（管理科学与工程专业论文）基于xml的网络课件系统解决方案研究.pdf

合肥工业大学硕士论文基于x m l 的网络课件系统解决方案研究 摘要 随着网络教育的不断发展，网络教育在现代教育中起到越来越重要的作用。 由于远程教育的相关国家标准正在进行制定和不断的完善中，对于第三代网络课 件x m l 网络课件的制作、存储、共享、部署、检索、发布等问题，目前没有 一套完整的、已经成功进行实践应用的解决方案。研制和部署一套课件综合应用 平台成为当前国内外研究和开发的一个热点。 论文首先分析了远程教育课件的情况和存在问题，通过研究国内外相关远程 教育技术规范，探讨课件数据描述模型及其数据特点，建立标准的课件数据模型， 并对该模型进行了哪。绑定。论文设计了基于x m l 的网络课件系统解决方案， 在三层b s 架构上，分别设计和部署了x m l 网络课件开发系统、x m l 网络课件 库管理系统、x m l 网络课件点播系统。设计出基于x m l 的课件制作工具软件 体系结构和软件设计模式，着重讨论了工具软件设计的思想和实现工具软件的关 建技术，并用v c + + 开发出了符合c e l t s 规范的课件制作工具软件。同时对点 播系统的课件播放器进行了软件架构分析和系统实现。 论文介绍的基于x m l 的网络课件系统解决方案初步实现了一个集对x m l 网络课件的制作、发布、管理和使用功能于一体的课件综合应用平台，对部署一 套完整的课件综合应用平台具有一定的参考和实践价值。 关键字：x m l ，网络课件系统解决方案，课件库管理系统，课件点播系统，课 件开发系统 合肥工业大学硕士论文 基于x m l 的网络课件系统解决方案研究 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r ke d u c a t i o n ，n e t w o r kt e a c h i n gp l a y sm o r ea n d m o r ei m p o r t a n tr o l ei nm o d e me d u c a t i o n a tt h es a m et i m e ，n a t i o n a ls t a n d a r d s c o r r e l a t e d 谢md i s t a n c ee d u c a t i o na r eb e i n ge s t a b l i s h e da n dt e n d i n gt o w a r dp e r f e c t i o n t h i sb r i n ga b o u tp r o b l e m so fh o wt om a k e ，s t o r e ，s h a r e ，d e p l o y , s e a r c ha n dr e l e a s et h e t h i r dg e n e r a t i o nw e bc o u r s e w a r e - - x m lw e bc o u r s e w a r e ，y e tt h e r ei sn o taf a v o r a b l e s o l u t i o nt os o l v et h e s ep r o b l e m sa tp r e s e n t t od e v e l o pa n dd e p l o yac o u r s e w a r e i n t e g r a t e da p p l i c a t i o np l a t f o r m i sn o wh o ti s s u e sf o rr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t w o r l d w i d e i nt h i st h e s i s ，d i s t a n c ee d u c a t i o n ，e o u r s e w a r es i t u a t i o na n ds o m ee x i s t i n g p r o b l e m sh a v eb e e nd i s c u s s e df a s t t h e nb ye x p l o r i n gs o m ec o r r e l a t e dd o m e s t i ca n d f o r e i g nd i s t a n c ee d u c a t i o nt e c h n o l o g ys p e c i f i c a t i o n s ，t h ep a p e rd i s c u s s e sc o u r s e w a r e d a t ad e s c r i p t i o nm o d e la n dd a t af e a t u r e sa n de s t a b l i s h e sas t a n d a r dc o u r s e w a r ed a t a m o d e la n da l s ob i n d st h em o d e lw i t hx m lt e c h n o l o g y t h e nt h eo p i n i o no fw e b c o u r s e w a r es y s t e ms o l u t i o nb a s eo nx m li sp r o p o s e di n t e n s i v e l y b a s eo nt h e f r a m e w o r ko ft h r e e t i r eb r o w s e r s e r v e ra p p l i c a t i o na r c h i t e c t u r e ，w ed e s i g n sa n d d e p l o y sx m lw e bc o u r s e w a r ed e v e l o ps y s t e m ，x m lw e bc o u r s e w a r el i b r a r y m a n a g e m e n ts y s t e m ，x m lw e bc o u r s e w a r eo r d e ro nd e m a n ds y s t e m a f t e rt h a t ，t h e p a p e rs c h e m e so u ta n dd e s i g np a r e m so fc o u r s e w a r em a k i n gt o o l sb a s e do nx m l a n dt h e nw ei n t r o d u c es o m ei m p o r t a n ti d e a so fd e v e l o p i n gt o o ls o f t w a r ea n dk e y t e c h n o l o g yo fr e a l i z i n gs o f t w a r e b yu s i n gv c 抖w er e a l i z eac o u r s e w a r em a k i n g t o o l sw h i c ha c c o r d i n gw i n lc e l t ss p e c i f i c a t i o n s f i n a l l yw em a k eas o f t w a r e a r c h i t e c t u r ea n a l y s i sa n ds y s t e mi m p l e m e n t a t i o nt oc o u r s e w a r ep l a y e r t h es o l u t i o no fw e bc o u r s e w a r es y s t e mb a s eo nx m lw h i c hi n t r o d u c e di nt h i s t h e s i sa c h i e v e sac o u r s e w a r ei n t e g r a t e da p p l i c a t i o np l a t f o r m b a s eo nt h i sp l a t f o r m ， a n y b o d yc a nm a k e ，r e l e a s e ，m a n a g ea n du s ex m lw e bc o u r s e w a r ee a s i l y i th a ss o m e r e f e r e n c ev a l u e sf o rd e p l o y i n gac o u r s e w a r ei n t e g r a t e da p p l i c a t i o np l a t f o r m k e yw o r d s ：x m l ，s o l u t i o no fw e bc o u r s e w a r es y s t e m ，x m lw e bc o u r s e w a r e d e v e l o ps y s t e m ，x m lw e bc o u r s e w a r el i b r a r ym a n a g e m e n ts y s t e m 合肥工业大学 本论文经答辩委员会今体委员审查，确认符合合肥工业大学 硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名：( 工作单位、职称) 主席： 委员： 导师： 印助手 v i 易闰i 叫钐 图表清单 表1 1 基于x m l 的网络多媒体课件与传统课件比较3 图1 1e e s 模块结构图5 图2 1i m s 内容数据结构9 图2 2 课件分层结构信息模型1 5 图2 3以日录树组织的一门课件1 7 图2 4 p a g e d t d 1 8 图2 5w i n d o w d t d 一1 9 图3 1 两层c s 架构图2 2 图3 2 三层b s 架构图2 2 图3 3x m l 网络课件系统解决方案功能模型图2 5 图3 4 课件库管理系统功能模型图2 7 图4 1 课件制作工具总体框架，3 1 图4 2 课件工程管理器层次模型3 4 图4 3 一门典型课件的组织结构信息3 5 图4 4 典型课件的课件工程目录树3 5 图4 5 课件贞向编辑系统模型3 8 图4 6m v c 中的模型、视图和控制类3 9 图4 7 课件开发系统类结构框架4 1 图4 8 上传课件资源的u m l 顺序图4 6 图4 9k j b u l i d e r 丌发环境4 8 图4 1 0 接口工具运行界面4 8 图5 1 课件发布模型4 9 图5 2 课件存课件播放器中的运行效果界面5 4 v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得金目e 王些盍堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一刊工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签字：球泛缸签字日期：茁年。哨矿 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金坦王些友堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部j 、j 或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金 胆工些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名： 林欠参 导师签名： 签字日期：o 岁年6 月f 硇签字日期：o 堂年臼f 弭 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话 邮编 合肥工业人学硕士论文 基于x m l 的阿络课件系统解决方案研究 致谢 本篇论文是在我的导师刘业政教授的悉心指导下完成的。= 三年以来，刘老师 在学业上一直对我严格要求，生活给予无微不至的关怀，我所取得的每一点进 步、每一点成绩都离不开刘老师的谆谆教诲。值此论文完成之际，我谨向导师刘 业政教授表示诚挚的感谢，并致以深深的敬意。刘老师渊博的知识、严谨的治学 态度、敏锐的学术洞察力、积极开拓和忘我的工作精神，都对我产生很大影响， 将使我受益终生。在今后的学习、生活和工作中，我将以导师为榜样，为社会做 出自己的贡献。 感谢合肥工业大学计算机网络所和电子商务研究所为本人提供的研究条件， 感谢杨善林、马溪骏、赵慧芳、梁昌勇、刘心报、朱卫东、李兴国、周永务、何 建民、张结魁、钟金宏和余本功等老师对我的关心、帮助和指导，特别感谢钟金 宏老师和张结魁在项目开发甲给予的极大帮助。 衷心感谢合肥工业大学管理学院和研究生部领导、老师对本人的关心和帮 助。 李亚飞、胡剑、王毅、杨攀、张婷、聂海滨、廖广飞、潘生、王华娴、杨慧、 姜元春、徐德鹏、吴勇、乔彦伟、陶厚勇、万会奇、王凯、王磊、章航如、程浩、 石文刚等师兄弟和同学对我的学习和生活也给予了很多帮助，在此一并表示感 谢。 在我1 9 年的学习生涯中，我的父母和家人从物质上、精神上给予了我无穷的 支持与鼓励，没有他们背后的支持，我将无法完成我的学业，他们是我的精神支 柱。 感谢对论文进行评审、提出宝贵意见的各位专家。 最后，感谢所有帮助和关心过我的人们。 i 作者：林文龙 2 0 0 5 年5 月 第一章研究背景 以计算机为中心的互联网多媒体技术的崛起，不但给现代教育带来了极 大的冲击，也给现代教育注入了新的生命，使其产生了一次重大飞跃。教育领 域将是i n t e r n e t 应用最有价值，最有前途的应用领域之一。配合网络技术和多 媒体技术的现代远程教育代表着教育技术的方向、趋势和未来。基于w e b 的远程教育l l 、2 3 j 使得任何人在任何地点、任何时候都可以学习任何他( 她) 所需要的学习内容，因此在世界范围内得到了广泛的应用。在基于w e b 的 远程教育中，以网络课件【4 】为主的教育资源是开展各项远程教育的前提和基 础，对课件开发、管理技术的研究对于远程教育的成功实施具有重要的现实 意义。 1 1 课件发展 课件是对一个或几个知识点实旌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c d r o m 获得， 然后在本机运行。以上均泛称网络课件。 课件发展大致经历了三个阶段。第一阶段是传统孤立的多媒体教学软件， 我们称之为c a i 课件。这种课件一般以可执行程序的形式运行在独立的计 算机上。第二阶段是基于h t m l 的网络化多媒体课件，这种课件一般运行在 w e b 服务器上，学生可以通过浏览器随时随地访问驻留在服务器上的h t m l 页面进行学习。第三阶段是随着x m l 技术的兴起而发展起来的，目标是应用 x m l 技术扩展课件的共享性、重用性和交互性，进而实现远程教学的标准化 和个性化的x m l 网络多媒体课件。 1 1 1 传统的c a i 课件 1 9 5 4 年美国i b m 公司研制成功第一个c a i ( 计算机辅助教学) 系统， 从而宣告了人类开始进入了计算机教育应用时代。在我国，计算机在教育领 域应用的实践开始于八十年代，c a i 的是指应用计算机的交互式功能介绍教 材，以提供个性化教育的教学环境。这种教学环境是以电脑为工具，加上适 用于这种环境的软件，才能表现出交互性的功能。因此，交互性成为计算机 辅助教学不可或缺的功能。这些用于执行教学任务的计算机程序称为课程软 件( 简称课件) 、教学软件或c a i 软件。c a i 课件的发布方式通常是磁盘或 光盘，运行在独立的计算机上，由学生直接和计算机进行交互。 传统的c a i 课件采用专用的多媒体创作工具进行媒体的组织和编排， 最后编码为一个结果文件。典型的创作工具如m a c r o m e d i ad i r e c t o r m a c r o m e d i aa u t h o r w a r e 等。用他们构建课件的特点是表现能力强，人机界 面设计方便。但也存在很多的问题，如：媒体资源的共享问题，各种形式的 媒体最后编码成一个庞大的结果文件，在使用同一个媒体资源的进修需要重 复的进行媒体数据复制，无法共享媒体资源；信息抽取问题，无法抽取课件 中的信息；课件的发布和维护问题，课件一般以c d r o m 的方式发布，由 于增加了出版、发行等环节，课件的发布周期变长，而且发布后很难维护和 修改。 1 1 2 基于h t m l 网络多媒体课件 随着多媒体、网络技术的加入，使传统的c a i 课件制作技术和观念都 发生了变革。m c a i ( m u l t i m e d i ac o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u c t i o n ) 课件、基于 c d r o m 的课件向w e b 课件转换的二次开发应运而生，出现了基于h t m l 网页形式的教学课件。这类课件以h t m l 页面的形式保存在远程w e b 服务 器上，用户只要通过浏览器联入i n t e r n e t 获取所需页面就能参加远程学习。 这类课件开发基础是h t m l + s c r i p t ( 超文本+ 脚本语言) 。用h t m l 构 造课件使得课件中媒体的组织方式变为超媒体方式，非常适于表达信息固有 的非线性结构和信息的管理，可自然的融入教学策略。由于h t m l 是在文 本文件中通过标记来控制界面元素的显示，因此使得课件具有良好的可移植 性。通过脚本语言，可提供灵活控制的手段。在w e b 服务器端还可以通过 c g i 程序或a s p 脚本语言，构造三层网络应用程序，进一步增加课件的交 互性。 但是实践证明，基于h t m l 的网络化多媒体课件仍然存在一些问题， 如：无法抽取信息，h t m l 标记关心的是数据的外部表现形式，用这些标记 只能记录课件中媒体的外部表现特征，而无法记录他们之间的逻辑结构信 息，导致无法自动抽取课件中的有用信息：表现方式有限，h m t l 的不可扩 充性使表现方式受到了语言的局限。造成这些问题的原因是课件受h m t l 语言的限制，h t m l 是一种针对外部表现的标记语言，而非针对内涵的标记 语言。 1 1 3 基于x m l 的网络多媒体课件 x m l 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，与教育相关的标准x m l 也在制定和不断完善中。 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。 在国外，德国h a n n o v e r 大学的c h a n g n t a oq u 等提出一个基于 w e b d a v , x m l 和j s p 的协作式课件构造系统。核心是采用x m l 定义课件结 构，通过w 曲d a v ( w e b - b a s e dd i s t r i b u t e da u t h o r i n ga n dv e r s i o n i n g ) 协议实现 协作式开发。意大利t o r i n o 大学的l a u r af a r i n e t t i 等人通过使用x m l 语 言开发了一个在线课程写工具，利用x m l 语言创作课件内容，通过x s l 进行个性化显示。 总体来说，在基于x m l 的课件开发上，国内外都处在研究试验阶段， 并没有大规模实际投入运行。一个主要原因是x m l 文档要通过x s l 转换成 h t m l 之后才能在浏览器上显示，而目前转换标准并未完全统一，导致浏览 器的支持功能不够。 1 i 4 基于x m l 的网络多媒体课件与传统课件的比较 基于x m l 的网络多媒体课件与传统课件相比较有如下特点，如表1 1 所示： 表1 - 1 基于x m l 的网络多媒体课件与传统课件比较 传统c a i 课件基于h t m l 的网络化基于x m l 的网络化 多媒体课件多媒体课件 资源资源经加工后集 资源分布式存放在资源分布式存放在不同 使用方式成于文件内部，不同的存储地，的存储地， 资源不能共享共享使用共享使用 信息抽取无开放性，课件重用性低可自动抽取课件内容信 与重用性无法抽取信息息，课件结构化组织， 重用性好 创作方式利用多媒体利用h t m l 标记，利用基于x m l 的标准教育 创作工具集成 受h t 札语言的限制 规范 1 2 课件内容现状 目前，许多学校已经建立了课件资源素材库，并制作了众多课件。但还 处于各自为政阶段，低水平重复开发现象难以避免。一方面，网上课件的交 流很少，无法达到共享的目的；另一方面，现有课件因缺乏统一的格式和结 构，难于适应将来网络教学的共享资源的基本要求。不同系统使用不同的文 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容易。结果是现有网络课件质量良莠不齐， 难于更新、扩展和交流。 1 3 课题研究的目的和意义 人类社会已经进入2 1 世纪，科学技术日新月异，知识经济初见端倪， 世界各国综合国力的竞争最终都体现在人才竞争上，人才素质的提高重点在 人才培养，关键是教育。我国是世界上人口最多的发展中国家，高等教育发 展极不平衡，享受高等教育的人口比例与发达国家的高达5 0 7 0 的人 口相比明显偏低，存在着巨大的差距。随着我国现代化建设的发展需要，如 何完成中华民族的伟大复兴，发挥技术后发优势，实现跨越式发展，具有高 素质的人才是关键，所以，大力发展现代远程教育造就现代化建设人才势在 必行。在现有国情及教育现状下，像西方发达国家那样投资兴建更多的高等 院校显然不现实，如何充分利用各种教学资源，尽快采用先进的科学技术手 段，建立远程教育环境为国民享受高等教育创造就学机会，能够加速人才培 养，提高我国国民享受高等教育就学率，造就人才，构建国民终身教育体系， 不失为现有条件下一项切实可行的利国利民的战略措施。构筑现代远程教育 体系对传统校园教育模式产生巨大的冲击是不言而喻的。 x m l 网络课件系统解决方案的研究与开发，为现代远程教育提供集成 课件内容的制作、发布、检索、使用一体化的课件综合应用平台，项目成果 的推广应用将为教师和学生带来的不仅是全新的授课方式与学习工具的变 革，而是整个教学模式发生了根本性的变化，对影响我国现有教育模式的变 革和推动以教师为中心的教育模式向以学生为中心的教育模式的转变，培养 学生自主学习的能力，都具有深远的意义。 1 4 课题的项目背景 本课题的研究是作者在从事国家“十五”重大科技攻关项目网络教育关 键技术及示范工程一一“课件制作工具的研究与开发”专题的背景下进行的。 国家“十五”重大科技攻关项目“网络教育关键技术及示范工程”要求研究 实现一套具有自主版权的开展远程教育必需的网络教育支持系统 ( e - l e a r n i n ge n a b l i n gs y s t e m ，e e s ) ，e e s 总体包括1 个教育门户、7 个教 育业务子系统( 实时教学系统、非实时教学系统、网络教学管理系统、网上 教育结算系统、课件制作和智能答疑工具、作业和考试管理工具以及教育资 源管理系统) 、1 个系统支撑集成平台( 包括用户认证、用户档案、目录服 务以及数据交换4 个模块) 以及4 个采用关键技术的远程教育示范工程，其 总体结构如图1 1 所示1 8 1 。 “课件制作工具的研究与开发”专题项目的研究目标是遵循教育部 c e l t s 相关标准，开发一套能方便普通教师使用、具有自主知识产权的课 件制作工具软件，并集成到“网络教育关键技术及示范工程”中。 4 门 r 户 【 教育门户 新 育 课件 业 实时 非网络时上制作作业教育 务 教学 实时教学教育与瓷沥l 子 教学管理结算智能考试管理 磊 答疑 玩 支 撑 用户认证用户档案目录服务数据交拯 皿 台 图1 1e e s 模块结构图 1 5 课题研究的主要研究内容及结构安排 1 5 1 研究内容 论文在“课件制作工具的研究与开发”专题项目的研究和开发工作及其 与“网络教育关键技术及示范工程”项目的系统集成工作的基础上，总结了 一套远程教育x m l 网络课件系统解决方案。方案在分析和学习现有与网络 课件相关的远程教育技术规范的基础上设计了一个网络课件分层结构信息 模型，把网络课件组织成具有课件目录层一课件页面层一媒体资源层三个层 次的分层结构模型，定义了两套标记语言m m l 和p m l ，其中m m l 用于描 述课件目录层，p m l 用于描述课件页面层和媒体资源层，从而实现了对网 络多媒体课件的建模和构造；方案基于三层b s 架构，在数据存储层、事务 逻辑层和用户接口层分别设计部署了网络课件库管理系统、网络课件点播系 统和网络课件开发系统；同时对方案中的两个关键系统软件一一课件制作工 具软件和课件播放器软件作了软件架构分析和系统实现。 应用x m l 网络课件系统解决方案可以在i n t e r n e t 范围内实现课件的内 容制作、发布、检索、使用一体化的课件综合应用平台。本系统是一个面向 教师的制作内容丰富、生动活泼、简洁便利的多媒体课件制作工具及集成开 发环境，使教师在任何时间、任何地点都能方便的制作网络多媒体课件，并 且上传到网络课件库系统中，供共享、交流、学习和使用，同时本系统是 个面向学生的课件资源丰富、易于检索、易于使用的多媒体网络学习环境， 使学生在任何时间、任何地点，都能够自由、高效地进行学习、交流。 论文主要从以下方面展开论述： x m l 网络课件模型 研究如何设计x m l 网络课件系统解决方案的课件描述模型和实现标准 化和开放性的、能够资源共享的课件制作数据描述格式。 x m l 网络课件系统整体解决方案 研究x m l 网络课件系统的整体部署方案。 课件制作工具软件架构与系统实现 研究设计x m l 课件制作工具软件的设计模式、软件构架和设计开发方 法。 课件播放器软件架构与系统实现 研究设计x m l 课件制作工具软件的设计模式、软件构架和设计开发方 法。 1 5 2 结构安排 本文以基于x m l 的网络课件系统解决方案为中心来安排各章节内容。 第一章介绍课题的研究背景。第二章设计x m l 网络课件模型，是整个x m l 网络课件系统解决方案的基础。第三章设计x m l 网络课件系统整体解决方 案。第四章分析课件制作工具软件系统架构、功能模块、设计模式以及系统 实现。第五章分析课件播放器软件系统架构、功能模块、设计模式以及系统 实现。第六章是论文的总结和进一步研究方向。 6 第二章x m l 网络课件模型 基于网络的计算机辅助教学朝着分布化、结构化、协同化方向发展，网 络课件的合理建模和构造成为需要迫切解决的问题。本章在分析和学习现有 与网络课件相关的远程教育技术规范的基础上设计了一个网络课件分层结 构信息模型1 9 1 ，把网络谋件组织成具有课件目录层一课件页面层一媒体资源 层三个层次的分层结构模型，定义了两套标记语言m m l 和p m l ，其中m m l 用于描述课件目录层，p m l 用于描述课件页面层和媒体资源层，从而实现 了对网络多媒体课件的建模和构造，该模型能有效的解决课件网络化中出现 的一些问题。 2 1 国内外远程教育技术规范 现代远程教育以计算机网络( 以及卫星数字通讯) 技术为支撑，具有时 空自由、资源共享、系统开放、便于协作等优点。世界各国在发展现代远程 教育时深刻认识到，学习资源的可共享性和系统的互操作对于网络远程教育 的实用性和经济性具有决定性意义。目前，虽然目前的网络技术已为教育资 源在低水平上的自治与共享( 例如通过h t t p 和h t m l ) 、学习活动的合作 ( 例如通过各种通信工具) 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，国际上已有不少国家和组织致力于远程教育技术标准的研 究。在美国有航空工业计算机辅助训练委员会( a i c c ) 最早提出的计算机 管理教学标准：美国国防部提出的可共享课程对象参照模型( s c o r m ) ；还 有i m s 全球学习联合公司提出的学习系统技术规范。在欧洲方面，有 a r i a d n e ( 欧洲远程教育多媒体制作与销售网联盟) ，p r o m e t e u s ( 促进 欧洲社会教育和培训中使用多媒体工程) ，c e n i s s ( 欧洲标准委员化信息 社会标准化系统) 等组织进行多媒体和远程教学技术标准的研究、国际合作 及本土化工作。目前在国际电气和电子工程师协会学习技术标准委员会( 简 称i e e el t c s ) 的主持下，若干个工作小组正开展网络远程教育技术标准的 制定和修订工作，将形成i e e e l 4 8 4 标准。国际标准化组织i s o 于1 9 9 9 年 成立了一个j t c l s c 3 6 委员会，专门从事学习、教育、培训技术标准的征 集、修订和批准工作，目前已有美国、英国、德国、日本、乌克兰等国提交 了标准议案。世界上许多国家十分重视教育技术国际标准的采用，组织力量 参与国际标准制定与本土化工作，其中法国、德国、西班牙已完成了部分 i e e el t s c 标准的本土化工作，荷兰、希腊、意大利等国家即将推出他们的 教育技术标准草案。美国i m s 公司从1 9 9 9 年开始在美国、英国、欧洲、澳 大利亚和新加坡等国家推广i e e el t c s 的标准并收集各地的反馈结果以丰 富和完善标准。 我国从2 0 0 1 年开始启动了教育信息化技术标准( c e l t s ：c h i n e s e e l e a r n i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d s ，简称c e l t s ) 研究项目，该项目以国 际国内现代远程教育的大发展与大竞争为背景，以促进和保护我国现代远程 教育的发展为出发点，以实现资源共享、支持系统互操作、保障远程教育服 务质量为目标，通过跟踪国际标准研究工作和引进相关国际标准，根据我国 教育实际情况修订与创建各项标准，最终形成有中国特色的现代远程教育标 准体系。下面，我们对这些规范进行简要的介绍。 2 。i 1i m s ( i n s t r u c t i o n a l m a n a g e m e n ts y s t e m g l o b a l l e a r n i n g c o n s o r t i u m ) 公开发布的i m s 元数据规范m 1 是i e e e 一系列规范中第一个定义基于 i n t e r n e t 的教学体系的。i m sg 1 0 b a ll e a r n i n gc o n s o r t i h m 主要制定课件 内容在线发布的一些框架，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。 i m s 已经发布了一系列的教育规范【l l 有：m e t a d a t a 、c o n t e n t p a c k a g i n g 、e n t e r p r i s e 、q u e s t i o n & t e s t 等等。每一个规范由三部分组成： 信息模型、x m l 捆绑规范以及最优实践指南。其中元数据规范是其他规范的 基础。i m sc o n t e n tp a c k a g i n gs p e c i f ic a t i o n s 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。 i m sc 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 s t ”1 用x m l 定义了一个标准格式， 这个标准格式描述出一个远程教育系统的基本结构，由于它是用x m l 定义 的，因此有很好的扩展性。 图2 1 是i m s 定义的内容结构的数据结构。 i m s 规定课件中必须有一个名为”i m s m a n i f e s t x m l ”的x m l 文件，此 文件详细定义了课件中内容的元数据、编排、以及内容的来源。i m sc o n t e n t p a c k a g i n gs p e c i f i c a t i o n s 的核心就是对i m s m a n i f e s t x m l 中所使用的内 容进行了详细的界定。 从图2 1 中可知，i m s m a n i f e s t x m l 文件中有一个根元素m a n i f e s t ， 是该文件的起始点，也是文件中的关键元素，在这个元素下面有以下几个子 元素m e t a d a t a 、o r g a n i z a t i o n s 、r e s o u e e s 。其中m e t a d a t a 是m a n i f e s t 的 原数据描述，包括课件名、描述、关键词、引用的大纲版本等信息； o r g a n i z a t i o i l s 是课件的详细组织结构，描述内容的层次及先后次序，其中 每一个i t e m 代表课件中的一个部分：r e s o u c e s 是课件内容所涉及到的文档 资源描述，是o r g a n i z a t i o n s 中的i t e m 所指向的具体文档。 图2 1i i v l s 内容数据结构 2 1 2s c o r m ( t h es h a r a b l ec o n t e n t0 b j e e tr e f e r e n c em o d e l ) s c o r m f ”1 是美国联邦政府下的组织a d u “1 ( a d v a n c e dd is 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 ) 制订的一份规范。它主要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。该文档主要集中讨论以下两个主题： 内容聚集模型c a m ( c o n t e n ta g g r e g a t i o nm o d e l ) 和运行环境( r u n t i m e e n v i r o n m e n t ) 。 2 1 2 1s c o r m 内容聚集模型 s c o r m 内容聚集模型的目的是为制作学习内容提供一个通用的包装方 法。学习内容可以是已有的、可重用的、可共享的及互操作的学习资源。s c o r m c a m 详细定义了学习内容如何被识别和描述、集成为一门课件或课件的一部 分，以及在知识库或者l m s ( l e a r n i n g m a n a g e m e n ts y s t e m ) 之间移动。s c o r m c a m 详细说明了实现前两个过程的技术方法，并期望很快完成实现最后过程 的机制。模型包含了内容结构格式( c a f ) 和元数据的规格说明。 2 1 2 2s c o r m 运行环境 s c o r m 运行环境的目的是在基于学习内容的共享学习对象( s c o ) 和学习 管理系统( l m s ) 之间提供一种互操作方法。s c o r m 的要求是不论创作学习内 容的工具是什么，学习内容必须是可以在多个l m s 之间可互操作的。为了使 这成为可能，运行环境必须具有：一个通用的创作内容的方法、一个通用内 容与其他l m s 通讯的方法、在l m s 和内容执行期间交换预定义的数据元素。 s c o r m 运行环境的这三个组件在该文裆中被分别定义为l a u n c h 、a p i 和数 据模型。 2 1 3i e e ep 1 4 8 4 1 1 5 1 标准简介 l t s c 是远程教育规范的一个基准，在此基础上，其他国际组织相继开 发了一系列基于i n t e r n e t 的教育标准。如元数据l o m 等。在i e e el t s c ( i e e e 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 的主持下，若干个工作小组正 在开展网络远程教育技术标准的制订和修订工作，将形成i e e ep 1 4 8 4 标准。 现在p 1 4 8 4 已经为基于构件的教学技术系统建立了一个复杂的总体构架的 参考模型。围绕该模型，将制订出一系列规范，其中与课程及应用相关的标 准有：p 1 4 8 4 1 0 课件语言互换规范、p 1 4 8 4 6 课程编列规范、p 1 4 8 4 1 7 内 容包装规范。 各规范的主要研究内容和目标分别为：p 1 4 8 4 1 0 主要制订基于计算机 的课件标准格式，通过该格式课件内容可以从一种著作系统方便地转换为另 一种系统中。p 1 4 8 4 6 主要是指定一门规范的语言和支撑环境以管理学习技 术系统的活动进程。p 1 4 8 4 1 7 的研究内容主要是描述用以在基于i n t e r n e t 学习内容间的互操作性的数据结构以及学习内容的包装。这些学习内容可能 来自不同的作者、出版商、以及相应的学习内容开发商。典型的学习内容是 系列组件的集合，这些组件可以被拷贝、传输、购买、执行和使用的独立单 元。这些单元可以组合成大更大的单元。规范不会致力于描述可以移植的内 容、但会为内容包装描述一个可以移植的方法。研究目标是定义一个标准的 数据结构，用来交换学习内容。包的格式不仅允许媒体组件( 文本、图像、 音频、视频) 的编辑，而且支持元数据、属性和支持材料的通用包装即一个 独立传输单元中所有的一切。但目前这一系列规范都没有制订出来。 2 1 4c e i j r s 2 0 0 0 年底，教育部高教司联合清华大学、北京大学、北京师范大学、 华东师范大学、上海交通大学等十余所高校，成立了中国现代远程教育技术 标准化委员会1 。该委员会致力于借鉴国际上比较成熟的标准，在此基础 上一方面结合我国的实际情况进行本土化的工作，另一方面结合我国网上教 育的具体实践，对标准进行修订和完善，使之与国际接轨，并为国际的标准 提供中国的个案补充，同时符合本国的国情，以利于我国远程教育的长远发 展。 1 0 通过分析国际上关于教育信息技术标准的研究线索，特别是参照i e e e p 1 4 8 4 的框架，该委员会提出了我国现代远程教育标准体系，并于2 0 0 1 年 4 月2 9 日颁布了现代远程教育技术规范( 教学资源部分) 1 0 版。 2 2 x m l 2 2 1 x m l 简介 x m l 【”1 ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 可扩展的标记语言) 是一种元标记 语言，它提供描述结构化数据的格式，并且使开发人员可以以标准而一致的 方式轻松地描述和提供任何应用程序中的多格式结构化数据。x m l 使内容 声明更精确，并且提供跨多个平台的更有意义的搜索结果。另外，x m l 使 用于查看和操作数据的基于w e b 的新一代应用程序成为可能。 x m l 是互联网联合组织( w 3 c ) 创建的一组规范，以便于软件开发人员 和内容创作者在网页上组织信息，其目的不仅在于满足不断增长的网络应用 需求，同时还希望借此能够确保在通过网络进行交互合作时，具有良好的可 靠性和与交互操作性。使用它可以描述非常复杂的w e b 页面，如复杂的数学 公式”、化学分子式u 9 等。 与h t m l 一样，x m l 也源自s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z em a r k u p l a n g u a g e ) ，它保留了s g m l 8 0 的功能，使复杂程度降低了2 0 ，而且有着 h t m l 语言所欠缺的伸缩性与灵活性。x m l 实际上是一套定义语义标记的规 则，使用者可以自行定义标记、属性名及描述法来描述文件中的任何数据元 素，从而突破了h t m l 固定标记集合的约束，使文件的内容更丰富更复杂并 组成一个完整的信息体系。这些标记将文档分成许多部件并对这些部件加以 标识。它也是元标记语言，即定义了用于定义其他与特定领域有关的、语义 的、结构化的标记语言的句法语言。 x m l 主要有三个要素：s c h e m a ( 模式) 、x s l ( e x t e n s i b l es t y l e s h e e t l a l l g u a g e 一可扩展样式语言) 和x l l ( e x t e n s i b l el i n kl a g u a g e 一一可扩展 链接语言) 。s c h e m a 规定了x m l 文件的逻辑结