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东南大学硕士论文 个基于x m l 的教案制作工具的设计和实现 摘要 近几年，我国现代远程教育得到了很大的发展，国内外有关现代远程 教育的技术规范也相继涌现，其巾，学习资源共享与复用是国内外现代远 程教育追求的一个重要目标。 教案制作是教师在现代远程教育工作中的一个重要部分。随着计算机 在教学上的广泛使用，越来越多的教师开始使用电子教案。电子教案也是 一种重要的学习资源，电子教案制作；和教案学习资源的有效共享与复用对 于现代远程教育具有重要有意义。 本文简单介绍了和工具设计有关的一些现代远程教育相关标准的概 况。参考国际上关于学习资源共享的标准，结合教案本身的特点，本文给 出了基于x m l 的教案制作工具的设计思想：教案学习资源的共享与复用， 教案内容的结构化设计以及教案内容与显示信息之间的分离。另外结合工 具的特点本文还给出了使用e b u i l d e r 制作教案的一般制作流程和教案设计 方式。为了使工具的设计思想得以实现，通过参考s c o r m 的内容聚合模 型，本文给出了面向教案的内容模型和用x m l 描述教案资源的模式。此外， 本文还从需求分析，系统框架，系统详细设计与分析和工具主要功能等方 面介绍了该工具的设i - t - , r l 实现。 关键词：内容对象、学习资源、复用、x m l 、s c o r m 东南大学硕士论文 个摧于x m l 的教案制作工具的设计和实现 a b s t r a c t c u r r e n t l y , g r e a tp r o g r e s s0 1 1t h ea d v a n c e dr e m o t ee d u c a t i o nh a sb e e nm a d ej nc h i n a a n da i lk i n d so fs t a n d a r d sa b o u tt h ea d v a n c e dr e m o t ee d u c a t i o nh a v ee m e r g e d t h em a i n g o a lo f s o m eo ft h o s es t a n d a r d si st om a k e l e a r n i n gr e s o u r c eb er e u s a b l e m a k i n gt e a c h i n gp r e s e n t a t i o ni sa ni m p o r t a n tp a r to ft e a c h e r s w o r k n o w a d a y s ，m o r e a n dm o r et e a c h e r sb e g i nt om a k ea n du s ee l e c t r o n i ct e a c h i n g p r e s e n t a t i o n e l e c t r o n i ct e a c h i n g p r e s e n t a t i o n sa r ei m p o r t a n tl e a r n i n gr e s o u r c e s m a k i n gt e a c h i n gp r e s e n t a t i o nm a dt e a c h i n g p r e s e n t a t i o nl e a r n i n gr e s o n r c er e n s ei ss i g n i f z c a n tf o rt h ea d v a n c c dr e m o t ee d u c a t i o n t h i sp a 口e r b r i e f l y i n t r o d u c e ss o m ei n t m n a t i o n a ls t a n d a r d sa b o u tt h ea d v a n c e dr e m o t e e d u c a l 【i o n g i v e nt h en a t u r e so ft e a c h i n g p r e s e n t a t i o n 、b yr e f e r r i n gt h ew a yo fl e a r n i n g r e s o l j r c er e u s ef i o i es o m ei n t e m a t i o n a js t a n d a r d sa b o u tt h ea d v a n c c ( jr e m o t ee d u c a t i o n t h i s p a p e rp r e s e n t s o m e d e s i g n i d e a sa b o u tt h ex m lb a s e d a u t h o l i n g t 0 0 1 f o r f e a c h i n g p r e s e n t a t i o nt h a ti n c l u d el e a r n i n gr e s o u r c er e u s ef o rt e a c h i n gp l e s e n t a t i o n c o n t e n ts t r u c t u r e d e s i g no ft e a c h i n gp r e s e n t a t i o n ，s e p a r a t i o n0 fc o n l e n ta n ds t y l ei 1 1 f b r m a t i o n a n dg f v e nt h e c h a r a c t e r so ft h et o o l ，t h i s p a p e r a l s o p r e s e n t s s o i t l em e t h o d so f a u t h o r i n gt e a c h i n g p r e s e n t a t i o n b yr e f e r r i n g t h ec o n t e n ta g g r e g a t i o nm o d e lo fs c o r m ，t h i sp a p e rg i v ea c o n t e n tm o d e if o rt e a c h i n gp r e s e n t a t i o na n dt h ew a vo fu s i n gx h l i t od e s c r i b et h el e a r n i n g r e s o u r c ef o rt e a c h i n gp r e s e n t a t i o ni no r d e rt oi m p l e m e n tt h ei d e a so fd e s i g n i n g 血et o o l i n a d d i t i o n ，t h i sp a p e rg i v e st h es y s t e md e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t h ea u t h o r i n gt 0 0 1 k e y w o r d s ：c o n t e n to b j e c t ，l e a r n i n gr e s o u r c e ，r e u s e ，x m l ，s c o r m i l 东南大学学位论文 独创性声明及使用授权说明 一、学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除r 文中特别加以标注和致谢的 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 含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同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 的说明并表示了谢意。 签名：阻趣盘日期：硅! ! i ：生q f 二、关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人 所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复 制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除 在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大 学研究生院办理。 签名：峭导师签名：鬈品塑日期：世 东南大学硕士论文卜慕于x m l 的教案制作工具的设计和实现 第一章绪言 1 1 背景 这儿年来我刚在现代远群教育方面投入了大量的人力平物力先后启动丫面向2 1 世纪教育振 兴行动计划“现代远程教育工程”和国家”十五”科技攻关重大专项“网络教育关键技术及示范工程 等重大项目。 世界上有很多组织机构致力于基于网络的学习资源相关技术研究，并且开发了有关技术规范， 其中和学习资源共享相关的技术规范包括：i e e e l t s cl o m i m s c o n t e n tp a c k a g i n g ，a d ls c o r m 。 i e e el t s c ( l e a m i n g t 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 ) 是i e e e 下的一个专门对教育软件、学习资 源、教育信息系统开发管理和维护进行规范的标准化组织。体系结构与参考模型( a r c h i t e c t u r ea n d r e f e f e n c em o d e l ) 是i e e el q s c 的一个重要规范，它反映了现代远程教育系统整体框架，很多现代 远程教育规范和标准都是围绕其中的。部分进行的。l o m 口1 ( l e a r n i n g o b j e c t m e t a d a t a ，学习对象元 数据) 是他们的义一个重要规范，目前该规范的影响较大，是当前最重要的关于现代远程学习资源 的数据模型，它将描述学习对象的数据元素组台成不同的类别，最后一个类别( 即分类) 允许用户 根据任意的分类结构对学习对象进行分类。由于任何分类法都能被引州，这个类别提供了一种简单 的扩展机制。另外，l t s c 止在探讨学习者信息模型，以便教学系统能够实现互操作的个性化教学。 i m s ( 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 m ，或称i m sg l o b a l l e a r n i n gc o n s o r t i u m ，l n c ) 的l r m l 3 】 ( l e a r n i n g r e s o u r c em e t a d a t a ，学习资源元数据) 规范对i e e el t s c 的l o m 有着直接的影响。i m s 的另一个重耍技术规范姓i m sc o n t e n tp a c k a g i n g h l ( 内容打包) ，它为不同系统和一【：具之间交换数字 式学习资渊提供了一个标准途径。a d l ( a d v a n c e dd i s t r i b u t e dl e a r n i n g ) 是由美国国防部和其他政府机 构发起的，教育界雨i _ l 。业界一起参与的一个组纵机构，致力丁高质姑学习资源的建设，以便这些资 涨能够随时随地可存墩、按学习者的要求可剪裁。s c o r m l 5 1 ( 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 e m o d e l ，可共享内容对象参考模型) 是他们的一个颇具影响的标准。s c o r m 的特点是突出学习内容 的可复用、可跟踪羽i 操作，并将控制信息从学习资澌i 中分离山来以支持资源的可组装来满足个 性化的要求。s c o r m 的内容包装参照i m s 内容打包规范，而内律结构参 ! i ca i c c ( a v i a t i o ni n d u s t r y c b t c o m m i t t e e ) 的c m i ( c o m p u t e r m a n a g e d n s t r u c t i o n ) 中的有关技术规范。 从上面的标准耳| j 发展趋势米看，人们围绕学习资源的可发现、叫组装平| i - u 跟踪来研究学习资源 管理以实现学习资源的共享、交挟、复川和优化，并支持现代远群教育的个性化和智能化。学习 资源的共享与复j 可以说是现代远程教育的一个重要目标，学习资源共享与复川不但能够带来了巨 人的经济效益，而且还能节省大繁的时间并且使优秀的学习资源得到广泛使用。 x m l p “( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 可扩展标记语言) 的出现为学习资源批享与复剧带来 了机遇。随着x m l 及相芙技术的发展，逐步开始采j 1 jx m l 来描述学习资源的元数据和内容结构。 x m l 是一个数据表示的开放标准，它独立_ 丁系统平处理程序，这种独立性已经被十几年的s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ) 麻h j 经验所证实。x m l 把这种能力扩展到w e b 上。它具 有简单性、开放性、可扩展性、灵活性平臼描述性等特性，x m l 所具有的特点非常适合描述学习资 源和学习资源之间的关系以及学习资源的注册与发现。另外x m l 和x s l t i8 】( x s l t r a n s f o r m a t i o n s ) 技术为内容和显示信息的分离提供了有效的方式。x m l 的这些特点使得x m l 成为学习资源共享与 复用得以实现的重要基础。基于x m l 的学习资源管理系统和制作系统具有更好的开放性、扩展性 和互操作性。 教案制作是教师教学r 作的一个重要部分。随着计算机在教学上的j h 泛使川，越来越多的教师 开始使朋电子教察。i b 子教案也是种重要的学习资源，电子敦案制作和教案学习资源有效的共享 与复用对于现代远f 辩女育凡有重要的意义。但是，对_ r 教案这种特殊的学习资源，尚未得到足够重 视。现在的电子教雍火多便刚一般的字处理i 凡制 1 。，如微软的w o r d 和p o w e r p o i n t 等。这些下具 目前尚未考虑学习资源共享和电子教案本身的特点以及制作上的特殊要求。川这些i ：具制作出来的 教案的结构，内弈年显示信息耦合在一起，使教案学习资源在共享与复川以及制作方面都受到了很 大的限制。 东南大学硕士论文 一个基于x m i ，的教案制作：r 具的设计和实现 国际上这些关于一般学习资源的规范在很大程度上可以应用于教案学习资源的制作上。一般学 习资源的可发现，可交换，可组装，可共享以及可复用等都是教案学习资源所需要具有的。但教案 也有它本身的特点它主要由教师来控制教案内容的浏览。根据教案学习资源的特点本文对这些 规范进行简化和修改使其适合教案学习资源制作的需求，并且充分利用x m l 及其相关技术的特点 设计和实现了基于x m l 的教案制作t 具，把这个工具取名为e b u i l d e r 。 1 2 论文的主要工作 论文的主要工作有三个方面： 1 )了解当前现代远程教育状况，研究了国际上现代远程教育的相关规范，特别是一些关于学习资 源共享与复用的规范，另外了解当前教案制作状况和教案本身的特点。 2 )根据教案本身的特点和国际上一些学习资源规范的重要思想，确立了i ：具的设计思想并且设计 了关于面向教案的学习资源内容模型。 3 )以工具的设计思想和面向教案的内容模型为基础改计和实现了一个基于x m l 的教案制作j ：具。 其中资源管理中心模块，复杂内容对象制作模块，简单内容对象制作模块，样式表制作模块和 教案发布模块等由本人负责。其他部分隋铭巍和王琛影负责。 1 3 内容安排 论文的其他各章主要内容安排如下： 1 ) e b u i d l e r 的设计思想部分主要介绍了e b u i l d e r 的设计思想，教案学习资源共享与复用，教案内 容的结构化设计以及教案内容和显示信息分离以及使用e b u i l d e r 制作教案的一般制作流群和 教案设计方式。 2 )面向教案的内容模型部分详细的介纲了面向教案的资源组件，资源组件的结构，以及工具本地 如何用x m l 来描述组织资源组件。 3 )系统的设计和实现部分从需求分析，系统框架，一具的主要功能吼及系统的详细设计等方面介 绍了整个系统的设计和实现。 4 )总结与展望部分给出了本文的总结，工具有待改进的地方以及以后对： 具的可能的扩展。 5 )附录部分给出了一个用来说明工具如何使用x m l 描述资源组件的例子。 2 东南大学硕士论文 一个基于x m l 的教案制作工具的设计和实现 第二章e b u i l d e r 的设计思想 学习资源的共享与复用已经成为现代远程教育追求的一个重要目标本文把s c o r m 中关于学 习资源共享与复用的思想和方式应用到教案学习资源制作上饺教案学习资源能够共享与复州，数寰 学习资源的共享与复用是e ，b u i l d e r 的核心设计思想。教案一般是课程内脊的概要，一门课程一般是 由很多知识点构成这些知识点之间存在复杂的关系，通过建戗圭识点2 问的复杂荚系就形成了教 案知识点结构设计，知识点结构设计是教案的p = | 容结构的核心，教案内容的结构化设计是e b u i i d e r 的一个主要思想。用x m l 来表示教案的内容，内容的显示信息放在样式表中，这样就产生了e b u i l d e r 的另一个主要思想：内容和显示信息分离。另外，结合t = 具的特点给出了使用e b u i l d e r 制作教案的 一般制作流程和教案设计方式。 2 1 案学习资源的共享与复用 从s c o r m 规范和其他一些关于现代远程教爵的规范可以看出当前关 一现代远科教育乃f f f 的 个主要特点为学习者提供个性化学习服务，为了提供个性化的学习服务，需要学习资源具有可共享、 可组装、可跟踪、可搜索和可发现的特性，另外还要对学习者进行认识年建模，以便为每个学习者 提供合适的学习内容。 教案是教学内容的概要，供教师在上课时参考用的。教案是由教师来浏览的，由教师来决定所 讲内容的顺序。所以我们不需要对学习者进行建模，也不需要根据当前学习者的学习结果和学习管 理系统交互来决定下次为学习者提供合适的内容这样就消除了为适应白动授课系统而对学习资 源制作上产生的复杂性。为了适应自动授课系统，学习资源内一般要提供和l m s 交互的a p l ，对每 个学习资源还要有前驱条件，以便根据学习者的学习结果来决定下一次使 j 的学习资源。 所以把s c o r m 中关于学习资源制作的思想和方法用到教案学习资源制作上，不但可以消除为 了实现个性化学习学习资源和l m s 系统交互的复杂性，而且可以保留资源的可共享、可组装、可搜 索和可发现的优点。为了使s c o r m 中关于学习资源的可共享、可组装、可搜索和可发现的特点能 够用到教案学习资源制作上我们参考s c o r m 中的做法也把教案学习资源分成各种组件，通过结 构来组装资源，在不同系统之间交换资源时，用i m s 打包规范来包装资源而工具本身则使用一个 和i m s 打包规范类似结构来组织管理资源，详细介绍可以参考“面向教案的内容模型”部分。 用这种新的方式制作教案可以更加快速和灵活。当有了大量可共享的教案学习资源后，在制作 教案时就不需要从头做起，通过搜索相关的教案学习资源，稍微加以修改和组合，就能快速的制作 出符合要求的教案。为了使资源能够共享与复用，在制作教案学习资源时，要保证这些资源和上下 文无关。由于教案是组装成的，所以可以方便灵活的调整结构，替换或者修改其中的内容。用这种 方式制作教案，当形成全国范围的网络资源库时，制作教案就会更加快速容易并且优秀的资源会得 到广泛的使用。 教案学习资源的共享与复用有很重要的实际意义。从全国高校范围来看，大部分同样的课程都 会在不同的高校讲授，如果每个教同样课程的教师都要制作基本上同样的教案，那将是很大的重复 劳动。这些教案可能会有某些细节性的差别，但本质的内容大部分都是相同的。这些本质内容和相 同的内容是可以提取出来共享的。即使同个教师讲同样的课程，铂剜。对不同的上课对雾时，可能 需要重新制作内容基本相似教案，但其本质的内容还是相同的。如果能让教师制作出这些本质内容， 在面对不同上下文时，只需要对本质的内容进行简单的扩展和调整，那么就可以减轻教师制作教案 的工作量。如果把这些本质的和常用的学习资源放在网络资源库中，就会有利于优秀的教案或者学 习资源被广泛的使用，能够发挥各个高校的优势力量使全国的优秀学习资源得到充分利用。学习 资源的充分共享与复用带来的实用性和经济性是巨大的。 2 2 教案内容的结构化设计 教案是教学内容的概要。教学内容一般都是有机的知识体系，从抽象层次看它是由不同层次的 知识点组成。这些知识点之间还存在复杂的关系，其中包括：包含关系也就是层次关系一l 二层知识 点包含下层知识点；另外，同一层知识点之间又存在前后序关系。这种知识点之间的关系就是知识 点结构，知识点结构可以用有向图来表示。在制作教案时，知识点结构可以作为教案的内容结构。 3 一塑查兰婴主堡苎 二! 苎王兰兰! 墅墼墨型堡三墨些堡盐塑壅翌 在把s c o r m 的内容模型应用到教案学习资源上时，对内容结构部分进行了扩展，使其能够表示知 识点结构。在实际制作教案时可以使用这种复杂的知识点结构表示内容结构，也可以使用简单的 树形目录结构表示内容结构。教案的内容结构设计主要就是指这种复杂的知识结构设计。教案内容 的结构化设计具有以下几个特点： 1 )复杂的知识点结构一般可以派生出不同的知识点序列。在实际上课时，可以根据不同的上课对 象和情况，选用不同的知识点序列，但是这些序列要符台由知识点结构所表示的知识点之间的 关系。 2 )一个知识点一般可阻用不同的材料来表达。讲授同样的知识点可以$ t 对不同的对象选用不同的 材料。如，层次高的学生可以用抽象一点的材料，层次低的学生可以用详细一点的材判。 3 ) e b u i l d e r 提供了个图形化的工具号用于分析制作知识点关系图。教师还可以也一种很好的 方式把知识点之问的复杂关系以图形化的方式表示出米。教师不但可以深入的理解知识点之间 的关系，还可以商观的表示出来。这样教师就可以更好的把握课群的体系结构。 4 )学生通过这样图形化的内容结构，可以更好的从整体上学习和理解整个课程，消除了只见树木 不见森林的情况。就像张地图，学生和教师能够看到自己的所处的位置和所走的路线。制作 教案时，可以用知识点的结构关系来统领学习内容，这样制作出来的教案，使教师和学生上课 时不但能够参考上课内容，而且能够参考上课内容的体系结构。 5 )另外知识点结构还能够的作为种独立学习资源共享与复用， 2 3 内容和显示信息分离 。 内容和显示信息的分离随着标记语言的出现就有了。h t m l 9 l 很早就开始使用c s s ”j 来表示网 页的风格，但其内容和显示信息的分离还不是那么彻底，现在的x h t m l | 1 ”已经开始向内容和显示 信息分离的方向发展。后来随着x m l 羊x s l t 等相关技术的发展和”l 泛使朋，内容和形式的分离更 加简单并且成为了一种趋势。随着语义w e b 12 1 的发展，更需要内容羽i 显示信息的分离，因为语义 w e b 的核心就是让机器自动处理w e b 上的内容，内容和显示信息的分离更有利于机器自动处理内容。 考虑到内容和显示信息分离优点和发展趋势，在e b u i l d e r 中使用x m l 来表示教案的内容，用 样式表( s t y l e s h e e t ) 表示内容的显示信息，在发布教案时，可以很方便的使用x s l t 技术将内容 和显示信息结合起来。显示信息一般是给人看的，不同的人有不同的爱好，喜欢不同的显示方式， 可以很方便的通过改变样式表来改变显示方式。因为内容用x m l 表示，如果需要，就可以用程序 自动处理教案内容中的信息。可以很方便的把x m l 格式的教案转换成其他形式，增强了不同丁具 之间的互操作性。e ，b u i l d e r 目前只支持把x m l 格式的教案内容转换成x h t m l 形式，在浏览器中 使用。 2 4 教案制作方式 e b u i l d e r 支持的教案制作方式是从学习资源共享与复用的角度和教案本身的特点来分析教案的 制作，这样的制作方式有利用于学习资源共享与复用和教案制作。另外使用e - b u i l d e r 能够方便灵活 的制作和使用学习资源组件。整体上可以把e b u i l d e r 看成一个资源组件工厂所有制作活动都是围 绕内容对象的制作进行。 2 g i 制作流程 制作流程一般分成四个阶段：分析阶段，可复j = j 学习资源制作阶段，具体教案制作阶段和教案 发布阶段。前两个阶段是可选的，后两个阶段是制作实际可浏览教案所必须的。 分析阶段；就是要确立一个大致的制作方案。一般是根据当前要制作内容的主题，在资源库中 搜索相关的学习资源。然后确定我们还要制作哪些内容，哪些内容作为可复用的资源制作以及哪些 内容作为和上下文相关的资源制作。 可复用学习资源制作阶段：这个阶段主要制作一些能够复用的学习资源组件，其中包括框架性 的复杂内容对象，独立于上下文的内容对象和知识点结构等。 具体教案制作阶段：制作一些和上下文相关的内容。把相关的可兆享的内容对缘平上f 文相关 的内容聚合起来形成面向特定上下文的完整复杂内容对象。也可以对框架性的复杂内容加入一些上 下文相关的浏览序列信息和一些辅助信息，使其成为一个面向特定上f 文的完整内容对象。这样的 4 东南大学硕士论文 一个基于x m l 的教案制作工具的设汁和实现 完整的复杂内容对象是基于x m l 格式的，还不能直接浏览播放。 教案发布阶段：最后我们还要使用x s l q 技术将完整的复杂内容对象转换成可浏览播放的文件 格式，缺省情况下，转换为x h t m l 形式在浏览器中浏览播放。当然也可以通过改变样式表将其转 换成其他形式，如p d f ( a d o b e 的可移植文档格式文件的扩展名) 形式。 2 4 2 教案设计方式 各种粒度的教案都用内容对象来表示，教案设计方式主要是指复杂内容对象的设计方式。从复 杂内容对象的设计来看，可以分成这儿种情况：完全设计，白顶而下设计，自底而上设计，混合设 计等。 完全设计：先把整个复杂内容对象的结构全部设汁好。每个结点都是一个简单内容对象。然厉 制作每个叶子上的简单内容对象内容。 自顶而下设计：先分析当前复杂内容对象大致可以分成那些部分，然后再对各个部分进行细化。 和软件设计中的自上而下设计方式相似。对予像一门课这样大粒度复杂的内容通常采用这种方式。 自底而上设计：先不考虑整体结构，根据需要制作底层的i ； j 容，然后可以一步一步把底层内容 向上组合，直到形成我们所需要的粒度。这种方式支持增量式开发。例如，一个教师可能是每讲一 节课制作这节课的教案。讲完一部分后，在把他们集成起来形成更大粒度的教案，直到最后形成一 门课的完整教案。 混合设计：混合设计是指这几神方式结合起来使j 1 1 。 一般在整体结构上采用白上而下。把已经内容模块组合起来使川白l ：而上。对制作某些结构简 单的模块我们采用完全设计。这些方式可以根据需要灵活选择使用。一般情况我们都是采用这种混 合方式，因为我们通常不会从零做起，是在已有学习资源的基础上进行扩展组合。 东南大学硕士论文 一个基于x m l 的教案制作工具的设计和实现 第三章面向教案的内容模型 为了使实现教案学习资源共享与复用以及组装式教案制作，需要把教案划分成各种资源组件， 用一定的结构从资源组件的外部来把这些资源组件组装成完整的教案。在这些学习资源组件的划分 和组装上参照了a d l 的s c o r m 模型，对其进行了一定的简化和扩展来适应教案资源制作的需要。 e - b u i l d e r 可以看成是资源组件的制作，管理和组装的集成工具，也可以看成是一个教案资源射什：l 厂。整个工具是以资源组件为中心。为了在资源库和l 一具之间传递学习资源组件，我们采用i m s 内 容包装规范对各种要传递的资源组件进行包装。关于如何用i m s 内容打包规范包装教案资源组件请 参考隋铭巍的毕业论文。由于e b u i l d e r 本身要对教案资源组件进行描述和组织，参照i m s 的内容 包装规范，根据工具本身的需要设计了一个用x m l 对本地的资源组件进行描述和组织的结构，它 可以很方便就可以转换成i m s 内容打包格式。各种学习资源组件都可以用元数据进行描述以便于 搜索和发现，在元数据的选取上参考了l o m 。要想更详细的了解关于学习资源的元数据，请参考 l o m 规范或者s c o r m 规范- f 元数据部分。 3 1 教案资源组件 为了使教案资源能够复用和组装，妥把敦集资源划分成各种粒度的资源组件，确立他们之间的 组合关系。有了这些教案资源组件就可以方便灵活的复用和组装教案资源，快速方便的制作教案。 这一节主要介绍构成教案的各种资源组件，资源组件之间的关系以及如何利用这些资源组件制作教 案。 。 3 1 1 资源组件 面向教榘的资源组件是教案学习资源共享与复用的基础。在资源组件的选取上参考了s c o r m ， 并且增加了内容结构和样式表。这一小节将详细介绍了各种教案资源组件。 1 1 内容结构 内容结构主要有两种，一种是复杂的知识点结构，一种是简单的树形i ；t 录结构；教案的知识点 结构反映了对一门课的深刻理解和本质上的把握，它不但对教师上课有重要的指导意义而且对学生 从整体上掌握课程也有重要的作用。把内容结构，特别是知识点结构，作为一种独立的教案学习资 源进行共享与复用有非常重要的实际意义。 我们使用x m l 来表示内容结构，其中完整的知识点结构是一个有向图，由内容结构可以派生 出多个知识点的实际讲授序列，这些序列也可以在x m l 文档中用树结构表示出来。 内容结构作为资源组件有两种形式，一种以独立的x m l 文件存放的，另一种作为一个复杂内 容对象( 参考关于复杂内容对象的介绍) 内容结构使用。在制作复杂内容对象时，可以把独立文件 形式的内容结构复制过来作为复杂内容对象的内容结构。也可以把复杂内容对象的内容结构提取出 来作为独立的内容结构存放，但要解除和每个节点和实际内容的连接。两种形式的内容结构都可以 被搜索发现与复用。 2 ) 素材 素材是粒度很小的一种资源，它们是电子形式的文本，图片，声音和视频等。目前，我们的工 具只支持图片素材。素材可以用元数据描述，以便于查找和发现。由r 丁素材粒度比较小，就比较容 易复用，是复用率比较高的一种学习资源。 3 1 简单内容对象 简单内容对象表示逻辑上比较完鹅的一段教学内容，通过教授这段教学内容可以完成一定的教 学目标或者说学生通过学习这段内容的可以获得一定的学习成果。一般情况下用来支持知识点结构 中最小粒度的知识点的学习。如果需要在多种学习上下文下复用简单内容对象，那么在制作时，应 该保持内容对象独立于课程的上下文。为了使简单内容对象更容易在不同的教学上下文中重用，它 应该保持一个比较小的粒度。但是简单内容对象的具体大小是没有限制的。一种极端情况是整个教 案就用一个简单内容对象表示。教案开发者要根据需要多少信息来完戏一定的教学任务和所希望得 到的共事程度来决定简单内容对象的大小。 简单内容对象的具体内容用x m l 表示，它的显示信息存放在样式表中。在实际发布或者预览 6 东南大学硕士论文 一个基于x m l 的教案制作工具的设计和实现 时，才将内容和显示信息才结合在一起。缺省的情况下，可以使用x s l t 技术应用相应的样式表把 这些内容转换成x h t m l 格式的文件在浏览器中避行浏竖。我们也可以改变相应的样式表把它转换 成其他各种格式的可浏览形式的文件。样式表也作为一种独立的资源组件使用，可以被搜索，发现 与复用。 4 1 复杂内容对象 简单内容对象可以按_ 【! c c 一定的结构组装成复杂内容对象来表示更多的教学内容，复杂内容对象 可以进一步聚合成更大粒度的复杂内容对象。复杂内容对象的结构实际上是对十句成它的内容对象的 一种组织，它在外部描述了构成它的内容对象之间关系。在实际的教寨制作中可能会需要两种情况 的复杂内容对象。一种用来表示一段教学内容的本质结构和内容，不包含和具体上下文相关的浏览 序列信息和内容在使用时，可以棍据不同的上r 文，加入具体的浏览序列和特定于上下文的内容 形成面向特定上f 文的复杂内容剥象。这种内容对象便于兆享。另一种情况是直接制作面向特定上 下文的复杂内容对象，这样的内容对象制作起米比较简单但是它的复用性会降低，制作者可以根 据实际情况来确定使用哪一种。复杂内容对象的粒度比较灵活既可以表示- - t - j 课的教案，也可以 表示节课的教案。复杂内容对象可以转换成可浏览格式文竹进行浏览播放。 3 1 2 资源组件的结构 可以使用各种教案资源组件组装教案，组成教案的各种资源组件之间的结构关系可以借用面向 对象的对象圈来描述，如图3 2 1 所示。从图中可以看到：组成教案的资源组件大致可以分成两类： 简单资源和内容对象。简单资源分成三种：内容结构，样式表和素材。内容对象又分成两种：简单 内容对象和复杂内容对象。 简单资源是不再包含其他资源组件的资源纽件。内存结构主要是知识点结构和其他比较简单的 树形目录结构等，在制作复杂内容对象时要使j = | ；j 内容结构来组装【；l = | 容时缘。样式表主要是在把内辚 对象转换成可浏览教案时伎 j 。素材可以在制作简单内容对象时使用。 内容对象可以表示各种粒度的教案。简单内容对象没有外部结构，是独立的内容实体。在制作 简单内容对象时可以使用一些素材资源。简单内容对象一般是作为教案的部分组成内容，不过也 可以用它来表示完整的教案。复杂内容对象是由简单内容对象或者复杂内容对象按照一定的结构组 装而成，复杂内容对象可以递归组合。完整的教案一般是一个复杂内容对蒙。复杂内容对象的内容 结构可以是复杂的知识点结构，也可以是简单的树型结构，在制作复杂内容对象时，它的内容结构 可以从一个已有的内容结构中导入。复杂内容对象通过结构中的各个结点指向相应的内容对象来组 织它的内容对象。 围3 2 j ，学习资源组件结构对象图 j 翟呈塑塑生檗呈；= _ ：z 一二尘兰主! 坚! 塑墼鲞型垡三墨塑堂生塑兰型 3 2 用x m l 描述和组织资源组件 一 一 e - b u i l d e r 以资源组件为中心，用e - b u i l d e r 制作教案的过程实际上就是资源组件的制作，搜索， 发现和组装的过程，这就需要用一定的方式对这些资源组件进行描述和组织。x m l 的很多特点使得 它非常适合描述和组织资源组件，i m s 内容打包规范就是使用x m l 来描述和组织资源。i m s 内容 打包规范主要目的是提供工具或系统之间交换资源的互操作性，e b u i l d e r 在和资源库之间交换资源 使用的就是i m s 内容打包规范。 但工其本地也需要用一定方式来描述和组织教案资源组件，以便于工具对资源组件的制作，组 装和管理。通过参考i m s 内容打包规范，我们采用了x m l 作为资源组件的描述和组织方式，且设 计了这种描述和组织的结构。工具本地资源采用这种方式描述和组织后，整体上称作本地资源包， 简称资源包。资源包由两个部分组成，对资源编件描述和组织的x m l 文档，也就是表征文什 ( m a n i f e s t ) ，和资源组件的物理文件，物理文竹存放在本地文件系统中一定的目录结构下。资源包 的组织结构如图3 , 2 。1 所示。附录部分给出了一个资源包的例子；资源包是工具的核心数据结构，：t 。 具对教案资源组件的制作，组装和管理等操作都是通过对资源包的操作来实现。下面将分别描述资 源包的结构和资源包的表征文档的d t d 。 1 资源包组织结构 资源包组织结构的设计参考了i m s 内容包装规范的结构，同时考虑了工具对资源组件制作，组 装和管理上的需要。这样一方面资源包中的资源组件可以方便和1 7 r s 内容包之间相互转换来和其他 工具或系统交换资源：另一方面又满足了工具实现上的需要。 资源包由两个部分构成：一个用来描述资源组件的组织和结构以及包内资源组件的特殊y a j l 文 档，表征文件。和资源组件的物理文件，也就是在表征文件中要引用的物理文件。 资源 表征文 m a n i t e s t 。+ m e t a d a t a c o m p l e x c o c o n t e n t o b j e c t s m e t a d a t a c o m p l e x c o i o r g a n i z a t i o n s s i m p l e c 。ic o n t e n t o b j e c t s a s s e t s s t v l e s h e e t s s t r u c t s r e c y c l e p h v s i c a lf i l e s ( a c t u a lc o n t e n t ) 图3 2 1 资源包结构 资源包表示当前工具中可用的或者可重用的资源组件的集台，这些资源组件一般是用来制作一 个或者多个相关的教案。表征是以x h i l 的形式对资源包中的资源组件的描述和组织。元数据是关于 8 东南大学硕士论文一个基于x m l 的教案制作工具的设计祁实现 数据的数据。它可以用在各种层次来描述资源包中的资源组件。可以在整体上描述一个资源包，也 可以描述资源组件。顶层内容对象集合( c o n t e n t c b j e e t s ) 部分，表示了资源包中的所有独立的内容 对象，而在复杂内容对象( c o m p l e x c o ) 内容对象集合则表示用来组成复杂内容对象的所有内容对象。 a s s e t s 部分表示资源包中的所有素材资源。s t y l e s h e e t s 本身资源包中所有的样式表资源。s t u r c t s 部分 本身资源包中所有独立的内容结构。r e c y c l e 部分本身资源包中被删除的还能恢复的各种资源。除了 复杂内容对象外，其他资源组件都由描述信息和物理文件两个部分组成。描述信息主要是一些基本 描述信息：资源的标识和类型，对实际物理文件的引用和用于搜索的元数据等。物理文件是指资源 组件包含的实际物理文件，如图片素材的物理文件就是削片文件。复杂内容对象表示了资源组件的 组装。其中的元数据部分对复杂内容对象进行描述。组织部分为复杂内容对象提供内容结构，也就 是内容的组织方式。内容的序列是通过遍历树结构来生成，如果有多个内容序列，就用多个树结构 表示，每个树结构在复杂内容对象中就用一个组织表示。组成复杂内霹对象的所有内容对象都在复 杂内容对象的内容对象集合部分，如果要使用其1 t g 地方的内容对象要在这里建立要使用内容对象 的引用这主要是在为了在工具中显示一个复杂内容对象中所包含的内容对象提供方便。 物理文件部分表示在资源组件中引用的实际文件。这些物理文件是存放在_ i = j 户指定的资源包目 录下的固定目录结构中如样式表资源的物理文件，就放在样式表文件目录下。 2 描述和组织文档的d t d 描述和组织资源组件的x m l 文档是工具内部的核心数据结构。在工具运行时，这个文档是以 d o m 树形式存在的，通过d o m 通过的各种接口对它进行操作。这个x m l 文档的d t d 如下所示。 ! e l e m e n t d e p e n d e n c ye m p t y ! a t t l i s t d e p e n d e n c y r e fi d r e f # i m p l i e d ! e l e m e n ti t e mf t i t l e ? ，i t e m + ，p r e d e c e s s o r s ? ，s u c c e s s o r s ? ) ! e l e m e n t p r e d e c e s s o r s ( p r e d e c e s s o r + ) 9 东南大学硕士论文一个基于x m l 的教案制作工具的设计和实现 ! e l e m e n tt i t l e ( # p c d a t a 、 ! e l e m e n t d e s c r i p t i o nf # p c d a l a ) 下面通过一些图详细说明元素之间的关系和元素的作用。图中的元素用实线方框表示，元素的 属性用虚线方框表示 1 m a n i f e s t 元素 图3 2 2m a n i f e s t 元素 0 蔓塑奎兰堡主堡墨 二尘苎三兰坚兰塑茎塞型堡三垦塑堡生翌兰垫 m a n i f e s t 是最顶层的元素，它相当于个容器，代表整个教案资源包，如图3 ，2 2 所示。它包含 一个可选的m e t a d a t a 元素来描述整个敦案资源包。另外还包含四种资源容器元素：c o n t e n t o b j e c t s 袭 示内容对象容器元素，教案资源包中的所有内容对象都在这个元素下面；a s s e t s 表示素材容器元素； s y t l e s h e e t s 表示样式表容器元素：s t r u c t 表示内容结构资源容器