（教育技术学专业论文）学习设计信息模型及应用研究.pdf

顾士学位论文 m a sr e rs t h e s l s 摘要 网络教育是当今国际国内教育发展新的生长点，也是现代教育技术的主流发展 方向。网络教育具有技术复杂性、文化多样性等特点，使得大量的网上学习资源难 以共享，资源难以得到有效使用。国内外许多研究机构致力于网络教育相关标准的 制定与实施，以提高网络教育的效率及促进其推广应用。 目前网络教育主要关注学习资源的描述与包装，忽略了学习过程和学习活动的 设计，使得资源难以有效的利用。针对这个问题，学习设计规范提出学习过程设计 独立于内容的策略，通过学习活动及学习过程的设计，可以推动教学资源的应用。 另外，学习活动的标准化设计可以有效解决学习活动设计的重用和共享问题。 针对学习设计及资源应用中存在的问题，本文探讨了学习设计信息模型，研究 了学习设计的应用策略，设计了学习设计创作工具。主要取得的成果如下： ( 1 ) 学习设计信息模型的研究。针对学习设计的可重用性问题研究了学习 设计信息模型，从不同层次分析了三层信息模型之间的关系。 ( 2 ) 学习设计的应用研究。针对学习设计与资源间关联问题，研究了学习设 计与资源标准化之间的绑定及包装策略。 ( 3 ) 学习设计创作工具的设计与实现。针对学习设计的重用与共享的需求， 设计和研制了学习设计创作工具，实现学习设计文档自动编制和检验功能，为学习 设计提供良好的设计环境。 本文研究成果可以应用于学习活动设计与运行的相关系统，具有一定的应用价 值。 关键词：e - l e a r n i n g ：学习设计；信息模型；绑定；验证 顼士学位论文 m a s t e r st h e s i s a b s t r a c t e - l e a r n i n gi sn o wt h en e wg r o w i n gp o i n to fe d u c a t i o na n dt h em a i nd e v e l o p m e n t d i r e c t i o no fe d u c a t i o n a lt e c h n o l o g y h o w e v e r , l a r g ea m o u n to fl e a r n i n gr e s o u r c e sa r e d i f f i c u l tt ob es h a r e da n da r en o tu s e de f f i c i e n t l yd u et oe - l e a r n i n g sd i v e r s i t yo fc u l t u r e a n dc o m p l e x i t yo ft e c h n o l o g y al o to fr e s e a r c hf o c u s e do nt h es t a n d a r d i z a t i o no f e - l e a r n i n gr e s o u r c e st op r o m o t et h es h a r ea n dr e u s eo ft h er e s o u r c e so fl e a m i n g , a n dt o i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo f e - l e a r n i n g c u r r e n t l y , m o s to f t h es t a n d a r d sa n ds p e c i f i c a t i o n sa r ea b o u tt h ec o n t e n to fl e a r n i n g ， i g n o r i n gt h ed e s i g n i n go fl e a r n i n ga c t i v i t i e sa n dl e a r n i n gp r o c e s s e s ，w h i c hm a k o si t d i f f i c u l tt ou s el e a r n i n gr e s o u r c e se f f e c t i v e l y t os o l v et h i sp r o b l e m ，l e a r n i n gd e s i g n t h e o r ya p p r o a c h e dt h ei d e at h a tl e a r n i n gd e s i g ni si n d e p e n d e n tw i t hc o n t e n t w i t ht h e a p p r o p r i a t ed e s i g no fl e a r n i n ga c t i v i t i e s ，l e a r n i n gd e s i g nb o o s t st h ee f f e c t i v eu s eo f l e a r n i n gr e s o u r c e s m e a n w h i l et h es t a n d a r dd e s i g n i n go fl e a r n i n ga c t i v i t i e sf a c i l i t a t e s r e u s ea n ds h a r eo f t h ed e s i g no f l e a r n i n ga c t i v i t i e s t h i sp a p e rd i s c u s s e dt h ei n f o r m a t i o nm o d e lo f l e a r n i n gd e s i g n ，t h es t r a t e g yo f u s i n g l e a r n i n gd e s i g n , a n dd e v e l o p e dal e a r n i n gd e s i g na u t h o r i n gt 0 0 1 t h em a j o rc o n t r i b u t i o n s o f t h op a p e ri n c l u d e ： ( 1 ) r e s e a r c ho f i n f o r m a t i o nm o d e lo f l e a r n i n gd e s i g ns p e c i f i c a t i o na n dt h er e l a t i o n s o f t h et h r e el e v e l so f i n f o r m a t i o nm o d e l ( 2 ) r e s e a r c ho ft h ea p p l i c a t i o no fl e a r n i n gd e s i g n ，i n c l u d i n gh o wt ob i n dt h e l e a r n i n gd e s i g na n dt h es t a n d a r dl e a r n i n gr e s o u i e s ( 3 ) d e s i g n i n ga n dd e v e l o p i n gt h el e a r n i n gd e s i g na u t h o r i n gt 0 0 1 t h em a j o r f u n c t i o n so ft h i s t o o li n c l u d ed e s i g n i n ga n dv a l i d a t i n gt h e l e a r n i n gd e s i g nx m l d o c u m e n t s t h i st o o lm a k e si tp o s s i b l ef o ro r d i n a r yt e a c h e r st od e s i g nl e a r n i n ga c t i v i t i e s e a s i l y , a n df a c i l i t a t e st h es h a r ea n dr e u s eo f l e a r n i n gd e s i g n t h i sp a p e r sr e s e a r c hc a nb ea p p l i e dt os y s t e m st h a td e s i g na n dl - u nt h el e a r n i n g d e s i g n i ti sm e a n i n g f u lt ot h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no f l e a r n i n gd e s i g nt h e o r y k e yw o r d s ：e l e a r n i n g ；l e a r n i n gd e s i g n ；i n f o r m a t i o nm o d e l ；b i n d ；v a l i d a t e 硕士擘位论文 m a s t e r st v i e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 角 日期哆年多月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、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。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫插等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：捌匆 日期- 伊7 年占月f 日 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布并可按“章程”中的 规定享受相关权益。旦童途塞逞窑奄进唇；旦主生；亘= 生；旦三生筮查! 、弋 一弗 名 签 ： 师期 字日 孙脚 讼日哲 签 ： 师 期 日 p 幽卿月 瑚j ：、， 犯者 期 传 日 硕士学位论文 m a sr e r st h e s i s 1 1 研究背景 1 绪论 网络教育是当今国际国内教育发展新的生长点，也是现代教育技术的主流发展 方向。由于网络教育具有地域广泛性、技术复杂性、文化多样性等特点，使得大量 的网上学习资源难以实现共享。在资源使用上，学习者苦于课程系统缺乏互操作性， 教材无法在不同的开发系统和教学平台上使用，学习记录也难于转移或根本无法在 不同系统中转移。人们希望能在任何地方在i n t e m e t 上进行学习，继续他们未完成 的课程。学习者还希望他们的学习记录能随着工作的单位转移，教师则希望从 e 1 e a r n i n g 系统得至4 好的教学管理信息。 网络教育资源建设是教育信息化的重要基础，网络教育资源的共享及互操作性 对整个教育系统的发展起到关键性的作用。由于从事网络教育资源建设和应用的团 体各种各样，网络教育资源的共享程度低下，严重影响了教育信息化的发展。因此， 国内外许多研究机构都致力于网络教育相关标准的制定和实施，以促进资源的共享 和重用，提高网络教育的效率。国内外专家们为此对数字学习系统及相应的教学资 源标准的规范化提出了期望，可以归纳为以下七点【l 】： 重用性( r e u s a b i l i t y ) ：在不同应用环境下，学习内容或学习对象可以重复使 用： 可访问性( a c c e s s i b i l i t y ) ：学习者可以在任何时间、任何地点获取适当的学 习内容； 持久性( d u r a b i l i t y ) ：计算机科技水平提升或改变时，不须重新修改应用程 序或学习资源； 互操作性( i n t e r o p e r a b i l i t y ) ：学习资源可以在任何开发系统和教学平台上使 用； 适应性( a d a p t a b i l i t y ) ：可随学习者之经验调整其学习内容，达成个性化学 习： 经济性( a f f o r d a b i l i t y ) ：能以经济有效的方式开发学习资源； 可管理性( m a n a g e a b i l i t y ) ：能查询、移转学习者和课程的记录。 世界各国在发展网络教育时深刻认识到，学习资源的可共享性和系统的互操作 硕士学位论文 m a s t e r7 st h e s i s 对于教育系统的实用性和经济性具有决定性意义。虽然现行的网络技术已为教育资 源在低水平上的自治与共享、学习活动的合作( 例如通过各种网上通信工具) 提供 了基本技术条件，但是允许教学资源在课程知识和教学管理水平进行交换的标准却 没有很好地认定，因此妨碍了教学资源的大范围共享与交流。有鉴于此，国际国内 已有不少国家和组织致力于网络教育标准的研究与开发f 2 1 。标准是一种书面的协议。 包括技术规范或明确的指标。作为规则、指导方针或特征定义，标准必须得到始终 如一的遵守，这样才能保证原料、产品、过程和服务能够达到应有的要求。教育信 息化技术标准的目的，是在现代教育信息化领域的实践中，通过制订、发布和实施 各项教育信息化的技术标准，使整个教育信息化应用环境达到和谐统一，获德最佳 秩序和效益。 目前国际上主要的教育信息化技术标准化组织： ( 1 ) i s o 肥cj t c is c 3 6 国际标准化组织( i n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n ，i s o ) 是一个全 球性的非政府组织，其任务是促进全球范围内的标准化及有关活动，以利于国际 间产品与服务的交流，以及在知识、科学、技术和经济活动中发展国际间的相互合 作。i s o 和i e c 联合组织的第一联合技术委员会( j o i n tt e c h n i c a l c o m m i t t e e i ，j t c l ) 中的第3 6 分委员会( s u b c o m m i t t e e 3 6 ，s c 3 6 ) 是i s o 中专门从事学习、教育和培 训信息技术的标准研究的委员会，其主要工作就是制定和发展学习、教育和培训方 面的信息技术的国际标准，其目的在于使学习的资源能够得到很好的重用。 ( 2 ) i e e el t s c 国际电气电子工程师协会( i n s t i t u t eo f e l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c se n g i n e e r s ，i e e e ) 学习技术标准委员会( l e a r n i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d sc o m m i t t e e ，l t s c ) 负责研究和 制定教育系统中与计算机相关的信息技术标准。l t s c 开发公认的技术标准，推荐 优秀的实践范例，指导软件的内容、工具和技术，并设计一些方法，为开发、维持 和配合那些由计算机执行的教育和培训的系统提供便利。l t s c 发布的标准覆盖范 围比较全面，影响广泛，不少标准被s c 3 6 所接纳。其中影响比较大的标准有学习 对象元数据标准正e el o m 。 ( 3 ) 蹦s 教学管理系统全球学习联合公司( i n s t r u c t i o n a lm a n a g e m e n ts y s t e mg l o b a l 1 2 a m i n gc o n s o r t i u m ) 是一个全球范围的非营利性组织，致力于开发和扩展针对学 习技术的开放式互操作技术规范。i m s 发布了大量的教育信息化技术标准，涉及资 源描述、资源包装、测试互操作、企业接口、权利控制、学习者信息管理等各个环 2 硕士擘位论文 m a s t e r st h e s j s 节，i m s 发布的不少标准已经成为事实上的国际标准，在相关行业领域，尤其是企 业界，享有很高的声望。 ( 4 ) a d l 高级分布式学习计划( a d v a n c e d d i s t r i b u t e d l e a r n i n gi n i t i a t i v e a d l ) 是由美国 国防部推动的，旨在通过教材重用与共享机制的建立，缩短教材开发周期、降低成 本、促成教材在各学习平台问流通自如。a d l 集合了教材开发厂商、使用者与a i c c 、 i m s 、i e e e 等标准推动单位，制定出了一套技术参考规范，这就是在业界非常著名 的规范可共享内容对象参考模型( s h a r a b l ec o n t 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 l ( 5 ) c e i t s c 我国教育技术标准化研究起步相对较晚。教育部于2 0 0 0 年l o 月开始组织力量 研制中国的网络教育技术标准，并于2 0 0 1 年初成立了现代远程教育技术标准化委 员会( d i s t a n c el e a r n i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d i z a t i o nc o m m i t t e e ，d l t s c ) 2 0 0 2 年初 更名为教育部教育信息化技术标准委员会。为了适应我国教育信息化的长远发展， 2 0 0 2 年1 2 月2 3 日，经国家标准管理委员会批准，教育部教育信息化技术标准委员 会正式命名为全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会( c h i n a e l e a m i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d i z a t i o nc o m m i t t e e ，c e l t s c ) 。c e i ls c 的主要任务 是研究、制定、推广和维护中国网络教育技术标准( c h i n ae l e a r n i n gt e c h n o l o g y s t a n d a r d s ，c e l t s ) 。c e l t s c 已经发布了一定数量的标准，初步形成了自己的c e l t s 标准体系。p l 经过相关研究机构多年的努力，已经取得了许多成果，形成了很多重要的教育 信息化的技术标准。当前网络教育技术标准主要包括两个方面：元数据描述和内容 包装。学习对象元数据( l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a ) 是描述学习对象数据的数据【4 l ， 应用元数据的目的是为了增强网络教育资源的可获取性。内容包装定义了如何在不 同环境中组合学习资源，是学习对象内部各网络教育资源之间组织关系的描述性信 息，其主要目的是增强学习对象的互操作性【5 】。 目前大多数网络教育的标准关注的是学习内容的描述与包装，而忽略了学习活 动的设计，使网络教育资源没有有效地应用。而学习设计规范则提出了新的思维， 认为学习可以独立于内容，教学设计人员设计合理的学习过程。根据学习者的特征 制定相应的学习行为，学习者通过学习彳亍为的体验来达到教学目标。这就是本文的 重点研究内容学习设计规范的理论基础。学习设计规范通过结构化的x m l 绑定， 将学习行为描述出来，以达到学习设计的互操作性与重用性。因此相比较以往的资 硕士擘位论文 m a s t e r st h e s i s 源标准，学习设计规范在学习技术理论上是一个重大的突破，它为学习方法的重用 提供了支持，同时不以内容为中心，使得“静态僵化”的学习内容更加活跃起来。 1 2 学习设计的研究意义及现状 尽管在教育信息化及网络教育技术标准化工作方面已经取得了很多成果，但仍 然存在许多新的问题。开发能支持教学法的多样性和教学法的革新，同时推动 e l e a r n i n g 资源的交换和互操作性的框架，是e l e a r n i n g 行业目前面临的一个关键 挑战。缺乏一个多方一致认可和兼容的描述教学策略( 教学方法) 和教育目标的方 法，阻碍了e l e a r n i n g 的发展，因此有研究者开始把注意力转向了学习活动和学习 环境的设计。按照内容重用和交互的思路，建立一个学习设计的规范来描述学习者 的学习行为，可以进一步管理学习者的学习活动，并使得教学设计人员的成果可以 重用。学习设计规范的提出正是以此为目的的。该规范指导教学开发人员以学习活 动而不是学习内容为出发点去达到定的学习目标。学习来源于是否活跃地参与不 同的学习活动中，学习也发生在学习者相互合作去解决问题的社会和工作环境中。 学习不是内容的“消费”。 学习设计规范将学习设计定义为：对能让学习者在一定的学习环境中通过特定 顺序的学习行为而达到一定学习目标的方法的描述。因此学习设计规范描述的是学 习方法，将学习方法中的信息通过结构化的x m l 文档进行绑定。 在学习设计规范中，对学习设计概念模型中各个基本元素都进行了严格和规范 的定义，形成x m l 文档形式的规范模板。x m l 作为当前标准和通用的数据交换方 式，可以将教学开发人员制定的学习方法表达出来，并在不同的系统之间交换和重 用。通过这样一种方式，解决了如何开发一个支持e 1 e a r n i n g 资源的交换和互操作 性的框架的问题。这个框架在教学法上保持中立，支持教学方法和学习策略的多样 性。i m s 学习设计是一个复杂和语义丰富的标准。因此，为它提供完全的支持是非 常琐细的工作，我们必须开发相应的工具测试和支持这个标准。 随着学习设计规范以及相应软件工具的发布，可以期待在学习设计领域会有以 下一些发展：【6 j ( 1 ) 学习设计能够用一个x m l 文档描述一个学习单元( u n i to fl e a r n i n g ) 。 这些元素包括： 所使用的资源( 如网页，程序，纸质文档等) 对学习行为的指导 4 硕士学位论文 m a s ie rs t h e s i s 结构化交互的模板 概念模型( 如基于问题的学习) 学习目标和结果 评价工具和策略 ( 2 ) 学习资源只是学习单元的元素之一。同样的文档可以出现在一系列有不 同目的的学习单元中。这种方法为教师交换、浏览、搜索符合他们自己的教学方法、 学习者、评价策略的学习材料提供支持。 ( 3 ) 学习设计没有将一个特定的教学法观点强加给它的使用者，在教学法的 选择上保持中立。正因为如此，它没有被具体指定为有限的一些教学方法的模板， 而是一种可以用来描述学习方法的语言。 ( 4 ) 学习设计超越了将学习行为定义为单个学习者执行的局限。它支持群组 活动的定义，群组的状态会在行为发展的过程中变化。学习设计还包括交互服务的 定义。 ( 5 ) 学习设计可以被看作一个复杂精细和标准化的规划方法。这个方法允许 行为被定义成一个高层次的细节并且能在教师以及学习者之间共享。 ( 6 ) 学习设计的学习单元清楚了说明了建立一个学习行为所需要的所有信息。 综上所述，可以看出学习设计规范提出的学习基于学习行为的理论对推动 e l e a r n i n g 的发展将会起到重大作用。它对目前的教学设计理论是一个巨大的创新。 通过以学习行为为中心的学习设计方法，将学习活动与学习内容分离开来，形成更 加灵活的体系，并用讧l 文档进行规范定义，达到方便交换和重用的目的，使得 教学设计人员的开发成果以更高的效率进行应用。随着该标准的进一步成熟以及支 持该标准的软件系统的发展，e l e a r n i n g 将会进入一个新的发展阶段。 关于学习设计规范的推广和应用研究还是全球新兴领域，以欧洲的英国、荷兰 和澳洲为主要国家。英国的教育技术及互操作性标准中心( c e t i s ) 有专门探讨学 习设计规范的论坛。目前与学习设计规范相关研究项目： u n f o l d t 7 l 项目是荷兰开放大学一个项目，全称是u n d e r s t a n d i n gn e w f r a m e w o r k so fl e a r n i n gd e s i g n 。该项目的目标是使欧洲处于创建和探索下一代学习 系统的前列，通过实现和使用及发展当前开放的标准如学习设计规范来克服当代电 子化学习系统的限制。 l a m s g 是m a c q u a r i eu n i v e r s i t yo f a u s t r a l i a 的一个项目。l a m s 是一个设计、 管理和传递在线协作学习活动的革命性的新工具。l a m s 为教师提供一个高度直观 可视的创建学习行为序列的著作环境。这些行为可以包括一系列的个人任务，小组 硕士擘住论文 m a s t e r st h e s i s 工作和整个班级的行为，这些学习行为可以基于内容也可基于协作。i ，a m s 主要以 i m s 学习设计和e m l 为基础。 r e l o a d 9 的全称是可复用电子化学习对象著作与传递( r e u s a b l ee l e a r n i n g o b j e c t a u t h o r i n ga n dd e l i v e r y ) ，它致力于虚拟学习环境中些著作工具和平台的制 作，特别是一些规范的使用、编辑工具和平台。 目前在国内对于学习设计规范的研究还比较少，因此应该更多的关注学习设计 的理论研究，同时在网络教育的实践中贯彻学习设计的思想，开发出广泛应用的学 习设计的运行系统，为广大学习者提供更高效的学习环境，推动e - l e a r n i n g 事业的 不断发展。 1 3 论文的主要内容与组织 针对学习设计的理论研究及应用实践，本文的主要研究内容包括： ( 1 ) 研究学习设计的信息模型，分析三层信息模型之间的关系。 ( 2 ) 针对学习设计与资源间关联问题，研究学习设计与资源之间的绑定及包 装策略，探讨了学习设计的应用方式。 ( 3 ) 针对学习设计的重用与共享的需求，设计和研制学习设计创作工具，实 现学习设计文档自动编制和检验功能，为学习设计提供良好的设计环境。 文章内容组织如下： 第一章主要讨论当前教育信息化技术标准的发展现状及学习设计规范的研究 意义和发展现状。 第二章讨论主要的资源描述标准及学习设计标准与它们之间的关系。 第三章详细讨论学习设计规范的信息模型。该模型是理解和使用学习设计的基 础。 第四章对学习设计的应用进行阐述，说明将学习内容与学习设计进行绑定构成 学习单元的过程，并对学习单元的运行进行探讨。 第五章介绍学习设计创作工具功能结构，工作流程，以及具体的设计与开发过 程。 第六章对文章的成果进行总结，指出需要完善的地方，同时展望下一步的工作。 6 2 学习设计研究的理论基础 2 1 学习设计规范概述 学习设计规范是i m s 全球学习联合公司( i m sg l o b a ll e a r n i n gc o n s o r t i u m ) 根 据荷兰开放大学的教育模型语言( e d u c a t i o n a lm o d e l l i n gl a n g u a g e ，简称e m l ) 改 进而来的一个描述学习方法的规范。i m s 是一个包括超过5 0 个成员和附属机构的 非盈利组织。它的成员来自于全世界有关e 1 e a r n i n g 的各个社团或机构，其中有硬 件、软件提供商、教育机构、出版商、政府机构、系统集成商、多媒体内容提供商 以及其它社团。i m s 的宗旨是在全球范围内对学习技术的使用提供支持。i m s 开发 和推广可互操作的学习技术的开放技术标准规范的应用。i m s 已有数个关于传递学 习产品和服务的规范成为了全球标准，比如i m s 内容包装、i m s 简单序列、i m s 元数据等较有影响的规范。而2 0 0 3 年i m s 推出的学习设计( l e a r n i n gd e s i g n ) 规 范则是整合了荷兰开放大学( o p e nu n i v e r s i t yo ft h en e t h e d a n d s ) 向i m s 学习设计 工作组( l e a r n i n g d e s i g n w o r k i n g g r o u p ) 提交的e m l 以及已有的i m s 规范。l e a r n i n g d e s i g n 规范尤其以内容包装以及元数据和简单序列规范作为基础并将其扩展。学习 设计工作组的关键任务之一就是开发支持教学方法多样性和革新的框架，推进 e - l e a r n i n g 材料的交换和互操作性。 荷兰开放大学在将e m l 作为一个相对简练的元语言( r e c t a - l a n g u a g e ) 来开发 以获取教学方法多样性之前对一系列多样的教学方法进行了广泛的检验和分析。无 论涉及到哪种教学理论，在实践中每一个学习设计最后都归结为以某种顺序描述学 习者或教学人员的行为的方法。每个行为都引用一个完成这个行为所需要的特定的 对象或服务的集合( 称之为“环境”，包括完成这个学习所需要的预备知识，完成 这个学习所需要的网络服务等) 。为了支持个性化的学习设计的描述，我们需要学 习者的属性( p r o p e r t i e s ) ，条件( c o n d i t i o n ) 和通告( n o t i f i c a t i o i l ) 。能够被这个元 语言所描述的设计可能涉及到单个的学习者或多个学习者；学习和教学的设计者和 提供者可能采用行为主义、认知主义、建构主义或其他的方法。它们可能要求学习 者独立工作或者合作，但荷兰开藏大学的研究发现所有这些可以用一种包含角色、 行为结构、环境及其它围绕这些概念而设计的方法来描述。 这个元语言方法最大的优势在于它使用相对少量的词汇以明确的术语来表达 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 每个这样的方法所需要涉及到的学习者和支持者。它也允许不同的教学方法集成 到一个单个的学习设计中，此时不同的方法可能适合于不同类型的学习者。 除了能支持传统学习、在线学习等学习模式的箍述，这个语言也支持混合学习 ( b l e n d e dl e a r n i n g ) ，使得传统方法如面对面的教学、使用书本、实验室工作、实地 考察也能被说明为学习行为。它给混合教学带来的是将两种学习都在一个学习单元 中详细说明的能力，而这个学习单元本身是数字的形式。 i m s 学习设计规范主要提供三个文档，分别为信息模型( i m sl e a r n i n gd e s i g n i n f o r m a t i o nm o d e l ) 、规范的x m l 绑定说明( i m sl e a r n i n gd e s i g nx m lb i n d i n g ) 和规范的实践指导( i m sl e a r n i n gd e s i g nb e s tp r a c t i c ea n di m p l e m e n t a t i o ng u i d e ) 。 此外还提供规范的x m l 模板( s c h e m a ) 文档和一些教学设计的文档实例。通过这 些可以了解学习设计规范的元素组成及工作机制。 在三个文档中，核心内容都在信息模型文档中进行描述，它是其它两个文档的 基础。在信息模型中我们可以看到规范中对学习设计建立的概念模型，所有元素的 信息模型以及学习设计规范的行为模型。 2 2 与学习设计规范相关的标准 2 2 1 学习对象元数据 学习对象的数据模型是建立在学习对象元数据标准和学习对象内容包装标准 之上，并通过可扩展标记语言( x m l ) 进行描述和绑定。国际上较为通用的学习对 象元数据标准是i e e el t s c 的i ，o m 标准，其研究重点是管理、定位和评价学习对 象所需的一套最小属性集。它提供了一个定义学习对象元数据的结构，可以根据元 数据的使用和表现要求来对教育资源提供描述和分类，使得寻找和使用资源的过程 更有效。 1 0 t l o m 规范通过定义一个元数据模型，使得学习者和教育者可以快速准 确的发现学习对象，并对其评估和使用提供支持，由此也实现了学习对象的共享与 互换。 如图2 1 所示，不同的教学系统之间通过互换学习对象的l o m 元数据信息来 间接实现不同的教学系统的学习对象之间的管理、查找、评价和使用，同时支持学 习对象的共享与交换。l i h l o m 规范的数据模型是一个分层次的结构。最上层是一个根节点，根节点包 含9 个子元素。子元素还可以包含子元素，其中包含子元素的元素称为中间节点， 或集合数据元素，而不包含子元素的元素称为叶节点，或简单数据元素。这整个数 硕士牵位论文 m a si e r 。sr h e s i s 据模型被称为文档的“树状”结构。 图2 - 1l o m 元数据作为不同系统间传递信息的媒介 l o m 标准对教育资源的属性进行了定义，而且用户根据需要可以自由扩展， 具有如下特点i i 刮： 学习对象的属性被组合成9 个类别，每个子类相互比较独立，有明显的语 义含义。在具体实现时可以有选择地支持不同的子类。 l o m 规范支持多种语言，体现在两个方面：学习对象可以使用多种语言和 学习对象元数据本身可以用多种语言来描述。 l o m 规范对扩展的支持，这体现在两个方面：词汇表的扩展和结构上的扩 展( 通过第9 个子类实现) 。 学习对象元数据l o m 模型描述了学习对象元数据的数据结构。它将学习对象 的基本特征分成九个不同的类别。分别为：通用( g e n e r a l ) 、生存期( l i f e c y c l e ) 、元 元数据( m e t a - m e t a d a t a ) 、技术( t e c h n i c a l ) 、教育( e d u c a t i o n a l ) 、权利( r i g h t s ) 、关系 ( r e l a t i o n ) 、评注( a n n o t a t i o n ) 、分类化l a s s i f i c a t i o n ) 。习 2 2 2 内容包装 ( 1 ) 内容包装规范概况 内容包装规范( c o n t e n tp a c k a g i n gs p e c i f i c a t i o n ，c p ) 是由i m s 研制开发的。 m s 内容包装规范为学习内容定义一个标准的数据结构，并且绑定足够的描述信 息，以便于学习资源的快速检索、有效的共享和交换【1 4 1 。不论是用什么工具制作的 学习资源，只要符合内容规范，就可以作为独立单元交换和传递，在不同的平台上 运行，并且很方便重用。内容包装规范使学习内容成为可以在多个应用与学习环境 之间进行交换和重用的学习单元，有利于不同网络教育机构之间进行充分的教育资 源共享，减少学习内容制作的时间和开销【”l 。 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 内容包装信息模型阐述了内容包装信息模型各组件之间的关系，是 m s 内容架 构的一部分。图2 2 说明了内容包装信息模型的主要内容【1 6 l 。 图2 - 2 内容包装信息模型 内容包包括两个主要的元素，一个x m l 文件描述了内容包中的内容组织与资 源，以及被这个x m l 文件描述的文件资源。这个特殊的x m l 文件被称为 m s 清 单文件( m i sm a n i f e s tf i l e ) ，因为它描述了课程内容及组织关系。一旦内容包被集 合进一个单独的文件以进行传输，它就称为包交换文件( p a c k a g ei n t e r c h a n g ef i l e ) 。 下面是内容容器内各部分的关系： p a c k a g ei n t e r c h a n g ef i l e ( 包交换文件) ；包交换文件通常是z i p ，j a r ，c a b 等 格式，它包括顶级清单文件( 文件命名为“i m s m a n i f e s t x m l ”) ，以及所有其它由这 个清单文件来标识的文件。 p a c k a g e ( 包) ：一个逻辑目录，其中包括被特殊命名的x m l 文件，任何直接 引用的x m l 控制文档( 如d t d 或x s d 文件) 。它还包括实际的文件资源。 t o p - l e v e lm a n i f e s t ( 顶层清单) ：一个强制的x m l 元素用来描述包自身。 它也可以有可选的子清单元素。每个清单的实例包括以下部分： a 、 m e t a - d a t a ( 元数据) ：对内容清单的整体描述； b 、 o r g a n i z a t i o n s ( 组织结构) ：描述了在内容清单中内容的一个或多个组 织结构。 e 、 r e s o u r c e s ( 资源) ：包含了对所有实际资源和内容清单中所需媒体元素 的引用，还包括描述资源的元数据和对任何外部文件的引用。 1 0 硕士荦位论文 m a s t e r st h e s i s d 、s u b - m a n i f e s t ( 子内容清单) ：零个或多个嵌套的内容清单。 f i l e r e s o u r c e s ( 资源部分) ：实际的媒体元素，文本文件，图形，以及其它 被清单文件描述的资源。文件资源可以被组织到子目录中。 内容包代表了一个可用的内容单元。它可能是课程的一部分，可以作为完整的 课程或课程集合被独立的传递。 清单是对组成有意义的教学过程的学习资源的x m l 形式的描述。一个清单可 能包括零个或多个静态的组织教学资源的方法。 在清单中描述的资源是诸如网页、媒体文件、文本文件、评价对象或其它文件 形式的数据。资源也可以是内容包之外但可以通过u r l 获得的内容或由子清单描 述的资源集合。每个资源在清单的 元素中描述，该元素包含所有资源的 列表。而内容包中实际的文件则在 元素中列出。 ( 2 ) 内容包装与学习设计的关系 对于学习设计，内容包装的作用就是将学习设计嵌入到内容包的o r g a n i z a t i o n s 元素中，这样就能构成一个学习单元( u n i to fl e a r n i n g ) 。一个i m s 内容包的清单 文件中的o r g a n i z a t i o n s 元素如果包含的是一个i m s 学习设计，这个内容包就称为“学 习单元”。本文第三章就学习单元与内容包的结构进行详细比较与分析，同时在第 四章就学习单元的构建过程进行讨论并给出实际例子。 2 2 。3 简单序列 ( 1 ) 简单序列规范概述 i m s 简单序列( s i m p l es e q u e n c i n g ) 规范定义了一种呈现为达到某种学习体验 而需要完成的学习行为的方法，有了这种方法后任何学习技术系统都可以将离散的 学习行为以一致的方法进行序列化。学习设计者或内容开发者声明学习元素或内容 呈现给学习者的相对顺序，及内容被选择、传递或在呈现过程中被略过的条件。 简单序列规范定义了相应的系统必须实现的功能和所要求的行为。它整合了根 据学习者与学习内容交互的结果来通过学习内容描述学习行为流或分支的规则。学 习内容开发者需要知道如何创造和描述内容序列。呈现的序列可以在向学习者传递 教学活动的系统间交换。简单序列规范定义了可预见的和一致的方式来排序和传递 学习行为，而这种方式与传递的环境无关，也就是在不同的传递系统中排序行为是 一致的。 i l l 与学习设计类似，简单排序规范所提供的排序代码是被嵌套在学习资源的代码 中，也被放在内容包的o r g a n i z a t i o n 元素中，从而对内容包中的学习内容的传递顺 项士擘位论文 m a s t e r st h e s i $ 序进行定义和说明。 简单序列的排序行为可以用图2 - 3 来表示，它横贯行为树的结点，然后决定哪 些行为传递给学习者。比如有些课程已经学习过或者考试已经通过，则相应模块可 以跳过。 图2 - 3简单序列行为树 在s c o r m l 3 中已经将简单序列纳入其中，图2 4 说明s c o r m 中如何支持简单 序列中行为传递的选择条件。 图2 4s c o r m 中的简单排序 从a 开始并顺序处理 如果a 通过则踌藏c 如果a 不通过鲻隐藏b ( 2 ) 学习设计规范与简单排序规范的关系 简单排序规范和学习设计规范有以下相似性： 都提供排序机制； 都被包装到i m s 内容包的组织( o r g a n i z a t i o n s ) 部分； 都关系到学习行为； 都关系到学习目标； 领士孝住论文 m a s l e rs t h e s i s 学习设计规范与简单排序规范主要区别 主要区别如表2 1 所示： 表2 1 学习设计规范与篱单捧痒比较 学习设计规范简单排序规范 支持多用户支持单个用户 支持多角色支持单角色( 学习者) 属性数目不限支持固定的一套属性 没有刽定行为模型的细节有行为模型的细节 还没有纳入s c o 孙压纳入了s c o 鼢d 1 3 因为简单排序只支持单个学习者角色，而学习设计是支持多个学习者，因此学 习设计中有些元素在简单排序中无法提供模型。简单排序不能解决多个并行的学习 活动问的同步问题。 学习设计是一个框架，可能的使用方法是包装迸内容包，使用元数据描述不同 的元素，它还可以整合其它规范，因此学习设计也可以将简单排序包