一種基于xml的在線多媒體課件庫系統(tǒng)

一種基于xml的在線多媒體課件庫系統(tǒng)

0網絡模型及多媒體課件設計基于web的計算機科學是目前遠程教學研究和應用開發(fā)的熱點。其中，web課程的設計和開發(fā)是遠程教學的重要組成部分。由于基于網絡的CAI朝著分布化、結構化、協(xié)同化和智能化方向發(fā)展,這對網絡教育的在線課件提出了新的要求,在線課件的合理建模和設計成了急需解決的問題。當前在線課件大多是以HTML為基礎設計的,由于HTML只能記錄課件中媒體的外在表現(xiàn)特征,而不能記錄課件間的邏輯結構信息,因此在網絡環(huán)境中存在諸如課件的共享和交換信息能力差、無法實現(xiàn)對各種媒體和課件資源的搜索、可擴展性差、文檔結構混亂、可重用性差、更新維護困難及開銷大、管理不方便、缺乏協(xié)同和智能特征等各種問題。通過XML技術建構在線課件可有效解決上述問題,XML的最大的特點是能夠以開放的方式結構化地表示數(shù)據信息,在網絡化的CAI中可利用XML進行多媒體課件建模,通過解析轉換輸出不同風格的在線課件演示。這里提出了一種可擴展的基于XML的在線多媒體課件層次信息模型,利用XML語言定義了課件標記語言(coursewaremarkuplanguage,CwML)來描述多媒體課件,利用XSL解析器來解析并實現(xiàn)了能在瀏覽器中表現(xiàn)的多媒體課件。1基于服務于網絡的模型建構XML(extensiblemarkuplanguage)在異構數(shù)據交換方面具有很大優(yōu)勢。利用XML描述多媒體課件可以從本質上改變課件文檔的描述和管理方式,將會對多媒體課件格式標準的統(tǒng)一、課件的擴展性、靈活性和個性化特性等帶來變革。據此,這里遵循CELT(中國遠程教育技術標準)內容包裝規(guī)范提出了一個基于XML的在線多媒體課件層次結構信息模型(如圖1所示)并利用XML技術對該模型層次進行XML的綁定和實現(xiàn),定義了用于描述課程教材信息的課件標記語言CwML,從而解決了在線課件構造中課件元數(shù)據的描述、課件媒體資源的管理和使用、課件頁面媒體資源時空關系的編輯、課件的組織等方面的問題。嚴格來說,媒體層不屬于CwML文檔,它只是媒體資源的集合,但媒體資源是課件的內容基礎,因此我們把它看作最基礎的層次。媒體層中媒體資源是以文件形式分布化存放于整個Internet中的;對象層中的對象與媒體層中的媒體文件是一一對應的,對象層中用CwML描述媒體層中基礎媒體的各種屬性,對象層中的對象是構成課件的基礎;在CwML中,我們利用URL方式標記資源的地址,以實現(xiàn)Internet中資源的共享;Page層中的主要內容是課件頁面,課件頁面是課件中的對象容器,所有的對象都在頁面中完成播放,所以Page層關心對象的空間安排、時間同步和邏輯關系等,Page層同時還關心頁面的信息和一個課件中不同頁面之間的關系;Page層由對象層中的對象、對象之間的關系描述和頁面信息等內容構成;課件層由Page層中的Page加上課件屬性信息構成,課件屬性記錄課件的特征。2件層結構信息模型的xml限制和分析2.1多媒體課件中的信息對上述的課件層次結構信息模型,將利用XML語言定義各種實例標記語言的特征在課件層次上對其進行XML綁定,這里利用XML定義了一套專用于層次結構課件模型的標記語言,把它稱為CwML。CwML文檔是課件模型的核心,為了使課件模型具有真正的應用價值,在CwML的定義中,根據多媒體計算機的表現(xiàn)特點,這里引入了媒體容器“PAGE”(頁面)的概念,一個頁面中的內容更為豐富,可能包括聲音、動畫,還可能包含超鏈接等信息。一個課件中可能含有若干個相互關聯(lián)的頁面。另外,每個課件都包含課件自身的一些特征信息,這些信息并不在課件頁面中顯示出來,但這些信息描述了每個課件的特征,我們應該在課件文檔中記錄這些信息。所以,我們把多媒體課件中包括的信息首先分為兩類,即“課件特征”和“課件頁面”。課件特征<cwattribute>中描述的是課件的總體構成,它包括課件目錄結構和標題,課件作者資料,關鍵字表,教學對象,建議課時數(shù),頁面構成信息等內容;課件頁面是媒體的容器,所有多媒體信息元都放于課件頁面中,課件頁面中又包括頁面屬性和有關媒體信息的描述部分。為了把這些信息在課件文檔中進行記錄,我們在CwML中定義了相應的標記,如定義了記錄課件自身特征的標記<cwattribute>,記錄的信息包括:①課件屬性<prop>:課件屬性主要用于描述課件目錄結構和標題、課件作者、課件關鍵字列表、課件教學對象、課件所有課時等和課件相關的信息;②課件內容<contents>:通過指出課件中包含的頁面確定課件內容;③起始頁面<startpage>:指出課件起始頁面;④課件場景<scene>:其中的內容用于確定課件的播放場景。元數(shù)據是關于數(shù)據的數(shù)據,課件的元數(shù)據用來完整而充分地描述一門課件的一些基本屬性,將極大地提高課件資源管理和檢索的效率,同時也為課件資源的共享和互換提供基礎。在CwML文檔中,對課件元數(shù)據的描述采用了CELTS的LOM(學習對象元數(shù)據)規(guī)范,LOM規(guī)范定義了學習對象元數(shù)據的語法和語義,構成了一個學習對象屬性的概念上的數(shù)據模型,用于描述學習對象的相關特征。這些特征被劃分為9個不同的類別:通用、生存期、元-元數(shù)據、技術、教育、權利、關系、評注、分類。這9個類別相互獨立,各自有明確的語義,便于元數(shù)據的共享和模塊化。在CwML文檔中,課件的元數(shù)據信息由其中的<metadata>元素詳細描述。2.2xll和鹽自治軟件實現(xiàn)可擴展樣式表語言轉換(extensiblestylesheetlanguagetransformation,XSLT)是W3C制定的規(guī)范,負責XML文檔的轉換。XSLT可以很方便的把XML文檔轉換成HTML文檔,從而利用XML+XSLT可以借助HTML在普及性和易用性等方面原有的優(yōu)勢迅速方便地創(chuàng)建基于Web的應用網站。這里采用XSLT技術實現(xiàn)XML課件文檔的轉換應用,即把不同格式的XML課件文檔數(shù)據通過XSLT技術的轉換告訴瀏覽器(或遠程教學應用程序)如何表現(xiàn)這些課件文檔數(shù)據,從而建構基于XML的在線課件。這樣,對于保存同一份數(shù)據的XML課件文檔,實現(xiàn)其可以根據在線教學的需要設計不同的XSLT來產生不同的表現(xiàn)形式,它使同一個XML課件文檔呈現(xiàn)出不同的視角,大大拓寬了XML的應用領域。這里利用XML、XSL和ASP作為實現(xiàn)工具,一個基于XSL的課件文檔源集成結構如圖2所示。用戶只需通過瀏覽器將課件庫系統(tǒng)所提供的用于接收在線用戶教學請求的接口程序下載到客戶端,用交互方式填入所需的課件文檔查詢條件就可得到來自于不同數(shù)據源的綜合數(shù)據。系統(tǒng)利用XML作為集成層建模和集成視圖到數(shù)據源之間的映射的描述工具。利用ASP和ADO從不同的來源提取數(shù)據,納入同一個XML文件。把XML作為集成層的數(shù)據描述工具和轉換工具,來構造數(shù)據集成的中間件,不僅能適合Web發(fā)展的需要,還大大地簡化課件文檔數(shù)據源集成系統(tǒng)的實現(xiàn)。對XML的解釋可以在服務器端進行,也可以在客戶端進行。如果客戶端的瀏覽器是一個XML瀏覽器,那么HTTP服務器的任務就極為簡單,它只要鏈接正確的樣式表到文件上(或者文件本身也許已經有和樣式表的鏈接),并將樣式表發(fā)送到瀏覽器上。如果客戶端的瀏覽器不是一個XML瀏覽器,那么文件在被傳送出去以前必須轉換成一個可以顯示的文件。因此,將XML文件轉換成可顯示的文件這一任務既可以由XML瀏覽器完成,也可以由HTTP服務器完成。這里分兩種轉換方式,一是服務器端的XML轉換方式:要想處理XML,HTTP服務器需要具有處理XML的附加功能——最簡單的附加功能是將XML文件轉換成HTML文檔,并將HTML文檔傳送到瀏覽器上進行解釋(如XSLT引擎),更復雜一些的附加功能是XML大全庫。然而如果有詳盡的XML庫,解析過程就不必要了,因為在內部格式中已經對文件進行解釋并存儲,這樣樣式引擎就可以直接對內部格式文件進行操作了;二是客戶端的XML轉換方式:如果客戶端是一個XML瀏覽器,轉換任務就容易多了,HTTP服務器傳送XML文檔給瀏覽器,然后瀏覽器用一個專用的結構——“處理指令”瀏覽接收到的文檔,處理指令允許瀏覽器對與XML文件相關聯(lián)的樣式表進行演繹并解釋XML文檔。當然,對所選擇的樣式語言也取決于瀏覽器的功能。一些瀏覽器也許只能處理帶CSS樣式表的XML文檔,而另外一些則可以處理帶XSL樣式表的XML文檔。例如,我們采用目前已廣泛使用的瀏覽器IE作為人機交互界面,則課件視服務器代理模塊可以通過XSL來實現(xiàn)。XSL處理器的輸入是XML元素,對于每個輸入元素,處理器都在樣式表中進行匹配,以找到處理該元素的規(guī)則,然后按照規(guī)則進行輸出,當在XSL中確定了輸出格式為HTML文本時,XML文擋就轉換成HTML文擋,可在客戶端瀏覽器中瀏覽演示或進行教學。3多媒體課件的xluss實現(xiàn)采用XSLT技術實現(xiàn)基于XML的多媒體課件文檔系統(tǒng),設計的目的是作為現(xiàn)代遠程交互教學課件的支撐平臺,所要實現(xiàn)的功能很多,較復雜,對多媒體課件交互性要求很高,單純采用單一的模式無法實現(xiàn)所有功能。目前,Microsoft已經對SQLServer2000中增加了對XML的支持;Windows2000的ADO3提供了直接將返回的數(shù)據集保存為XML標準格式文件;MSIE6.0中繼承的部件Msxml.dll(XML解析器)及其DOM組件XMLDOM,可以實現(xiàn)對XML課件文檔的訪問和維護等操作。該系統(tǒng)中存放用戶基本信息、用戶登錄信息、用戶解題答題情況記錄、知識點庫。為節(jié)省解題時間和減輕系統(tǒng)負擔,可以將已經作過的題存儲在后臺多媒體數(shù)據庫中,下次碰到同樣的題可以直接給出解答,無需耗用服務器資源進行推理。為保證系統(tǒng)的移植性,前端用戶平臺采用Java開發(fā)?；赬ML課件文檔存放在多媒體數(shù)據庫中,XML數(shù)據以虛擬XML課件文檔的形式存在于遠程教學產品的XML課件文檔數(shù)據源庫中。從用戶的角度看,XML課件文檔和多媒體課件文檔數(shù)據庫之間的區(qū)別是透明的。對用戶而言,重要的不是數(shù)據存在何處,而是數(shù)據的邏輯結構合理性和操作界面的方便性。這里我們實現(xiàn)了系統(tǒng)的一個實例作說明,在定義了CwML課件文檔的基礎上,我們可以用它來描述課件文檔。如何把數(shù)據庫里面的數(shù)據用XML文件的規(guī)范格式表現(xiàn)?方法有很多,下面僅就其中一種借助ASP實現(xiàn)的方法闡述。在這個方法中有兩點很重要:一是要使生成的XML文件符合XML規(guī)范;二是數(shù)據庫存在的且課件場景生成中要用到的數(shù)據必須在文件中描述出來。如何利用XML文檔里的關鍵值生成新的課件?利用XML文檔重新生成場景文件的易操作性等角度出發(fā),比較可行的對虛擬場景代碼的局部、關鍵信息進行處理。運行1.xml文檔時將會調用1.xsl文檔,最終生成1.asp文件里的課件代碼。至此已經通過ASP代碼成功把XML引入了CwML課件文檔中,CwML課件文檔中的關鍵數(shù)值在數(shù)據庫中得到了保存,實現(xiàn)了XML作為中介者具有的數(shù)據緩沖、安全屏障等功用。這里真正要大量運用DOM的強大功能和對XML獨特的操作手段。下面是在ball.asp頁面更改關鍵值的同時把新值寫入XML的文件HTMLtoXML或ASP,概括地說就是獲取ASP表單里面得值,用DOM語句生成XML元素,元素里面的屬性或和值置為ASP頁面表單的值。在更新XML的同時更新數(shù)據庫,從XML寫入數(shù)據庫更新數(shù)據庫的文件XMLtodatabase.asp。這里提出通過構造CwML課件特性的XSL樣式表這一途徑對XML文件中的數(shù)據進行查詢、調用、重構等。具體實現(xiàn)有如下兩種方法,一是導入XML文檔,XML是全球標準的可擴展的標志性語言,它通過使用一個簡單而又靈活的標準格式,為基于Web的應用提供了一個描述數(shù)據和交換數(shù)據的有效手段,做到“數(shù)據歸其主,用戶盡其歡”。正是由于這個特性,本系統(tǒng)采用創(chuàng)建XML的DOM對象,然后由DOM對象導入XML和XSL文檔。由XML提供課件的屬性數(shù)據。這樣,只要把這些數(shù)據和課件模型結合起來就可以在本系統(tǒng)外再現(xiàn)用戶設計時的課件頁面的模樣,而且這些屬性數(shù)據還能給其它的程序讀取。ASP服務器上在通過調用代碼就可以導入XML和XSL文檔了,其中XML文檔中的是課件的屬性數(shù)據,而XSL中的就是符合CwML的課件數(shù)據了;二是在數(shù)據庫上直接交互,通過XML文檔的一次性數(shù)據的導入,而本方法則是通過瀏覽器在課件中對模型進行實時的修改,可以達到實時的遠程交互設計。這種方法需要對