（通信与信息系统专业论文）标准化的学习内容管理系统研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 教育资源的共享与重用是现代网络教育发展的一个重要方面，但是教学资 源在课程知识和教学管理层次进行交换的标准和机制尚不完善，严重制约了网 上教育资源的大范围共享与交流。 针对此问题，本文从基于学习对象的学习内容描述信息模型研究人手，结 合已有的网络教育技术标准，研究新一代网络教育解决方案学习内容管理 系统( l c m s ) 。l c m s 是一个支持制作者能开发标准化学习内容、支持学习对 象的存储和管理、支持个性化学习内容的动态发布的网络教育应用系统， f 本文首先对l c m s 的一般架构进行了深入研究，全面介绍并深入探讨了系 统涉及到的学习对象元数据等网络教育技术标准和学习内容的组织、存储、管 理和重用技术等关键技术。在此基础上，本文提出了以可重用学习对象库为核 一t k , 、以x m l 为信息的传输手段、以相关网络教育技术标准为基础、以x m l 、 j a v a 和j s p 技术为支撑的学习内容管理系统的设计方案，讨论了相关实现技术， 并详细介绍了各子系统的设计和原型化实现。该系统将有利于学习内容的共享 和重用，将更好的适应教学者、学习者的应用需求，同时也全面促进了网络教 育资源的有效组织、管理与共享，以及网络教育系统间的交流。、 关键词：可重用学习对象学习资源共享学习内容管理系统标准化 一一 - 学习对象元数据x m l - 一 一 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t s h a r i n g a n dr e u s i n ge d u c a t i o n a lr e s o u r c e sa r eo fg r e a t i m p o a a n c et o t h e d e v e l o p m e n t o fe - l e a r n i n g h o w e v e r ，t h es t a n d a r d sa n dm e c h a n i s mf o rt h ee y c h a n g e o fe d u c a t i o n a lr e s o u r c e sa tt h ec o u r s e sk n o w l e d g ea n de d u c a t i o na d m i n i s t r a t i o n l e v e la r en o tp e r f e c ty e t ，w h i c ho b s t r u c t st h es h a r i n ga n dc o m m u n i c a t i o no ft h e o n - l i n el e a r n i n gr e s o u r c e si nl a r g ea r e a s a i m i n ga t t h i sp r o b l e m ，t h i sp a p e rb e g i n sw i t ht h er e s e a r c ho ft h el e a r n i n g c o n t e n td e s c r i p t i o nm o d e lb a s e do n l e a r n i n go b j e c t s ，c o m b i n i n g t h ee x i s te - l e a r n i n g t e c h n o l o g ys t a n d a r d s ，f o c u s o nt h er e s e a r c ho ft h en e wg e n e r a t i o ns o l u t i o no f e - l e a r n i n g l e a r n i n gc o n t e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ( l c m s ) l c m s i sae - l e a r n i n g a p p l i c a t i v es y s t e mw h i c he n a b l e s t h ea u m o r st o d e v e l o p t h es t a n d a r d l e a r n i n g c o n t e n t s ，s u p p o r t st h es t o r i n ga n dm a n a g e m e n t o fl e a r n i n go b j e c t s ，a n ds u p p o r t st h e d y n a m i cd e l i v e r yo ft h ei n d i v i d u a ll e a r n i n gc o n t e n t w es t a r tw i t ht h es u r v e yo ft h eg e n e r a ls t r u c t u r eo fl c m s ，a n dt h ee - l e a r n i n g t e c h n i c a ls t a n d a r d s ，s u c ha sl e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a ，a n d k e yt e c h n o l o g i e s ，s u c ha s t h eo r g a n i z i n g ，s t o r a g e ，m a n a g e m e n t ，a n dt h er e u s i n go ft h ee - l e a r n i n gc o n t e n t s ，a r e i n t r o d u c e di nd e t a h s al c m ss o l u t i o ni s p r o p o s e db a s e do nt h ep r e c e d i n g i n v e s t i g a t i o n s ，w h i c ht a k e st h el e a r n i n go b j e c t sr e p o s i t o r ya st h ec o r e ，a n dt h ex m l a st h ei n f o r m a t i o nt r a n s p o r t a t i o ni b r m a t ，a n di s s u p p o r t e db yx m l ，j a v aa n dj s p t e c h n o l o g i e s 刀瞎t e c h n o l o g yr e l a t e dw i t ht h ei m p l e m e n t a t i o ni s i n t r o d u c e d 刀站 d e s i g n so ft h et h r e es u b s y s t e mo ft h es o l u t i o n a sw e l la st h ei m p l e m e n t a t i o no fi t s p r o t o t y p e a r e i n t r o d u c e di nd e t a i l s t h i ss o l u t i o nc a l lf i tt h e a p p l i c a t i o n r e q u i r e m e n t s o ft e a c h e r sa n dl e a r n e r s b e t t e r , a n d w i l la c c e l e r a t et h ee m c i e n t o r g a n i z a t i o n ，m a n a g e m e n t a n d s h a r i n g o ft h e l e a r n i n gr e s o u r c e s ， a n dt h e i n t e r c o m m u n i c a t i o nb e t w e e ne - l e a r n i n g s y s t e m s i t w i l lm a k et h e s h a r i n g a n d r e o r g a n i z a t i o n o ft h el e a r n i n gc o n t e n t se a s i e r k e yw o r d s ：r e u s a b l el e a r n i n go b j e c t s ，s h a r i n go fl e a r n i n gr e s o u r c e s ，l e a r n i n g c o n t e n t sm a n a g e m e n t s y s t e m ，s t a n d a r d i z a t i o n ，l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a ，x m l i i 华中科技大学硕士学位论文 缩略语 a d l a d v a n c e dd i s t r i b u t e dl e a r n i n g c m s c o n t e n t m a n a g e m e n ts y s t e m d o m d o c u m e n t o b j e c tm o d e l d t d d o c u m e n t t y p e d e f i n i t i o n h r m s h u m a nr e s o u r c em a n a g e m e n t s y s t e m l c d m l e a r a i n g c o n t e n t d e s c r i p t i o nm o d e l l c m s l e a r n i n g c o n t e n tm a n a g e m e n t s y s t e m l m s l e a r n i n gm a n a g e m e n ts y s t e m l m x - l a n g u a g e f o rm a p p i n gx m l l o m l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a l t s c - l e a r n i n gt e c h n o l o g y s t a n d a r d sc o m m i t t e e r d f r e s o u r c e d e s c r i p t i o n f r a m e w o r k r id r e u s a b l el e a r n i n go b j e c t s s c o r m s h a r a b l ec o n t e n to b j e c tr e f e r e n c em o d e l x m l e x t e n s i b l e m a r k u pl a n g u a g e x s l e x t e n s i b l e s t y l e s h e e tl a n g u a g e u r l u n i f o r mr e s o u r c el o c a t o r v c v j r t u a lc 】a s s r o o m 高级分布式学习 内容管理系统 文档对象模型 文档类型定义 人力资源管理系统 学习内容描述模型 学习内容管理系统 学习管理系统 x m l 映射语言 学习对象元数据 学习技术标准委员会 资源描述框架 可重用学习对象 可共享对象参考模型 扩展标记语言 扩展样式语言 统一资源定位 虚拟教室 1 1 1 华中科技大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 前言 网络教育为人们提供了一种全新的学习方式，它具有独特的作用：使教育 资源共享变为现实；为学习者提供个性化学习的条件；有助于实现交互式学习； 有利于促进教育社会化和学习社会化。许多国家都高度重视网络教育，努力扶 持和发展这一全新的教育方式：为推进网络教育的普及与发展投人大量资金； 不断扩大网络教育的普及化程度；教学培训的层次和内容更加宽泛多样。 随着中国加入w t o 成为现实，市场开放和劳动力市场走向国际化将不可 避免。人才需求的变化必然带来教育体制的变革。终身教育对现代社会来说， 已不仅是理论而且还是活生生的现实。而要实现终身教育，仅仅依靠传统的教 育方式显然是不可能满足要求的，我们迫切需要更多的教育方式和手段满足人 们学习的需求，网络的出现恰恰解决了这样的问题。网络由于其广泛性、便捷 性、无时间、地域的差异性等特点，成为传播教育的有效途径。与传统教育相 比，网络教育是一种全新的教育模式，它可以突破时间和空间的限制，帮助人 们随时随地学习，让更多的学习者共享优秀教育资源；网络教育具有开放性、 交互性、协作性、自主性等特点，可以使更多的人尤其是无法到校园内学习的 人们接受高等教育，它将成为终身教育的首选形式。 然而，目前我国的网络教育尚存在许多亟待解决的问题，比如网上教育资 源管理问题，就是一个关键的问题。各类教育资源纷繁复杂，构建标准各异， 重复开发现象严重，资源开发水平差异大，资源共享程度低下，资源库建立缺 乏整体规划，随意性大。加上我国原本就有的教育资源地域不平衡性，使资源 问题成为严重困扰国内网络教育发展的瓶颈。 华中科技大学硕士学位论文 针对于网络教育领域的问题，本文从基于学习对象( l e a r n i n go b j e c t ) 【1 的学习内容描述信息模型研究人手，结合已有的网络教育技术标准，研究学习 内容管理系统( l e a r n i n g c o n t e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，l c m s ) ，从而全面促进 网络教育资源的有效组织、管理与共享。 1 2 学习内容管理系统 1 2 1 l c m s 发展历程 回顾学习内容管理系统的发展，大体经历了四个阶段。第一阶段：普通的 资源库( g e n e r i cc o n t e n tl i b r a r i e s ) ；第二阶段：学习管理系统( l e a r n i n g m a n a g e m e n ts y s t e m s ) ；第三阶段：外供网络教育平台( o u t s o u r c e de l e a r n i n g p l a t f o r m s ) ；第四阶段：学习内容管理系统( l e a r n i n gc o n t e n tm a n a g e m e n t s y s t e m s ) 。1 2 第一阶段：普通的资源库。网络技术的发展以及网络资源的大量构建， i n t e m e t 资源爆炸导致公司开发基于w e b 的资源库来存储和管理迅速增长的网 络资源。开发网络资源库的好处是显而易见的：使需要快速学习新技术的雇员 能通过基于w e b 的自学课件学习；课件库排除了分发作为c d - - r o m 或手册等 学习材料的需要；学习者不需等到所需的课程开课就可自主学习。但是各公司 和培训团体开发的内容采用不同的描述格式，各自开发独立的网络教育系统， 这带来系统间难以交互，资源难以共享，即使在系统内部，内容的更新也有一 定的困难。 第二阶段：学习管理系统。学习管理系统可以发送、追踪、报告和管理知 识对象、学生进度等，同时也能处理学习单元集合中定义的规则，并由此决定 学习单元的排序，定位。l m s 提供如下基本功能：提供管理知识对象功能，如 华中科技大学硕士学位论文 安排和编目在线腐线的学习资源；启动在线课件，将l m s 课件连接到i t t e r n e t ； 发送对学习者的评估信息及测试报告；评估学习者能力以及根据评估信息建议 学习者的学习课程及管理学生学习进度。公司和培训团体使用l m s 后，费用 降低3 0 6 0 ，效率提高3 0 ，学生掌握的知识量增加3 0 。 第三阶段：外供网络教育平台。认识到某些公司没有能力创建和配置网络 课件，这导致能向外提供网络教育平台开发的公司进入网络教育市场。这些公 司提供学习内容的组织和网络课件的创建、管理，提供基于他们软件平台的课 件内容的外购服务，而不是授权软件平台给用户，即这些公司只卖服务而不提 供产品。因为必须依附于厂商，公司和培训团体能使用软件平台，但是不能更 改学习内容以及利用已有的i n t e m e t 资源来配置具有所有权的学习内容。并且， 一些公司失去了他们课件素材的所有权，这些课件素材一旦开发成基于w e b 格 式的资源，则成为厂商的产品。 第四阶段：学习内容管理系统。学习内容管理系统是最初为高等教育开发 的传统课件管理系统的发展版。l c m s 旨在使没有技术经验的资源专家能设计、 创建、发布和管理网络课件。l c m s 根本上改变了由特定公司发布网络教育内 容的经济价值，并且减少了学习者个体发布所有权知识的费用负担。同时， l c m s 能提供给学习者个体学习和认证，公司和培训团体能追踪学习者的学习 进度，并能及时调整学习者的学习需要。学习内容管理系统的研制和开发，使 学习内容的共享和教学系统的交互成为可能，导致了网络教育的又一次革命。 学习内容管理系统在国外已有一定的研究，如w b t s y s t e m s t3 1 、k n o w l e d g e m e c h a n i c s 4 1 等，而在国内的研究及其应用系统开发工作才刚刚起步。总的来说， l c m s 是耳前网络教育领域发展的新一代可共享、互操作的在线教育模式嘲。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 2l c m s 的特性 学习内容管理系统可以作为网络教育应用系统，涉及到学习内容的管理、 存储、动态发布和学习者学习的管理，以及与其他教学系统企业系统( 如：h r 、 e r p ) 删等的接口。一个结构完整的l c m s 具有如下特性： 1 ) 易用的内容制作工具：l c m s 最大的特点是可以使没有编程经验的内 容开发者快速制作标准化学习内容，并且不需第三方支持或信息技术 资源的帮助。l c m s 提供内嵌于系统的易用的，自动的制作工具，其 包括所见即所得的编辑功能，从而排除了h t m l 和其他网页编程技能 的需要。 2 ) 灵活的课件设计和发布：每一组织都拥有不同的教学内容，培训步骤、 目标对象、混合层次以及不同的教学设计。l c m s 是具有自适应性的 系统，可以根据不同的组织特性来调整学习内容管理系统。同时，内 容制作者必须用他们熟知的标准化制作工具，而不是强迫使用l c m s 内嵌的制作工具。 3 ) 可重用的学习对象：在l c m s 中的每个知识块都必须存储为可重用学 习对象，并且l c m s 设计有内嵌的学习对象库。可重用学习对象资源 可被内容设计者重用或作为独立的对象发布，这使组织者能方便获得 不同粒度并且与自己需求相符的学习内容。 4 ) 管理软件：l c m s 必须能作为一个能管理知识对象、追踪学生学习进 度等的独立系统运行。 5 ) 通信和协作功能：当学习者能在i n t e m e t 上相互交流和协同学习时，网 络教育变得更加受重视。除了自学模式外，l c m s 还通过教学专家和 学习制作团体提供给学习者学习协作和培训的能力。 6 ) 与l m s 和其他e r p 系统的开放接口：作为一个独立的应用系统，l c m s 华中科技大学硕士学位论文 必须为i a v i s 及其他企业应用系统提供有效的接口，包括能下载学习 者信息和上载成绩、完整的数据。这些接口必须支持基本的集成格式， 如x m l l 6 1 和行业标准( i m s ”、a d ls c o r m 【8 】、a i c cc m i l 9 1 等) 。 1 3 l c m s 相关标准的研究现状 网络教育，由于缺乏统一的标准和技术手段，造成教育资源建设的非统一 性和大量的重复建设，同时也妨碍了网上教育资源的大范围共享与交流。解决 这些问题的根本出路是制订网络教育技术标准，用标准化办法保障网上学习资 源共享和系统互操作。 目前，世界上有很多标准化( 学术) 组织都在致力于基于网络的教育资源 标准研究，并且已经产生了一大批标准化成果。国际上影响力较大的有i e e e l t s c 、i m s 、a d l 、o c l c d c m i 、w 3 c 、a i c c 等。我国也于2 0 0 0 年开始投 入人力开展这方面研究工作。国内的网络教育技术标准体系主要参考了e e e 1 4 8 4 的框架，并根据我国教育实际情况修订与创建各项标准，以便最终形成有 本国特色的现代网络标准体系。在中国网络教育技术标准委员会( c h i n a e l e a r n i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d sc o m m i t t e e ，c e l t s c ) 的领导下，有关专家分 成四个工作组开展各项标准的制订工作，目前已产生了一批工作成果，首批发 布了数据元数据相关规范和教学资源相关规范作为试用标准。 l c m s 是基于现有网络教育技术标准的学习内容管理系统，其中与其相关 且影响了较大的有： 1 ) d u b l i nc o r e 元数据标准 d u b l i nc o r e 是一个致力于规范i n t e r n e t 资源体系结构的国际性联合组织， 它定义了所有w e b 资源都应遵循的通用的核心标准l 。d u b l i n c o r e 的目标是 发展一个简单具有可扩展性，且易于各种专业人员理解和应用的资源描述格式。 华中科技大学硕士学位论文 标准内容简捷且通用，因此得到了其他相关标准的广泛支持，其它有关学习资 源的数据标准基本上都兼容d u b l i nc o r e 元数据标准，并对它作了扩展。 2 ) 学习对象元数据( l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a ，l o m ) 标准 l o m 模型是由i m s ( i n s t r u c t i o n a lm a n a g e m e n ts y s t e m ) 和a r i a d n e ( a l l i a n c eo fr e m o t ei n s t r u c t i o n a l a u t h o r i n g a n dd i s t r i b u t i o n n e t w o r k f o r e u r o p e ) 【1 2 1 合作开发的，由国际电气和电子工程师协会( i n s t i t u t e o f e l e c t r i c a l a n d e l e c t r o n i c s e n g i n e e r s ，i e e e ) 成立的学习技术委员会( l e a r n i n gt e c h n o l o g y s t a n d a r dc o m m i t t e e ，l t s c ) 进一步深入研究，成为国际上广泛支持的学习资 源元数据标准。 l o m 标准的研究重点是为学习对象的属性描述提供一个语义模型，用于支 持信息的交换，定义了管理、定位和评价学习对象所需的最小属性集u 3 1 。l o m 标准只对学习对象的一些公用属性进行描述，且对于某些数据元素，标准直接 给出了推荐的取值集合( 成为词汇表) ，以获得更好的数据互换性。l o m 标准 的数据元素主要分为九大类：通用( g e n e r a l ) 、生存期( l i f e c y c l e ) 、元元数据 ( m e t a m e t a d a t a ) 、技术( t e c h n o l o g y ) 、教育( e d u c a t i o n ) 、权力( r i g h t s ) 、关 系( r e l a t i o n ) 、评注( a n n o t a t i o n ) 、分类( c l a s s i f i c a t i o n ) 1 1 4 。 3 ) 内容包装规范 内容包装规范( c o n t e n tp a c k a g i n gs p e c i f i c a t i o n ) 是i m s 全球学习联合公司 推出的，旨在为学习资源定义一种标准的数据结构，并且绑定足够的描述信息， 以便于学习资源的快速检索、有效的共享和交换【1 。这样，只要符合内容包装规 范，即使使用不同课件制作工具制作的课件只要发布在网上，就可以很快检索 到，可以作为独立单元进行传输和交换，可以在不同的平台运行，而且可以在 不同的制作工具中共享和重组。内容包装规范使学习内容成为可以在多个应用 与学习环境之间进行交换和重用的教学组件，有利于不同教育机构之间进行充 6 华中科技大学硕士学位论文 分的教育资源共享，减少资源制作的开销。 4 ) 可共享课程对象参照模型 可共享内容对象参考模型( t h es h a r a b l ec o n t e n to b j e c tr e f e r e n c em o d e l ， s c o r m ) 是美国联邦政府下的组织a d l ( a d v a n c e dd i s t r i b u t e d l e a r n i n g i n i t i a t i v e ) 制订的规范1 6 1 。它主要提供了一套基于现有教育标准的实现准则和 例子，为国防部提供了远程教育的实现及应用指南，其目的是为了勰决课程如 何从一个平台转移到另一个平台，如何创建可供不同课程共享的可重用构件， 以及快速准确地查找课程素材。 5 ) 扩展标记语言规范 扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 规范是由万维网联盟 ( w 3 c ：w o r l dw i d ew e b c o n s o r t i u m ) 研制的。w 3 c 致力于开发在i n t e r n e t 上支 持资源共享和系统互操作的多种标准。这些标准虽然不是专门针对网络教育应 用的，但在制订网络教育技术标准时被广泛引用。 x m l 是一个由s g m l ( s t a n d a r d f o rg e n e r a l m a r k u pl a n g u a g e 一通用标记语 言标准，1 9 8 6 年成为国际标准i _ q 0 8 8 7 9 ) 派生出来万维网“方言”，1 9 9 6 年由 w 3 c x m l 工作组开发成功，1 9 9 8 年1 0 月成为x m l l 0 版。x m l 的目标是使 得通用s g m l 在网上可以通过h t m l 来实现。 1 4 论文的主要工作及安排 1 4 1 论文的主要工作 本论文以国内外网络教育的大发展和大竞争为背景，以促进和保护我国网 络教育的发展为出发点，以实现资源共享和系统互操作及保障网络教育服务质 量为目标，对以下几个方面作了研究和探讨： 华中科技大学硕士学位论文 对新一代的网络教育解决方案学习内容管理系统做了深入研究； 研究了与学习内容管理系统相关的网络教育技术标准( 如：学习对象 元数据等) ，并对系统涉及到的关键技术( 如：学习内容的组织、存储、 管理和重用技术等) ； 设计并开发了l c m s 原型系统，为用户提供内容的标准化制作、内容 的存储和管理、内容的检索和发布，为最终实现资源共享和系统互操 作打下坚实的基础。 1 4 2 论文的安排 论文共分为七章： 第一章介绍了l c m s 的发展及特性，以及与l c m s 相关的标准。最后 指出了论文的工作重点。 第二章介绍了l m s 、c m s 与l c m s 间的关系，由此引入了l c m s 系 统架构，分析其系统构成和关键的实现技术，并介绍了l c m s 与网络教育技术标准的关系。 第三章主要研究了与l c m s 相关的主要标准：l t s c 的学习对象元数 据、i m s 的内容包装、a d l 的可共享对象模型及w 3 c 的扩展 标记语言。 第四章研究了l c m s 的内容管理。首先介绍了可重用学习对象和学习 对象的元数据描述模型，然后结合两者，研究实现基于对象的 内容制作和集合、管理、存储及动态发布的方法和技术。 第五章介绍了l c m s 与应用系统的集成，包括l m s 、c m s 、v c 及其 他企业应用系统。 第六章结合前面的研究，给出了l c m s 原型系统的设计和实现。 第七章对全文进行了概况和总结。 华中科技大学硕士学位论文 第二章学习内容管理系统一l c m s 2 1l c m s 与l m s 、c m s 2 1 1 l m s 一学习管理系统 l m s 是培训自动化管理系统，也是e l e a r n i n g 的基础架构。所有的学习管 理系统都有如下的功能：用户注册管理、课件目录管理、学习者的信息数据记 录以及向管理员汇报等n 7 1 。对于学习者来说，有助于安排计划学习进度，并且 有助于与其他学习者间交流和协作学习。对于管理员来说，有助于了解、追踪、 分析和报导学习者的学习情况。绝大部分l m s 都不具备教学内容制作的功能， 以至于l m s 使用者都需另外提供内容制作工具。目前，学习管理系统应用范 围很广，在a d l 的s c o r m 规范中比较完善的l m s 实现方案，并且详细定义 其内容集合模型( c o n t e n ta g g r e g a t i o nm o d e l ) 和运行环境( r u n t i m e e n v i r o n m e n t ) 。 如下图所示，学习管理系统中最小的教学块是课件本身，即l m s 的可重 用性所涉及到的资源粒度为课件层。 华中科技大学硕士学位论文 一多+ 贲 雷膏雷雷膏膏 图2 1 ：学习管理系统 2 1 2 c m s - - 内容管理系统 内容管理系统用于大数据的储存和恢复，在一个数据库中编目文本、声音 及图像等。此外，内容管理系统也提供版本控制及注册、注销等功能。采用强 大的内置搜索功能，用户只需键入关键字就可以快速地从数据库中找到需要的 信息信息创建日期、作者姓名或其他搜索标准“8 1 。内容管理系统经常用于 为组织创建信息入口，作为知识管理的基础。此系统也可用于组织管理文档和 媒体资产，例如，一个报社可以用内容管理系统来建立一个档案文件，用于记 录报纸上曾经发表过的每一篇文章。同样，也可以用内容管理系统来创建一个 图片馆，用于存储已有的、而且将来仍可用到的图片。 如下图所示，c m s 中最小的信息块是内容组件，即c m s 的可重用性所涉 及到的资源粒度为内容组件。这些内容组件在网络教育领域中被称为”学习对 象( l e a r n i n g o b j e c t ，l o ) ”或可重用学习对象( r e u s a b l e l e a r n i n g o b j e c t ，r l o ) 。 _ 一 。 l o 华中科技大学硕士学位论文 索 雷 膏_ 。m 。1 a i a 。, 5 e t s 。t 。4 ”。 i e 9 t 。c “, 7 i “5 。9 “。”。“ m m 一”能i p e r s 口n 酬2 c d 酗s c m b l i 、 l 虱1 劐 - a i 圈至型l 量至1因至i 2 1 3 l c m s 一学习内容管理系统 i d c 定义的学习内容管理系统是能够创建、存储、发布和管理以学习对象 形式存在的个性化学习内容的系统。l c m s 主要是为开发人员提供一种学习内 容的开发环境，在这里开发人员可以利用学习对象库创建、存储、管理及发布 学习内容。学习内容管理系统一般情况下是在学习目标模式上的内容管理，这 种管理系统通常都有很好的搜索功能，便于课件开发人员快速找到编排培训内 容时需要的文本或媒体。l c m s 结合了l m s 的学习追踪、管理和c m s 的内容 创建、发布、管理，在某种程度上可以理解为l c m s = l m s + c m s d 9 。如下图 所示，l c m s 带有学习对象库，用于存储各种粒度的可重用学习对象，既可以 是- - 1 i 课件，又可以是一个小的文本块。 华中科技大学硕士学位论文 ，。，。k。：。!。 o f f t t t l cs h c l f f o r m s r c p s u r y 。f r u 。4 ：5 f f“汕叼川 图2 3 ：学习内容管理系统 学习内容管理系统中采用了学习对象的概念，尽量将学习内容和其描述信 息分离，内容一般会在x m l 中标示，系统间的交换数据格式为x m l 。这样， 不同l c m s 系统可适用于各种格式的对象，以及不同的平台，确保了学习对象 的共享和l c m s 系统间的互操作。 2 2l c m s 系统架构 l c m s 是结合了l m s 和c m s 的思想，在可重用学习对象( r l o ：r e u s a b l e l e a r n i n go b j e c t ) 和相关网络教育技术标准的基础上，设计出的一个使没有编 程经验的课件制作者能制作、存储、集合和发布基于学习对象的个性化学习内 容的e - l e a r n i n g 应用系统。同时还涉及到与l m s 、v i r t u a lc l a s s r o o m 以及h r 、 e r p 等企业应用系统的集成。其系统架构如下图所示。 僵p 氅强 m n 咖 司卧p一世 一中督 阿止 华中科技大学硕士学位论文 一璐 l u s e r i 嗍l 咖一巾一叫 li 栩m i n g m 叫赡嗍t l i ph 哪中t e s t i n g 恤 、 1 a a s 疆0 0 m 1 。 随d s a p i s h h i q e r p l a 懈 k 鲥o n l e a r n e r & c o n t e n t m a n a g e m e n 慨f l k 帅i i l g ( 溯e c t r q ，0 s i t o r y l - i l e a r n i n gc o n t e n tc r e a t e l 图2 ，4 ：学习内容管理系统架构 2 3l c m s 系统基本构件 学习内容管理系统的研究旨在为用户提供一个可制作学习内容、存储学习 对象、管理学习和动态发布个性化学习内容的网络教育应用系统。但是不同 的l c m s 系统制造商提供的l c m s 系统不尽相同。l c m s 供应商会根据需求设 计不同而提供多样化的服务，如提供人力资源管理系统接口等。但是每个l c m s 都应具有的基本构件为： 1 ) 学习对象库( l e a r n i n go b j e c tr e p o s i t o r y ) ：能存储和管理学习内容的学 习对象库。 2 ) 制作工具( a u t h o r i n gt 0 0 1 ) ：允许没有编程经验的制作者创造新的或重 华中科技大学硕士学位论文 用已有的学习对象来快速制作标准化学习内容； 3 ) 动态发布接口( d y n a m i cd e l i v e r yi n t e r f a c e ) ：能根据学习者学习状态、 开始学习前的测试结果或用户的检索请求来动态的发布学习对象； 4 ) 管理软件( a d m i n i s t r a t i v ea p p l i c a t i o n ) ：一个能管理学生记录、启动课 程、跟踪学生进度的应用软件，这部分可作为l m s 设计内容。 2 3 1 学习对象库 l e a r ；l i n 9o b i e c tr e p o s i t o r y 图2 5 ：l c m s 的系统构成 学习对象库是可以存储和管理学习内容的数据库。在对学习对象进行元数 据描述和内容结构进行组织的基础上，有必要将所有的学习对象集中起来进行 存储，即采用各种数据库或存储设备，标识并存储所获取的学习对象，形成学 习对象库，以便对诸多的学习对象进行有效的管理。 学习对象库应满足以下要求： 1 ) 支持各种粒度的学习对象的存储、查询和获取； 2 ) 支持在对象级别上对学习对象进行各种管理操作； 3 ) 支持在对象级别上对学习对象的安全许可和控制； 1 4 华中科技大学硕士学位论文 4 ) 支持学习对象数据对持久性、一致性、并发控制等的要求。 学习对象库将结合学习对象的元数据描述模型、学习对象的组织结构框架 及面向对象数据库技术来建立，从而实现基于学习对象的学习内容的存储、管 理、共享及重用。 2 3 2 制作工具 l c m s 提供了易用的制作工具，可以使没有编程经验的课件开发者快速开 发标准化的学习内容，并且不需第三方支持或信息技术资源的帮助。它能根据 教育设计的基本原理向制作者提供制作模板和导航机制来实现制作的自动化。 通过对模板的使用，制作者能够重用学习对象库中已有的学习对象创作新的学 习内容，或者把新的对象和旧的对象集合在一起。 l c m s 的制作工具具有以下特性： 1 ) 提供了所见即所得的、易用的制作环境； 2 ) 提供了开发学习内容的设计模板和导航机制，从而排除了h t m l 和其 他网页编程技能的需要； 3 ) 符合网络教育技术标准，如l o m 、s c o r m 、c p 等； 4 ) 可重用学习对象的学习内容创建； 易用的、所见即所得的制作工具使没有编程经验的内容制作者开发标准化 的学习内容成为可能，不仅提高了资源制作效率，降低了开发费用，并有效的 解决了教育资源共享问题。 2 3 3 动态发布接口 为了在学习者学习状态、评估信息、学习者兴趣爱好或用户的检索请求等 的基础上，给学习者提供自适应的、个性化的学习，必须要有一个动态发布接 口。这一构件还提供了用户跟踪，相关信息资源的链接和根据用户的反馈提供 1s 华中科技大学硕士学位论文 的多种评估。 1 ) 提供实时的w e b 发布功能并允许快速分发学习内容； 2 ) 能实时访问学习对象库； 3 ) 基于学习跟踪信息和前测结果( p r e t e s t i n g ) 的白适应学习； 4 ) 动态建立学习者的学习计划； 5 ) 支持s c o r m 一致性课件； 6 ) 支持多种发布格式，如i n t e r n e t 、p r i n t b a s e d 、c d r o m 等。 l c m s 的动态发布接口为学习者提供了自主学习的可能，能根据学习者学 习状态、开始学习前的测试结果或用户的检索请求来动态的发布学习内容。 2 3 4 管理软件 管理工具是一个能管理学生记录、启动课程、跟踪学生进度的应用软件， 这部分可作为学习管理系统一l m s 的研究内容。 管理软件涉及到以下特性： 1 ) 针对的用户是培训管理员、教师和管理员； 2 ) 管理课件的编目、安排，学生注册，追踪学习者学习情况和考核成绩 等信息； 3 ) 存储课件和学生的相关资料； 4 ) 提供培训结果和能力分析报告； 5 ) 能启动e l e a r n i n g 课程； 6 ) 能创建和管理考试； 7 ) 符合网络教育技术相关标准，如s c o r m 。 这些信息可以嵌入到具有更稳定的管理功能的学习管理系统中去，因此在 本文中不重点介绍，具体内容可参考l m s 的相关资料。 1 6 华中科技大学硕士学位论文 2 4 l c m s 的研究重点 l c m s 是集内容管理和学习管理于一体的新一代网络教育解决方案。通过 l c m s 可以使开发者可以从一个集中的学习对象库中创建、存储、重用、管理 和发布学习内容，使所涉及到的学习者能实现个性化、自适应学习。在具体实 现时，所涉及到的研究重点主要体现在以下几个方面： 2 4 1 l c m s 的体系结构研究 l c m s 实现了完备的学习管理和内容管理功能，成为一个完整的网络教育 系统解决方案。l c m s 的体系结构研究主要包括以下几部分： 1 ) l c m s 的架构设计：l c m s 的系统架构主要包含三个层次，即内容制 作层、内容存储层和内容发布层。其数据交换格式基于x m l ，同时 遵循相关的网络教育国际标准( 如：学习对象元数据标准l o m ) 。 2 ) 内容制作与开发：l c m s 的内容制作工具必须功能强大、易于使用， 并且具有所见即所得的编辑功能，使没有编程经验的内容开发者能快 速制作标准化的、可重用的学习内容。 3 ) 现有内容的转换：开发人员可能拥有自己惯于使用的开发工具，而不 愿使用l c m s 提供的工具，这意味着l c m s 必须提供转换功能，将 现有的几种常见格式的学习内容转换为能够分解成以学习对象形式 存人r e p o s i t o r y 中的学习内容。 4 ) 学习对象的存储：l c m s 的特征之一就是以可扩展标记语言 ( e x t e n s i b | em a r k u p l a n g u a g e ，x m l ) 的形式存储和交换学习对象。 由于x m l 数扳一；本身的特殊性，不宜用关系型数据库来存储，因此， 可能要考虑一些新的存储方法，比如专门的x m l 数据库软件。 5 ) 学习内容发布策略：学习内容由存储到发布，由发布到存储的过程实 华中科技大学硕士学位论文 际上构成了学习内容的生命期。当内容存储通过工作流程确认后，即 可发布供学习者使用，而学习内容不再常用时，即应转入存储库存档。 同时其发布策略应能根据学习者学习状态及其相关信息动态发布学 习对象。 6 ) 多种发布途径的接口：l c m s 能支持多种发布途径，用户不仅能够在 线看到基于w e b