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基于XML的Web课件制作管理工具申瑞民 许彦青 上海交通大学计算机系 上海 200030e-mail: 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1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。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 图1 基于Web的远程教学模型1.1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。(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。1.2 HTML和XML的比较 传统的课件是基于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。XML与远程教育标准2.1什么是XMLXML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。2.2 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成为一种非常理想的网际语言。2.3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) P1484IEEE 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、localization、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。 基于XML的Web课件制作管理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 Specification）。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l metadata： manifest的原数据描述，包括教程名、描述、关键词、引用的Schema、shema版本等信息。l 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。 l 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，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。3.1 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。3.2基于XML的课件制作管理系统模型图 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，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，服务器可以自动记录下学习者的学习信息，比如学习时间，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。3.3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.xml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，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