网络化教学中数学公式输入的简便实现

摘要：在阐述了网络化教育的必然趋势以及当前在线文字编辑器在数学公式录入与显示的困难现状基础上，综合比较了几种常用的在Web上录入数学公式的方法的优缺点后，提出一种以kindeditor在线文本编辑器为平台的在线数学公式录入的简便方法，最后给出了具体实现方法。

关键词：kindeditor；网络化教学；在线数学公式；实现

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）16-3775-04

信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，以网络和多媒体为核心的信息技术已经成为拓展人类能力的创造性工具，而随着网络化时代的深入发展，网络化教育已经渐渐成为了现代教育的一个特征。如何快速、高效的实现理工科教学中数理公式的录入与显示，成为了目前研究的重点。目前，对于在Web上录入和显示数学公式的解决方案基本有如下几种[1]

1） 图片法。 Web者先通过MathType、offic等客户端公式编辑器来编辑公式并将其转换为图片格式（一般是GIF或者JPG），然后嵌入到HTML网页中，最后，客户端的浏览器通过显示图片方式来表达数学公式。这种方式的主要缺点：制作公式和调用公式不是在同一页面进行，需要额外生成公式图片的步骤，增加了录入公式的难度；更改公式则必须重新绘制公式的图片，增大了工作量。

2） 基于MathML标记语言的应用。 MathML是W3C组织制定的一种基于XML语言标准的数学标记语言（Mathemaical Markup Language， MathML）。 MathML语言主要从表现（Presentation）和内容（Content）两个维度来定义各种数学符号和公式。表现标记是从数学表达式的显示形式来描述数学公式；而内容标记是从数学表达式本身的内在含义进行描述数学公式的 。这种方式的主要缺点：MathML数学标记语言相对复杂，不便于普通用户输入，无法实现“所见即所得”的用户体验。基于该缺点，目前较为常用的解决方案有MathML+WebEQ、ASCIIMathML转换程序，前者的设计思想是基于插件WebEQ开发包提供的编辑动态数学应用程序进行解析，后者的设计思想是在网页上插入一段JavaScript代码，将网页中的TeX指令自动转换成MathML表现标记语言，再返回给支持MathML标准的网络浏览器识别和显示。这两种方式的缺点主要有：WebEQ的显示是基于javaApplet技术，故在显示数学公式的浏览器必须先装载javaApplet插件，会一定程度上影响页面的显示速度，同时安全性不高，易被木马植入；ASCIIMathML则需要用户在本地保留js文件，同样会限制页面加载速度，同时对于不同浏览器支持的程度不一。

3） 专用的数学公式的浏览器插件。 有些公式为了配合本公司数学软件或者数学网站，自己定义了数学公式的表示方式，通常使用一些简单的标记语言。访问者要观看这些数学公式，必须下载和安装该公式的浏览器插件才能正常观看。这种方式的主要缺点：公式复用性差；软件独立性差；安全性不高。

4） 使用LaTex。 LaTex是一套基于习惯性书写四维的数学公式表示方式，一些大的软件公司开发出一些专用的LaTex浏览器插件，通过这种方式，浏览器可以直接观看嵌入在HTML中的公式符号。这种方式的优点是LaTex文档的操作简单，复用性好，用户体验好。缺点是必须基于插件的方式，对于用户而言存在安全思考。

通过以上几种方式的对比可以发现，用户体验和安全性是我们在设计时必须首要考虑的问题。而本文提出的解决方案——网络化教学数学公式输入正是基于这样的认识。

1 Kindeditor与LaTex

KindEditor是一套开源的HTML可视化编辑器，主要用于让用户在网站上获得所见即所得编辑效果，兼容IE、Firefox、Chrome、Safari、Opera等主流浏览器。KindEditor使用JavaScript脚本语言编写，可以无缝的与Java、.NET、PHP、ASP等程序接合，Kindeditor是基于功能插件的设计理念，所有功能都是插件，可根据需求增减功能，因此，KindEditor非常适合在网络教学平台、CMS、商城、论坛、博客、Wiki、电子邮件等互联网应用上使用，2006年7月首次2.0以来，KindEditor依靠出色的用户体验和领先的技术不断扩大编辑器市场占有率，目前在国内已经成为最受欢迎的编辑器之一。

1.2 LaTeX

LaTex是一种基于TEX的排版系统，由美国计算机学家莱斯利兰伯特在20世纪80年代初开发，利用LaTex可以使没有任何排版经验和编程知识的人快速构建出高质量的科技或者数学文档。由于其对复杂数学符号等的完善支持，成为当今最主流的复杂公式的一种实现方式。该文正是基于LaTex的图形化输入而实现的在线公式编辑器。

2 在线数学公式输入的设计与实现

2.1 设计

LaTex公式编辑器强大的“所见即所得”公式编辑能力，对于完全没有接触过Tex语言的普通用户都能实现快速的输入公式，其简便性不言而喻；而Kindeditor在线编辑器以其友好的用户界面和便捷的功能插件接口，为二次开发者设计自定义功能提供了方便。而要实现文本编辑器便捷输入公式的目的，必须将这两者有效的结合起来。实现这样一个编辑器，该文的设计思路是：1）在工具栏上设计一个插入公式的自定义图标，使其作为公式编辑和插入的接口；2）设计一个页面加载LaTex编辑器，使其能完成所见即所得的公式输入功能，自动获取公式图片的HTML代码并能传递该值。

网络化教学中，交流是必不可少的部分，然而，目前大多数的系统都采用一般的文本编辑器来供用户进行文本编辑，这样的编辑器在完成一些简单的文字输入固然没有大碍，但是无法满足数理学科的基本需求。在此，笔者将Kindeditor进行公式输入的改进，使其能够基本满足数理学科领域中对公式输入的要求。加之Kindeditor的可移植性强，只需简单修改就可以将该编辑器应用到数学论坛、作业系统等需要在线编辑公式的场所。此外，基于Kindeditor的设计理念，还可以作如下的改进：以Kindeditor为平台的公式编辑器可根据用户自身工作特点、便捷等需求定制带有个人特色的公式编辑器。一方面可以方便工作需求，另一方面可适当减小公式编辑器的大小以进一步提高加载速度。

4 结束语

随着网络化教育的快速发展，在线输入数理公式已成为一种迫切的需求。该文在综合比较了当下几种常用的公式输入方法的优缺点后提出了以kindeditor在线编辑器为平台的基于latex的数学公式编辑的在线实 现方法，为解决复杂公式的在线编辑提供了相对简便的实现方法，与其他几种方式相比，该文提出的方法在页面加载速度和用户体验两个方面都有很大的提升，而进一步优化用户体验，丰富编辑器功能以及提高性能依旧是今后研究的方向。

参考文献：

[1] 欧阳辰. 数学公式与Web[J].计算机工程与应用，2001，37（17）：89-92.

[2] Kindeditor. 官方网[EB/OL]. http：///.