基 于 SCORM 规 范 的 资 源 打 包 方 法 设 计 与 实 现 摘 要 共 享 式 教 材 组 件 参 考 模 型 (Sharable Course Object Reference Model, 简 称 SCORM), 已 成 为 目 前 国 际 上 公 认 的 e-learning

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1 中 国 科 学 技 术 大 学 硕 士 研 究 生 学 位 论 文 论 文 题 目 基 于 SCORM 规 范 的 资 源 打 包 方 法 设 计 与 实 现 作 者 姓 名 陈 丁 惠 工 程 领 域 软 件 工 程 学 号 SG 校 内 导 师 企 业 导 师 单 位 名 称 郑 浩 然 叶 盛 元 计 算 机 科 学 与 技 术 系 完 成 时 间 二 〇 〇 五 年 十 月 1

2 基 于 SCORM 规 范 的 资 源 打 包 方 法 设 计 与 实 现 摘 要 共 享 式 教 材 组 件 参 考 模 型 (Sharable Course Object Reference Model, 简 称 SCORM), 已 成 为 目 前 国 际 上 公 认 的 e-learning 重 要 标 准 之 一, 它 以 扩 展 标 记 语 言 (XML) 为 基 础, 使 不 同 系 统 创 建 的 文 档 格 式, 经 过 基 于 SCORM 规 范 的 打 包 处 理 后, 可 以 在 符 合 SCORM 规 范 的 学 习 管 理 系 统 (LMS) 运 行 论 文 在 分 析 SCORM 规 范 的 基 础 上, 采 用 XML 技 术 等 方 法, 给 出 了 一 个 系 统 集 成 方 案, 简 化 了 原 有 打 包 方 法 中 过 于 繁 琐 的 操 作, 设 计 并 实 现 了 一 个 基 于 SCORM 规 范 的 打 包 系 统, 将 原 有 面 向 SCORM 规 范 的 复 杂 打 包 操 作, 变 成 面 向 系 统 输 入 课 件 信 息 的 操 作, 体 现 了 SCORM 规 范 所 倡 导 的 持 久 性 互 操 作 重 用 性 的 原 则, 极 大 地 方 便 了 SCORM 规 范 的 使 用 和 对 课 件 的 管 理 论 文 实 现 的 系 统 已 应 用 于 实 际 工 作 中, 取 得 了 良 好 的 效 果 关 键 词 : 共 享 式 教 材 组 件 参 考 模 型 (SCORM) 网 络 教 学 扩 展 标 记 语 言 2

3 Design and Achievement of Resource Packing Based on SCORM Standard Abstract Sharable Course Object Reference Model (SCORM) has been an important international standard in e-learning areas. Based on Extensible Markup Language (XML), it can make multiform learning resources run well on SCORM Learning Management System (LMS), as long as they are packed by SCORM standard. To simplify the original ways of packing for SCORM standard, the thesis has analyzed the SCORM standard and adopted XML technology methods to design a new integrated system for packing learning resources. In favor of management and application of SCORM standard, the system has turned the complex packing procedure into simple operation of information input, according with the rules of reusable, interoperable, durable for SCORM standard. The system has been well applied to the practice. Keyword: SCORM, E-Learning,XML 3

4 目 录 第 一 章 绪 论 网 络 教 学 的 重 要 性 国 内 外 网 络 教 学 现 状 网 络 教 育 技 术 标 准 与 SCORM 规 范 论 文 研 究 内 容 及 主 要 安 排 第 二 章 系 统 设 计 目 标 系 统 设 计 业 务 背 景 SCORM 规 范 简 介 目 前 SCORM 规 范 下 打 包 方 法 分 析 系 统 的 总 体 目 标 系 统 结 构 和 功 能 模 块 第 三 章 系 统 实 现 文 档 设 计 XML 特 点 SCORM 元 数 据 文 档 编 写 SCORM 内 容 清 单 文 件 编 写 数 据 库 介 绍 数 据 库 结 构 框 图 数 据 库 选 择 用 户 身 份 验 证 和 权 限 控 制 查 询 模 块 设 计 元 数 据 生 成 模 块 文 档 模 板 模 块 内 容 清 单 文 档 处 理 课 件 信 息 模 块 结 构 处 理 模 块 资 源 定 位 模 块 SCO 源 代 码 处 理 输 出 处 理 模 块 XML Web Services 的 应 用 第 四 章 打 包 系 统 的 测 试 与 应 用 实 际 工 作 中 使 用 的 课 件 测 试 步 骤

5 4.3 打 包 后 课 件 在 SCORM 规 范 下 的 测 试 SCORM 的 测 试 平 台 课 件 在 ADL 的 Sample Run-Time Environment 测 试 第 五 章 总 结 论 文 工 作 总 结 未 来 研 究 方 向 图 案 索 引 参 考 文 献 致 谢

6 1.1 网 络 教 学 的 重 要 性 第 一 章 绪 论 人 类 已 经 跨 入 21 世 纪, 当 今 的 时 代 是 科 学 技 术 日 新 月 异, 知 识 大 爆 炸 的 时 代 生 活 在 这 个 世 界 的 人 们, 对 知 识 技 术 的 渴 求, 也 与 日 俱 增 传 统 的 教 育 受 到 巨 大 的 挑 战, 它 只 能 满 足 一 小 部 分 人 的 学 习 要 求, 而 更 多 的 人 希 望 能 随 时 随 地 获 得 高 质 量 的 教 育 科 学 技 术 带 来 挑 战 也 带 来 机 遇, 计 算 机 的 发 明, 发 展 和 普 及, Internet 的 出 现, 使 人 们 的 这 种 渴 求 成 为 可 能 心 理 学 家 和 教 育 学 家 就 认 识 到 了 计 算 机 的 教 学 价 值 和 潜 力 [1] 随 后,Internet 的 出 现, 为 信 息 和 知 识 的 交 流 传 播 提 供 了 便 捷 的 途 径, 网 络 成 为 一 个 环 球 的 公 共 的 传 递 平 台, 基 于 网 络 的 学 习 内 容 几 乎 可 以 被 任 何 媒 体 传 递, 基 于 网 络 的 技 术 迅 速 成 为 学 习 技 术 的 主 流 随 着 因 特 网 的 蓬 勃 发 展, 使 信 息 流 通 的 速 度 更 快, 传 递 的 信 息 内 容 更 多 元 化 ( 如 文 字 语 音 动 画 甚 至 电 影 等 ) [2] 在 20 世 纪 末, 新 知 识 每 七 年 增 加 一 倍, 现 有 技 能 每 三 至 五 年 就 淘 汰 一 次, 知 识 和 技 术 已 取 代 了 资 本 而 成 为 了 未 来 竞 争 关 键 因 素 由 于 知 识 与 技 术 的 淘 汰 换 极 为 快 速, 一 种 知 识 尚 未 学 成, 另 一 种 新 技 术 又 取 而 代 之 身 处 在 这 个 知 识 爆 炸 的 时 代, 人 们 不 免 会 对 于 知 识 的 爆 增 感 到 惶 恐, 唯 有 不 断 的 学 习, 才 能 够 跟 上 时 代 的 脚 步 网 络 学 习 满 足 了 人 们 这 种 需 要, 具 体 说, 它 有 下 列 几 个 优 点 [3]: (1) 网 络 数 据 丰 富 : 因 为 网 络 具 数 据 丰 富 更 新 快 速 及 取 得 容 易 等 特 性, 使 得 学 习 能 够 更 方 便 且 快 速 地 获 得 新 知 识 (2) 随 时 学 习 : 学 习 者 可 透 过 网 络 在 任 何 时 段, 不 受 限 制 地 进 行 学 习 (3) 随 地 学 习 : 学 习 者 可 透 过 网 络 在 任 何 地 点, 不 受 限 制 地 进 行 学 习 (4) 模 拟 学 习 : 一 些 教 学 活 动 牵 涉 到 安 全 问 题, 便 可 使 用 模 拟 来 进 行, 以 确 保 学 习 者 的 安 全 (5) 反 复 练 习 : 一 般 传 统 教 学 上, 老 师 上 课 是 按 照 一 定 的 进 度 来 进 行 教 学, 但 对 于 一 些 跟 不 上 进 度 的 学 生 则 没 办 法 适 应 网 络 学 习 也 可 以 提 供 反 复 学 习 的 机 制, 对 于 不 懂 的 知 识 可 一 再 地 学 习 (6) 及 时 回 馈 与 评 量 : 一 般 传 统 教 学 与 计 算 机 辅 助 教 学 软 件 的 优 点 是 可 以 及 时 回 馈 学 生 学 习 时 的 反 应 网 络 学 习 系 统 也 可 以 提 供 及 时 回 馈 的 机 制, 6

7 一 般 的 作 法 是 评 估 学 习 者 是 否 已 了 解 此 知 识, 当 学 习 者 完 成 测 验 后, 系 统 便 会 对 学 习 者 的 答 案 作 立 即 反 应 (7) 合 作 学 习 : 在 学 习 过 程 中, 与 同 事 之 间 的 合 作 讨 论 与 信 息 分 享 也 是 重 要 的 一 环 网 络 学 习 也 可 以 透 过 聊 天 室 及 讨 论 区 等 网 络 工 具 来 达 到 合 作 讨 论 与 信 息 分 享 1.2 国 内 外 网 络 教 学 现 状 近 年 来 信 息 与 网 络 科 技 的 快 速 发 展, 究 其 原 因, 最 大 的 推 动 力 应 归 功 于 全 球 信 息 网 的 兴 起 在 可 以 预 见 的 未 来 中, 以 全 球 信 息 网 为 主 的 网 络 产 业 仍 将 是 极 重 要 的 市 场, 而 全 球 资 讯 网 对 我 们 日 常 生 活 的 影 响 也 将 日 益 加 深, 网 络 在 线 学 习 相 关 产 业 被 日 益 看 好 以 Web Technology 为 技 术 基 础 发 展 网 络 在 线 学 习 将 是 未 来 市 场 中, 可 以 脱 颖 而 出 的 一 个 网 络 产 业 所 以 近 年 来, 国 内 外 许 多 的 学 校 及 公 司 均 投 入 大 量 研 究 人 力 及 教 育 人 材 在 网 络 在 线 学 习 领 域 国 际 上, 网 络 教 育 得 到 蓬 勃 发 展 据 IDC 预 估 [4], 全 球 e-learning 市 场 在 2001 年 为 63 亿 美 元,2004 年 将 达 230 亿 美 国 经 济 的 组 成 中, 教 育 训 练 的 市 场 每 年 约 8150 亿 美 元, 是 仅 次 于 健 康 医 疗 的 第 二 大 产 业 e-learning 在 1998 年 至 2002 年 之 间, 每 年 约 有 90% 以 上 的 成 长 美 国 完 全 在 线 修 学 位 的 学 生 数 为 35 万, 其 网 络 学 生 来 自 全 球 各 地 在 1999~2004 年 间, 登 记 在 线 学 习 课 程 的 学 生 数 以 每 年 33% 成 长, 到 2006 年, 人 数 可 达 600 万 人 美 国 的 学 位 班 中, 透 过 在 线 注 册 将 由 2000 年 的 4% 成 长 至 2004 年 14%, 在 美 国 颁 发 的 学 位 中, 在 线 的 学 生 将 由 2000 年 的 60 万 人, 成 长 至 2004 年 的 223 万 人 依 据 Click 2learn 公 司 总 裁 的 估 计, 未 来 十 年 日 本 e-learning 市 场 将 达 100 亿 美 元 此 外, 全 球 五 大 企 管 顾 问 公 司 纷 纷 投 入 e-learning 产 业, 代 表 e-learning 发 展 进 入 关 键 的 转 折 点 网 络 教 育 形 成 了 全 球 化 趋 势, 在 这 一 趋 势 下, 远 距 教 学 的 国 际 竞 争 和 院 校 合 作 正 在 加 强 一 些 著 名 的 远 程 教 学 系 统 已 经 实 行 了 全 球 教 学 澳 大 利 亚 等 国 家 的 远 程 教 学 大 学 正 在 将 他 们 的 教 育 扩 展 到 亚 洲 地 区, 澳 洲 在 2000 年 时 超 过 95% 的 大 学 生 使 用 网 络 信 息 与 沟 通 以 南 昆 士 兰 大 学 为 例, 其 75% 的 学 分 学 位 是 7

8 e-learning 授 予 法 国 国 家 远 程 教 学 中 心 1999 年 已 在 190 个 国 家 拥 有 了 3 万 名 学 生 香 港 与 澳 门 的 开 放 大 学 正 在 中 国 寻 找 教 育 市 场 新 加 坡 和 马 来 西 亚 的 传 统 大 学 正 努 力 将 自 己 发 展 为 国 际 教 育 提 供 者 [5] 我 国 的 远 程 教 育 技 术 也 已 经 开 始 进 入 以 网 络 为 基 础 的 发 展 新 阶 段 [6] 在 高 等 教 育 方 面, 教 育 部 已 经 批 准 45 所 重 点 高 校 开 办 网 络 远 程 教 育 ; 在 基 础 教 育 方 面, 近 年 来 各 地 自 发 地 涌 现 出 一 大 批 中 小 学 教 育 网 校 ; 在 成 人 教 育 方 面, 各 地 原 有 的 远 程 教 育 系 统 正 在 向 网 络 转 移, 形 成 多 种 媒 体 共 存 的 新 格 局 大 力 发 展 现 代 远 程 教 育, 对 于 促 进 我 国 教 育 的 普 及 和 建 立 终 身 学 习 体 系, 发 展 教 育 事 业, 具 有 重 大 的 现 实 意 义 目 前, 我 国 网 络 远 程 教 育 标 准 的 研 究 具 有 以 下 特 点 [7]: 1. 长 期 规 划 与 短 期 目 标 相 结 合 为 使 标 准 具 有 系 统 性 和 连 续 性, 在 制 定 规 划 时 要 全 盘 思 考, 从 长 计 较, 使 得 拟 订 的 标 准 体 系 能 够 充 分 容 纳 未 来 发 展 的 可 能 性 2. 国 际 引 进 与 国 际 参 与 相 结 合 国 际 上 的 远 程 教 育 技 术 标 准 开 发 方 面 已 有 许 多 成 果, 有 些 已 成 为 事 实 标 准, 并 将 成 为 国 际 标 准 的 主 体 3. 自 由 申 请 与 政 府 指 导 相 结 合 按 照 国 际 惯 例, 凡 是 有 标 准 开 发 能 力 的 学 术 机 构 和 企 业 机 构 都 可 以 向 认 证 机 构 提 交 标 准 化 方 案 4. 技 术 条 件 与 教 育 文 化 相 结 合 国 际 上 有 关 远 程 教 育 的 标 准 是 属 于 技 术 层 面 的, 属 于 教 育 信 息 技 术 或 学 习 技 术 系 统 的 标 准 5. 高 校 力 量 与 企 业 力 量 相 结 合 鼓 励 高 校 与 企 业 合 作, 既 有 利 于 标 准 充 分 体 现 教 育 系 统 的 特 点, 又 有 利 于 标 准 的 验 证 和 推 广 工 作 6. 标 准 沿 用 与 开 发 创 新 相 结 合 标 准 的 开 发 应 坚 持 实 用 性 和 精 简 性, 避 免 烦 琐 复 杂, 可 以 有 选 择 地 沿 用 一 些 证 明 有 实 用 价 值 的 国 际 国 内 标 准 7. 国 际 化 与 本 地 化 相 结 合 在 最 大 限 度 地 与 国 际 标 准 保 持 一 致 性 的 同 时, 为 标 准 应 用 的 本 地 化 留 有 充 分 余 地, 以 利 各 地 根 据 自 己 的 技 术 条 件 和 教 育 背 景 展 开 富 有 地 方 特 色 的 远 程 教 育 实 践 1.3 网 络 教 育 技 术 标 准 与 SCORM 规 范 虽 然 网 络 教 育 在 国 内 外 都 发 展 很 快, 但 始 终 有 一 个 问 题 困 扰 着 网 络 教 育, 那 就 是 兼 容 性 问 题 8

9 不 同 的 教 学 系 统 之 间 各 自 所 识 别 的 教 学 资 源 的 格 式 是 不 兼 容 的, 有 各 自 的 数 据 传 输 和 消 息 传 输 的 通 信 协 议, 也 有 各 自 的 学 习 者 模 型 和 学 习 过 程 记 录 方 式, 这 些 也 在 很 大 程 度 上 阻 碍 了 资 源 的 共 享 和 教 育 的 发 展 例 如, 在 系 统 A 中 学 习 过 的 学 生, 如 果 要 在 系 统 B 中 继 续 学 习, 则 需 要 重 新 开 始 虽 然 系 统 A 有 该 学 生 的 学 习 纪 录, 但 这 些 记 录 不 一 定 能 被 系 统 B 所 接 受, 所 以 系 统 B 只 能 重 新 建 立 该 学 生 的 学 习 纪 录, 而 不 能 建 立 在 原 有 的 基 础 上, 这 对 于 保 证 学 生 学 习 的 连 续 性 和 提 高 学 生 的 终 生 学 习 质 量 是 不 利 的 此 外, 教 学 系 统 中 所 使 用 的 工 具, 如 何 能 更 好 地 集 成 到 系 统 中 来, 如 何 能 被 所 有 的 教 学 系 统 利 用, 也 是 一 个 十 分 重 要 的 问 题 这 就 要 求 工 具 有 规 范 的 属 性 统 一 的 接 口 以 及 一 致 的 通 信 机 制 解 决 上 述 问 题 的 方 法 就 是 标 准 化, 即 制 定 一 系 列 的 技 术 规 范 和 实 践 指 南, 为 教 学 系 统 中 的 软 件 构 件 工 具 技 术 和 设 计 方 法 提 供 指 导 需 要 指 出 的 是 : 该 标 准 并 不 是 要 规 定 教 学 系 统 的 具 体 功 能 组 成 成 分 和 实 现 方 法 以 及 学 习 资 源 的 内 容 和 制 作 方 法, 而 更 多 的 是 要 规 定 教 学 系 统 抽 象 的 框 架 结 构 和 各 个 可 能 组 成 部 分 的 属 性 格 式 接 口 通 信 方 法 以 及 学 习 资 源 的 格 式 使 用 方 法, 目 的 是 尽 可 能 地 达 到 资 源 的 共 享 和 系 统 之 间 的 互 操 作 性, 同 时 又 不 丧 失 资 源 的 多 样 性 和 系 统 实 现 的 灵 活 性 [8] 国 际 上 已 有 不 少 国 家 和 组 织 致 力 于 现 代 远 程 教 育 技 术 标 准 的 研 究 在 美 国, 有 航 空 工 业 计 算 机 辅 助 训 练 委 员 会 (AICC) 最 早 提 出 的 计 算 机 管 理 教 学 标 准 ; 美 国 国 防 部 提 出 的 共 享 式 教 材 组 件 参 考 模 型 (SCORM)[9]; 还 有 IMS 全 球 学 习 联 合 公 司 提 出 的 学 习 系 统 技 术 规 范 在 欧 洲, 有 ARIADNE( 欧 洲 远 程 教 育 多 媒 体 制 作 与 销 售 网 联 盟 ),PROMETEUS( 促 进 欧 洲 社 会 教 育 和 培 训 中 使 用 多 媒 体 工 程 ), CEN/ISS( 欧 洲 标 准 委 员 化 / 信 息 社 会 标 准 化 系 统 ) 等 组 织 进 行 多 媒 体 和 远 程 教 学 技 术 标 准 的 研 究 国 际 合 作 及 本 土 化 工 作 目 前 在 国 际 电 气 和 电 子 工 程 师 协 会 学 习 技 术 标 准 委 员 会 ( 简 称 IEEE LTCS) 的 主 持 下, 若 干 个 工 作 小 组 正 开 展 网 络 远 程 教 育 技 术 标 准 的 制 定 和 修 订 工 作, 将 形 成 IEEE1484 标 准 国 际 标 准 化 组 织 ISO 于 1999 年 成 立 了 一 个 JTC1/SC36 委 员 会, 专 门 从 事 学 习 教 育 培 训 技 术 标 准 的 征 集 修 订 和 批 准 工 作, 目 前 已 有 美 国 英 国 德 国 日 本 乌 克 兰 等 国 提 交 了 标 准 议 案 世 界 上 许 多 国 家 十 分 重 视 教 育 技 术 国 际 标 准 的 采 用, 组 织 力 量 参 与 9

10 国 际 标 准 制 定 与 本 土 化 工 作, 其 中 法 国 德 国 西 班 牙 已 完 成 了 部 分 IEEE LTSC 标 准 的 本 土 化 工 作, 荷 兰 希 腊 意 大 利 等 国 家 即 将 推 出 他 们 的 教 育 技 术 标 准 草 案 美 国 有 关 公 司 从 1999 年 开 始 在 美 国 澳 大 利 亚 新 加 坡 以 及 欧 洲 一 些 国 家 推 广 IEEE LTCS 的 标 准 并 收 集 各 地 的 反 馈 结 果 以 丰 富 和 完 善 相 关 的 标 准 [10][11] 我 国 也 从 2001 年 开 始 着 手 远 程 教 育 标 准 的 研 究 和 制 定 工 作 在 教 育 部 组 织 下 成 立 的 教 育 信 息 化 技 术 标 准 委 员 会, 首 先 着 手 网 络 教 育 技 术 标 准 的 研 制 在 上 述 所 有 这 些 标 准 当 中,SCORM 技 术 标 准 有 其 鲜 明 的 特 点 在 1997 年, 美 国 国 防 部 (DoD) 想 利 用 学 习 和 信 息 技 术 使 教 育 现 代 化, 并 促 使 政 府 学 院 和 商 界 共 同 合 作 开 发 数 字 化 学 习 (e-learning) 的 标 准, 于 是 就 提 出 建 立 高 级 分 布 式 学 习 (Advanced Distributed Learning) 的 方 案 ADL 的 长 远 目 标 是 使 学 习 者 随 时 随 地 可 以 得 到 他 们 想 得 到 的 高 质 量 的 教 育 培 训 或 是 帮 助, 而 且 还 要 适 应 不 同 学 习 者 的 不 同 需 要 知 识 背 景 兴 趣 爱 好 和 认 知 体 系, 使 学 习 更 可 靠, 更 有 效, 还 要 能 减 少 教 育 培 训 的 成 本, 做 到 物 美 价 廉 有 了 网 络 这 个 传 递 平 台, 传 递 什 么 学 习 资 源 成 为 ADL 能 否 实 现 长 远 目 标 的 关 键 现 有 的 一 些 学 习 资 源, 不 能 满 足 ADL 的 高 要 求, 例 如 现 有 课 件 因 缺 乏 统 一 的 格 式 和 结 构, 难 于 适 应 将 来 网 络 教 学 的 共 享 资 源 的 基 本 要 求 不 同 系 统 使 用 不 同 的 文 档 格 式, 各 自 开 发 独 立 的 课 件 管 理 系 统, 系 统 之 间 无 法 进 行 交 流, 即 便 在 系 统 内 部, 内 容 及 课 件 的 更 新 也 不 容 易 于 是 ADL 的 开 发 者 开 始 把 焦 点 集 中 到 定 义 可 重 复 使 用 的 学 习 对 象, 开 发 新 的 内 容 模 型, 内 容 包 装 等 问 题 上, 于 是 SCORM 应 运 而 生 SCORM 是 英 文 Sharable Content Object Reference Model 的 缩 写, 即 共 享 式 教 材 组 件 参 考 模 型 [12][13] SCORM 采 用 标 准 方 法 来 定 义 和 存 取 关 于 学 习 对 象 的 信 息, 符 合 SCORM 标 准 的 学 习 内 容 对 象 具 有 高 水 平 的 可 访 问 性 适 应 性 可 承 受 性 持 久 性 互 操 作 重 用 性 等 [12] SCORM 标 准 的 使 用 将 会 增 强 不 同 商 家 用 不 同 工 具 开 发 内 容 的 能 力 和 这 些 内 容 的 数 据 转 换 的 能 力, 增 强 多 种 网 络 LMS 产 品 访 问 相 同 知 识 库 的 可 执 行 内 容 的 能 力 和 启 动 这 些 内 容 的 能 力 这 种 策 略 消 除 了 为 适 合 最 新 的 技 术 平 台 需 要 做 的 许 多 开 发 工 作, 将 会 使 开 发 者 更 多 地 关 注 有 效 的 学 习 策 略 10

11 图 1-1 ADL 的 目 标 与 构 想 SCORM 符 合 E-Learning 发 展 对 标 准 化 的 强 烈 要 求 目 前,IT 行 业 有 重 要 影 响 力 的 一 些 成 员 已 经 宣 称 在 其 产 品 中 支 持 这 一 标 准 相 信 经 过 不 断 改 进 后, 它 很 有 可 能 成 为 重 要 的 国 际 标 准 而 得 到 广 泛 应 用 1.4 论 文 研 究 内 容 及 主 要 安 排 如 前 所 述, 网 络 教 育 是 今 后 教 育 的 一 个 重 要 方 向 我 国 目 前 也 在 这 网 路 教 育 技 术 标 准 方 面 积 极 加 以 研 究 在 这 个 过 程 中, 有 必 要 参 考 国 际 上 现 有 的 一 些 先 进 的 技 术 标 准 作 为 模 型 来 进 行 试 验 和 研 究 SCORM 标 准 为 我 们 提 供 了 这 样 一 个 模 型 它 是 一 种 有 可 能 被 广 泛 接 受 和 贯 彻 执 行 的 数 字 化 学 习 标 准 而 作 为 SCORM 规 范 的 应 用, 首 先 要 使 作 为 教 学 资 源 的 课 件 符 合 SCORM 规 范, 即 课 件 的 打 包 问 题 然 而, 目 前 基 于 SCORM 规 范 的 课 件 打 包 过 程 对 非 专 业 人 员 来 说 显 得 过 于 复 杂, 需 要 分 两 个 阶 段, 使 用 不 同 的 软 件 工 具 进 行 操 作 才 能 完 成 这 对 教 学 工 作 者 使 用 SCORM 规 范 是 不 利 的 为 了 避 免 这 些 复 杂 繁 琐 的 操 作, 本 文 设 计 了 一 个 打 包 系 统, 目 的 就 是 简 化 操 作, 让 课 件 制 作 者 面 对 系 统 输 入 课 件 相 关 的 基 本 信 息, 就 能 完 成 SCORM 规 范 下 的 打 包 工 作 为 此, 本 文 在 分 析 SCORM 规 范 及 其 现 有 打 包 方 法 的 基 础 上, 提 出 了 打 包 系 统 的 集 成 方 案, 并 根 据 这 一 思 路 编 写 了 系 统 中 SCORM 规 范 所 需 要 的 和 符 合 系 统 要 求 的 技 术 文 档 和 配 置 文 件, 并 把 这 些 技 术 文 档 和 配 置 文 件 作 为 模 板 嵌 入 到 系 11

12 统 的 各 功 能 模 块 中 这 些 功 能 模 块 包 括 元 数 据 生 成 模 块 LMS 配 置 文 档 生 成 模 块 Manifest 生 成 模 块 SCO 源 代 码 处 理 模 块 等 系 统 通 过 接 受 课 件 制 作 者 输 入 的 有 关 课 件 本 身 的 基 本 信 息, 调 用 有 关 的 功 能 模 块, 就 能 完 成 SCORM 规 范 下 的 打 包 操 作, 使 课 件 满 足 SCORM 规 范 的 要 求 并 能 在 相 关 的 教 学 管 理 平 台 上 运 行 作 为 对 系 统 的 检 验 和 应 用, 本 文 用 这 一 系 统 对 实 际 教 学 工 作 中 的 课 件 进 行 打 包 操 作, 把 打 包 后 的 课 件 导 入 基 于 SCORM 规 范 的 学 习 管 理 系 统 中 进 行 测 试, 并 应 用 到 教 学 实 践 中 本 论 文 共 有 六 章, 分 别 阐 述 了 系 统 的 设 计 背 景 系 统 实 现 和 应 用 等 各 方 面 的 内 容, 各 章 具 体 内 容 如 下 : 第 一 章 绪 论 部 分, 主 要 介 绍 网 路 教 育 的 大 背 景, 包 括 网 路 教 育 的 重 要 性 和 现 状, 以 及 现 有 的 网 络 教 育 的 技 术 标 准 其 中, 特 别 介 绍 了 SCORM 这 一 技 术 标 准, 说 明 了 它 的 特 点 在 此 基 础 上, 进 一 步 说 明 了 本 论 文 的 主 要 工 作, 以 及 内 容 的 具 体 安 排 第 二 章 是 介 绍 系 统 设 计 的 背 景 和 要 实 现 的 目 标 这 个 过 程 中, 分 析 了 SCORM 规 范 的 体 系, 以 及 在 这 个 体 系 下 现 有 的 打 包 方 法, 并 指 出 了 这 个 打 包 方 法 的 不 足 之 处, 明 确 了 打 包 系 统 所 要 解 决 的 问 题 以 及 系 统 设 计 的 基 本 思 路 这 些 讨 论 为 后 面 的 文 档 设 计 和 系 统 实 现 提 供 了 基 础 第 三 章 主 要 是 具 体 实 现 了 一 个 打 包 系 统 其 中 包 括 用 扩 展 标 记 语 言 (Extensible Markup Language,XML) 编 写 符 合 SCORM 规 范 的 技 术 文 档 SCORM 规 范 的 很 多 技 术 文 档 是 用 XML 编 写 的, 基 于 SCORM 规 范 下 的 打 包 系 统 设 计, 这 些 XML 文 档 的 设 计 很 重 要 本 章 介 绍 了 XML 文 档 的 基 本 情 况 和 进 行 符 合 系 统 要 求 的 Meta-data 文 档 和 Manifest 文 档 设 计 此 外, 本 章 还 包 括 以 下 功 能 模 块 : 用 户 身 份 验 证 资 源 定 位 课 件 信 息 模 块 文 档 模 板 模 块 输 出 处 理 模 块 元 素 据 处 理 模 块 结 构 处 理 模 块 SCO 源 代 码 处 理 内 容 清 单 文 档 和 查 询 模 块 等 的 设 计 由 于 这 些 模 块 都 设 计 到 和 数 据 库 交 换 数 据, 所 以 这 一 章 还 选 择 了 适 当 的 数 据 库 并 进 行 了 相 关 设 计 第 四 章 主 要 用 第 四 章 所 开 发 的 打 包 系 统, 对 实 际 教 学 中 的 课 件 进 行 打 包, 并 用 SCORM 官 方 机 构 提 供 的 测 试 平 台 对 打 包 后 的 课 件 进 行 测 试, 以 判 断 它 们 是 否 符 合 SCORM 规 范 要 求 和 能 否 投 入 使 用 12

13 第 五 章 主 要 是 对 论 文 作 了 总 结, 并 对 自 己 今 后 在 网 络 技 术 和 SCORM 技 术 规 范 的 方 面 的 研 究 提 出 了 设 想 13

14 2.1 系 统 设 计 业 务 背 景 第 二 章 系 统 设 计 目 标 基 于 SCORM 规 范 的 课 件 应 用, 首 先 要 求 对 课 件 进 行 打 包, 使 之 符 合 SCORM 规 范 本 文 首 先 分 析 SCORM 规 范 的 体 系 结 构 以 及 目 前 SCORM 规 范 下 的 打 包 方 法 SCORM 规 范 简 介 共 享 式 教 材 组 件 参 考 模 型 (SCROM) 是 许 多 标 准 的 集 成 SCORM 的 版 本 主 要 有 SCORM1.2 和 SCORM2004 由 于 SCORM2004 在 理 论 上 的 争 论 还 比 较 多, 而 SCORM1.2 则 相 对 成 熟, 已 经 有 相 当 多 的 教 学 资 源 支 持 SCORM1.2 规 范, 并 且 支 持 它 的 学 习 管 理 系 统 LMS 也 比 较 多 SCORM 规 范 定 义 了 一 个 网 络 化 学 习 的 内 容 聚 合 模 型 ( Content Aggregation Model) 和 学 习 对 象 的 实 时 运 行 环 境 (Run-time Environment) 课 件 打 包 主 要 和 内 容 聚 合 模 型 有 关 [14][15] 图 2-1 SCORM 规 范 组 成 SCORM 内 容 聚 集 模 型 的 目 的 是 为 制 作 学 习 内 容 提 供 一 个 通 用 的 包 装 方 法 学 习 内 容 可 以 是 已 有 的 可 重 用 的 可 共 享 的 及 互 操 作 的 学 习 资 源 SCORM CAM 详 细 定 义 了 学 习 内 容 如 何 被 识 别 和 描 述 如 何 组 合 为 一 门 具 有 一 定 结 构 的 课 程, 以 及 如 何 在 LMS(Learning Management System) 之 间 移 动 SCORM CAM 也 详 细 说 14

15 明 了 学 习 内 容 识 别 和 描 述 组 合 为 课 程 的 技 术 方 法, 以 及 模 型 包 含 的 内 容 结 构 格 式 和 元 数 据 的 规 格 说 明 SCORM 运 行 环 境 的 目 的 是 在 基 于 学 习 内 容 的 共 享 内 容 对 象 (SCO) 和 学 习 管 理 系 统 (LMS) 之 间 提 供 一 种 互 操 作 方 法 SCORM 的 要 求 是 不 论 创 作 学 习 内 容 的 工 具 是 什 么, 学 习 内 容 必 须 是 可 以 在 多 个 LMS 之 间 可 互 操 作 的 SCORM 内 容 模 型 描 述 了 从 学 习 资 源 中 构 造 一 次 学 习 体 验 所 需 的 SCORM 的 内 容 组 件 [14] SCORM 定 义 了 如 何 把 一 些 低 等 级 的 可 共 享 的 学 习 资 源 组 合 成 一 些 高 等 级 结 构 的 对 象 的 方 法 SCORM 内 容 模 型 由 素 材 (Assets) 可 共 享 内 容 对 象 (SCOs) 以 及 内 容 组 织 (Content Organization) 组 成 1. 素 材 : 是 一 种 以 电 子 化 表 现 的 媒 体, 如 文 本, 图 像, 声 音, 以 及 任 何 可 以 用 Web 方 式 呈 现 给 学 习 者 的 内 容 ; 2. 可 共 享 内 容 对 象 : 由 一 个 或 多 个 素 材 组 成, 它 对 外 表 现 为 一 个 学 习 资 源, 并 且 共 享 内 容 对 象 能 够 与 所 有 学 习 管 理 系 统 通 信 ; 3. 内 容 组 织 : 由 共 享 教 材 组 件 与 共 有 教 材 资 产 所 组 合 而 成 的, 描 述 了 所 有 学 习 活 动 的 组 织 结 构 无 论 是 素 材 共 享 内 容 对 象 还 是 内 容 组 织, 都 需 要 用 元 数 据 (Meta-Data) 来 进 行 描 述 [15] 元 数 据 用 来 描 述 某 种 类 型 资 源 或 对 象 (object) 的 内 容 属 性, 有 助 于 对 这 种 资 源 进 行 选 择 管 理 评 价 检 索 定 位 和 交 互 SCORM 中 的 元 数 据 直 接 参 考 了 IEEE LTSC 的 学 习 对 象 元 数 据 (LOM) 标 准 和 IMS 学 习 资 源 元 数 据 XML 绑 定 规 范 SCORM 中 的 元 数 据 用 统 一 的 方 式 对 内 容 模 型 的 三 部 分 ( 素 材 可 共 享 内 容 对 象 和 内 容 聚 合 体 ) 的 属 性 分 别 进 行 了 描 述, 使 得 用 户 能 够 获 得 它 们 的 相 关 信 息 基 于 这 些 属 性, 用 户 可 以 对 它 们 进 行 分 类 管 理 浏 览 查 找 重 复 使 用 和 共 享 互 换 等 等 SCORM 元 数 据 信 息 模 型 中 定 义 了 元 数 据 的 数 据 元 素, 大 概 提 供 了 64 个 元 素, 并 把 这 些 数 据 元 素 分 成 9 个 类 别, 分 别 是 通 用 类 生 存 期 类 元 数 据 描 述 类 技 术 类 教 育 类 权 利 类 关 系 类 评 注 类 和 分 类 类 SCORM 对 每 个 元 数 据 元 素 进 行 了 详 细 描 述 SCORM 依 据 IMS 学 习 资 源 元 数 据 XML 规 范, 用 XML 语 言 对 元 数 据 元 素 进 行 编 码 绑 定 SCORM 对 如 何 绑 定 作 了 解 释 说 明 除 了 素 材 共 享 内 容 对 象 和 内 容 组 织 需 要 用 元 数 据 (Meta-Data) 来 进 行 描 述 外,SCORM 规 范 还 定 义 了 一 个 标 准 的 结 构 模 式, 即 SCORM 内 容 包 15

16 在 这 个 结 构 中, 一 些 物 理 文 件 包 装 成 的 内 容 包 [16] 它 可 以 是 课 程 的 一 部 分 或 一 个 课 程 或 一 个 课 程 集 合, 并 且 可 以 被 独 立 分 发 在 包 内, 主 要 是 清 单 文 件 (imsmanifest.xml) 一 个 清 单 文 件 描 述 了 关 联 包 内 资 源 的 结 构, 当 一 套 包 装 完 成 的 课 程 汇 入 到 LMS 时,LMS 会 先 读 取 Manifest 档 案 来 取 得 整 个 课 程 的 组 织 架 构, 并 将 课 程 内 容 部 署 完 成 清 单 文 件 必 须 定 义 在 内 容 包 的 根 目 录 中 图 2-2 SCORM 规 范 的 内 容 组 织 由 上 述 介 绍 可 知, 按 照 SCORM 规 范 的 定 义, 课 件 在 SCORM 规 范 下 的 打 包 过 程, 实 际 上 包 括 两 大 方 面 的 工 作, 一 是 素 材 共 享 内 容 对 象 和 内 容 组 织 等 的 元 数 据 编 写, 二 是 清 单 文 件 的 制 作 目 前 SCORM 规 范 下 打 包 方 法 分 析 目 前, 基 于 SCORM 规 范 的 打 包 一 般 分 为 两 部 分 工 作 : 第 一, 生 成 描 述 课 件 的 元 数 据 文 档 课 件 要 能 够 实 现 重 用 性 可 访 问 互 操 作 和 持 久 性, 很 大 程 度 上 取 决 于 元 数 据 的 描 述 以 及 这 些 描 述 被 学 习 管 理 系 统 所 识 别 第 二, 生 成 内 容 包 (Content Package) 的 内 容 清 单 文 件 内 容 清 单 文 件 在 内 容 包 中 有 着 非 常 重 要 的 地 位, 因 为 学 习 管 理 系 统 会 先 读 取 这 一 档 案 来 取 得 整 个 课 程 的 组 织 架 构, 学 习 管 理 系 统 能 否 接 受 打 包 后 的 课 件, 关 键 在 于 它 能 否 正 确 识 别 内 容 清 单 文 件 下 面 就 这 两 个 方 面 问 题 进 行 具 体 讨 论 [17][18][19]: SCO Asset 等 的 元 数 据 描 述 了 一 个 Asset 和 SCO 的 详 细 信 息 内 容 组 织 元 数 据 用 来 描 述 内 容 组 织 整 体 信 息 SCORM 用 XML 语 言 对 元 数 据 元 素 进 行 编 码 绑 16