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(wǎng)絡(luò)模型及多媒體課件設(shè)計(jì)基于web的計(jì)算機(jī)科學(xué)是目前遠(yuǎn)程教學(xué)研究和應(yīng)用開發(fā)的熱點(diǎn)。其中，web課程的設(shè)計(jì)和開發(fā)是遠(yuǎn)程教學(xué)的重要組成部分。由于基于網(wǎng)絡(luò)的CAI朝著分布化、結(jié)構(gòu)化、協(xié)同化和智能化方向發(fā)展,這對網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)成了急需解決的問題。當(dāng)前在線課件大多是以HTML為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)信息,因此在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中存在諸如課件的共享和交換信息能力差、無法實(shí)現(xiàn)對各種媒體和課件資源的搜索、可擴(kuò)展性差、文檔結(jié)構(gòu)混亂、可重用性差、更新維護(hù)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(shù)建構(gòu)在線課件可有效解決上述問題,XML的最大的特點(diǎn)是能夠以開放的方式結(jié)構(gòu)化地表示數(shù)據(jù)信息,在網(wǎng)絡(luò)化的CAI中可利用XML進(jìn)行多媒體課件建模,通過解析轉(zhuǎn)換輸出不同風(fēng)格的在線課件演示。這里提出了一種可擴(kuò)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(biāo)記語言(coursewaremarkuplanguage,CwML)來描述多媒體課件,利用XSL解析器來解析并實(shí)現(xiàn)了能在瀏覽器中表現(xiàn)的多媒體課件。1基于服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)的模型建構(gòu)XML(extensiblemarkuplanguage)在異構(gòu)數(shù)據(jù)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、課件的擴(kuò)展性、靈活性和個性化特性等帶來變革。據(jù)此,這里遵循CELT(中國遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))內(nèi)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(jié)構(gòu)信息模型(如圖1所示)并利用XML技術(shù)對該模型層次進(jìn)行XML的綁定和實(shí)現(xiàn),定義了用于描述課程教材信息的課件標(biāo)記語言CwML,從而解決了在線課件構(gòu)造中課件元數(shù)據(jù)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(guān)系的編輯、課件的組織等方面的問題。嚴(yán)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(nèi)容基礎(chǔ),因此我們把它看作最基礎(chǔ)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(yīng)的,對象層中用CwML描述媒體層中基礎(chǔ)媒體的各種屬性,對象層中的對象是構(gòu)成課件的基礎(chǔ);在CwML中,我們利用URL方式標(biāo)記資源的地址,以實(shí)現(xiàn)Internet中資源的共享;Page層中的主要內(nèi)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(guān)心對象的空間安排、時間同步和邏輯關(guān)系等,Page層同時還關(guān)心頁面的信息和一個課件中不同頁面之間的關(guān)系;Page層由對象層中的對象、對象之間的關(guān)系描述和頁面信息等內(nèi)容構(gòu)成;課件層由Page層中的Page加上課件屬性信息構(gòu)成,課件屬性記錄課件的特征。2件層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)信息模型,將利用XML語言定義各種實(shí)例標(biāo)記語言的特征在課件層次上對其進(jìn)行XML綁定,這里利用XML定義了一套專用于層次結(jié)構(gòu)課件模型的標(biāo)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(yīng)用價值,在CwML的定義中,根據(jù)多媒體計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)特點(diǎn),這里引入了媒體容器“PAGE”(頁面)的概念,一個頁面中的內(nèi)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(guān)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(yīng)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(gòu)成,它包括課件目錄結(jié)構(gòu)和標(biāo)題,課件作者資料,關(guān)鍵字表,教學(xué)對象,建議課時數(shù),頁面構(gòu)成信息等內(nèi)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(guān)媒體信息的描述部分。為了把這些信息在課件文檔中進(jìn)行記錄,我們在CwML中定義了相應(yīng)的標(biāo)記,如定義了記錄課件自身特征的標(biāo)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(jié)構(gòu)和標(biāo)題、課件作者、課件關(guān)鍵字列表、課件教學(xué)對象、課件所有課時等和課件相關(guān)的信息;②課件內(nèi)容<contents>:通過指出課件中包含的頁面確定課件內(nèi)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(nèi)容用于確定課件的播放場景。元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),課件的元數(shù)據(jù)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(chǔ)。在CwML文檔中,對課件元數(shù)據(jù)的描述采用了CELTS的LOM(學(xué)習(xí)對象元數(shù)據(jù))規(guī)范,LOM規(guī)范定義了學(xué)習(xí)對象元數(shù)據(jù)的語法和語義,構(gòu)成了一個學(xué)習(xí)對象屬性的概念上的數(shù)據(jù)模型,用于描述學(xué)習(xí)對象的相關(guān)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(jù)、技術(shù)、教育、權(quán)利、關(guān)系、評注、分類。這9個類別相互獨(dú)立,各自有明確的語義,便于元數(shù)據(jù)的共享和模塊化。在CwML文檔中,課件的元數(shù)據(jù)信息由其中的<metadata>元素詳細(xì)描述。2.2xll和鹽自治軟件實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展樣式表語言轉(zhuǎn)換(extensiblestylesheetlanguagetransformation,XSLT)是W3C制定的規(guī)范,負(fù)責(zé)XML文檔的轉(zhuǎn)換。XSLT可以很方便的把XML文檔轉(zhuǎn)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(yīng)用網(wǎng)站。這里采用XSLT技術(shù)實(shí)現(xiàn)XML課件文檔的轉(zhuǎn)換應(yīng)用,即把不同格式的XML課件文檔數(shù)據(jù)通過XSLT技術(shù)的轉(zhuǎn)換告訴瀏覽器(或遠(yuǎn)程教學(xué)應(yīng)用程序)如何表現(xiàn)這些課件文檔數(shù)據(jù),從而建構(gòu)基于XML的在線課件。這樣,對于保存同一份數(shù)據(jù)的XML課件文檔,實(shí)現(xiàn)其可以根據(jù)在線教學(xué)的需要設(shè)計(jì)不同的XSLT來產(chǎn)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(yīng)用領(lǐng)域。這里利用XML、XSL和ASP作為實(shí)現(xiàn)工具,一個基于XSL的課件文檔源集成結(jié)構(gòu)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(xué)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(jù)源的綜合數(shù)據(jù)。系統(tǒng)利用XML作為集成層建模和集成視圖到數(shù)據(jù)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(jù),納入同一個XML文件。把XML作為集成層的數(shù)據(jù)描述工具和轉(zhuǎn)換工具,來構(gòu)造數(shù)據(jù)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(jù)源集成系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。對XML的解釋可以在服務(wù)器端進(jìn)行,也可以在客戶端進(jìn)行。如果客戶端的瀏覽器是一個XML瀏覽器,那么HTTP服務(wù)器的任務(wù)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(jīng)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(zhuǎn)換成一個可以顯示的文件。因此,將XML文件轉(zhuǎn)換成可顯示的文件這一任務(wù)既可以由XML瀏覽器完成,也可以由HTTP服務(wù)器完成。這里分兩種轉(zhuǎn)換方式,一是服務(wù)器端的XML轉(zhuǎn)換方式:要想處理XML,HTTP服務(wù)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(zhuǎn)換成HTML文檔,并將HTML文檔傳送到瀏覽器上進(jìn)行解釋(如XSLT引擎),更復(fù)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?yàn)樵趦?nèi)部格式中已經(jīng)對文件進(jìn)行解釋并存儲,這樣樣式引擎就可以直接對內(nèi)部格式文件進(jìn)行操作了;二是客戶端的XML轉(zhuǎn)換方式:如果客戶端是一個XML瀏覽器,轉(zhuǎn)換任務(wù)就容易多了,HTTP服務(wù)器傳送XML文檔給瀏覽器,然后瀏覽器用一個專用的結(jié)構(gòu)——“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(guān)聯(lián)的樣式表進(jìn)行演繹并解釋XML文檔。當(dāng)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(jī)交互界面,則課件視服務(wù)器代理模塊可以通過XSL來實(shí)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(jìn)行匹配,以找到處理該元素的規(guī)則,然后按照規(guī)則進(jìn)行輸出,當(dāng)在XSL中確定了輸出格式為HTML文本時,XML文擋就轉(zhuǎn)換成HTML文擋,可在客戶端瀏覽器中瀏覽演示或進(jìn)行教學(xué)。3多媒體課件的xluss實(shí)現(xiàn)采用XSLT技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于XML的多媒體課件文檔系統(tǒng),設(shè)計(jì)的目的是作為現(xiàn)代遠(yuǎn)程交互教學(xué)課件的支撐平臺,所要實(shí)現(xiàn)的功能很多,較復(fù)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(shí)現(xiàn)所有功能。目前,Microsoft已經(jīng)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(jù)集保存為XML標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)對XML課件文檔的訪問和維護(hù)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(diǎn)庫。為節(jié)省解題時間和減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān),可以將已經(jīng)作過的題存儲在后臺多媒體數(shù)據(jù)庫中,下次碰到同樣的題可以直接給出解答,無需耗用服務(wù)器資源進(jìn)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(jù)庫中,XML數(shù)據(jù)以虛擬XML課件文檔的形式存在于遠(yuǎn)程教學(xué)產(chǎn)品的XML課件文檔數(shù)據(jù)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(jù)庫之間的區(qū)別是透明的。對用戶而言,重要的不是數(shù)據(jù)存在何處,而是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)合理性和操作界面的方便性。這里我們實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的一個實(shí)例作說明,在定義了CwML課件文檔的基礎(chǔ)上,我們可以用它來描述課件文檔。如何把數(shù)據(jù)庫里面的數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)的方法闡述。在這個方法中有兩點(diǎn)很重要:一是要使生成的XML文件符合XML規(guī)范;二是數(shù)據(jù)庫存在的且課件場景生成中要用到的數(shù)據(jù)必須在文件中描述出來。如何利用XML文檔里的關(guān)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(guān)鍵信息進(jìn)行處理。運(yùn)行1.xml文檔時將會調(diào)用1.xsl文檔,最終生成1.asp文件里的課件代碼。至此已經(jīng)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(guān)鍵數(shù)值在數(shù)據(jù)庫中得到了保存,實(shí)現(xiàn)了XML作為中介者具有的數(shù)據(jù)緩沖、安全屏障等功用。這里真正要大量運(yùn)用DOM的強(qiáng)大功能和對XML獨(dú)特的操作手段。下面是在ball.asp頁面更改關(guān)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(jù)庫,從XML寫入數(shù)據(jù)庫更新數(shù)據(jù)庫的文件XMLtodatabase.asp。這里提出通過構(gòu)造CwML課件特性的XSL樣式表這一途徑對XML文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、調(diào)用、重構(gòu)等。具體實(shí)現(xiàn)有如下兩種方法,一是導(dǎo)入XML文檔,XML是全球標(biāo)準(zhǔn)的可擴(kuò)展的標(biāo)志性語言,它通過使用一個簡單而又靈活的標(biāo)準(zhǔn)格式,為基于Web的應(yīng)用提供了一個描述數(shù)據(jù)和交換數(shù)據(jù)的有效手段,做到“數(shù)據(jù)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(dǎo)入XML和XSL文檔。由XML提供課件的屬性數(shù)據(jù)。這樣,只要把這些數(shù)據(jù)和課件模型結(jié)合起來就可以在本系統(tǒng)外再現(xiàn)用戶設(shè)計(jì)時的課件頁面的模樣,而且這些屬性數(shù)據(jù)還能給其它的程序讀取。ASP服務(wù)器上在通過調(diào)用代碼就可以導(dǎo)入XML和XSL文檔了,其中XML文檔中的是課件的屬性數(shù)據(jù),而XSL中的就是符合CwML的課件數(shù)據(jù)了;二是在數(shù)據(jù)庫上直接交互,通過XML文檔的一次性數(shù)據(jù)的導(dǎo)入,而本方法則是通過瀏覽器在課件中對模型進(jìn)行實(shí)時的修改,可以達(dá)到實(shí)時的遠(yuǎn)程交互設(shè)計(jì)。這種方法需要對