個(gè)資源直接采用其編碼為文件名。可以看出，該結(jié)構(gòu)通過資源編碼對數(shù)據(jù)庫、磁盤目錄和資源文件建立了一一對應(yīng)關(guān)系，因此利用編碼，可以實(shí)現(xiàn)對資源的方便管理和調(diào)用。
四、 積件的組合平臺和呈現(xiàn)界面
1.積件組合平臺 積件組合平臺直接影響到采用積件教學(xué)模式時(shí)的電子備課效率和單元課件的制作效果，其要求是不需編程、易于使用，以所見即所得的方式支持快速制作。由于系統(tǒng)采用超文本協(xié)議，因此可以直接采用符合積件組合平臺基本要求的Web頁面編輯器，如FrontPage、Dream weaver等。利用這些工具軟件，教師通過對教學(xué)對象、目標(biāo)、策略、方法等的分析，從資源庫中選擇合適的積件或?qū)σ延械膯卧n件進(jìn)行修改，就可以用可視化的方式快速制作出適合實(shí)際課堂教學(xué)使用的單元課件。
2.積件呈現(xiàn)界面 如果把資源庫中的資源看作零部件，積件組合平臺看作裝配臺，那么就可以根據(jù)實(shí)際需要組裝出各種各樣的產(chǎn)品，如助教型、助學(xué)型、網(wǎng)絡(luò)型、單機(jī)型等。它們的共同特征是以Web頁面的形式呈現(xiàn)，因此可以采用通用的瀏覽器，如Internet Explorer、Netscape等作為積件呈現(xiàn)界面。這些瀏覽器具有操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)各種資源呈現(xiàn)方式等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為瀏覽器的界面標(biāo)準(zhǔn)。
工具條
可根據(jù)需要打開關(guān)閉的目錄顯示區(qū) 可根據(jù)需要極大極小化和分割的內(nèi)容顯示區(qū)
通用瀏覽器雖然方便易用，但畢竟不是專門為課堂授課開發(fā)的，在課堂多媒體教學(xué)中還存在著顯示區(qū)不夠合理、工具條不適用、功能分區(qū)不明確等缺點(diǎn)?？梢圆捎脙煞N方法解決這個(gè)問題，一是開發(fā)和采用一些授課輔助工具，如電子粉筆等；二是開發(fā)課堂授課專用瀏覽器，如我們利用VB開發(fā)了課堂教學(xué)瀏覽器CAIViewer。CAIViewer由工具條、內(nèi)容顯示區(qū)和可根據(jù)需要隨時(shí)關(guān)閉打開的目錄顯示區(qū)三個(gè)部分組成（圖三）。工具條只占界面上方一小條矩形區(qū)，保證了內(nèi)容顯示區(qū)的最大化。通過形象化按鈕和熱點(diǎn)文字提示，工具條能提供適合課堂教學(xué)用的多種工具，如使用幫助、內(nèi)容顯示區(qū)分割和極大極小化、圖形圖像的放大縮小、從資源庫中快速查找調(diào)用資源等。
應(yīng)該指出，積件系統(tǒng)涉及面較廣，所提出的方案還需要改進(jìn)，如如何將教學(xué)策略歸并整理成基本資源放入資源庫中，組合平臺中如何采用Authorware圖標(biāo)流程式的開發(fā)方法，都需要做進(jìn)一步研究。
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