论文部分内容阅读
摘 要精品课程网络资源建设是国家为实现优质教育资源共享，大力推进教育信息化的一项重大举措。可复用性、共享性和可扩展性是精品课程资源在网络开发和使用过程中面临的一大难题。本文针对这些问题，提出了基于SCORM（可共享内容对象参考模型）规范，结合J2EE分布式环境框架，设计精品课程网络资源库，以实现精品课程优质资源的共享、重用。
关键词 精品课程，网络资源库，SCORM，共享，J2EE
中圖分类号：G434文件标识码：A 文章编号：1671-489X（2007）04－0054-04
Designation and Realization of Network Resources System for Excellent Courses based on SCORM Norm //Li hui ,Huang tanghong
AbstractNetwork resources building is an important measure for the country to achieve sharing of quality education resources and vigorously promoting information technology in education. Reusability, interoperability and scalability is a major challenge facing the process . This paper proposals designing network resources system for excellent courses based on SCORM norm and J2EE distributed environment framework to achieve sharing and reuse.
Key wordsexcellent course; network resources system; SCORM; sharing; J2EE
Author’s address Computer Science Institute, Sichuan Normal University, Chengdu 610068
1 精品课程网络资源建设中存在的主要问题
近年来，国内各高校进行了精品课程及其网络化建设。然而，精品课程网络资源的共享性和复用性作为建设中的一个重要问题，引起了越来越多的关注。一方面，精品课程网络资源分散且孤立，难以共享或精确查找，严重阻碍了课程资源在高层次、大范围上的共享和交流；另一方面，各高校都根据自己的需求定义出系统内部的资源描述格式或者使用已有的资源格式，并以不同方式组合，直接导致了现有的精品课程可移植性差，造成教育资源重复建设、开发的局面。
因此，要想在最大程度上利用现有的精品课程网络资源，必须在共享资源的制作和管理上遵循标准化原则，实现资源复用和协同操作。SCORM标准及相关技术为实现此目标提供了强有力的支持。
2 SCORM规范概述
SCORM（Sharable Content Object Reference Model，可共享内容对象参考模型）是在已有的网络教育技术标准（IMS，AICC，ARIADNE，IEEE LTSC等）的基础上建立的具有可访问性、协作性、持久性和可重用性的特定模型 [1]。通过对学习内容单元的元数据在开放系统进行登记，允许人们通过开放机制对其进行搜索、链接、组合、交换，以支持教育资源的有效利用和学习系统自动智能地发现、组建、共享和扩展教育资源。SCORM定义了内容聚合模型CAM（Content Aggregation Model）、运行环境RTE（Run-Time Environment）、序列与导航[2]。
SCORM规范的主要思想是：①将独立的最小原始媒体内容单元（Raw Media Metadata，如文本，图形/图像，声音，动画等文件）与相关数据捆绑成数字资源对象（Digital Asset）。②将具有逻辑关系，可形成一个最小独立逻辑整体的若干数字资源对象组合，并与描述该组合的元数据捆绑成"可共享内容对象"（Sharable Content Object，SCO）。③将SCO或由SCO组合成的内容段（Block）组合成内容元数据（Content Metadata）。④根据应用需要将若干“内容段”组合成课程（Course），其中内容段内可嵌套内容段，整个课程及其内容组合通过一个基于XML的内容结构格式（Content Structure Format, CSF）来定义，并与描述该组合的元数据捆绑，形成应用数字对象。⑤ SCORM运行环境在基于学习内容的共享学习对象（SCO）和学习管理系统（LMS）之间提供一种互操作的方法。根据相应的序列与导航，LMS通过Launch启动网上学习资源。
3 系统设计
3.1 课程设计及制作
1)课程学习对象的制作。
学习对象的制作包含学习内容的制作和学习对象的元数据描述。当前的许多软件已经具备将课程相关资源制作成学习对象元数据的功能，如Thesis（它支持Microsoft Word，Excel，PowerPoint，Visio，Producer 2003 data and web creation tools including FrontPage，Flash，DreamWeaver）[2]等应用软件不仅可以用来创建和配置符合SCORM标准的多媒体学习内容，而且此内容可以在任何符合SCORM标准的学习管理系统上运行。对于已有的精品课程资源则必须经过分析、处理、分类、关联、注释和包装等操作，将其转换成符合SCORM规范的课程资源，并将这些课程资源分别定义成SCO、Assets 等学习对象。这里我们采用从Reload网站（http://www.reload.ac.uk/editor.html）下载的Reload
Editor2004免费软件，该软件提供相应的提示输入的方法，让使用者可以方便地创建和描述符合SCORM规范的学习对象元数据。
2) 课程学习对象开发。
课程学习对象开发包括交互代码嵌入和学习对象包装。交互代码包括API（JavaScript语言脚本实现），提供学习者交互信息的表单和传递JavaScript的函数。是向LMS传递信息的一个简单例子。
图1 交互代码嵌入实例
学习对象的包装主要是为学习对象创建元数据文件、内容清单文件和包装交换文件。学习者在创建这些学习对象后，从学习对象的元数据中提取必要信息注册到学习资源注册系统，而这些学习对象本身则存储在某个LMS 系统的学习资源库中。对学习对象的包装也可以通过ReloadEditor2004软件来实现。
3) 课程包装。
课程包装是把整个网络课程看作一个学习对象，为其构建元数据文件，内容清单文件和包装交换文件，课程包装的操作可以参照上述学习对象包装，但是在构建内容清单时最好采用子内容清单（submanifest）的方法构建。
4) 课程与LMS集成。
学习管理系统LMS(Learning Management System)提供学习内容传送、跟踪、报告、管理学习内容和学生学习进度、学生交互等一整套功能。在SCORM中，LMS可以被看作是一个智能化服务端，由它来决定传送什么课程资源，何时传送以及进行学习管理。将精品课程与支持学习对象标准的LMS集成才能更好地体现学习对象的可重用、易获取、易更新、易管理，适应不同学习者需要以及可跨平台使用等特性。集成时可以将整个网络课程的包交换文件直接导入，也可以分学习对象逐个导入，LMS通过解析内容清单文件（imsmanifest.xml）即可生成课程目录。图2为课程与LMS集成示意图。
图3 基于J2EE的精品课程网络资源库结构图
4 关键技术的实现
4.1 SCO与LMS间接口的技术实现
在对SCO进行Wrapper时，我们建立API－Wrapper.js这样一个JavaScript文件。在该文件中分别对应上述API Adapter的API函数建立相应的function，示例如下：
Function doLMSInitialize()
{
Var api=getAPIHandle( );
If (api==null)
{
Alert("无法完成LMS的API启动");
Return "false";
}
Var result=api.LMSInitialize(" "); //此处调用Adapter和LMS间的通信
If(result.toString()!="true")
{
Var err=ErrorHandler( );
}
Return result.toString( );
}
在建立好相应的APIWrapper.js后，就可以在制作的学习对象中实现对这些function的调用以完成SCO与Adapter间的通信。例如，在可执行学习对象中加入这样一段JavaScript：
Javascript:
……
Var result=doLMSInitialize( );
If( result !=true)
{……}
然后在学习制作工具中可以直接应用上述JavaScript：
Result :=ReadURL( "javascript : doLMSInitialize( )",100)
这样就初步实现了SCO与APIAdapter间的通信，也为LMS的Launch工作做了初始化，但是对于LMS还是无法使用和显示，因为APIWrapper.js只是对SCO的一个打包过程，使它符合Data Model，并没有实现与Server端的LMS进行通信。要实现这一步，需要在Server端建立一个APIAdapter.java来完成Adapter与ServerLMS的通信，实现Data Model SCO的数据传送[3]。
4.2 学习对象显示接口的技术实现
APIAdapterApplet.java是一个严格按照标准制定的类，通过编写该类实现SCO在LMS中的通信和共享所需要的符合SCORM规范的API。该Applet在LMS启动时自动启动，在该类中实现了全部的API函数，下面以LMSInitialize为例。
Public String LMSInitialize(String param) //该function是SCO调用的第一个API，而且对于一个SCO只能调用一次
{
String result;
Result =cmiBooleanFalse; //初始化为未启动
String tempParm =String.valueOf (param);
If ((tempParm.equals("null")|| tempParm.equals(" "))!=true)
{
This.lmsErrorManager.SetCurrentErrorCode("201");
Return result;
}
If (this.isLMSInitialized==true) //開始接受数据
{ }
Return result;
}
5系统模块及特点
5.1 系统模块
系统主要包括3个功能模块（图4）
5.2 系统特点
①实用性强。系统基于J2EE分布式技术和应用组件技术，极大地增强了代码的重用能力，提高了开发效率，减轻了维护量。学习资源以统一的方法描述，以被基于不同平台，采用不同技术实现的各种LMS 系统识别、共享和重用。
②功能强大。基于学习对象元数据的精品课程网络教育资源管理系统使得教育资源的管理变得科学，资源的查找也更加便捷。
③操作简单。只要会电脑和网页基本操作的人员就能使用本系统。
④可扩展性和跨平台性。基于J2EE开发的系统可以随时被迅速地布置到Server上，并与原有的Server协同工作甚至构造成集群，实现自动的负载均衡。同时，系统基于XML文档规范，具有良好的跨平台性。
⑤系统在对数据的访问控制上，严格按照不同用户的不同的权限进行控制，保证数据的一致性、完整性和安全性。
6 结论
建设可共享、可复用，面向对象的课程资源共享和管理平台是精品课程建设的一个重要的方面。精品课程网络资源建设只有基于标准化原则，才能避免低水平重复建设，实现提高效率，降低费用，共享优质资源的目标。
参考文献：
[1]祝智庭，网络教育技术标准研究 [J]电化教育研究，2001(8)
[2]王佑镁，多媒体课件标准化的实现与测试[J]教育信息化，2005(11)
[3]吴永春 王军，基于J2EE的教育资源库系统设计与实现 [J] 现代教育技术，2005(4)
关键词 精品课程，网络资源库，SCORM，共享，J2EE
中圖分类号：G434文件标识码：A 文章编号：1671-489X（2007）04－0054-04
Designation and Realization of Network Resources System for Excellent Courses based on SCORM Norm //Li hui ,Huang tanghong
AbstractNetwork resources building is an important measure for the country to achieve sharing of quality education resources and vigorously promoting information technology in education. Reusability, interoperability and scalability is a major challenge facing the process . This paper proposals designing network resources system for excellent courses based on SCORM norm and J2EE distributed environment framework to achieve sharing and reuse.
Key wordsexcellent course; network resources system; SCORM; sharing; J2EE
Author’s address Computer Science Institute, Sichuan Normal University, Chengdu 610068
1 精品课程网络资源建设中存在的主要问题
近年来，国内各高校进行了精品课程及其网络化建设。然而，精品课程网络资源的共享性和复用性作为建设中的一个重要问题，引起了越来越多的关注。一方面，精品课程网络资源分散且孤立，难以共享或精确查找，严重阻碍了课程资源在高层次、大范围上的共享和交流；另一方面，各高校都根据自己的需求定义出系统内部的资源描述格式或者使用已有的资源格式，并以不同方式组合，直接导致了现有的精品课程可移植性差，造成教育资源重复建设、开发的局面。
因此，要想在最大程度上利用现有的精品课程网络资源，必须在共享资源的制作和管理上遵循标准化原则，实现资源复用和协同操作。SCORM标准及相关技术为实现此目标提供了强有力的支持。
2 SCORM规范概述
SCORM（Sharable Content Object Reference Model，可共享内容对象参考模型）是在已有的网络教育技术标准（IMS，AICC，ARIADNE，IEEE LTSC等）的基础上建立的具有可访问性、协作性、持久性和可重用性的特定模型 [1]。通过对学习内容单元的元数据在开放系统进行登记，允许人们通过开放机制对其进行搜索、链接、组合、交换，以支持教育资源的有效利用和学习系统自动智能地发现、组建、共享和扩展教育资源。SCORM定义了内容聚合模型CAM（Content Aggregation Model）、运行环境RTE（Run-Time Environment）、序列与导航[2]。
SCORM规范的主要思想是：①将独立的最小原始媒体内容单元（Raw Media Metadata，如文本，图形/图像，声音，动画等文件）与相关数据捆绑成数字资源对象（Digital Asset）。②将具有逻辑关系，可形成一个最小独立逻辑整体的若干数字资源对象组合，并与描述该组合的元数据捆绑成"可共享内容对象"（Sharable Content Object，SCO）。③将SCO或由SCO组合成的内容段（Block）组合成内容元数据（Content Metadata）。④根据应用需要将若干“内容段”组合成课程（Course），其中内容段内可嵌套内容段，整个课程及其内容组合通过一个基于XML的内容结构格式（Content Structure Format, CSF）来定义，并与描述该组合的元数据捆绑，形成应用数字对象。⑤ SCORM运行环境在基于学习内容的共享学习对象（SCO）和学习管理系统（LMS）之间提供一种互操作的方法。根据相应的序列与导航，LMS通过Launch启动网上学习资源。
3 系统设计
3.1 课程设计及制作
1)课程学习对象的制作。
学习对象的制作包含学习内容的制作和学习对象的元数据描述。当前的许多软件已经具备将课程相关资源制作成学习对象元数据的功能，如Thesis（它支持Microsoft Word，Excel，PowerPoint，Visio，Producer 2003 data and web creation tools including FrontPage，Flash，DreamWeaver）[2]等应用软件不仅可以用来创建和配置符合SCORM标准的多媒体学习内容，而且此内容可以在任何符合SCORM标准的学习管理系统上运行。对于已有的精品课程资源则必须经过分析、处理、分类、关联、注释和包装等操作，将其转换成符合SCORM规范的课程资源，并将这些课程资源分别定义成SCO、Assets 等学习对象。这里我们采用从Reload网站（http://www.reload.ac.uk/editor.html）下载的Reload
Editor2004免费软件，该软件提供相应的提示输入的方法，让使用者可以方便地创建和描述符合SCORM规范的学习对象元数据。
2) 课程学习对象开发。
课程学习对象开发包括交互代码嵌入和学习对象包装。交互代码包括API（JavaScript语言脚本实现），提供学习者交互信息的表单和传递JavaScript的函数。是向LMS传递信息的一个简单例子。
图1 交互代码嵌入实例
学习对象的包装主要是为学习对象创建元数据文件、内容清单文件和包装交换文件。学习者在创建这些学习对象后，从学习对象的元数据中提取必要信息注册到学习资源注册系统，而这些学习对象本身则存储在某个LMS 系统的学习资源库中。对学习对象的包装也可以通过ReloadEditor2004软件来实现。
3) 课程包装。
课程包装是把整个网络课程看作一个学习对象，为其构建元数据文件，内容清单文件和包装交换文件，课程包装的操作可以参照上述学习对象包装，但是在构建内容清单时最好采用子内容清单（submanifest）的方法构建。
4) 课程与LMS集成。
学习管理系统LMS(Learning Management System)提供学习内容传送、跟踪、报告、管理学习内容和学生学习进度、学生交互等一整套功能。在SCORM中，LMS可以被看作是一个智能化服务端，由它来决定传送什么课程资源，何时传送以及进行学习管理。将精品课程与支持学习对象标准的LMS集成才能更好地体现学习对象的可重用、易获取、易更新、易管理，适应不同学习者需要以及可跨平台使用等特性。集成时可以将整个网络课程的包交换文件直接导入，也可以分学习对象逐个导入，LMS通过解析内容清单文件（imsmanifest.xml）即可生成课程目录。图2为课程与LMS集成示意图。
图3 基于J2EE的精品课程网络资源库结构图
4 关键技术的实现
4.1 SCO与LMS间接口的技术实现
在对SCO进行Wrapper时，我们建立API－Wrapper.js这样一个JavaScript文件。在该文件中分别对应上述API Adapter的API函数建立相应的function，示例如下：
Function doLMSInitialize()
{
Var api=getAPIHandle( );
If (api==null)
{
Alert("无法完成LMS的API启动");
Return "false";
}
Var result=api.LMSInitialize(" "); //此处调用Adapter和LMS间的通信
If(result.toString()!="true")
{
Var err=ErrorHandler( );
}
Return result.toString( );
}
在建立好相应的APIWrapper.js后，就可以在制作的学习对象中实现对这些function的调用以完成SCO与Adapter间的通信。例如，在可执行学习对象中加入这样一段JavaScript：
Javascript:
……
Var result=doLMSInitialize( );
If( result !=true)
{……}
然后在学习制作工具中可以直接应用上述JavaScript：
Result :=ReadURL( "javascript : doLMSInitialize( )",100)
这样就初步实现了SCO与APIAdapter间的通信，也为LMS的Launch工作做了初始化，但是对于LMS还是无法使用和显示，因为APIWrapper.js只是对SCO的一个打包过程，使它符合Data Model，并没有实现与Server端的LMS进行通信。要实现这一步，需要在Server端建立一个APIAdapter.java来完成Adapter与ServerLMS的通信，实现Data Model SCO的数据传送[3]。
4.2 学习对象显示接口的技术实现
APIAdapterApplet.java是一个严格按照标准制定的类，通过编写该类实现SCO在LMS中的通信和共享所需要的符合SCORM规范的API。该Applet在LMS启动时自动启动，在该类中实现了全部的API函数，下面以LMSInitialize为例。
Public String LMSInitialize(String param) //该function是SCO调用的第一个API，而且对于一个SCO只能调用一次
{
String result;
Result =cmiBooleanFalse; //初始化为未启动
String tempParm =String.valueOf (param);
If ((tempParm.equals("null")|| tempParm.equals(" "))!=true)
{
This.lmsErrorManager.SetCurrentErrorCode("201");
Return result;
}
If (this.isLMSInitialized==true) //開始接受数据
{ }
Return result;
}
5系统模块及特点
5.1 系统模块
系统主要包括3个功能模块（图4）
5.2 系统特点
①实用性强。系统基于J2EE分布式技术和应用组件技术，极大地增强了代码的重用能力，提高了开发效率，减轻了维护量。学习资源以统一的方法描述，以被基于不同平台，采用不同技术实现的各种LMS 系统识别、共享和重用。
②功能强大。基于学习对象元数据的精品课程网络教育资源管理系统使得教育资源的管理变得科学，资源的查找也更加便捷。
③操作简单。只要会电脑和网页基本操作的人员就能使用本系统。
④可扩展性和跨平台性。基于J2EE开发的系统可以随时被迅速地布置到Server上，并与原有的Server协同工作甚至构造成集群，实现自动的负载均衡。同时，系统基于XML文档规范，具有良好的跨平台性。
⑤系统在对数据的访问控制上，严格按照不同用户的不同的权限进行控制，保证数据的一致性、完整性和安全性。
6 结论
建设可共享、可复用，面向对象的课程资源共享和管理平台是精品课程建设的一个重要的方面。精品课程网络资源建设只有基于标准化原则，才能避免低水平重复建设，实现提高效率，降低费用，共享优质资源的目标。
参考文献：
[1]祝智庭，网络教育技术标准研究 [J]电化教育研究，2001(8)
[2]王佑镁，多媒体课件标准化的实现与测试[J]教育信息化，2005(11)
[3]吴永春 王军，基于J2EE的教育资源库系统设计与实现 [J] 现代教育技术，2005(4)