富媒体课件及其交互特性

黄如民

【摘要】桌面与Web互联为信息资源的设计开发提供了一种新型架构方式,也使得富媒体课件成为继单机课件和网络课件之后又一种课件类型。文章从教学交互的角度阐释了富媒体课件的内涵及其技术特征,探讨了富媒体课件的交互方式、交互分层结构,并与其他类型的课件进行了全面的性能比较。

【关键词】富互联网应用;富媒体课件;桌面特性;交互

引言

富互联网应用(Rich Internet Applications)简称RIA,是为了提高用户体验的丰富性而出现的一种新型Internet应用程序,具有高度互动性和丰富UI功能[1]。RIA的出现与繁荣标志着富媒体时代的到来,富媒体最重要的特征不在于提供图文、动画、音视频等丰富的媒体表现形式,而在于赋予用户前所未有的交互体验,这种交互体验表现在选择的主动、创作的自由和无限扩展。我们可以自由选择、设定、甚至创作极富个性的数字内容,并扩展到浏览器、桌面、移动设备、智能终端等多种形式的应用环境。当前两类RIA技术备受关注,一个是以Silverlight为代表的基于浏览器RIA,一个是以AIR(Adobe Integrated Runtime)为代表的桌面RIA。浏览器RIA技术力图使浏览器具有丰富的桌面特性,将浏览器变成Webtop(见图1),桌面RIA架构则试图模糊桌面与浏览器应用之间的界限,在桌面及其他终端部署极具互动的网络应用程序,甚至于丢弃Webtop而带领Web应用进入纯粹的桌面时代。总而言之,两者在理念与技术上趋于融合,都试图结合丰富的桌面特性实现桌面或其他终端与网络服务的无缝互联,支持Silverlight的理念是“浏览器(网络)即桌面”,而支持AIR的理念是“桌面即网络”。

图1 两种RIA技术理念与技术特性的融合取向

我们暂且不去讨论以上两类技术的优劣,二者把桌面特性与Web特性相结合的技术架构显然为信息资源的设计开发提供了新型的架构方式,为教学资源与过程的组织以及技术平台的实现都提供了一种崭新的思路。多媒体课件是组织教学资源与过程的重要载体之一,是信息化教学的主要手段和方式。可以断言:在此技术架构支撑下,一种新的课件类型即将形成,那就是富媒体课件(Rich-Media Courseware)。从运行平台的变迁看,富媒体课件跨越了单机课件和网络课件进入第三个阶段,即跨平台的桌面与Web互联阶段。

一 富媒体课件

学习通过教学交互来实现,教学交互是学习过程的基本功能属性。任何类型的课件,无论是辅助教师教学还是支持学生自主学习,均是“通过有效的教学交互改变学生,并使这种改变逐渐接近教学目标【2】”。根据“教学交互层次塔”理论(图2),教学交互分为:学生与媒体界面的操作交互,学生与教学要素的信息交互以及新旧概念交互。信息交互与概念交互以操作交互为条件和技术保障,操作交互是媒体界面交互性和学生操作媒体熟练程度的综合体现,是媒体设计和开发的重心[3]。富媒体课件区别于单机课件和网络课件的本质特征在于提供了丰富的操作交互形式。

图2 教学交互层次塔模型[4]

1 富媒体课件与“富”的内涵

富媒体课件是RIA的教学应用,RIA的基本特征是丰富的桌面特性+富终端与网络互联,因此我们做如此定义:结合桌面特性实现桌面或其他终端与网络互联,并具有丰富的操作交互形式的教学软件。“富”媒体与“多”媒体的概念在两个不同用字上凸显其涵义:“多”媒体强调媒体表现形式上的“多”,而“富”不仅包含对媒体表现形式上的“多”的概括,还包含对基于桌面特性的操作交互形式的“多”的表达。同时,“富”还体现在媒体跨平台运行,其运行平台具有包括移动设备、PDA在内的多种终端形式,即“富”终端。

2 富媒体课件的技术特征

(1)桌面特性与Web特性的融合

桌面特性提供超越Web特性的交互体验。Web特性的优势在于利用Internet信息服务使资源访问和交流共享的范围遍及至互联网的任何角落,同时Web应用分层架构、易于部署。传统的Web应用开发是基于页面的、服务器端数据传递的模式,把应用程序的表示层建立于HTML页面之上。这种基于页面的Web应用渐渐不能满足网络用户全方位的体验要求。交互媒体Flash的出现在一定程度上丰富了Web页面的表现形态,并提供了类似桌面的交互能力,然而在诸如利用本地资源改善交互性能,集成对桌面文件、系统任务的调用,缓冲数据离线操作,本地存储以及信息推送等方面,基于浏览器页面的Web应用几乎无能为力,而对于像三维渲染(涉及虚拟现实等应用)这样的基于大运算量的交互更是低效。桌面特性的运用弥补了上述不足,整合了Web特性的桌面交互成为Web页面交互与本地交互的完美结合,而且这种结合基于现有网络应用程序架构(如J2EE和.NET)及Web技术,并非传统的C/S实现模式。

图3 Web特性与桌面特性的融合

(2)桌面或其他终端形式与Web互联

无论是单机课件还是网络课件,桌面和Web界面(浏览器)之间总存在一种明确的界限,单机课件单机运行,网络课件网络运行。单机课件发布到网络(如PowerPoint、Authorware、方正奥思等工具制作的课件通过网络发布)就等于加上了浏览器的外壳,因安全沙箱(Security Sandbox)限制而丧失访问本地功能和部分桌面特性;网络课件发布在桌面运行,也要借助浏览器,使用桌面特性将极为困难。Flash似乎是个特例,既能以插件方式嵌入浏览器页面,也可以发布于桌面,然而需要指出,桌面运行的Flash借助Web应用程序可以实现访问网络服务,但访问本地资源极为有限且要发布为独立播放程序,若借助第三方工具集成访问其他应用的功能,则又丧失使用网络服务的能力。某些如VB或Delphi等软件开发的单机课件可以嵌入Web控件或以Sockets或者TCP/IP等协议完成C/S模式访问网络,但这种结合具有若干局限性。对于C/S模式网络课件与富媒体课件的区别,在此文后面部分作了介绍。

富媒体课件在网络课件基础上又前进了一步。依托桌面与Web的互联,富媒体课件模糊了单机运行与网络运行的界限,既可以充分发挥网络应用的优势,同时表现出优异的交互性能和访问本地资源的能力。随着3G技术的成熟,其他诸如移动设备等网络终端会实现与网络服务之间更为流畅的无缝互联,富媒体课件也因此会获得更为广阔的应用平台,为学生提供丰富的学习体验。

二 富媒体课件的交互特性

1 富媒体课件交互的基本特征

交互能力始终是衡量课件优劣的重要指标,课件交互设计的好坏直接影响课件的质量和教学应用效果。操作交互是课件交互的实现基础,操作交互的设计是课件设计和开发的重心。根据交互发生平台的不同,我们把富媒体课件的操作交互分为不包含桌面特性的Web页面交互和桌面交互(含其他终端交互),两类交互的组合是是富媒体课件的主要特征。

当前,桌面已成为网络媒体交互实现的主流平台,集成Web特性的桌面交互也成为操作交互的重要形式。桌面交互弥补了Web页面交互的诸多不足,使学生与媒体界面的交互变得高效和极富表现力,因此对多媒体课件的发布,如今不仅要考虑Web页面,更要考虑如何部署到桌面环境或具有桌面特性的其他终端。所以,具有丰富表现力的桌面交互是富媒体课件操作交互的基本表现形式,是区别于其他类型课件的本质特性。需要指出,Desktop和Webtop均是部署包括富媒体课件在内的RIA终端环境,桌面交互并不一定发生在纯粹的Desktop环境,也可能发生在具有桌面特性的Webtop界面。

2 富媒体课件交互分层结构

桌面交互是富媒体课件的基本特征,富媒体课件依赖于桌面交互的存在而存在,但要实现其他层次的教学交互,还需要借助Web交互。两者的关系是:没有桌面交互,在Web交互也不可能发生;同时没有Web交互,操作交互就变得毫无意义。Web交互的价值在于提供与学习资源、教师及学习同伴之间的信息交互,而桌面交互主要提供与课件及集成本地应用程序界面之间的操作交互。

图4 富媒体课件交互分层结构

Web交互的实现架构就是Web应用程序的实现架构(见图5),通常包括四层,分别为数据存储层、网络服务层、交互逻辑层、用户界面层。当前客户端界面包括四种,从基于HTML的页面拓展至以浏览器插件,再到桌面和其他终端形式,逐渐从浏览器拓展至智能终端界面,最终达到在富客户端无障碍部署应用。Web交互根据信息反馈的即时性又可以区分为同步交互与异步交互。

图5 Web交互的实现架构

桌面交互处在Web交互的用户界面层,实现学生与媒体界面的操作交互。因为结合了桌面特性,其操作交互的形式非常丰富。

桌面交互按响应方式可分为对象响应操作和条件响应操作。对象响应操作包括菜单交互、按钮交互、(文本、语音等)输入交互、热区交互、热对象交互、拖拽交互等。条件响应操作与对象响应操作区别在于交互响应的触发机制不同,其响应发生在时间或运算逻辑满足条件后。

图6 桌面交互类型

桌面交互按操作功能可分为数据操作、文件与程序调用、与服务及终端的数据通讯。其中数据操作包括缓存及离线操作数据、本地数据存取、不借助Web应用程序的Web数据直接存取。文件与程序调用包括对系统任务、应用程序的调用和对本地文件的读写。与服务及终端数据通讯包括与Web应用程序之间的数据通讯和以点对点方式直接将信息推送至其他学生或教师的客户端。

表1 三种类型课件性能比较表

三 富媒体课件与其他类型课件的性能比较

1 富媒体课件与单机课件的比较

单机课件与富媒体课件在媒体界面交互方面没有明显不同,借助本地响应,两者在运行效率不会表现多少差异。然而单机课件不能广泛应用互联网资源,也不能实现学生与学习资源,学生与教师以及学生与学生之间的实时或非实时交互,因此在信息交互方面无法与富媒体课件相比。单机课件较难实现数据交换和程序的更新,富媒体课件显然在信息更新方面更胜一筹,富媒体课件则具有将更新信息迅速推送至客户端的信息推送能力,即通过桌面对服务端更新状态的即时响应,实现当服务器发出数据更新指令或任意终端更新数据并提交服务器,所有终端立即完成全局更新。富媒体课件虽然在实现架构上增加了桌面交互设计的部分,但应用程序的开发依旧基于主流的Web技术,程序的更新和改造变得非常容易,也因此具有良好的适应性,这恰恰是单机课件的痼疾,面对已被完整编译的课件,几乎无法单独提取需要的一小部分素材,也常常因为一个课件元素的更新而改动整个课件。另外,通常单机课件需要安装才能运行,而富媒体课件可以通过网络发布,并通过下载少量客户端运行数据到本地完成前端部署。

2 富媒体课件与网络课件的比较

严格地讲,我们通常所指的网络课件应该被称之为Web课件,即网络课件是一种Web应用软件,一般使用Web应用程序来开发,或直接把把单机课件发布为浏览器运行的Web网页;另外一种网络课件架构形式是C/S模式,这种模式需分别建立服务端和客户端应用程序,一般以分布式结构进行网络部署,运行于局域网环境,这类课件由于系统开发及维护成本过高且过多依赖于内部网络系统环境,在市面上已不多见。富媒体课件与C/S模式的网络课件在架构形式上有相似之处,其根本区别在于,富媒体课件基于现有Web技术来实现客户端应用,并利用Web应用服务器实现广域范围的客户端部署,在技术实现方式和发布的广度上富媒体课件要远远优于C/S模式的网络课件。富媒体课件是Web课件的发展,如果说网络课件把单机课件的运行平台升迁至Web环境,那么富媒体课件则是把网络课件的运行平台拓展至桌面及其他终端。

图7 富媒体课件与网络课件之间的关系

表2 网络课件与富媒体课件的比较

表2详细比较了多媒体网络课件与富媒体课件在多个技术指标上的差异,在整合媒体能力、交互性、信息更新等方面,富媒体课件几乎全面超越网络课件。以下列举了富媒体课件区别于网络课件的显著优势。

(1)操作交互能力

在操作交互方面,富媒体课件具有桌面即时响应的强大交互,能够实现视音频的较为流畅的交互。网络课件借助于富媒体、流媒体等技术实现对内容的动态表现,缩小了与单机课件之间在表现能力上的差距,但仍然达不到单机课件整合媒体的水平,无法对各种媒体形式加以丰富的表现,富媒体课件借助桌面终端能力弥补了这一差距。

(2)信息推送与更新

富媒体课件具有网络课件不具备的信息推送能力,不仅可以象网络课件一样通过更新服务网站的信息来实现内容更新,而且可以直接将信息从客户端推送至终端桌面,实现一处更新而全局更新。例如:通过网络课件通过网站更新信息,要求终端学生必须打开浏览器,访问网站后才可以看到更新的内容,有时候会出现因为没能及时刷新页面导致学生无法获取到最新信息的情况;而富媒体课件的桌面特性避免了上述问题的出现,一旦服务网站信息更新,客户端信息即刻被刷新,同时客户端信息一旦发生改变并提交,其他桌面终端可以立即响应并更新信息或状态。

(3)桌面集成

富媒体课件可以集成桌面功能,充分利用本地系统资源,扩展访问其他应用程序,调用其他服务,使其他技术运用成为可能:如手写输入、语音输入等多通道交互。

(3)本地存储与离线操作

富媒体课件也可实现客户端数据存储和本地数据库的访问,从而完成网络课件无法完成的离线操作,减少与服务端之间的数据往返,加快了交互响应的速度。

四 富媒体课件的支撑技术

富媒体课件属于RIA程序,当前RIA技术主要包括RIA应用和RIA支撑服务。如表3所示:

AIR、Silverlight、JavaFX是开发富媒体课件的主要技术。也可以说,是这些基于桌面交互的新技术催生了富媒体课件,使网络课件的运行环境拓展到桌面和其他终端形式,从而丰富了多媒体课件架构的类型。当前,两大主流技术是AIR和Silverlight。AIR为RIA在桌面及其他终端的实现形式之一,结合Web与桌面的双重优势,并现有Web技术来开发桌面应用。AIR被誉为“将Web应用带到下一个台阶”的技术【5】,简单易学,开发迅速,是富媒体课件开发技术的首选。Silverlight则是跨平台、支持多种浏览器的富媒体呈现技术,与Flash一起成为RIA在浏览器的实现形式。Silverlight试图成为Web应用向桌面应用无缝过渡的解决方案【6】,其最突出的特点是使用XAML语言可以动态创建内容,灵活展现和组织已有的资源,所以并不象编译好的Flash内容一样不容易被搜索引擎分析和检索,很容易被搜索引擎和资源系统收录。

五 结语

富媒体课件作为一种新的多媒体课件类型,整合了富互联网应用的技术优势,在基于桌面特性的交互表现上大大超越了单机课件和网络课件,为教学交互提供了更为广阔的设计空间和实现方式。富媒体课件的交互设计从技术角度分为Web交互设计和桌面交互设计,利用AIR或Silverlight结合现有Web应用开发技术可以方便地建立富媒体课件的交互架构【7】。对于学科教师和课件设计开发人员,需要把握富媒体课件的技术特征,充分挖掘新型架构方式下桌面交互的应用价值,提升教学交互设计的能力。

参考文献

[1]Tom Noda,Shawn Helwig.Rich internet applications[EB/OL].

[2][3][4]陈丽.远程学习的教学交互模型和教学交互层次塔[J].中国远程教育,2004,(3):25-28.

[5]沈建苗.Adobe AIR把Web应用带到下一个台阶[J].电脑世界,2009,(1):167.

[6]程化.Scott Guthrie 谈Silverlight[J].程序员,2008,(12):32-34.

[7]J.Lin.Enhanced Architecture Models for Rich Internet Applications[J].Software Engineering and Applications,2007, (1):94.

Rich-Media Courseware and the Features of Interactive

HUANG Ru-min

(School of Information and Communication, Xuzhou Normal University, Xuzhou, Jiangsu, 221009, China)

Abstract: The interconnection between desktop and web provide a new type of architecture for the design and development of information resources which causes rich-media courseware to become after the stand-alone courseware and the web courseware as another kind of multimedia courseware type. The paper threw light on the connotation of rich-media courseware and its technical features, discussed on the interactive forms of rich-media courseware and the hierarchical architecture which was compared comprehensively with courseware of other type in performance.

Keywords: Rich Internet Applications; Rich-media Courseware; Desktop Features; Interactive