摘要：本文探討了網(wǎng)絡課件編輯制作系統(tǒng)的設計方法和體系結構。針對目前網(wǎng)絡課件共享性差，且制作過程復雜等問題，本文提出了基于XML的網(wǎng)絡課件的元數(shù)據(jù)著錄模型和內(nèi)容包裝模型，實現(xiàn)了對遠程教育標準的支持，解決了資源共享和數(shù)據(jù)交換的問題；同時采用基于時間線的多軌道的信息組織方式，使視頻、音頻、幻燈片、講稿和目錄等內(nèi)容能夠一次性同步合成，簡化了課件制作過程，提高了制作效率。

關鍵詞：網(wǎng)絡課件；元數(shù)據(jù)著錄模型；內(nèi)容包裝模型；同步合成

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1672-5913(2007)12-0088-05

1引言

教學資源數(shù)字化是網(wǎng)絡教學的基礎性工程，網(wǎng)絡課件是教學資源的核心內(nèi)容[1-3]，其本質(zhì)是集教員授課的影像、聲音、多媒體課件(或板書)、教案文稿于一體的基本教學單元。目前網(wǎng)絡課件的開發(fā)大多是基于HTML的，不利于信息提取，使得課件資源難以共享和傳輸，阻礙了網(wǎng)絡教學的發(fā)展。此外，我校在教學信息資源系統(tǒng)建設和網(wǎng)絡教學發(fā)展過程中，需要制作大量網(wǎng)絡課件，通常要對視頻、幻燈片、講稿等內(nèi)容進行編輯合成，其過程繁瑣且耗時，已成為目前教學資源建設中的瓶頸。為此，我校自2003年開始研發(fā)網(wǎng)絡課件編輯制作系統(tǒng)，目的在于提高網(wǎng)絡課件制作效率，解決課件數(shù)據(jù)分布存儲、數(shù)據(jù)交換等問題。本文重點討論網(wǎng)絡課件編輯制作系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)著錄模型、內(nèi)容包裝模型以及基于時間線的多軌道的信息組織方式。

2系統(tǒng)設計

網(wǎng)絡課件編輯制作系統(tǒng)由輸入模塊、流媒體視頻同步編輯合成模塊、流媒體視頻采集錄制同步合成模塊和輸出模塊四部分組成，共有15個子功能模塊，如圖1所示。

輸入模塊的功能是將網(wǎng)絡課件素材文件夾內(nèi)的各種視頻、音頻、多媒體、講稿、索引目錄等文件自動導入系統(tǒng)的素材瀏覽區(qū)，以便選擇視頻文件、幻燈片文件、講稿文件和目錄文件。

流媒體視頻同步編輯合成子系統(tǒng)功能將已經(jīng)錄制好的講課視頻、音頻、多媒體、講稿、索引目錄等文件進行編輯、同步合成為完整的網(wǎng)絡課件。

流媒體視頻采集錄制同步合成系統(tǒng)實現(xiàn)流媒體視頻的錄制采集、錄制編輯和同步合成功能。

輸出模塊提供網(wǎng)絡課件預覽功能、項目文件存儲功能和網(wǎng)絡課件發(fā)布功能。

3元數(shù)據(jù)注錄模型

世界上很多標準化組織都在致力于基于網(wǎng)絡的教育資源標準化的研究，并起草了一些相應規(guī)范，其中影響較大的有：IMS的學習資源元數(shù)據(jù)規(guī)范，IEEE LTSC的學習對象元數(shù)據(jù)模型(LOM)、OCLE Dublin Core的Dublin Core元數(shù)據(jù)標準，等等。我國教育部現(xiàn)代遠程教育標準化委員也制定了“現(xiàn)代遠程教育標準(DLTS)”。我們在開發(fā)網(wǎng)絡課件編輯制作系統(tǒng)的過程中，借鑒了國內(nèi)外相關標準，提出了基于XML的網(wǎng)絡課件元數(shù)據(jù)注錄模型。

網(wǎng)絡課件元數(shù)據(jù)注錄模型的基本結構，包括三部分：一是必須遵守的LOM核心數(shù)據(jù)元素；二是可選擇的數(shù)據(jù)元素；三是針對網(wǎng)絡課件特色擴展的數(shù)據(jù)元素。如圖2所示。

網(wǎng)絡課件元數(shù)據(jù)著錄功能可以統(tǒng)一網(wǎng)絡課件元數(shù)據(jù)著錄信息，便于管理、存儲、查詢，注錄的網(wǎng)絡課件元數(shù)據(jù)存儲為XML文檔，配合不同XSL樣式單文件，可以顯示各種風格的注錄信息。

4網(wǎng)絡課件內(nèi)容包裝功能

根據(jù)現(xiàn)代遠程教育標準的內(nèi)容包裝信息模型，定義一種能夠用來交換學習內(nèi)容的標準數(shù)據(jù)結構，為學校和開發(fā)商制作學習資源提供標準數(shù)據(jù)綁定的基礎，從而使學習資源可以在不同的創(chuàng)作工具、學習管理系統(tǒng)和運行環(huán)境之間互操作。以該內(nèi)容包裝規(guī)范為基礎，對于網(wǎng)絡教學課件這一具體的學習資源，其包裝模型如圖3所示。

其中，元數(shù)據(jù)部分為在遠程教育中關于網(wǎng)絡課件的一些必須描述的屬性信息；組織結構部分是對相關知識點各項條款框架結構的組織和劃分；資源調(diào)用部分是對每一條款對應的各種素材資源的調(diào)用信息，其中至少應包含素材的統(tǒng)一資源標識符信息和素材文件的格式信息，以便能夠?qū)λ夭倪M行準確的定位并通過對應的打開程序打開；子內(nèi)容清單部分保留備用。以上各部分組成了網(wǎng)絡課件的頂級內(nèi)容清單文件Course.xml。物理文件部分則對應了經(jīng)過整理后的素材庫。

Course.xml文件描述了標準化網(wǎng)絡課件的各種信息，有利于網(wǎng)絡課件的統(tǒng)一管理和網(wǎng)絡課件資源和素材資源的共享；同時可以實現(xiàn)更為準確和高效的檢索；文件的有效性可以通過DTD、XSD等“語法”文件自動檢查，使課件符合標準化的要求；通過應用不同的樣式單，可以針對老師、學習者、教學保障者等不同的對象顯示各自需要的信息視圖；XML文檔對象模式(DOM)允許用腳本或其他編程語言處理數(shù)據(jù)，因此可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算和處理的本地化，減輕了網(wǎng)絡和服務器負載，縮短了用戶的響應時間；實現(xiàn)了網(wǎng)絡課件對所需素材有組織的調(diào)用，它將網(wǎng)絡課件以網(wǎng)頁的形式展現(xiàn)給學習者，學習者可以選擇各知識點的不同條款進行主動式學習?；赬ML的網(wǎng)絡課件模型如圖4所示。

流媒體視頻同步編輯合成子系統(tǒng)充分運用了XML結構化描述數(shù)據(jù)的特點，使網(wǎng)絡課件元數(shù)據(jù)注錄標準統(tǒng)一、實用；使網(wǎng)絡課件文件格式統(tǒng)一、文檔結構規(guī)范、重用性好；使網(wǎng)絡課件的媒體資源分布式的存放在數(shù)據(jù)庫中，使之可以充分共享使用。該系統(tǒng)應用了這些研究方法，使得網(wǎng)絡課件符合遠程教育資源的數(shù)據(jù)交換標準，便于存儲，便于傳輸，便于管理，便于網(wǎng)絡教學。

5基于時間線的多軌道的信息組織方式

流媒體視頻同步編輯合成系統(tǒng)功能是將已經(jīng)錄制好的講課視頻、音頻、多媒體、講稿、索引目錄等文件進行編輯、同步合成為完整的網(wǎng)絡課件。該系統(tǒng)的主要功能有：流媒體視頻與多媒體、講稿、目錄、動畫的同步合成功能、流媒體視頻與多媒體同步點的編輯功能、目錄與多媒體的同步編輯功能、流媒體視頻非線性編輯功能、網(wǎng)絡課件內(nèi)容包裝功能。

5.1流媒體視頻與多媒體、講稿、目錄的同步編輯合成功能

流媒體視頻與多媒體、講稿、目錄的同步合成功能在用戶界面上采用基于時間線的多軌道的信息組織方式，(如圖5所示)每個軌道作為一個媒體編輯器，用于管理一類信息(如目錄、幻燈片、視頻)。在實現(xiàn)機制上采用進程管理，每個軌道中的媒體作為時間線窗口的子進程被管理和調(diào)度，而這個時間線窗口可以把事件分發(fā)給不同的編輯器，并協(xié)調(diào)管理多個子進程的操作。此功能實現(xiàn)了流媒體視頻與其他媒體的一次性同步合成，大大降低了網(wǎng)絡課件制作的工作量，同時這種多軌道時間線窗口操作簡便，編輯時易于修改，可以使用戶能盡快掌握操作。

5.2流媒體視頻與多媒體同步點的編輯功能

為使用戶能方便地對已經(jīng)合成的同步時間點進行增加、刪除、移位和修改，系統(tǒng)設置有時間軌道和播放頭。

此項功能在實現(xiàn)機制上采用了參照點模型和基于時間間隔同步相結合的同步說明方法，不但能支持圖示化的表現(xiàn)方式，方便的實現(xiàn)時間無關對象與時間相關對象的集成，而且在處理LDU和用戶交互動作上也顯示出強大的優(yōu)勢。

為了方便描述多媒體對象的同步表現(xiàn)，系統(tǒng)定義了媒體單元，以此提供相對于媒體對象的參照點，同時被用來描述這個媒體單元的時序行為。對于視頻流來說，它所包含的LDU就是一個媒體單元。而對于幻燈片來說，每一個交互動作(幻燈片切換或是自定義動畫)就是一個媒體單元。媒體單元可以定義為如下幾部分：

1. 事件：用于說明媒體單元的類型是可預測的還是不可預測的。如果值為TRUE，則定義該單元是可預測的；如果值為FALSE，則定義該單元是不可預測的。

2. 持續(xù)時間：它說明了媒體對象的兩個連續(xù)事件之間的持續(xù)時間。對于ASF文件中的媒體單元，其表現(xiàn)持續(xù)時間是固定的，在定義事件時將該項初始化為每一幀的表現(xiàn)時間。假如說明了一個時間間隔，那么表現(xiàn)過程是可調(diào)整的，對于一個不可預測事件(如用戶的交互動作)的持續(xù)時間，不分配任何值。對于每張幻燈片來說，其持續(xù)時間是不可預測的，且與用戶的交互動作有關，因此每個幻燈片單元的持續(xù)時間為空。

在算法實現(xiàn)上采用隊列結構，定義一個主隊列和若干輔助隊列，分別用來存放可預測事件和不可預測事件。在主隊列中存放的可預測事件即LDU序列，其中的媒體單元按照制作時設置的索引序列存放，通常利用一個時間間隔列表來索引一系列的媒體流。輔助隊列中的事件是在用戶做出交互動作時才產(chǎn)生，并按照交互動作發(fā)生的順序排列。

當用戶做出一個交互動作時，系統(tǒng)為視頻流發(fā)送一個同步消息，也就是在對應的LDU上設置同步參考點，同時將這一交互事件存入輔助隊列中，并修改此隊列中前一個交互事件的持續(xù)時間。這個時間值是通過獲取前一事件的啟動時間和當前事件的啟動時間得到的。

當用戶刪除一個同步點時，系統(tǒng)首先將當前事件的持續(xù)時間記錄下來，與前一事件的持續(xù)時間累加，并把結果寫入前一事件的持續(xù)時間，然后通過修改事件的指針域?qū)斍笆录h除，同時在主隊列中撤消與當前事件相關的同步消息。

對同步點移位時，則需要依次執(zhí)行刪除同步點和增加同步點的操作，即在當前位置刪除同步點同時將該同步點插入到新位置。

在演示多媒體時，首先執(zhí)行主隊列中的事件，當?shù)竭_一個同步時間點時，系統(tǒng)就獲得觸發(fā)輔助隊列事件的消息，給輔助隊列中的一個事件分配一個時間片，執(zhí)行交互動作，并讀取持續(xù)時間，以此來控制事件的開始和結束。

5.3目錄與流媒體視頻、多媒體的同步編輯功能

在網(wǎng)絡課程講授過程中，選擇任意一條目錄，應自動跳動到相應的視頻和幻燈片的位置開始講課，該工具具有目錄幻燈視頻同步編輯功能，可以方便地對目錄幻燈進行同步編輯，實現(xiàn)目錄幻燈視頻的同步功能。

此項功能在實現(xiàn)機制上采用了圖結構，由節(jié)點和邊組成非線性信息鏈。節(jié)點是一個真實的信息單元，如：文本、幻燈片、視頻LDU。邊提供對其他信息單元的鏈接，即指針。指針可以在不同的時候產(chǎn)生，由用戶在編輯項目時決定信息單元的連接，目標節(jié)點通過指針來決定。

6流媒體視頻非線性編輯功能

流媒體視頻是經(jīng)過高度壓縮過的視頻，存儲量很小，可以在網(wǎng)上形成視頻流，邊下載邊收看，對它進行編輯有很大的難度，該系統(tǒng)實現(xiàn)了在視頻軌道對流媒體視頻進行合并、截斷、復制、粘貼、刪除和修改等編輯操作。視頻軌道可以無級放大和縮小，對流媒體視頻的編輯可以精確到0.01秒。如圖6所示。

在實現(xiàn)方法上使用雙向鏈表來組織視頻資源，同時給鏈表加入頭結點，來避免刪除、插入操作時產(chǎn)生的不完善程序。

帶頭結點的雙向鏈表及每個結點結構如圖7所示，雙鏈表中每個結點都由三部分組成：一個數(shù)據(jù)，兩個指針域(一個指向直接前驅(qū)結點，一個指向直接后繼結點)。

其中，左指針llink域指向直接前驅(qū)，右指針rlink域指向直接后繼，data是數(shù)據(jù)域。這樣，將每個信息資源實體表示為一個結點，左右指針分別指向它的前一個信息資源體和后一個信息資源體，頭結點指向起點。

這樣，信息資源的邏輯關系已經(jīng)可由計算機物力實現(xiàn)，通過雙向鏈表的基本操作就可以實現(xiàn)信息資源的插入、刪除、分割、移動、遍歷等功能，從而實現(xiàn)流媒體視頻功能模塊的開發(fā)。

7結束語

網(wǎng)絡課件編輯制作系統(tǒng)開發(fā)解決了教學信息資源建設和網(wǎng)絡教學中網(wǎng)絡課件編輯制作難的突出問題[4-9]，對于普及院校網(wǎng)絡教學和建設教學信息資源庫有重要的實際意義。它系統(tǒng)簡化了編輯制作網(wǎng)絡課程和備課的過程，使得普通教師能夠方便地編輯制作集視頻、音頻、多媒體課件、講稿、動畫和目錄為一體的網(wǎng)絡課程，使得網(wǎng)絡課程能夠真正在網(wǎng)絡上推廣應用。

The Model Design and Function Realization of Network Courseware Edit Producing System

SHEN Yan-chun1，CAO Li， WEN Zhuan-ping

(Beijing Information Science Technology University， Beijing 100085)

Abstract：This paper discusses the framework and design method of network courseware Edit Producing system. In view of the poor share and the complex process of network courseware ，the paper provides network courseware metadata catalog model and content packing model based on Extensible Markup Language (XML)，realizes the purpose of supporting the distance education standard ，then solves the problem of resource share and data exchange; and it adopts multi-track information organization based on timeline， can synchronize and integrate video， audio， power point (PPT)， lecture and catalog at one time ，simplifies the process of network courseware and improve the efficiency of process.

Keywords：network courseware； metadata catalog model； content packing model； synchronization integration

參考文獻：

[1] 陳光亮， 匡松柏. 現(xiàn)代遠程教育實時課件直播服務器的設計[J]. 計算機工程與設計， 2006， 27(10)：1870-1872.

[2] 鄒國平. 淺談網(wǎng)絡課件的開發(fā)與制作[J]. 科技廣場， 2005， (2)：57-60.

[3] 李繼華， 張德運. 基于WEB的多媒體交互式教學系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 計算機工程與應用， 2003，(26)：227-228.

[4] 劉建彪， 楊壽保. 基于流媒體技術的遠程教育系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 計算機工程， 2002， 28(10)：264-266.

[5] 許劍峰， 奚建清， 黎紹發(fā). 基于元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡課件搜索系統(tǒng)[J]. 計算機工程與應用， 2002， (21)：123-124.

[6] 韓桂英，李錫祚. 基于XML的網(wǎng)絡課件標準化問題的研究與設計[J]. 微電子學與計算機， 2002， (11)：33-35.

[7] 周寺祥，喬愛鋒， 張宗橙. 基于XML的網(wǎng)絡課件制作管理系統(tǒng)的實現(xiàn)[J]. 教育信息化， 2005， (3)：54-55.

[8] 申思. 一個基于XML的網(wǎng)絡課件制作及展示系統(tǒng)[J]. 圖書館理論與實踐， 2005， (1)：112-114.

[9] 張錚，何秀玲，馮剛. 基于WEB的教學素材庫的模型設計[J]. 計算機工程與應用， 2001， (11)：125-126.

[10] 高思丹，袁春風. 一個基于XML的網(wǎng)絡課件開發(fā)系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 計算機應用研究， 2003， (3)：133-136.

[11] Ralf Steinmetz， Klara Nahrstedt. 多媒體技術：計算、通信和應用[M]. 北京：清華大學出版社，2000.

收稿日期：2006-12-08

作者簡介：申閆春(1957－)，男，河南開封市人，1999.7在中國礦業(yè)大學計算機應用專業(yè)獲博士學位，2001.12博士后出站，從事計算機網(wǎng)絡與應用、流媒體技術、虛擬現(xiàn)實技術方面的研究。

E-mail：syc128@263.net

電話：010-8216188713341083100