（计算机科学与技术专业论文）基于学习对象的网络学习内容管理方法的研究.pdf

武汉理丁大学硕十学位论文 摘要 随着网络、多媒体技术的快速发展，网络学习正逐渐成为重要的研究和应 用领域，与之相适应的网络教育资源建设也同益受到人们的重视。但目前网络 教育资源库大多处于孤立分散状态，缺乏一致的标准去规范和统一，这使得对 资源的管理、共享及检索都变得相当困难，严重妨碍了网络教育的普及和推广。 为了支持网络学习内容的重用、共享和交换，我们需要开辟新的途径来组织和 管理网络学习内容。 针对网络教学发展过程中存在的学习资源难以重用和共享的问题，本论文 在研究学习对象的相关理论和标准的基础上，定义和设计了学习对象包装模型， 该模型能够支持对学习资源的组织和封装，具有可重用、自描述、支持自动解 析和处理等特点；以学习对象包装模型为基础，提出了网络课程包装模型，该 模型能够支持对一组相关学习对象的组织和封装，并具有可交换、自描述、支 持自动解析和处理等特点。应用x m l 模式及相关技术实现对学习对象和网络课 程的描述，根据学习对象包装模型和网络课程包装模型，生成学习对象、网络 课程的内容清单模式文档和实例文档。 提出网络学习内容资源库存储方案：采用元数据库存储学习对象元数据和 网络课程元数据，而学习资源打包后以文件形式存放，可方便用户的下载，支 持学习资源的共享与重用。最后以网络课程包装模型和可重用的学习对象为基 础，设计出一个基于学习对象的网络学习内容管理系统的原型。 以网络课程包装模型和可重用的学习对象为基础，学习内容提供者可以制 作并生成可交换的网络课程，对特定的学习目标和学习过程提供支持。通过使 用网络课程元数据与内容包装文件，使网络课程的内容设计与表现形式的设计 相分离，教学内容与教学策略相分离，从而便于实现网络课程的标准化问题。 本文的研究结果为网络学习资源的共享与重用提供了一种有效的途径。 关键词：学习对象，网络课程，x m l 模式 武汉理j ：大学硕十学位论文 a b s t r a c t w i t hm er 印i dd e v e l o p m e n to fi n t e m e ta 1 1 dm u l t i m e d i at e c l l i l o l o g y ，e l e 锄i n g i sb e c o m i n ga l li m p o r t a n ta r e af o rr e s e a f c ha n d 印p l i c a t i o n c o r r e s p o n d i n g l y ，m e c o n s t l l j c t i o no fe d u c a t i o n a li i e s o u r c e sb a s e do nn e t w o r kh a sa l s oa t t r a c t e dm u c h a t t e n t i o n h o w e v e r t h e r e 棚_ es o m ed i f h c u l t i e st os h a l ea n dc o m m u n i c a t ee d l i c a t i o n a l r e s o u r c e s ，t h er o o tc a u s el i e si nl a c k i n go fu n i f o ms t a n d a r d st 0s t a i l d 莉i z ea n du n i 母 t h e s er e s o u r c e s t i i e s em a k ei tq u i t ed i 伍c u l tt om a l l a g e ，s h a r ea i l ds e a r c he d u c a t i o n a l r e s o u r c e s ，锄da l s os e r i o u s l yh i n d e rt h ep o p u l 撕t y 孤dd e v e l o p m e n to fe - l e 锄i n g t os u p p o r te - l e a m i n gc o n t e n tr e u s i n g ，s h 撕n ga n de x c h 锄g e ，n e ww a y sa r en e e d e d t oo 唱锄i z ea i l dm a n a g ee l e a n l i n gc o n t e n t t os o l v em ep r o b l e m si ne - l e 锄i n gt h a tt h el e a m i n gr e s o u r c e sa r ed i 衢c u l tt 0 s h a r ea n dr e u s e ，al e 锄i n go b j e c tp a c k a 西n gm o d e l ( l o p m ) ，、h i c hi sr e u s a b l ea i l d s e l f 二d e s c r i p t i v ea n dp r o c e s s i b l e ，a n di s2 l b l et os u p p o r tt h eo r g a n i z a t i o na n dp a c k a g i n g o fl e a n l i n gr e s o u r c e s ，i si n t r o d l l c e do nt l l eb a s i so fn l er e l a t e dt h e o 巧a b o u tl e 锄i n g o b j e c ta n dn l e 咖d a m s 矗贸e l e a n l i n g b 嬲e do nl o p m ，趾e l e a m i n gc o u r s e p a c k a g i n gm o d e l ( e c p m ) i sp r e s e n t e d ，w h i c hi si n t e r c h a l l g e a b l ea 1 1 ds e l f d e s c r i p t i v e a n dp r o c e s s i b l e ，a 1 1 di sa b l et 0s u p p o r tt l l eo 玛a n i z a t i o n 觚dp a c k a g i n go fr e l e v 觚t l e a n l i n go b j e c t s x i i l ls c h e m aa n do t h e rr e i a t e dt e c h n o l o g i e sa r ea p p l i c a t e dt o d e s c r i b cl e a m i n g0 b j e c t 缸de l e 锄i n gc o u r s e ，b a s e d0 nl o p ma i l de c p m ，t h e c o n t e n tl i s ts c h e m af i l ea l l di i l s t a n c ed o c 眦e n to fl e a n l i n go b j e c ta l l de l e 锄i n g c o u r s ea r eg e n e r a t e d as o l u t i o nf o rs t o r a g i i l gl e a m i n gc o n t e mi sp r e s e n t e d ：l e a m i n go b j e c tm e t a d a _ t a a i l de l e a n l i n gc o u r s em e t a d a t aa r es t o r e di nm e t a c k a b a s e ，锄dl e a m i n gr e s o u r c e sa r e s t o r e da sf i l e 撕e rp a c k a g e d ，w h i c hi sc o n v e n i e n tf 0 ru s e r st od o w n l o a d ，t or e a l i z et h e s h 撕n g 锄dr e u s eo fl e a m i n gr e s o u r c e s f i n a l l y ，b a s e do ne c p m 锄dl o p m ，a p r o t o t y p es y s t e ml c m si sd i s c u s s e da i l dd e s i g i l e di nt h i st h e s i s t 0s u p p o r ts p e c i f i ce d u c a t i o no b j e c t i v e s ，e d u c a t i o np r o v i d e r sc o u l dp r o d u c e e l e a n l i n gc o u r s eb yf o l l o 诵n ge c p m 锄dl o p m 1 1 啪u 曲t l l es 印a r a t eu s eo f e - l e 锄i i l gc o u r s em e t a d a t af i l ea i l dc o n t e n tp a c k a g ef i l e ，n l ec o u r s e sc o n t c n t sa r e i i 武汉理工大学硕十学位论文 s 印a r a t e df 而mt h ec o u r s e sf o n n ，t h et e a c h i n gc o n t e n t sa r es e p a r a t e df b mt e a c h i n g s t m t e g y ，w h i c hm a k ei te a s yt or e a l i z et 1 1 es t a n d a r d i z a t i o no fe 一1 e a m i n g c o u r s e a ne 虢c t i v e 印p r o a c hf o rs h 撕n ga 1 1 dr e u s eo fe - l e a m i n gr e s o u r c ei sw e up r 0 v i d e d i nt h i st h e s i s k e y w o r d s ：l e 锄i n go b j e c t ，e l e a m i n gc o u r s e ，x m ls c h e 嗽 i n 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将 本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理 工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生c ：汪蛐导师c ：铲篙日期驯。厂 武汉理工人学硕士学位论文 1 1 研究背景 1 1 1 网络学习规范 第1 章绪论 互联网的兴起与发展正潜移默化地改变着人类世界的组织运作，对教育方 式的影响是最显而易见的f 1 】。知识的海量增长已大大突破了时间和空间的限制， 以此为导向的网络教育在世界各国都得到了普遍推广。网络教育作为传统教育 的补充和延伸，已逐渐成为人们进行自主学习、终身学习的重要途径。网络化 教育引领了现代教育技术的发展，是当今国际国内教育发展的必然方向。依靠 网络技术手段进行学习，已成为现代信息社会人们的共识。网络教育的推广和 普及是建立在教育资源建设的基础上的，教育资源能否重用和共享是影响网络 教育成效的重要因素。因此如何大范围地实现资源共享已成为网络教育资源建 设领域的研究重点之一。 采用学习对象和元数据来组织和描述网络教育资源的思想已被广泛接受和 采纳。一些国际国内机构都陆续启动了网络学习发展计划，开始有目的有计划 地进行网络教育建设。以此为基础研究和开发相应的技术标准规范，目的是支 持网络教育资源的建设，促进资源的共享与互操作。目前比较有影响力的网络 学习组织及发布的规范有： 1 ) i m sf 2 】( 1 m sg 1 0 b a ll e 2 u 1 【血gc o n s o n i 啪) i m s 不属于严格的政府组织，长期以来一直着手于学习技术相关标准的研 究。包括对学习者相关标准的研究、学习环境相关标准的研究和企业应用接口 规范的研究等等，涵盖了学习技术的各个方面。其中以i m sl o m ( i m sl e a r i l i n g o b i e c tm e t a d a t a ，学习对象元数据) 的发展最为成熟。 2 ) i e e el t s c1 3 】( i e e el e 锄i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r dc o n l m i t e e ) i e e el t s c 主要负责学习技术相关标准的制定。在i m sl o m 规范研究的基 础上，i e e e 于2 0 0 2 年6 月正式通过了1 4 8 4 1 2 1l e 锄i n go b j e c tm e t a d a t a 标准。 3 ) s c o i t m 【4 】( s h a r a b l ec o m 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 规范制定的目标在于建立统一的机制和规范，促进资源的共享和重 武汉理t 大学硕七学位论文 用，使学习资源在不同平台和系统问流通自如，同时从根本上缩短资源的开发 周期，改善资源多次开发、重复设计的局面。 4 ) d c m i 【5 】( d u b l i nc o r em e t a d a t ai n i t i a t i v e ) 该计划最主要的成果是提出了都柏林元数据核心元素集( d u b l i nm e t a d a t a c o r ee l e m e n ts e t ，简称d c ) 。d c 定义了一个统一的标准来描述网络资源，从 根本上确定了网络资源的描述属性，支持资源的检索。 为了适应的广泛性，这些规范可根据具体需要进行一定程度地扩展和裁剪， 规范的应用并不是一成不变的。 1 1 2e l e 锄i n g 平台经历的四个发展阶段 e l e a n l i n g 的核心在于“以学习内容为中心 ，建立有效的、适合个性化学 习的、基于知识库的网络教育资源【6 】。网络技术的飞速发展极大地促进了 e l e a n l i n g 平台的发展，通过对e l e a n l i n g 的研究发现其发展主要分为两条主线： 对学习内容的管理和对学习活动的管理，主要经历了四个发展阶段【7 l ： 1 ) 普通资源库阶段； 2 ) 学习管理系统阶段； 3 ) 外供e l e 锄i n g 平台支持阶段； 4 ) 学习内容管理系统阶段。 学习内容管理系统( l e a h l i n gc o n t e n tm a i l a g e m e n ts y s t e m ，简称l c m s ) 是现 阶段e l e a n l i n g 平台实现的主要方式【8 】。学习对象的思想被引入到了l c m s 中， 通过学习对象和元数据，将教育资源和描述信息相分离，并用x m l 作为数据交 换的主要格式。l c m s 中采用学习对象库来存储可重用的学习对象，采用元数据 库来存储学习对象的描述信息，支持数据的异地存储和本地检索，同时也给学 习者提供了个性化的学习和评价。l c m s 的出现使得教育资源的共享和教学系统 的交互成为现实，被认为是e l e a m i n g 发展史上的一次重大革新【9 1 。 u ：m s ( 学习内容管理系统) l c m s ( 学习内容管理系统) 外供e 【栅i n g 平台， 外供e - l e a m i n g 平台 学习管理系统 f 学习管理系统 普通资源库 普通资源库 图l le l e a n l i n g 平台发展的四个阶段 2 武汉理一 大学硕七学位论文 1 2 研究目的及意义 网络教学是一种基于网络平台的教育形式，主要以网络课程的形式来组织 和表达学习内容。网络课程是通过网络形式表现的某门学科的教学内容及教学 活动的总和i l0 1 。目前国际上正从理论和实践两个层面上对网络课程进行探讨。 理论上，主要集中在对网络课程的教学设计、组织方式及重用性等方面的研究。 实践上，则把研究重点更多地放在对相关学习技术标准的制定和网络课程资源 建设等实际应用技术上。采用统一的标准来规范网络课程，使对网络课程的定 义和描述更具有通用性，同时在网络课程和l c m s 之间提供通用的编程接口， 为网络课程在不同平台和系统之间的传输和共享提供了条件。 目前我国网络教学正处于飞速发展阶段，学习技术标准体系已越来越完善。 国内学习技术标准体系主要参考了国际上i e e e1 4 8 4 标准框架，并结合我国具体 教育实情，在其基础上加以创新与修订，最终形成有本国特色的网络教育标准 体系l l l 】【1 2 1 。随着我国对网络教育支持力度的增大，学习资源库中网络课程的种 类和数量都在急剧增加，为了从根本上提高管理和检索网络课程资源的效率， 对网络课程的开发和组织架构的设计已成为网络教育建设的核心工作。然而， 总的看来，大多数对网络课程的研究只停留在理论研究阶段，在实际应用中还 有不少问题存在： 1 ) 简单的书本移植，纯粹的将书本内容转化为电子版网络课程； 2 ) 课程组织形式比较单一； 3 ) 课程内容采用一次性简单开发，无法重用； 4 ) 没有遵照统一标准去开发，大量的网络教育资源被重复建设，存在严重 的资源浪费现象； 5 ) 对个性化学习不能提供有效支持； 网络教育资源建设是影响网络教学成效的最核心因素。如上所述，我国网 络教育资源建设存在很多问题，对这些问题进行探讨，发现主要是由于对教育 资源的设计和开发行为缺乏统一的、通用的技术标准来规范。若能严格按照统 一的标准去开发和建设网络教育资源，就能很好的解决网络教学中资源检索和 资源重用等问题，扩大教育资源应用的效益，提高网络教学的成效。 学习对象的理论与方法为解决上述问题提供了新的思路。学习对象【l3 】是用 来支持网络学习的数字化资源。依照学习对象的思想，学习内容以统一的标准 武汉理，大学硕士学位论文 进行包装，并被组织成一个个独立的包文件，这些包文件可以在不同的系统和 平台上传输和重用。以学习对象的思想来组织学习内容，作为一种全新的教育 资源设计理念，已被业界广泛接受和采纳，成为各种学习技术标准制定的核心 和基础。目前国际上已经建立了相应的学习对象技术规范，以往网络教学中存 在的资源共享和互操作等问题都得到了一定程度的解决。以此为基础，将学习 对象思想成功的引入到网络课程资源构建领域，通过学习对象来构建网络课程， 对于整个网络课程教学体系的建设和改革都有着非常重要的指导意义1 1 4 l ： 1 提高了管理和维护网络课程的效率，降低了开发成本，为网络课程大幅 度增值。 以学习对象为基础构建的网络课程及其包含的学习对象都有元数据描述， 学习内容易于分类管理和检索，增强了内容的可重用性和易获得性。学习内容 按照统一的模型进行封装和打包，可根据不同的教学需求对网络课程进行拆分 和重组，避免了学习内容的多次开发与重复设计，提高了利用效率，也降低了 开发成本。同时在制作学习对象的过程中，对学习对象的粒度大小有一定的控 制。当内容制作者在更新部分学习内容的时候无需重新设计学习对象，只需对 包含该内容的学习对象做适当修改，这样使得基于学习对象思想设计的网络课 程在使用上具有相对持久性。 2 对个性化学习提供有效支持，网络课程的灵活性和适用性得到了很大的 提高，使网络教学更加人性化和智能化。 支持个性化学习的特性主要体现在教师和学习者两类用户上。以教师用户 为例，在制作网络课程的过程中，由于组成网络课程的学习对象都是相对完整 且相互独立的，学习对象包含的学习内容也是相对完整的，这样借助l c m s 平 台教师就可以直接根据教学要求选择符合条件的学习对象，灵活地制定课程内 容，而不必专门使用特殊工具对学习内容进行拆分。教师还可以根据学生认知 水平的不同和学生自身的需要，通过元数据查询将课程外的学习对象添加进来， 或重新组织课程内学习对象之间的顺序，制定符合学习者个性化需要的网络课 程。一方面提高了学习资源的利用效率，另一方面，教师可以把更多的精力投 入到课程内容的选择和知识的传授上。 鉴于此，笔者选择了基于学习对象的网络学习内容管理方法的研究为课题 来展开深入的研究。希望本课题的研究对网络教育资源建设的标准化和有序化 发展起到一定的推动作用，增强资源的跨平台使用和交换共享，提高资源的检 索效率，推动我国网络教学的良性发展。 4 武汉理r = 大学硕士学位论文 1 3 本文的研究内容 本文通过对课程结构和学习对象方法的研究分析，结合国际和国内教育行 业的相关教育标准提出了一个基于学习对象的网络课程包装模型。网络课程中 学习内容的组织和封装是本文的研究重点，主要包括以下几个方面的内容： 1 ) 学习对象包装模型的定义和设计。学习资源通常指计算机系统可访问的 数字化信息，可以是电子文档、图片、表格、网页等多种形式，是学习内容的 载体。学习对象包装模型支持对学习资源的组织和封装，具有可重用、自描述、 支持自动解析和处理等特点，能够支持一个特定学习目标的实现。 2 ) 网络课程包装模型的定义和设计。网络课程包装模型提供了对一组相关 的学习对象进行组织和封装的方法，具有自描述、支持自动解析和发布、支持 不同平台之间的交换等特点，能够对一个完整的学习过程提供支持。以网络课 程包装模型为基础，学习内容制作者可以设计并生成可交换的网络课程，网络 学习系统可以对网络课程进行解析并将学习内容以特定的方式发布给学习者。 3 ) 网络学习内容资源库的建立。网络学习内容资源库是一切应用的基础， 包括素材库、学习对象库、网络课程库和元数据库。素材分类后存储在素材库 中，学习对象以文件形式存储在学习对象库中，网络课程也以文件形式存储在 网络课程库中，学习对象元数据和网络课程元数据存储在o r a c l e1 0 9x m ld b 【1 5 1 中，从而形成了网络学习内容资源库。 4 ) 在建立学习对象包装模型和网络课程包装模型的基础上，提出基于学习 对象的网络学习系统框架，设计与实现一个系统原型。 1 4 本文的组织结构 本文一共分为七个章节，其组织结构如下： 第1 章，绪论。主要阐述了网络教学的发展及课题研究的背景、研究的目 的和意义、本文的主要研究内容以及组织结构。 第2 章，学习内容管理方法概述。以学习对象基本理论及相关技术标准为 前提，在研究网络学习内容组织和封装的基础上，对学习内容管理的研究范围 和具体设计方案展开深入探讨。 第3 章，学习对象包装模型的设计。建立学习对象包装模型，设计学习对 象的元数据、组织结构、资源文件以及样式文件，并通过具体实例描述学习对 武汉理工大学硕士学位论文 象内容清单。 第4 章，基于学习对象的网络课程包装模型的设计。对网络课程的结构和 组织形式进行研究，建立网络课程包装模型，设计网络课程的元数据、组织结 构、资源文件以及样式文件，为网络课程的开发和设计提供一个可参考的模板， 并通过具体实例描述网络课程内容清单。 第5 章，建立学习内容资源库。对资源库总体设计方案进行探讨，对学习 内容和描述信息分别进行存储：学习内容元数据存储在x m ld b 中，学习内容 自身实体信息根据分类不同分别存储在素材库、学习对象库和网络课程中。 第6 章，基于学习对象的网络学习内容管理系统的具体实现。将系统模型 实例化，详细讲解了网络课程的发布及制作过程。 第7 章，总结和展望。对本文所做的工作进行总结，同时提出进一步的研 究方向与研究内容，为下一步的工作做准备。 6 武汉理：l 人学硕士学位论文 第2 章学习内容管理方法概述 学习对象作为一种学习资源的组织形式，为网络学习资源的管理、检索和 重用提供了较好的解决方案。本章在研究学习对象基本理论及相关技术标准的 基础上，对网络学习内容的组织方法和学习内容管理的研究范围展开深入的研 究与探讨。 2 1 学习对象概述 2 1 1 学习对象的概念与特性 学习对象【l6 j 思想的提出主要借鉴了计算机学科中面向对象的思想。即按照 统一的标准对学习资源进行切割与重组，将其组织成一个个相对独立的、相对 较小的构件，使其能够在不同的学习环境中得到重用。在本文的研究中，学习 对象指在教学活动中能被使用、重用或是引用的数字化实体资源。主要由两部 分组成：如电子文本、图片等形式的数字化学习资源和必要的资源描述信息、 组织信息。在文献 17 】中，学习对象被分为原子学习对象和复合学习对象两类。 在本文中，学习对象特指原子学习对象，即学习对象中仅包括素材，不嵌套其 它的学习对象。 学习对象作为探索性构建网络学习资源构建的新理念，与传统的教学材料 相比，具有以下几个显著特征1 1 8 j ： 1 ) 可重用性 可重用性是学习对象最根本、最核心的特征，这也是其凌驾于其它特性之 上的关键所在【l9 1 。从一定程度上讲，其它特性提出的目的也是为了强调可重用 性。可重用性包括很多方面的含义，它包括不同学习个体出于不同学习目的对 资源的重用，还包括资源在诸多相同或不同情境下的共享和重用。 2 ) 数字化 数字化特征是学习对象与传统教学媒体、教学材料最明显的区别。传统的 教学媒体只具有某种程度上的可重用性，其资源信息具有格式僵化、交互性差 等特点，从而导致资源难以共享和传输。而学习对象特指能够在网络上传输的 7 武汉理工大学硕士学位论文 各种数字化资源，完全以数字方式存储，可以很好地解决这难题。 3 ) 教学性 和学习对象相同或相近的理论术语有很多，如知识对象、教育对象、内容 对象等f 2 0 】。这些数字资源都各有不同的用途，但在本质上它们与学习对象有着 很大的区别。笔者认为教学的目标指向性即是区别学习对象与上述资源的最明 显特征，学习对象是针对教育产生的特定构件，是专为学习而设计的。 4 ) 自足内聚 自足内聚性是指每个学习对象都是具有特定应用价值且能独立存在的教育 资源构件。它作为单独的模块能独立完成自己的教学功能，能被他人所共享， 能在不同情境中使用。 5 ) 以元数据标识 学习对象的基本组成包括两部分【2 l 】：学习内容本身和学习对象元数据。学 习内容代表了学习资源的实体形式，而元数据则用来描述这些实体信息。学习 对象元数据有利于对学习资源的高效检索和分类，同时也促进了学习对象在不 同情境中的识别与交换。目前对元数据的描述一般采用) ( 1 l 语言。 6 ) 灵活性 对学习对象的设计具有一定的灵活性，在设计学习对象的过程中并未严格 地限制其大小和规模，但是考虑到要便于传输与交换，一般建议将其不能设计 的太大。 2 1 2 学习对象的基本结构 学习对象由两部分组成：学习对象本身和学习对象元数据。 元数据1 2 2 j 是为方便资源检索而建立的，属于一类资源的共性数据，可通过 它来检索和识别资源。将学习资源包装成可重用的学习对象，首先就要用元数 据对资源进行标识。从而实现学习对象在资源库中的定位、查询、获取及其它 方面的要求。元数据通常用来描述学习对象的整体结构信息，在特殊情况下也 可以对安全信息进行有效地控制，确保比较敏感的学习内容只能被有权限的用 户存取到。学习对象在创建之初就被标识上元数据，元数据可以由l c m s 自动 生成，也可以通过填写电子表格来生成1 2 引。 学习对象本身由以下三个部分组成： 1 ) 学习目标( l e 踟1 i 1 1 9o b i e 幽v e s ) 8 武汉理工大学硕士学位论文 学习目标用来指导学习过程，协助学习者了解预期要达成的目标，对学习 目标描述的详细程度将直接影响到该学习对象能否被经常使用到。 2 ) 评估( a s s e s s m e m ) 对学习对象的评估可分为课前检测和课后评估。在学习者使用该学习对象 前，先接受学习前的检测，以确定学习者具备的知识能自行完成该学习内容。 学习者可以根据前侧的结果确定哪些必需知识是已经具备的，哪些是应该提前 投入学习的内容，这样便可以跳过已经掌握的部分，而将更多的精力专注在知 识不足的学习内容上。完成该学习对象的学习后，再接受一次课后评估，通过 做相应的习题来检验对学习对象的掌握程度，并将测试结果反馈给老师，由老 师来评估学习者的学习情况和是否掌握了该知识。 3 ) 学习内容( l e 锄i n g c o n t e n t ) 学习内容是整个学习对象的主体，表现为各种类型的学习资源。一般由概 念、事实、过程、程序和定理等几种类型的学习资源构成，建立在一定的学习 目标基础之上【2 4 1 。概念指的是一些简单有意义的命题，是特别组织的语言信息， 有些概念可以借鉴前人经验或直接观察得到，称之为简单概念，或具体概念， 有些是对一些复杂思想和技术的概括，称为复杂概念，或抽象概念；事实是指 领域中已被大众接受的一些基本事实；过程是对处理方法和处理步骤的描述； 程序是对算法使用的某种具体程序设计语言的具体实现；定理是经过分析、比 较、推理和证明后，可以被直接使用的公式或命题。 2 1 3 学习对象元数据 学习资源数量的飞速增长给资源发现与资源共享的实现增加了困难。给学 习对象添加描述属性后，用户可以对其进行分类管理和共享互换。学习对象元 数据是实现学习对象共享与交换的关键技术之一。基于互操作的目的，学习对 象元数据的格式应遵循统一标准，即采用相同的语义模型和绑定规则，从而为 学习对象的应用提供标准化的保证。使用学习对象元数据有很多优点【2 5 1 ： 1 ) 利用元数据，对学习对象进行分类管理与快速检索； 2 ) 用户可以从元数据中获取有用的评价信息，为获得更好的共享效果，也 可以加入自己的评价信息； 3 ) 最重要的一点，为学习对象的互换和共享提供了强大的支持。 目前，国际上较为通用的是d 订s ( i n s n 佻t i o n a lm a l l a g e m e n ts y s t 锄) 的学习 9 武汉理一 大学硕士学位论文 对象元数据l o m ( l e 啪i n go b j e c tm e t a d a t a ) 标准。该标准旨在通过定义一个统 一的标准结构对学习对象进行描述，为学习对象的查找、评估和获取等提供支 持。l o m 标准模型采用可扩展的树型结构，定义了一些描述学习对象公用属性 的最小集合，总共包括9 个范吲2 6 1 ，如图2 。1 所示。 图2 1l o m 数据模型结构图 通用信息( g e n e r a l ) ：描述学习对象的一般信息。 教育信息( e d u c a t i o n 越) ：描述学习对象的教育学特征和教学性特征。 元元数据信息( m e t am e t a d a t a ) ：用来定义和描述学习对象元数据。 关联信息( r e l a t i 伽) ：与学习对象关联的其它资源的元素。 技术信息( t e c m c a l ) ：描述学习对象的技术特征。 价值信息( c o s t ) ：包含了学习对象知识产权和使用有关的信息。 生存周期( l i f e c y c l e ) ：描述与学习对象创建和应用生命周期有关的特征。 注释信息( a m o 饿i o n ) ：对学习对象教学的注解。 归类信息( c l a s s i f i c a t i o n ) ：描述该学习对象和特定分类系统的关系。 l o m 规范所建立的数据模型只描述学习对象的一些公用属性，为了取得更 好的数据互换性，对于某些数据元素专门给出了推荐的取值范围。总结一下， l o m 规范有如下几个主要特点【2 7 1 ： 1 ) 总体上将学习对象属性组合成9 个类别，类别之间是相互独立的，在具 体实现时可以根据需要进行不同的选择。 2 ) l o m 规范支持多种语言来描述学习对象元数据。 3 ) l o m 规范支持不同程度的扩展。包括结构上的扩展和元素取值范围的扩 展。 l o 武汉理上大学硕士学位论文 数字化学习资源成为学习对象的第一步就是定义资源的元数据。把“学习 对象元数据”当作是一个学习对象，表2 1 列举了该学习对象的一些典型属性， 即元数据。 表2 1 元数据举例 标题学习对象元数据 描述 学习对象元数据是学习对象中关丁二教育资源的描述信 息，如学习对象的名称、格式、关键字等。 关键字学习对象，元数据 资源类型描述性文本 日期 2 0 0 0 年l o 月1 0 日 语种中文 重要程度重要 2 2i m s 内容包装规范 目前i m s 、a d l 和中国网络教育技术标准委员会等组织机构都陆续发布了 学习内容包装相关标准，其中以i m s 内容包装规范【2 8 1 是较为成熟的。该规范为 构建可重用的网络学习资源提供了重要的基础，很多规范都是以它为基础来制 定的。i m s 内容包装规范通过包文件的形式来组织学习内容，描述的包文件包 括二部分：内容清单文件和一组存储素材的物理文件。内容清单文件主要提供 对学习内容的描述信息，描述了包自身的内容和结构信息，也可以嵌套其它子 内容清单；物理文件用来存储实际的诸如文本、图片和声音等格式的学习素材。 包文件是能够独立存在的，一个包代表了一组可单独使用和重用的学习内容， 必须包含被单独使用时需要的所有信息。i m s 内容包装模型如图2 2 所示。 图2 2i m s 内容包装模型 武汉理t 大学硕十学位论文 内容清单文件是包的主要组成成分，包括四个元素： 元数据一x m l 元素，对学习内容作整体描述，提供包文件的自检索和自发 现的能力： 组织结构一x m l 元素，描述包中物理文件的层次结构和组织顺序； 资源一x m l 元素，对实际学习资源的引用； 予内容清单一x m l 元素，零个或多个嵌套的内容清单。 2 3 网络学习内容的组织和封装 2 3 1 学习内容组织原则 网络学习内容主要以网络课程的形式呈现。网络课程【2 9 1 ，就字面意思来看， 由课程和网络两方面组成。首先，它是课程，所谓课程是指在教师指导下出现 的、以学生为主体的学习活动的总体，包括教育目标、教学内容、教学过程以 及教学评估等多个方面。其次，不同于以往传统教育信息传播方式，网络课程 中学习活动的媒介和环境是基于网络平台构建的，教育模式和教学方法都发生 了很大的改变。 网络课程由两大元素组成：教学内容与网络教学支撑环境。网络课程面向 的用户主要是学习者，应以教学活动的形式展示一门学科的教学内容，它所提 供的教学内容、教育资源应具备高校课程的特性，同时还应具有网络教育的特 占【3 0 1 n 、 第一，组成网络课程的学习资源具有共享性。以网络形式提供的学习资源 使得课程资源在时间和空间上具有更大的开放性，课程资源的丰富程度以及获 取资源的途径成为影响网络课程设计好坏的重要因素。 第二，网络课程具有多元互动性。学习者在课程学习过程中，可以方便地 与教师、其他学习者以及学习资源进行交互，这些交互活动都暗藏在了网络课 程之中。通过课程学习、课后检测等，学习者可以与课程内容直接交互；通过 课后评估、意见反馈、电子邮件等方式，学习者可以与教师和其他学习者进行 知识的交流。 第三，网络课程适合个性化学习【3 1 1 。网络课程对学习者没有限制，因此在 进行网络课程设计时必须考虑到到各种学习群体的需要，充分考虑到学习者在 认知特点、学习风格、学习能力等个性特征之间的差异，为不同学习者提供个 1 2 武汉理工犬学硕士学位论文 性化的学习方案。 第四，网络课程的评价方式具有多样化。传统的评价方式侧重于对学习结 果的评价，而网络课程则还包括学习内容、学习状态、学习进度等多方面的评 价。网络学习以自我导向为主，在整个学习过程中，通过对学习者的学习进度、 知识掌握情况和学习行为进行跟踪，及时发现问题并反馈给学习者。这样学习 者可以随时了解自己的学习进度、未解决的问题和已获得的学习成果，并以此 为依据调整自己的学习步伐。从而不断改善学习质量，取得预期的学习效果。 从组织形式上来看，网络课程资源是教学设计人员如教师或内容制作者构 建的、以促进网络教学为目的的数字化资源，是微观有序化和宏观无序化的有 机统一体【32 | 。首先资源本身的结构是有序的，用于讲解特定的知识，其内容的 组织可通过具体的描述信息来确定。而从宏观上来讲，网络课程资源作为一个 整体又具有高度的系统复杂性，很难将课程资源灵活地应用到各种学习情境中。 因此在课程资源构建过程中引入拆分重构思想是一种相当有效的方法。 拆分重构策略最初被用于系统设计【3 引，是指在系统设计过程中，将系统中 相对复杂的、难以实现的对象动态拆分成简单对象，同时记录拆分的路径和过 程，继而通过这些简单对象来指导设计，将复杂的设计过程简单化，最后按照 拆分路径进行反方向合并操作，将简单对象还原成复杂对象。网络课程资源的 重构是指采用线索化方式、手动或自动进行的信息收集、信息组织和信息传输 等工作的总和。一般用在网络课程的结构定义和内容组织阶段。进行重构后的 网络课程资源在组织结构和内容安排上都是有序的，包含了自身属性描述信息， 支持课程资源的分类和管理，同时也为学习者获取资源提供了有效途径。 2 3 2 学习内容组织层次 学习内容具有一定的层次结构。根据组织形式的不同，将学习内容分为三 层：素材、学习对象和网络课程。如图2 3 所示。 学习内容层次 网络课程 学习内容的组织和封装 一一一一一一一一网络课程包装模型 学习对象 ：3 一= ) = ) t ：( 二) 一一学习对象包装模型 r 蕃丫澎、。一一一 7j1 7 素材c t 刍t 兰) t o 二= 二) 数字文件 图2 3 学习内容的组织层次 1 3 武汉理工火学硕士学位论文 1 ) 素材。用来组成学习对象的数字文件，处于整个层次的最底层。既包括 图片、文本等普通文件，也包括媒体文件如视频、动画等多媒体文件。素材对 于学习者来说是透明的，必须以学习对象的形式进行展示。一般不从素材级别 上实现学习资源的共享，但在特殊情况下为了实现某种程度上的共享，可对素 材添加元数据描述信息。 2 ) 学习对象。它根据特定的学习目标将素材资源集中在一起，能在不同的 教学活动中被使用、重用或引用【3 引。包括两个组成部分：素材资源和必要的学 习资源描述信息。本文以学习对象包装模型为基础，对素材资源进行标准的组 织与封装组成学习对象。学习对象包装模型的创建以i m s 内容包装规范为基础， 并增加了相应的扩展功能。定义该模型的目的在于设计一种标准的数据结构来 实现学习内容的组织和交换，从而使学习资源能在不同的平台和运行环境之间 互操作。 3 ) 网络课程。网络课程是为完成某种学习活动或实现某种学习目标而选择 的学习内容的总和。网络课程的创建以可重用的学习对象为基础，也具有可重 用性等特点。由两部分组成：学习对象资源和相应的学习资源描述信息。本文 以网络课程包装模型为基础，对学习对象资源进行标准的组织和封装。网络课 程包装模型与学习对象包装模型基本一致，不同之处在于：网络课程包装模型 定义了对一组相关学习对象进行组织和封装的方法，而学习对象包装模型定义 了对一组相关素材进行组织和封装的方法。 2 4 学习内容管理的研究范围 图2 4 概括描述了本课题的主要研究范围，主要包括学习内容的组织与包 装、数据存储和学习内容管理系统平台三个部分。对学习内容的包装主要包括 学习对象包装模型和网络课程包装模型这两种模型的设计；数据的存储主要包 括元数据的存储，学习对象、网络课程等实体信息的存储；最后通过系统平台 将包装好的学习内容展示给用户，实现学习内容的发布。 1 4 武汉理：【大学硕士学位论文 图2 4 学习内容管理的研究范畴 1 学习内容的组织与包装 当前，对学习内容组织与管理的研究j 下在展开，主要集中体现在对学习对 象和网络课程的研究两个方面，以及对相关标准的使用，如内容包装规范、元 数据规范等。学习内容以网络课程的形式进行组织与封装后，可以适应不同的 教学环境，满足不同教学者、学习者的应用需要。对学习内容的组织和封装主 要包括以下两个方面1 3 5 。 1 ) 网络课程包装模型 本文以网络课程的形式对学习内容进行包装，定义了网络课程包装模型。 网络课程包装模型提供了对一组相关的学习对象进行组织和封装的方法，将学 习内容以独立运行的网络课程方式进行标准的组织和封装，能够对一个完整的 学习过程提供支持。以网络课程包装模型为基础，学习内容可以网络课程的形 式、作为独立的单元在不同的学习平台间传输与交换，网络学习系统可以对网 络课程进行解析并将学习内容按照特定的方式发布给学习者。 2 ) 学习对象包装模型 网络课程建立在可重用的学习对象基础之上，学习对象包装模型的提出为 构建可共享和重用的网络课程资源提供了重要的基础。学习对象包装模型定义 了对一组素材进行组织和封装的方法，支持对学习资源的组织和封装，具有可 重用、支持自动解析等特点，能够支持一个特定学习目标的实现。 2 数据的存储 武汉理一r 大学硕十学位论文 为更好地实现学习资源的共享，我们对素材、学习对象、网络课程、学习 对象元数据、网络课程元数据分别进行存储。采用文件系统方式，将标识后的 学习资源以文件的形式全部存储在相应的实体库中，形成素材学习对象网络课 程的物理存储体，即素材库、学习对象库和网络课程库，以便实现对