兼容与超越：电子课本的内容包装设计

• 作 者: 傅伟 顾小清
• 出 处: 远程教育杂志
• 发表日期: 2013年2期
• 关键词: 数字阅读标准 数字学习标准 电子课本标准 内容包装 E-reading standard E-learning standard E-textbook sta

　　[摘要]随着个人学习终端的普及，学习用电子读物得到迅速发展。国际与国内标准化组织（ISO、CELTSC）电子课本标准研制项目开始启动。并试图从内容描述、内容展示与内容包装等层面，规范电子学习读物的设计。电子课本的信息模型从内容描述角度超越数字阅读，力求兼具数字阅读与数字学习的双重特性。电子课本的内容包装设计基于相关数字阅读与数字学习标准的特性分析，以电子课本信息模型为核心，从连接阅读与学习的角度，解决了电子课本资源组织、内容结构、包装方式、元数据等问题，满足电子课本在数字化学习中的应用需求。
　　[关键词]数字阅读标准；数字学习标准；电子课本标准；内容包装
　　[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1672-0008（2013）02-0080-08
　　一、研究背景
　　随着数字化媒介与技术的发展，我们有幸处于一个人类阅读与学习发生巨大变革的新时代。罗伯特，达恩顿将这次变革称之为人类历史上继文字符号、手抄本书籍以及活字印刷术之后的第四次变革。这次变革的显著特色是带有鲜明工业文明特征的印刷版纸质图书不断尝试着向数字化阅读（学习）产品转变，传统的阅读方式与学习模式也随之受到巨大的冲击。一个标志性的事件是据法新社报道，拥有244年出版历史的《大英百科全书》宣布将停止印刷版，实现全部数字化。当244岁的印刷版大英百科全书即将成为历史之际，“一些人对此十分悲伤，并非常留恋：但这是进入新时代的仪式：是从印刷出版商转向数字学习产品创造商的最新一步。”
　　在传统纸质书籍向数字化阅读（学习）产品转换的进程中，仅仅将纸质书籍内容以数字化方式呈现是远远不够的。特别是在数字化学习领域，纸质课本的数字化转换更为复杂。电子课本学习内容的组织与关联、学习资源的共享与重用、学习活动的设计与支持、学习工具及学习服务的调用与请求等问题都需要加以考虑。为此，本研究团队以国际国内标准化组织电子课本标准研制为契机，试图从充分体现电子课本教育特性的角度，广泛吸收现有数字出版和数字学习相关标准，对电子课本的内容描述、内容展示与封装进行规范，使其兼具数字阅读与数字学习的双重特性，并通过互操作对现有的电子出版物及数字学习资源加以综合应用。本文首先对相关的数字出版与数字学习标准进行了对比分析，然后以电子课本信息模型为核心，从连接阅读与学习的角度，针对于电子课本资源组织、内容结构、包装方式、元数据等问题提出了电子课本的内容包装设计。
　　二、电子课本信息模型概述
　　数字化学习资源的建设与共享一直是e-Learning领域研究和实践的热点，资源信息模型具有指导资源建设、促进资源共享传播的重要价值。一个标准的信息模型，代表了这个标准对于内容对象最为本质的理解。根据赵厚福等对数字化学习技术标准发展趋势的梳理，未来学习技术标准的三大发展趋势是：学习资源与知识本体的结合，学习资源与学习活动的结合以及学习资源与人际网络的结合。
　　基于以上的资源观，笔者团队所研制的电子课本标准，首先是从规范电子课本内容描述的角度，提出了电子课本的概念模型，汇总了电子课本的使用情景与需求理解，并在此基础上设计了信息模型，包括电子课本的内容结构与功能结构。在整个设计中，集中体现了设计者对于电子课本在内容对象、应用情境、行为活动及教学应用需求等方面的理解，具体包括如下方面：（1）概念模型反应了电子课本的应用范围、功能结构及应用目标：（2）内容结构采用具有教育语义的描述方式，不仅能够从技术上规范电子课本实体内容对象的互操作，更能够实现电子课本内容在教育应用层面的编辑、复用与扩展；（3）功能结构从教育应用的角度，规定了电子课本应用过程中需要具有的各种功能，这些功能是电子课本实现教育应用的基础，也是学习技术标准在学习资源与学习活动相结合方面的具体体现。
　　三、数字内容包分析
　　电子课本作为一种特殊的数字学习资源形态，其内容包装标准研制的目标是规范和统一电子课本内容封装元素、结构和方法，以便从技术上提出一套规范的电子课本内容互操作问题解决方案。本研究团队在设计电子课本信息模型的基础上，进一步对电子课本内容包进行了设计，基本的原则是尽可能兼顾国际与国内的现有标准，尽可能实现对现有数字阅读资源与数字学习资源的重用，尽可能在具有数字阅读特性的基础上体现数字学习的专业特性。为此，本文首先对国际与国内现有数字内容标准的包格式进行分析，并在此基础上提出电子课本的内容包装设计。
　　（一）包格式简介
　　内容包装规范为数字化资源定义了一种标准的数据结构，通过该结构绑定了足够的附加信息，以便于资源的快速检索、有效的共享和交换。内容包将展示数字内容的媒体素材文件，按照特定的应用目标加以组合、封装。通常在一个完整的内容包中，包含有物理文件的清单、组合方式说明文件、元数据信息、内容结构表、附加活动信息文件以及素材文件（素材文件地址）等元素。一个内容包代表一组可在逻辑上独立使用的素材。一个完整的包可以被重新组合或拆分，且必须能够独立存在，其包含了单独运行或复用该内容包时所需要的完整信息。符合标准的内容包，能够在同一标准定义的系统中实现复用与互操作，例如：SCORM标准内容包可以在符合SCORM标准的系统中跨系统使用；EPUB标准、IMS-CC标准内容包则可以在遵循各自标准的系统中广泛应用。
　　（二）相关标准介绍
　　1.数字化阅读领域与数字化学习领域标准分析
　　电子课本兼具了数字化阅读与学习的双重特性。为了尽可能兼顾国际与国内的现有相关标准，尽可能实现对现有数字学习资源的重用，需要对目前相关标准的现状进行深入分析。
　　根据本研究团队进行的数字阅读格式标准专项调研，至2011年，在数字阅读领域，公开发布并得到实际应用的数字阅读格式标准至少有31个，这些标准分别采用不同的内容包格式，其中大部分采用专用格式，只能供专用平台应用，比如应用较为广泛的Kindle的aZW包（亚马逊专用），牛顿电子书的pkg包（苹果专用），以及超星阅读的pdg包（超星专用）。在这些数字阅读标准中，值得关注的是那些采用了通用包格式的标准，如表1所示。 　　在数字学习领域，诸多学习技术标准组织针对数字学习内容，也制定了相关的内容标准，这些标准同样分别采用不同的内容包格式，并能够在学习管理系统之间进行互操作（见表1）。
　　从标准研究组织的权威性与专业性、标准的影响力与代表性、以及标准的开放性等角度综合考量，IPDF组织研发的EPUB标准、ADL组织研发的SCORM标准，以及IMS组织研发的IMS-CC标准，分别可以作为数字阅读标准和数字学习标准的代表。
　　2.EPUB标准
　　EPUB（Electronic Publication）标准是International DigitalPublishing ForumfIDPFl国际数字出版论坛组织研制的一种数字出版物（电子书）的分布、交换标准。IDPF组织是一个居于电子书产业领导地位的国际性标准组织。为促使电子书市场的开放，并在阅读系统之间实现数据交换，该组织制定了OeBPS（0pen eBook Publication Structure）标准，后演变成EPUB标准，该标准作为电子书内容描述的规范得到了广泛应用。
　　目前EPUB的最新版本为3.0，包含一个系列四个规范，每个规范定义了EPUB出版物整体的一个重要组成部分，这四个规范反别是：①EPUB出版物3.0（Publications3.0），定义了出版物级的语义和对EPUB出版物的总体一致性要求：②EPUB内容文档3.0（ContentDocs3.0），为EPUB出版物内容中的应用定义了XHTML、SVG和CSS的配置文件；③EPUB开放容器格式3.0（.定义了一个文件格式和处理模型，用于将一系列相关资源封装成一个单独文件容器（ZIP容器）：④EPUB媒体覆盖3.0，定义了文本和音频同步的格式和处理模型。EPUB标准的包格式是其中的开放容器格式（0CF）所规范的。
　　3.SCORM标准
　　SCORM（Sharable Content Obiect Reference Model）是由美国国防部ADL（Advanced Distributed Learning）拟定的标准，试图规范数字教育内容的制作和开发，实现分布式应用。通过该标准所规定的统一包装格式的数字教育内容包，能够跨平台重复使用。SCORM是当前最为流行的e-Learning标准，被不同的e-Learning平台广泛采用，并以其完备性、开放性广为业界推崇，当前SCORM的最新版本是2004第四版（2004 4th Edition）。
　　从SCORM 2.0开始，该标准提出了Core SCORM的概念，主要关注学习内容的组织和封装。SCORM2.0体系架构方面的核心思路是设计一个简单、易用的核心模型，并且保证足够的扩展性，让其他的组织和共同体可以在这个核心模型的基础上自由的按需扩展符合不同要求和模式的组件，同时保持互操作性。相比之较早的已经得到广泛应用的SCORM标准版本，SCORM2，0的“插件式应用思想”提供了一个全新的设计思路。
　　4.IMS系列标准
　　IMS全球学习联盟（IMS Global Learning Consortium）是一个非赢利性的致力于学习技术系统标准制定和推广的组织，也是在e-Learning标准制定与研究领域的权威组织，与SCORM标准将内容包装、排序与导航、运行时环境等综合为一套标准的做法不同，IMS制定了一个系列范围明确、分工精细、相互配合与参照引用的标准系列。其中著名的标准如：IMS-LRM（IMS Learning Resource Meta-data Specification）为学习资源元数据标准，IMS-SS（IMS Simple Sequencing Speci-fication）为简单排序标准，IMS-LD（IMS Learning Design）为学习设计标准，对数字内容包进行规范的则是IMS-CP（IMS Con，tent Packaging）标准及IMS-CC（IMS CommonCartridge）标准。
　　目前IMS-CC最新版本为1.2版，该标准是“一个由内容提供者和学习管理系统共同遵循的内容包的描述，同时为完全或保护性开放的分布内容提供了一个通用的格式”。IMS-CC也是IMS在数字化内容包格式方面最新的、最有代表性的标准。
　　（三）内容包的比较
　　本文对EPUB、SCORM、IMS-CC标准的内容包进行了比较，比较的项目包括包格式、包元素、包内容分类与组织、元数据四个方面，以便尽可能从兼顾与重用的角度对电子课本的包结构进行设计。
　　1.包结构比较
　　包结构是指在逻辑层面为了实现设计目标而对物理资源所采用的组合方式与呈现形式，是电子课本内容资源的表征结构。每一个标准由于其研究机构及目标设定的不同，其包结构是不相同的。上述三个标准的包结构分别如下图1、图2和图3所示。
　　图2、图3所示，（Contenl）Package：内容包；Manifest：内容清单；Meta-data：元数据；Organization：内容组织；Re-sources：资源（引用）文件；（sub）Manifest：子内容清单；Phvsi，cal Files：物理文件；The actual content（实体内容）：HTML（网页）、Media（媒体）、Activity descriptions（活动描述）、Collabo，ration（协同）、Assessment（测试）、other files（其他类型文件）。
　　从上述三种包结构的比较来看，数字阅读领域的EPUB标准包结构采用线性顺序结构、单一层次封装，结构相对较为简单。这种结构便于数字阅读内容的顺序呈现。模拟了一本纸质图书自首页到结尾页的逐页装订顺序。
　　与EPUB包结构不同是SCORM的包结构与IMS-CC的包结构均采用了嵌套式的树状结构（包中含有“SUB”的子包结构）。这一不同点充分体现了数字阅读与数字学习的区别。后者作为数字化学习内容的包结构，不同于数字阅读所采用的平铺方式，需要为数字化学习内容的复杂结构提供相应的支持。这种包结构更适合于知识点内容的展开、教学讲解内容的逐层深入，更加符合数字化学习的认知模式。 　　另一方面，从上述的包结构比较也可以发现，SCORM的包结构与IMS-CC的包结构其形式是完全一致。这是由于ADL并不自己制定规范，而是整合既有的规范，SCORM标准是对已有的一些标准优化组合而形成的参考模型规范。SCORM标准整合了AICC的CMI规范与内容结构，IEEE的Meta-data Dictionary，IMS的Content Packaging、Simple Se-quencing Specification与Meta-Data XML Binding and BestPractice规范。所以在设计包结构时，整合了IMS-内容包装标准的包装结构（Content Packaging），而IMS-CC标准也沿用了IMS组织内部的内容包装标准，因此SCORM标准和IMS标准的包结构是完全一致的，这也是一种适用于数字化学习的内容包结构。
　　2.包元素比较
　　由于内容包设计所针对的应用领域与情景存在差异，所以各个标准在内容包的组成元素上，各有不同。在EPUB标准的内容包结构要素分析如表2：SCORM与IMS-CC的内容包装结构要素如表3：
　　从内容包元素的表格对比中，可以清楚的看到，相比之EPUB内容，SCORM与IMS-CC的内容包装结构要素中包含了（Sub）Manifest子包结构：以此来定义整个数字化学习内容包的嵌套结构。
　　3.包内容分类与组织比较
　　包内容分类与组织方式代表了在逻辑层面对于包内资源应用、单元包粒度等的理解，不同的内容分类与组织方式对应不同的内容类型，
　　EPUB的内容组织以一种简单自然的线性结构方式呈现，具体可将物理资源分为如下类，分类信息的元素包含在OPF文档中，具体列表如下：SCORM包的内容组织与分类如图4：
　　如图4所示，Organization：内容组织结构；item：内容项；resource：资源（引用）；SCO：可共享内容对象；Assert：内容单兀。
　　由于SCORM是主要面向Web的内容聚合数据模型，关注学习对象的结构和运行时环境，为了能够解决可共享内容对象的分布式可重复使用的问题，所以其内容分类与组织比IMS-CC标准更为抽象，其中，ContentOrganization是一个树状结构的目录组织；item为具体的内容项，SCO则是可以被记录的学习主题，通常至少包含一个学习目标，同时还负责与LMS进行通信活动：而Asset是媒体组件，一个Asset单元=物理文件（physical files）+本内容级别的元数据fmetadatal。
　　IMS-CC标准则是专门处理LMS学习资源封装的标准，所以相对于SCORM的内容组织与分类，更带有数字化学习的领域特色。IMS的内容组织与分类如图5：
　　其内容包中learning‘dpplication object就类似于SCORM的organization。由于CC标准是一个资源性标准，其带有资源与平台分离的特性，包中学习内容与学习工具分离、学习管理系统负责提供支持学习过程的工具，而学习资源可以存储在世界各地的资源服务器中，并通过标准化的认证方式，对受限访问的学习资源提供保护。因此，IMS在CC包中只设计了与SCORM的Asset类似但带有更强烈数字化学习领域特性的资源分类容器learning application obiect，而没有在CC包中设计带有活动色彩的类似SCO功能模块，CC标准把这部分工作完全部交由LMS完成。这种设计思想带有了明显的分布式计算模式和云计算模式的特色，主要的目标是可以使内容资源与LMS脱离，IMS-CC标准具体的organization内容分类如表5：
　　4.元数据设计
　　元数据是关于数据的数据fdata about datal，在数字化资源标准中，元数据是关于数字化资源或数据的一种结构化的描述，具有非常重要的意义。EPUB标准、SCORM标准、IMS-CC标准的元数据设计及特点分析如下。
　　EPUB标准主体部分使用Dublin CorefDCl的15项核心元素，包括：