1、XML 技术在远程教育资源标准化方面的应用 徐荣贞 天津财经学院 摘要 本文论述了 XML技术在远程教育领域中的一个应用基于 XML的课件制作管理工具的实现，使用本工具生成的 Web 课件符合 IMS 规范，可以实现远程教学资源的标准化和开放化。 关键词 XML、 IMS 规范、 DOM、课件 Abstract XML is very important in distant education. On the basic of XML the Web course file can be managed according to the IMS rule, which make the di
2、stant education resources opening and standardization. Key words XML IMS rule DOM Web course file 一引言 远程教育是一种同时异地或异时异地的教学方式，其中异时异地的方式通常是基于 Web的方式。 在基于 Web 的方式下，教学内容以课件的形式放在 Web 服务器上，学习者可以在任意时间任意地点独立 地学习。这种方式对硬件配置要求较底，是目前远程教育的主要方式。 课件是对一个或几个知识点实施相对完整教学的辅助教学软件，根据运行平台划分，可分为网络版的课件和单机运行的课件，网络版的课件需要能在标准浏览
3、器中运行，单机运行的课件可通过网络下载或 CD-ROM 获得，然后在本机运行。以上均泛称网络课件。 图 1 基于 Web 的远程教学模型 1目前课件开发所面临的问题 在基于 Web 的教学方式下，电子课件的开发是一项基础性的工作，目前许多计算机工作者和教育工作者都在 致力于课件的开发。为了提高课件开发的效率和质量，许多科研单位也在致力于课件制作管理工具的研究工作，但由于缺乏统一的标准和技术手段，造成不同的系统使用不同的文档格式，各自开发独立的课件管理系统，系统之间无法进行交流，即便在系统内部，内容及课件的更新也不是一件很容易的事。 为了便于课件与教学管理系统的集成，我们认为一个标准的课件制作管
4、理工具所开发出来的课件，必须能提供如下的通信信息： (1) 用于描述课件内容和结构的机制，保证同一个课件可以在不同的远程教学管理系统中运行，即课件对于远程教学管理系统具有独立性。 (2) 描述课件产生的评估数据的机制，课件中要包含代理信息，使 Web 服务器能够记录用户对每门课件的学习情况，保证不同的工具可以对这些数据进行分析。 Web 服务器 课件 数据库 接口 数据库 别的服务器程序 Web 浏览器 (3) 课件能提供检索机制，保证在 Internet 上实现教育资源共享，课件开发者可以快速找到他们的素材，学习者可以快速找到他们敢兴趣的学习内容。 2 HTML 和 XML 的比较 传统的课
5、件是基于 HTML 文档结构的， HTML 规定好如何显示呈现一个 Web 页数据的格式，而不是使用那些数据所代表的意义。 HTML 的这种结构无法实现在不同的学习管理系统中交互课件，也不能保证学习者能快速找到他 们所感兴趣的学习内容。 XML 以其良好的语义及清晰的结构受到人们的推崇，是网络间进行数据交换的理想格式，因此，制定与教育相关的标准 XML 同样要担当重任。 二 XML 与远程教育标准 1 什么是 XML XML 是 eXtensible Markup Language（可扩展的置标语言）的缩写，是 W3C 组织于 1998年 2 月发布的标准。 W3C 组织制定 XML 标准的初
6、衷是，定义一种互联网上交换数据的标准。 W3C 采取了简化 SGML 的策略，在 SGML 基础上，去掉语法定义部分，适当简化 DTD部分，并增加了部分互联网的特殊成分。因此 ， XML 也是一种置标语言，基本上是 SGML的一个子集。因为 XML 也有 DTD，所以 XML 也可以作为派生其它置标语言的元语言。因此在互联网世界 XML 的用途主要有两个，一是作为元置标语言，定义各种实例置标语言标准；二是作为标准交换语言，担负起描述交换数据的作用。 2 XML 的优点 在 XML 中数据搜索可以简单高效地进行。搜索引擎没必要再去遍访整个 XML 文件，它只须去找一找相关标记下的内容就够了。 毫
7、不夸张地说， XML 的标记为搜索引擎赋予了智慧 ！ 当今的计算机世界中，不同企业、不同部门中存在着许多不同的系统。操作系统 有 NT、UNIX，数据库系统有 SQL Server、 Oracle， .，要想在这些不同的平台、不同的数据库软件之间传输信息，不得不使用一些特殊的软件，非常之不便。而不同的显示界面，从工作站、个人微机、到手机，使这些信息的个性化显示也变得很困难。 现在有了 XML，各种不同的系统之间可以采用 XML 作为交流媒介。 XML 不但简单易读，而且可以标注各种文字、图像甚至二进制文件，只要有 XML 处理工具，就可以轻松地读取并利用这些数据，使得 XML 成为一种非常理想
8、的网际语言。 3与教育相关的标准及组织 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化的研究，并制定了一些相应规范。 1） IEEE Learning Technology Standards Committee (LTSC) P1484 IEEE LTSC P1484 是教育类标准的一个基准，以此为基础其他的一些组织制定了涵盖learning object metadata、 student profiles、 course sequencing、 computer managed instruction、 competency definitions、 local
9、ization、 content packaging 等方面的种种标准。 IEEE LTSC 还建立了一个下属委员会 ISO Joint Technical Committee 1 (JTC1)与 International Standards Organization (ISO)的相关教育类的标准相衔接。 2） Advanced Distributed Learning (ADL) Initiative ADL 是美国联邦政府的一个组织，它制定了 Shareable Courseware Object Reference Model (SCORM)。 SCORM 提供了一套基于现有的教育标准
10、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，在美国的军队各兵种之间可以共享、重用。另外联邦政府可以选择多个遵守 IEEE LTSC 标准和 SCORM 的系统提供商，在其他的领域内开展远程教育。 3） IMS (Instructional Management System) Global Learning Consortium IMS Global Learning Consortium 主要制定教育内容在线发布的一 些标准，包括存放和使用教学内容、教学进度跟踪、学生程度报告、交换学生记录等等。 IMS 有以下两个主要目标： 定义远程教育应用及服务的技术标准；支持基于 IMS
11、标准的服务和产品全球化 。 4） The Aviation Industry CBT Committee(AICC) AICC 是一个专业性技术培训的国际化组织，开发基于计算机培训 CBT(Computer-Based Training)和相关培训技术， 虽然 AICC 主要侧重于航空工业，但它多年来制定的一些标准以及在教育方面的经验都可供其他领域借鉴。 ） The Dublin Core Dublin Core 是一个原数据（ metadata）元素集合，用于查找电子资源，广泛应用于博物馆、图书馆、政府媒体和商业组织，用来描述各自的资源，以利于查找。 三基于 XML 的 Web 课件制作管理
12、工具 由于网络教育资源标准和规范都在制订之中，并没有形成正式的标准发布，所以想要指定一个完全符合标准的课件制作工具还存在不少困难。我们可以在目前的标准中选择相对完备的作为参考依据，等正式标准出台后，稍加修改就能运行。在目前的标准中， IMS 相对完善，它提供了教学资源元数据规范（ IMS Learning Resourse Meta_Data Specifications） ,内容包规范（ IMS Content Packaging Specifications），问题与测试规范（ IMS Question&Test Specification），教学管理系统规范（ Enterprise Sp
13、ecification）。 IMS Content Packaging Specifications 描述的是远程教育管理系统的数据结构，目的是为了实现内容的数据交换。它不限定文档中的具体内容和文件格式，而是将 着眼点放在文档管理结构上，并提出实现这种结构的系统方法。微软公司的 LRN 是 IMS 内容包规范的第一个商业实现。 IMS 规定每套教程应该必须有一个名为 “imsmanifest.xml“的 XML 文件，在这个文件中定义了教程中内容的编排、内容的来源 。 图 2 imsmanifest.xml 文件结构 metadata： manifest 的原数据描述，包括教程名、描述、关键词
14、、引用的 Schema、 shema版本等信息。 Organizations：教程的组织结构，描述内容的层次及先后次序，其中每一个 item 代表教程中的 一个部分。 Resouces：教程内容所涉及到的文档资源描述，是 Organizations resources 中的 item 所指向的具体文档。 IMS Content Packaging Specifications 结构简单而且清晰，从表面上看没有什么很高深的东西，但它的好处确实显而易见的，所有遵从这一标准的教程可以在不同的系统中互通，易于数据交换，而且由于它的包装性很强，因此可以直接打包销售。 我们在三个层次上采用了 XML 技术
15、，一是课件库层，包括课件代号，课件名称等信息，我们称之为课件树。二是课件 层，包括章节代号，章节名称等，我们称之为目录树，在这一层上我们采用了 IMS 内容包标准，通过产生 imsmanifest.xml 文件保存课件内容。三是课件素材层，按照 IMS 元数据规范对课件素材进行标注。 1 Imsmanifest.xml 文件的产生 在课件制作工具中，为了把目录树保存为一个 XML 文件，可以采用 DOM 技术。 DOM全称是 Document Object Model,人如其名， DOM 就是一个文档对象组成的模型，它不光用于XML，最先是起于 HTML 的。对作过 Web 开发的人，特别是写
16、过动态 DHTML 的人， 应该对 HTML 中的文档对象有一定概念， DOM 就是这样一个对象模型的标准。 DOM 另外又是一个接口，一个与语言无关的接口，应用通过这个接口来和 XML 或 HTML 内的数据打交道。 DOM 的具体使用和编程不是很难，现在 DOM 的实现主要是以部件的形式提供比如MSXML，和 JAVA 实现比如 XML4J。 我们所采用的是 MSXML3.0，利用 VC 的 COM 接口实现。保存课件树的 XML 文件也是通过这种方法生成的。 2基于 XML 的课件制作管理系统模型图 图 3 课件制作管理工具系统模型 素材库 素材库中既包含文本、图形、图象、动画等普通素材
17、，也包括媒体文件音频、视频等多媒体素材，这些素材都按照 IMS 提供的元数据规范标注，在素材一级上实现资源共享。 元数据 关于数据的数据。例如图书馆中的卡片，描述一本书的作者、主题、在图书馆中的位置。元数据使查找、使用一种资源变得更加容易。 模版库 电子课件按内容形态划分，可以分为多种形式，传统的视音频课件，传授型和演示型的网络课件，基于视频流的录象课件，制作成 HTML 网页的教科书，基于 Java 的演示型课件等。在模版库中保存有这些不同类型课件的模版， 这些模版也是用 xml 文件保存的，在制作课件时，制作者可以选择模版进行快速制作。 信息库 学习者在线学习课程的过程中，服务器可以自动记
18、录下学习者的学习信息，比如学习时课件制作者 课件管理工具 页面制作工具 课件服务器 WEB 服务器 信息库 课件库 学习者 素材库 模版库 间，访问次数等，并把这些数据记录在信息库中，可以返馈给课件制作者，也可以提供给其它统计分析工具。 课件库 可以把课件的相关数据从 imsmanifest.xml 文件中导入到课件库中，也可以从课件库来产生相应课件的 imsmanifest.xml 文件。 3系统功能描述 基于 XML 的课件制作管理工具界面包括三部分，工具栏，目录树，浏览区，可以调用页 面制作工具对页面进行制作和编辑。 新建课件 提供一个课件制作制作向导，让作者输入课件的属性信息，如课程名
19、称、课程代号、适用对象、内容简介、关键词、课程编著者，然后把这些数据作为一个子节点插入到一个称为CourseDB.xml 的文件中，并自动生成课件的路径信息。其中课件代号是课件的唯一标志符，用来判别课件是否已存在。 打开课件 每门课件有一个称为 imsmanifest.xml 的课件结构文件，这个文件采用了 IMS 的内容包规范。打开课件就是读取相应课件的 imsmanifest.xml 文件，获取课件的目录树结构。 保存课件 保存课件分为两部分，一是单独页面的保存，是在课件页面制作工具中保存的，二是保存课件的目录结构和有关的属性信息，这是在课件管理工具中通过生成 imsmanifest.xm
20、l 文件来保存的。 目录树操作 制作者可以增加节点、保存节点、删除节点、动态拖拉节点。 课程上载 课件编好之后，要把它上载到服务器，供学生学习。课程上载内容包括，课件的 HTML、ASP 文件；图象、视频、音频等各种资源文件；课程内容结构描述文件 imsmanifest.xml。有了 imsmanifest.xml 文件，我们可以在不同的数据库服 务器上实现课件库。在数据库服务器上建立两个表，一个用来记录课件的目录结构，一个用来记录课件的访问信息。 课程下载 课件制作者可以把服务器上的课件下载到本地进行编辑，这时也是把课件的各种源文件和 imsmanifest.xml 内容结构描述文件下载下来
21、，通过 imsmanifest.xml 文件，课件制作管理工具把课程打开，编辑好后，可以上载到服务器，也可以保存在本地。 观察数据 课件的用户访问信息对课件制作者来说很重要，在用户学习过程中，服务器端会自动记下每个学生对每个页面的学习时间及点击次数，保存在数据库中。 当课件制作者选择观察数据时，本工具自动和数据库服务器建立连接，通过表格、直方图、曲线图等形式显示这些信息。通过对这些数据的分析，制作者可以了解学生的学习情况，从而可以对课件做相应的调整。 预览课程 制作者在设计好一门课件之后，如果想知道这门课件的实际运行效果，可以选择预览课程，这是将启动本地浏览器浏览已经作好的课件。这和学生访问课
22、件的真实效果是一样的，如果作者不满意，可以及时进行修改。 4基于 XML 的课件制作管理系统实现 编程工具采用 VC6.0， imsmanifest.xml 文件的生成采用了 DOM 技术， XML 文档解析采用了微软 MSXML3.0 解析器。服务器端可采用多种解决方案，可以是 WINDOWS NT+IIS平台，也可以是 LINUX+APACH 平台， imsmanifest.xml 文件和数据库的交互，可以采用多种数据库，如： SQL SERVER、 ORACLE 等。我们采用的是 NT Server4.0+IIS4.0+SQL Server7.0。 四结束语 本论文的研究是在远程教育研究室的研究项目“ Web 课件制作管理工具”的开发过程中进行的，这个项目是国家自然科学基金项目“智能化、标准化、开放式的远程学习模 型研究的一部分。在本课件制作管理工具中采用了基于 XML 的技术，并符合 IMS 规范，可以实现教学资源的标准化和开放化，下一步要研究的是如何在课件中加入智能代理信息，使远程教学系统能根据学习者的能力与兴趣提供不同的教学内容与教学策略，做到学习者按需学习、教师因材施教。 参考文献 1. Steven Holzner 机械工业出版社 2. Liam Quin Whiley Computer Publishing 3. IMS 规范
