實現(xiàn)互操作性網(wǎng)絡教育系統(tǒng)框架的研究

1、實現(xiàn)互操作性網(wǎng)絡教育系統(tǒng)框架的研究The Study of New Interoperable E-learning Framework肖 君* 錢冬明*上海電視大學信息中心E-mail:*xiaoj *qiandm隨著中國網(wǎng)絡教育的深入發(fā)展，互操作性已成為系統(tǒng)設計的必然要求。本文首先給出了國內(nèi)網(wǎng)絡教育的現(xiàn)狀和開展新的網(wǎng)絡教育需求分析。分析了建立新型網(wǎng)絡教育系統(tǒng)框架的關鍵要求，給出了其有序集成在一起的主要組成部分。最后介紹了通過XML技術來實現(xiàn)新型網(wǎng)絡教育系統(tǒng)的益處。關鍵詞: 網(wǎng)絡教育 互操作 學習管理系統(tǒng) XML1 引言在今天的網(wǎng)絡時代，計算機系統(tǒng)中的集成性和互操作性正變得越來越重要。采用開

2、放性協(xié)議使得這樣的集成變?yōu)榭赡埽试S組織內(nèi)或者跨組織的內(nèi)容提供者和用戶能用一種格式進行信息的交換，而且這種格式能存在于每一個組織內(nèi)。這樣的的趨勢同樣也適合國內(nèi)的網(wǎng)絡教育，由于經(jīng)驗的缺乏，網(wǎng)絡教育中出現(xiàn)了諸如資源的重復建設、學習資源的不可共享、教學系統(tǒng)不能交換各自的資源等問題。我們必須建立新的軟件應用框架和方法，使得目前分離的網(wǎng)絡教育系統(tǒng)實現(xiàn)真正的互操作性，以滿足教育的開放性。本篇論文將查看如何使得這個框架在網(wǎng)絡教育現(xiàn)實中得以實現(xiàn)。2 開展互操作性網(wǎng)絡教育的現(xiàn)實需求假如你的學校將準備開展互操作性網(wǎng)絡教育的應用，學校最可能的設想是一個有多種形式的混合網(wǎng)絡教育應用，包括來自內(nèi)部和外部的學習資源和內(nèi)

3、容的連接。學習內(nèi)容包括學校自己開發(fā)和購買的課件，需要在不同的部門如教師、教務部門、內(nèi)容提供者之間進行信息的流動。通過校園網(wǎng)或Internet，各種用戶能共享內(nèi)容資源和建立在線資源。而且學校的網(wǎng)絡教育要求教師指導的班級也要在網(wǎng)上進行管理，包括在線注冊、課程計劃、個性化使用、通知和追蹤。用戶包括普通教師、學習者、管理者在地理上將是分離的，大部分的數(shù)據(jù)記錄將放在教育管理系統(tǒng)中，將數(shù)據(jù)匯集在一起就可創(chuàng)建一個高效的教學數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這就是你的學校的需求。3 互操作性網(wǎng)絡教育框架的關鍵要求網(wǎng)絡教育框架從最初的培訓管理或計算機管理教學上(CMI)需要有一個大的提升。從上面的需求分析來看，網(wǎng)絡教育系統(tǒng)不再是正在

4、增加中的內(nèi)容使用者、平臺提供商、內(nèi)容提供者中的功能孤島，人們迫切要求打開這些功能并進行連接，增加新的系統(tǒng)，兼容舊的系統(tǒng)，從而逐步改善。網(wǎng)絡教育新框架重點是LMS（學習管理系統(tǒng)），它放在組織的內(nèi)部或者放在ASP（第三方應用服務提供商）那里。LMS集成了各種處理和工具，包括前端的績效分析、教學傳播的設計和開發(fā)、基于組件的學習內(nèi)容開發(fā)、基于網(wǎng)絡的內(nèi)容傳送、學習和結果的管理等。除此之外，LMS還連接了各種服務：集成內(nèi)部應用、外部站點、內(nèi)容提供者和用戶，組成了一個開放的復雜的應用環(huán)境，見圖1。內(nèi)容提供者能管理他們的內(nèi)容知識庫并且為個人或組織訪問這些內(nèi)容提供了途徑。而地理上分離的用戶通過Internet和

5、Intranet使用組織的內(nèi)容知識庫和其他組織提供的統(tǒng)一格式的內(nèi)容。組織內(nèi)部Intranet主要內(nèi)容提供者學習管理系統(tǒng)內(nèi)容數(shù)據(jù)庫瀏覽器著作和多媒體工具績效支持系統(tǒng)傳統(tǒng)的培訓管理系統(tǒng)Internet用戶用戶內(nèi)容目錄內(nèi)容寫作和集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫Internet圖1 新型網(wǎng)絡教育系統(tǒng)應用環(huán)境為了高效集成網(wǎng)絡教育服務、內(nèi)容和應用，從技術和教育兩個方面，包括資源共享、數(shù)據(jù)互操作、兼容、經(jīng)濟等考慮，一個新型網(wǎng)絡教育框架必須配置得很好以適合下面的關鍵要求。（1）易接近性。網(wǎng)絡教育框架必須提供一個跨組織的、任何地方的、任何基礎上的使用知識和相關數(shù)據(jù)。（2）適應性。網(wǎng)絡教育環(huán)境必須提供一個靈活的工作流和過程模型，能

6、很好協(xié)調(diào)和配置以適合組織的需要。在另外一個方面，必須支持不同的教學設計應用（如績效支持和培訓）、教學者和非結構化的學習要求形式。（3）可擴展性。當技術和要求發(fā)展時，網(wǎng)絡教育框架必須考慮其他的容易集成的組成部分，可使用開放和基于組件的軟件架構。（4）可重用性。內(nèi)容可重用非常重要，能節(jié)約時間和培訓內(nèi)容開發(fā)上的費用。在一個新型的網(wǎng)絡教育環(huán)境中，內(nèi)容必須被創(chuàng)建成組件形式，能在標準的元數(shù)據(jù)基礎上索引，而且要求學習對象或者組成部分被創(chuàng)建者和用戶再使用，這樣經(jīng)濟價值就能增加的很快。（5）互操作性。網(wǎng)絡教育框架必須允許內(nèi)容和其他數(shù)據(jù)的交換并且可被由因特網(wǎng)連接的其他工具和系統(tǒng)所共享。網(wǎng)絡協(xié)議或技術允許用公開的樣

7、式展示內(nèi)容結構，這樣內(nèi)容在整體或部分上在不同環(huán)境中可重用。（6）可伸縮性。網(wǎng)絡教育框架必須有伸縮性，允許潛在的成千上百使用者和大的內(nèi)容數(shù)據(jù)庫。伸縮性可通過計算機處理器來處理大的在線內(nèi)容和事務，如服務器的水平和垂直擴展。（7）安全性。當內(nèi)部商業(yè)應用開放于外部時，各種人都能快速接近，網(wǎng)絡教育框架必須考慮到數(shù)據(jù)、信息和知識的安全。（8）標準的遵從。標準正在網(wǎng)絡教育中扮演著重要的角色。標準的努力范圍包括學習資源元數(shù)據(jù)（關于學習資源的數(shù)據(jù)），開放內(nèi)容結構、用戶管理數(shù)據(jù)、應用集成化服務等。（9）與已存在的系統(tǒng)結構的平衡。當連接外部站點和內(nèi)容庫時，網(wǎng)絡教育框架必須在已存在的相關IT基礎架構保持平衡。4 網(wǎng)絡

8、教育系統(tǒng)框架的主要組成部分網(wǎng)絡教育框架的組成部分需要有序集成在一起而提供一個相對最終用戶無縫的界面。從一個網(wǎng)絡教育系統(tǒng)的基本組成：學習管理平臺、內(nèi)容生成工具、資源描述、電子商務等集成元素的設計出發(fā)，我們來介紹網(wǎng)絡教育框架的幾個主要組成部分，這些組成涉及到網(wǎng)絡教育中一些新的技術和概念，可實現(xiàn)系統(tǒng)互操作性的目標。（1）學習管理系統(tǒng)。LMS提供了一個集成的平臺，用于學習內(nèi)容的傳遞、管理。其用戶類型包括學習者、內(nèi)容創(chuàng)建者和管理者。LMS扮演了實現(xiàn)網(wǎng)絡教育的主要角色。LMS必須能夠處理各種學習模式在線學習、教師指導、自定步調(diào)、合作學習等。除此，LMS必須能自動處理復雜的教學管理過程，包括學習者報名、注冊

9、、記錄、報告、計劃等。LMS必須集成評估、評價和測試能力。（2）內(nèi)容寫作和集成系統(tǒng)。內(nèi)容寫作和集成系統(tǒng)包括學習內(nèi)容寫作、編排和集成工具，它允許內(nèi)容用一種良好的結構化方式來促進學習的過程。這樣就能使多個內(nèi)容開發(fā)商和領域?qū)＜以诰W(wǎng)上共享內(nèi)容。使用結構化的模板和形式可加快網(wǎng)上的內(nèi)容開發(fā)和傳遞。為實現(xiàn)內(nèi)容結構化而使用面向?qū)ο蟮姆椒ㄕ诒辉絹碓蕉嗟娜怂捎谩Ｊ褂脤W習對象技術可形成學習對象、內(nèi)容對象、信息對象等，這樣的概念能創(chuàng)建可重用的內(nèi)容組件并建立一個靈活的層次來創(chuàng)建結構化順序。每一層的內(nèi)容都能被索引以支持搜索和重用。內(nèi)容組件來自于各種資源和包括各種數(shù)據(jù)類型（文本、圖像、音頻、視頻、動畫、模擬等），內(nèi)容組

10、件也包括交互式活動、問題測試、游戲等。對于內(nèi)容的開發(fā)和傳遞，內(nèi)容的組件化提供了幾個好處。從開發(fā)的角度，可重用減少了內(nèi)容開發(fā)的時間和開發(fā)費用，從傳送的角度，易于由最新綁定實現(xiàn)個性化定制。除此，連接到LMS的在線內(nèi)容可被組織、搜索和追蹤。（3）學習內(nèi)容元數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡教育框架支持和管理不僅僅有學習內(nèi)容也有元數(shù)據(jù)（可搜索的特性）管理。元數(shù)據(jù)允許在線學習資源加上可搜索的特性或?qū)傩詷撕灒ㄈ缱髡?、出版者姓名、關鍵詞、版本、語言、學習目標等）。元數(shù)據(jù)需要存儲在與學習內(nèi)容分離（但要連接）的庫中。使用標準化元數(shù)據(jù)允許組織在他們自己的庫中和那些外部的、第三方內(nèi)容提供商提供的內(nèi)容中去標記、存儲和檢索在線內(nèi)容資源。（4）

11、學習者描述 。真正的內(nèi)容個性化在網(wǎng)絡教育框架中可通過描述每一個學習者、數(shù)據(jù)庫的管理描述、與內(nèi)容庫進行動態(tài)匹配個人需求和績效。這些描述可在不同的LMS系統(tǒng)中進行交換或者檢索，例如學習者個性信息、學習者關系信息、學習者安全信息等。（5）電子商務服務。網(wǎng)絡教育框架可提供一個事務環(huán)境（B-B B-C電子商務事務）。電子商務事務過程發(fā)生在網(wǎng)絡教育框架之外，但是網(wǎng)絡教育框架能確保在LMS和電子商務服務器之間進行正確的信息流動和數(shù)據(jù)交換。（6）已有系統(tǒng)集成服務。 網(wǎng)絡教育框架需要利用標準化的因特網(wǎng)技術并且與已有系統(tǒng)提供快速、有效的集成，如電子商務、數(shù)據(jù)庫和操作系統(tǒng)，這是用一種非插入的方式。（7）瀏覽器作為統(tǒng)

12、一界面。 Web的廣泛使用導致瀏覽器的快速發(fā)展，作為最持久的跨平臺瀏覽多媒體數(shù)據(jù)的方法。一個基于Web的LMS能提供內(nèi)容集成和電子商務，可被使用者在任一位置使用。而且瀏覽器還在不斷發(fā)展以支持新的多媒體、交互和合作技術。任何分布式網(wǎng)絡教育框架將自然地得益于這些好處。5 使用XML來實現(xiàn)新型網(wǎng)絡教育系統(tǒng)將來的網(wǎng)絡教育是真正的分布式和集成化，通過網(wǎng)絡，LMS和其他網(wǎng)絡教育組成部分可跨組織使用。一個網(wǎng)絡教育方案中的LMS必須是在基于網(wǎng)絡的C/S(B/S)環(huán)境中操作的。LMS在組織內(nèi)部也可托管在ASP那里。LMS通常配有一個大的、可伸縮的數(shù)據(jù)庫，提供一個基礎用來集成和共享不同過程、工具、應用和學習內(nèi)容中

13、的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫確保不同過程的數(shù)據(jù)被共享并且不同的工具能共享數(shù)據(jù)以避免信息冗余。XML（可擴展的標記語言），作為一個非常好的表示數(shù)據(jù)的方法，能提供一個開放、跨組織網(wǎng)絡教育的網(wǎng)絡應用，正成為一個標準格式用于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的交換。就目前的系統(tǒng)而言，基本的方法為：（1）規(guī)劃新的系統(tǒng)，建立結構化的網(wǎng)絡教育系統(tǒng)方案。（2）將原有的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)通過一定的工具轉(zhuǎn)換為新的XML格式。新的數(shù)據(jù)完全采用XML格式描述，包括學習資源、學習記錄等。這樣能很好地地在不同系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)進行數(shù)據(jù)處理和交換（3）建立基于XML的搜索、瀏覽、過程跟蹤其他功能。（4）根據(jù)XML將內(nèi)容和形式分離的特點，建立個性化學習方式。6 結論網(wǎng)絡教育將繼

14、續(xù)發(fā)展和接受新技術，例如基于學習對象的課程設計、適應學習和績效的知識管理。同時，網(wǎng)絡教育框架必須能在組織內(nèi)部和跨組織環(huán)境中正常工作。新型網(wǎng)絡教育架構將不再被組織內(nèi)部的防火墻所限制，相反，他們將為LMS、內(nèi)容提供者、合作者和用戶提供更好的服務，只有社會各方面加以配合才可以完成集成和互操作性的目標。參考文獻1 Achieving Interoperability in e-Learning, Harvi Singh ,/2 Ann Navarro等. XML從入門到精通. 電子工業(yè)出版社, 2000.8.3 祝智庭. 網(wǎng)絡教育技術標準國際

15、考察. 中國遠程教育技術標準國際研討會. 中國北京. 2001.4 伍萃秀, 楊宗凱. 學習對象技術及應用. 中國遠程教育技術標準國際研討會. 中國北京. 2001.With the development of e-learning in China, interoperability has become necessary in system design. First, the paper gives the status of e-learning in china and the analysis on demand for developing e-learning. Then, we introduce the key