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基于学习活动的课程群知识库的构建研究中文摘要 基于学习活动的课程群知识库的构建研究 中文摘要 教育资源建设是教育信息化的基础，是需要长期建设与维护的系统工程。课程 资源是教育资源的重要组成部分，构建可重用性高、互操作性好的标准化课程资源是 教育信息化中重要的一环。 本论文通过对课程群结构、学习对象技术、学习设计规范、x m l 技术、领域本体 和r d f 资源描述框架的研究分析，结合国际和国内教育行业的教学现状提出了一个层 次化的课程群构建框架。在整个框架中引入学习对象概念，将每一层都看成是学习对 象，并把底层的知识点定义为最小学习对象，它包含4 0 士5 分钟的学习内容，而将高 层定义为复合型学习对象，尝试借助学习对象的特性来提高课程群知识的重用性、互 操作性，尝试借助学习设计把教学内容与教学方法有机结合，以提高学习对象的教学 功能。 课程群框架通过采用学习对象、学习设计规范、领域本体等技术，运用x m l 语 法把课程群知识表示成具有规范结构和通用的文本文件，从而达到灵活机动的构建教 学所需的可重用性高、互操作性好、针对性强、易于更新、易于组织的课程群的要求。 本论文介绍了课程和课程群的概念、i c a i 系统的设计思想，并给出了两个应用 课程群框架的试验示例，试验结果表明文中提供的框架是实用而有效的，为智能辅助 教学系统的功能设计与开发提供了有价值的参考。 关键词：教学资源；课程群；知识表示；x m l 作者：马晓绛 指导老师：邓伟 a b s t r a c t s t u d yo nc o n s 唑堕i 里里堕些c u r r i c u l u mg r o u pr e p o s i t o r yb a s e do nl e a r n i n ga c t i v i t c s s t u d y o nc o n s t r u c t i o no ft h ec u r r i c u l u mg r o u p r e p o s i t o r y b a s e do n l e a r n i n g a c t i v i t e s a b s t r a c t t e a c h i n gr e s o u r c e sc o n s t r u c t i o ni sn o to n l yt h eb a s i so fe d u c a t i o ni n f o r m a t i z a t i o nb u t a l s oas y s t e m a t i cp r o je c tn e e d i n gl o n g - t e r mc o n s t r u c t i o n c u r r i c u l u mr e s o u r c e sa r et h e i m p o r t a n tc o n s t i t u t i o no ft e a c h i n g r e s o u r c e s i ti s i n d i s p e n s a b l et o c o n s t r u c tt h e s t a n d a r d i z e dc u r r i c u l u mr e s o u r c e sw i t hh i 曲r e u s a b i l i t ya n do p e r a b i l i t yt oe d u c a t i o n i n f o r m a t i z a t i o n t h r o u g ht h er e s e a r c ha n da n a l y s i so nc u r r i c u l u mg r o u ps t r u c t u r e ，l e a r n i n go b je c t 。 t e c h n o l o g y , l e a r n i n gd e s i g ns t a n d a r d ，x m lt e c h n o l o g y , r e a l mc o r p u sa n df r a m e w o r ko f r d fr e s o u r c e sd e s c r i p t i o n ，af r a m e w o r ko fc u r r i c u l u mg r o u pc o n s t r u c t i o ni sp u tf o r w a r d i nt h i sf r a m e w o r k ，t h ec o n c e p to fl e a r n i n go b je c ti si n t r o d u c e d ，e a c hl a y e ri sr e g a r d e da s l e a r n i n go b j e c t , a n dt h eb o t t o mk n o w l e d g ep o i n t sa r ed e f i n e da s t h em i n i m u ml e a r i n g o b j e c t sw h i c hi n c l u d e4 0 + 5m i n u t e sl e a r n i n gc o n t e n t s ，a n dt h eo t h e rl a y e r sa r ed e f i n e da s c o m p o s i t el e a r n i n go b j e c t sw h i c ht r yt oi m p r o v et h er e u s a b i l i t ya n d m u t u a lo p e r a b i l i t yo f c u r r i c u l u mg r o u pk n o w l e d g et h r o u g ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fl e a r n i n go b j e c t sa n dw h i c ht r y t oc o m b i n et e a c h i n gc o n t e n t sa n dt e a c h i n gm e t h o d st h r o u g hl e a r n i n gd e s i g ni no r d e rt o i m p r o v et h et e a c h i n gf u n c t i o no fl e a r n i n go b j e c t s a d o p t i n gs u c ht e c h n o l o g i e sa sl e a r n i n go b j e c t ，l e a r n i n gd e s i g ns t a n d a r da n dr e a l m c o r p u s ，c u r r i c u l u mg r o u pf r a m e w o r ku s e sx m lg r a m m a rt or e p r e s e n tc u r r i c u l u mg r o u p k n o w l e d g ei n t oc o m m o nt e x tf i l e w i t l ls t a n d a r ds t r u c t u r e t om e e tt h ec o n s t r u c t i o n r e q u i r e m e n to fc u r r i c u l u mg r o u pw i 也l l i g l lr e u s a b i l i t y , g r e a tm u t u a lo p e r a b i l i t y , s t r o n g r e l e v a n c ea n de a s yi n n o v a t i o na n do r g a n i z a t i o n t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ec o n c e p t so fc u r r i c u l u ma n dc u r r i c u l u mg r o u p ，t h ed e s i g n i d e ao fi c a is y s t e m ，a n dp r e s e n t st w oe x p e r i m e n t sa n di l l u s t r a t i o n so fp r a c t i c a lc u r r i c u l u m g r o u pf r a m e w o r k t h ee x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h ef r a m e w o r kp r o v i d e di nt h ep a p e ri s p r a c t i c a la n de f f e c t i v e ，w h i c hp r o v i d e sb e n e f i c i a lr e f e r e n c ef o rt h ef u n c t i o n a ld e s i g na n d d e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n ta s s i s t e dt e a c h i n gs y s t e m k e y w o r d s ：t e a c h e n gr e s o u r c e s ；c u r r i c u l u mg r o u p ；k n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o n ； x m l w r i t t e n b y ：m a x i a o j i a n g s u p e r v i s e db y ：d e n g w e i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名： 盟牛午脚 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心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、缩印或其他复制手段保存论文。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) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：鱼盎经 日期： 导师签名：日期： 基于学习活动的课程群知识库的构建研究第1 章绪论 第1 章绪论 随着e - l e a r n i n g 的出现，传统教学正逐步摆脱时间和空间上的限制，以一种全 新的受教育方式发生着新的革命n 3 。e - l e a r n i n g ( 又称w e b - l e a r n i n g ) 是目前国内外 现代教育技术应用发展的主流方向，它是通过网络进行学习的一种全新的学习方式。 ： 这种方式需要有丰富的教学资源、灵活多样的教学形式和先进的教育理念支撑，特别 是在网络环境下，需要汇集大量数据、档案资料、程序、教学软件、兴趣讨论组、新 闻组等学习资源，形成一个高度综合集成的教学资源库，而且这些学习资源要对所有 人开放( 即共享资源) ，不仅能让学习者使用，还允许其丰富资源库的内容。 1 1 国内外研究现状 1 1 1 国内远程教育现状分析 目前，国内的e - l e a r n i n g 还处在低水平上的自治与资源共享阶段，对知识的管 理与交换还没形成统一的规范，因此，网络教育资源的大范围共享、交流、以及智能 化管理仍是研究的重点。 ”据统计，在美国，通过e - - l e a r n i n g 学习的人数正以每年3 0 0 以上的速度增长。 1 9 9 9 年，已经有超过7 0 0 0 万的美国人通过这种方式获得知识和工作技能、技巧，超 过6 0 的企业通过这种方式进行员工的培训和继续教育n 1 。在我国，中等及高等教育 的毛入学率比发达国家落后3 0 年以上圆，高中及以上学历的人口比例远低于中等发 达国家水平，我国大部分适龄青年还无法接受高等教育。由于我国教育经费的制约， 导致教育资源严重短缺和高等教育规模严重滞后，这种矛盾随着经济的快速增长而越 来越复杂。近几年，教育部不断鼓励高校扩大招生规模，但由于受高校教师、科研设 备、设施、图书等教育资源的严重制约，高校扩招已成负担。同时，因资源矛盾得不 到解决，无限扩召已经导致高等教育贬值，人才素质下降。因此，通过e - l e a r n i n g 满足人们接受高等教育的需要，实行高等教育电子化已经势在必行。 我国高校远程教育面临的严峻问题是如何有计划、成规模的规划和建设网络教育 资源，最大限度地建造教育资源共享平台，使我国高校现代远程教育逐步走向正轨口1 ， 为学习者提供终生接受教育的服务体系，提供系列化的优质课程，使他们能够通过远 第l 章绪论基于学习活动的课程群知识库的构建研究 程教育平台不断获取知识，不断提高自身综合素质。 长期的教学实践使人们深刻认识到教学资源是教学成功关键因素之一。优质教学 资源不仅能使教师的教学事半功倍，而且能使学习者真正学到所需要的知识。社会经 济的快速发展导致新职业、新技术层出不穷，传统教学中教学资源的局限性、教学内 容的滞后性已不能适应社会发展的需要。网络环境下可以提供大量的多元化教育资 源，以满足不同学习者学习需要，从而使学习者在教师的协助下根据自身特点和兴趣 有选择的学习知识，实现真正意义上的个性化教育h 儿钉，克服传统教育中存在的教学 内容单一、落后，教学过程按部就班等死板僵化的局面。但是，单靠增加各类教育资 源来不断扩充网络环境中的教学内容并不一定能为学习者提供有效的学习环境。因 t 此，需要在网络平台上建立一个完备的知识学习系统，以帮助学习者有效管理和组织 多样性和多变性的教学资源，并有针对性的指导学习者获取所需知识。目前，我国的 远程教育还处在网络课程阶段哺力，通过把电子教案或课件发布到互联网上，供学习 者注册选择，该阶段的网络课程是一种传统课程模式的网络版本。由于学科之间、相 关课程之间存在着相互渗透和交叉关系，电子教案或课件的组成形式和内容也必然存 在教学资源的重复建设问题。随着网络教育资源的急剧增加，如何有效组织和利用这 些资源，如何发展网络教育资源优势是教育者们十分关心的问题，也是现代教育技术 应用系统现阶段面临的新问题。 如果把教育资源设计成以知识点为单位的学习对象，然后根据学习对象来设计各 种学习内容，则既可以满足学习的需要，又可以满足教育资源不断扩充的要求1 ，从 而加快远程教育建设的进程。学习对象是一种可重用资源，不依附于某门课程，可以 根据需要融入到不同的学习内容之中，充分发挥其作用。 1 1 2 学习对象及其相关规范研究现状 学习对象( t o ，l e a r n i n go b j e c t ) 是国内外教育技术领域普遍关注的一种可重用 教学资源构件。这种教学构件将使大规模的高效教学资源开发得以实现，为教学资源 的设计提供了一条有效途径西1 。然而，随着面向对象技术在教学领域中的广泛应用和 学习对象得以不断发展的同时，人们对这种具有可重用特点的教学构件的理解又出现 了概念上的分歧，造成了交流上的困难与困惑。为了统一认识、规范操作，国际上的 某些标准化组织开始了学习对象标准化的研究。例如：由美国e d u c o m 公司支持的“教 2 基于学习活动的课程群知识库的构建研究第1 章绪论 学管理系统 ( 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 s ) 的项目研究；由欧盟财政 支持的a r i a d n e 的项目研究；以及被称为“高级分布式学习 ( a d l ，a d v a n c e d d i s t r i b u t e dl e a r n i n g ) 研究项目也在进行学习对象标准化n 们的研究等。目前，国际 上比较有影响力的关于学习对象的标准和规范有：学习对象元数据n 1 1 ( l o m ，l e a r n i n g o b j e c t sm e t a d a t a ) 及其与x m l 的绑定规范2 1 ，a d l 的可共享内容对象参考模型 1 3 t ( s c o r m ，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 ) 等。 早在1 9 9 6 年，国际电气电子工程师协会( i e e e ) 牵头成立了“学习技术标准委员 会”( l t s c ，) ，各种区域性标准组织均派代表参加了这个工作小组。l t s c 致力于建 立一个通用的国际化标准，将全球的大学、公司及其它组织的教育技术，特别是它们 的学习对象相融合互通。在2 0 0 0 年，学习对象元数据工作组( l o mw o r k i n gg r o u p ) 基于i m s 和a r i a d n e 联合提交的关于教育资源的元数据规范和建议提出了l o m 模型。 1 9 9 7 年，美国国防部启动了“高级分布式学习”研究项目，该研究为了解决如 何使课程能够从一个平台迁移到另一个平台而提出了“可共享内容对象参考模型 。 凡是遵循s c o r m 标准的应用系统，都可以在s c o r m 支持下相互交流。 轰2 0 0 0 年，我国教育部组织有关专家参照相关国际标准制订了一个本土化的现代 ? 远程教育资源建设技术规范。2 0 0 1 年，又成立了一个现代远程教育标准化委员会， 专门从事网络教育技术标准的制订和推广工作。我国的教育资源标准开发工作以国内 外网络教育技术应用研究为背景，以促进和保护本土网络教育的发展为出发点，以实 现教育资源，支持系统互操作，保障远程教育服务质量为目标，通过跟踪先进技术和 引进先进标准，结合国情来修订与创建各项教育技术标准，最终形成具有中国特色的 现代远程教育标准体系。同时，锻造一支信息化教育标准研究队伍，参与国际合作与 竞争。目前，我国的教育资源标准是以l o m 为核心扩展制订的本土化标准。 长期以来，e - l e a r n i n g ( 电子学习技术) 的研究一直是以学习对象为中心展开的。 根据不同的情况对学习内容进行整合、发放成为e - l e a r n i n g 实践中的主流形式。很 多e - l e a r n i n g 技术标准( 如i e e el o m 、i m sc p 、i m sq t i 以及a d ls c o r m 等) 关注 的对象都是学习内容，并且假定这些学习内容是由单个学生来接受的学习模式。然而， 在最近一段时间，人们越来越强烈地感到：虽然可重用的学习对象很有价值，但它并 不能直接导致有效的学习。数字化的学习对象虽然比书本有着不可比拟的优越性，但 简单地使用数字化学习对象并没有充分体现新的学习理念和学习方法，也没有充分显 第1 章绪论基于学习活动的课程群知识库的构建研究 示出信息技术的潜力。 2 0 0 3 年2 月，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 s ) 全球学习联盟( i m s g l o b a ll e a r n i n gc o n s o r t i u m ) 提出了一种基于学习活动的学习设计规范( i m s l d ) 。 它试图拓宽以借助技术来开发能力的教学方法的范围。在e - l e a r n i n g 技术标准应用 过程中，i m s l d 技术标准的发布标志着一个令人振奋的转变：即重心从学习对象转 移到了学习活动。相对以学习对象为中心的技术标准( 如l o m 、s c o r m 等) ，i m s l d 提出了个相对高层的框架，它将己有的很多标准均纳入到它的体系中，并增加了一 些新的特征以扩展以技术支持为主的教学方法的范围。 作为新的国际标准，i m s l d 的制定同样是为了促进学习内容的交流和互操作性， 但是，其重点转到了支持教学方法的重用上。它为教师表达教学思想提供了一个框架。 从技术上来讲，它是一个教学过程描述语言，可描述各种教学方法。每种教学方法都 可被形式化地描述为一个学习单元：即对其包含的活动和过程以及必要的学习对象和 服务等资源的一个说明。当学生和老师在应用一个学习单元时，系统会根据其说明， 协调管理它所描述的活动和资源，从而引导教学过程。i m s - l d 不仅能支持单个人学 习，而且支持带有相同角色或不同角色的多人合作学习。它能根据个人特点和具体情 况，不仅能调整学习内容，而且能调整学习活动，从而达到支持个性化教学的目的。 一个行之有效的学习设计可以很容易地用来交流和共享，并能存档为以后重复使用。 1 1 3 课程教学资源的研究现状 在国外，杜威、博比特、查特斯等一批课程研究的先驱们长期以来一直围绕课程 目标、课程内容的来源展开过深入研究。r w 泰勒在前人研究的基础上，明确提出了 课程目标的三个来源n 蚰：对学生的研究、对当代社会生活的研究、学科专家的建议。 直到2 0 世纪7 0 年代，人们开始关注有关课程资源的开发与利用问题，沃伦、托尼等 人于1 9 7 5 年提出了在课程设计时利用资源的一般步骤n 幻：1 ) 开展社会调查，揭示应 具备的知识、技能和素质；2 ) 审查各种课程材料；3 ) 确定知识、技能及素质。泰勒在 准备修订其2 5 年前发表的著作课程与教学的基本原理时再次提出，要“改善整 个教育系统 就需要“充分利用学校的资源”他还进一步强调，这些资源包括在学术 领域里受过训练的教师、书籍和图书馆、实验室和工场。泰勒在为国际教育百科全 书撰写课程资源条目时从目标资源、教学活动资源、组织教学活动资源、制定评估 4 基于学习活动的课程群知识库的构建研究第i 章绪论 方案的资源四个方面表述了课程资源，从而使课程资源问题浮出水面。如今，国外对 课程资源开发与利用的研究已经渗透到各门学科的教学实践层面。 在国内，自教育部颁布基础教育课程改革纲要( 试行) 并明确提出“积极开发 并合理利用校内外各种课程资源 之后，国内逐渐开始了关于课程资源的研究。国内 学者吴刚平指出，课程资源的概念n 町n 刀有广义与狭义之分，“广义的课程资源指有利 于t 实现课程目标的各种因素，狭义的课程资源仅指形成课程的直接因素 。他从不同 角度对课程资源的种类进行了划分，并提出了课程资源开发与利用的_ 般途径，为课 程资源研究打开了思路。范兆雄运用系统分析方法对课程资源的系统构成进行了研 究，他认为课程资源系统口鲫可以按物质的与非物质的分为两个系统，并提出课程资源 是可能进入课程活动，直接成为课程内容或支持课程进行的物质和非物质的一切。而 物质系统可再分为人力资源子系统与物力资源子系统；非物质系统则可分为人类积累 的知识资源子系统与活的个体思想资源子系统。徐继存、段兆兵等人从课程资源的来 源、性质、物理特性、呈现方式等不同角度对课程资源作了更为详细的分析，从而提 出了课程资源开发与利用的基本原则n 们：开放性原则、经济性原则、针对性原则、个 性原则，这几条原则为人们对课程资源开发与利用的实践提供了理论指导。目前，国 内在基础教育领域对课程资源开发与利用的实践研究较为活跃，但仍处在实践探索阶 段j 1 1 4 本体的研究现状 本体是某个领域内( 可以是特定领域的，也可以是更广的范围) 不同主体( 人、代 理、机器等) 之间进行交流( 对话、互操作、共享等) 的一种语义基础，它是共享概念 的形式化精确描述，目的就是为了描述领域内部( 领域本体) 呦1 甚至更广范围内的一些 概念和概念之间韵联系，使得这些概念和联系在共享的范围内有着明确唯一的解释， 这样人、系统之间就可以进行交流。 。 如果把每一个领域抽象成一套概念体系，再具体化为一个词表来表示，包括每一 个词的明确定义、词与词之间的关系( 例如“用 “代 “属 “分“参 关系等) 以及该领域的一些公理性知识的陈述( 例如“所有的期刊论文都是出版物 ) 等，并且 能够在这个领域的专家之间达成某种共识，即能够共享这套词表，所有这些就构成了 该领域的一个“本体 。最后，为了便于计算机理解和处理，需要用一定的编码语言 气 第1 章绪论 基于学习活动的课程群知识库的构建研究 ( 例如r d f 0 w l ) 明确表达上述体系( 词表、词表关系、关系约束、公理、推理规则等) 。 在这个意义上，本体已经成为一种提取、理解和处理领域知识的工具，可以被应用于 任何具体的学科和专业领域。本体在人工智能中的运用由来已久，但在实际应用中效 果不大。基于学习对象的课程群知识库建模的出现为本体提出了新的、更广泛的需求， 也提供了一个建立真正全球化的、统一的、标准化的本体环境的途径。 1 2 论文的主要工作和研究意义 本论文的主要研究任务是在学习对象的基础上，结合学习对象相关标准、i m sl d 、 领域本体建模技术和r d f 技术来设计一种基于学习活动的知识表示方法并依据该方 法构建一个课程群知识库模型。 主要工作和意义： 1 研究学习对象的组成、应用和相关技术，研究知识的表示，研究i m s - l d 、领 域本体和r d f 技术的应用，建立语义层面上的由学习活动结构组织的学习对象。 2 通过研究学习对象技术、i m s l d 、领域本体和r d f 技术提出一种基于学习活 动的知识表示模式。利用i m s - l d 、领域本体建模，利用r d f 进行资源描述，从结构 和内容上讨论建立可重用性高、共享性好、易于检索的知识库的方法。 3 使用i m s l d 、r d f 语法，依据知识表示方法定义一个课程群知识库框架，为 信息安全课程群智能辅助教学系统的研制提供一个可参考的模型。 1 3 论文的组织结构 论文首先分析了国内外学习对象及其相关标准，领域本体和学习资源研究的状况 以及存在的不足，通过分析研究学习对象元数据( l o m ) 标准及与x m l 绑定规范，提出 一个基于x m l 的知识表示方法，并利用i m s - l d 、领域本体技术来建立知识模型，使 用r d f 结合l o m 元数据来描述模型，在创建知识库过程中，引入面向对象的思想对课 程群知识体系结构进行了分析研究，并提出了整体解决方案。 论文主要分为以下几个部分：第一章绪论，讨论了国内外研究现状及论文的主要 研究工作，并给出本文的组织结构；第二章相关技术、概念及标准，介绍了学习对象 的概念和相关标准、i m s - l d 、以及资源描述框等；第三章知识表示中相关技术的应用 6 基于学习活动的课程群知识库的构建研究第l 章绪论 分析，主要介绍了知识表示中涉及到的主要技术应用方法；第四章信息安全课程 群中基于x m l 的知识表示模型，在理解l o m 和相关技术应用的基础上，重点介绍了课 程群中的学习对象及其组织结构，提出一个基于x m l 的课程群知识的表示框架，为信 息安全课程群智能辅助教学系统知识库的设计与实现提供一个可参考的模型，并给 出两个应用示例。最后，对论文中存在的不足和需要改进之处进行了分析与总结，并 对下一步的工作前景进行了展望。 第2 章相关技术、概念及标准 基于学习活动的课程群知识库的构建研究 第2 章相关技术、概念及标准 2 1 学习对象的概念 2 1 1 什么是学习对象 学习对象是在结合面向对象思想以及有关教学理论基础之上而形成的一种新型 计算机辅助教学构件位u 。面向对象的思想使一个学习对象能够在多种情境下重复有效 地使用，教学设计者可以建立适当大小的能在不同学习情境下多次重复使用的数字化 教学构件。这种可重用、易组合的教学构件既不同于传统的书本、录像带等教学媒体， 也优于现有的数字化教学资源，它能够为许多人在不同时间、不同地点所接触并利用。 凡是由多个学习对象集成的教学信息，均可以相互组合并快速更新，这是学习对象与 现有教学资源之间的根本区别。 关于“学习对象( l e a r n i n go b j e c t ) 的概念，最早出现在1 9 9 4 年由 c e m a ( c o m p u t e re d u c a t i o nm a n a g e m e n ta s s o c i a t i o n ) 协会会长h w a y n eh o d g i n s 的 一篇论文“l e a r n i n ga r c h i t e c t u r e s ，a p i s ，a n dl e a r n i n go b j e c t s 的标题中。 在2 0 0 0 年，由h w a y n eh o d g i n s 负责领导的i e e ep 1 4 8 4 学习对象元数据工作组正式 采用“l e a r n i n go b j e c t 一词来描述这种可重用的学习资源构件。同年，i e e e 的学 习技术标准委员会( i e e el t s c ) 的学习对象元数据工作组又提出了一个工作定义，从 广义上给出了描述学习对象的定义：“学习对象是任何数字或非数字化的实体，这种 实体可以在技术支持学习的过程中被利用、重用或作为参引 ，技术支持的学习实例 包括基于计算机的训练系统、交互式学习环境、智能计算机辅助教学系统、远程学习 系统、合作学习环境等啪1 3 ，而学习对象的例子包括在技术支持学习的过程中用到的 多媒体内容、教学内容、学习目标、教学软件及软件工具，以及参考到的个人、组织 或事件等等。由于所有的学习资源都能够在“技术支持学习的过程中作为参引资 料，所以根据这个定义很难有效区分学习对象与其他学习资源。因此，在学术界引起 了争论，许多研究机构和个人都纷纷寻求新的定义来解释学习对象的含义，使其更具 体和可操作。这些关于学习对象的较为典型的定义有：1 ) 任何具有重用特性并用来支 持学习的数字化资源疆们都是学 - 3 对象；2 ) 一个学习对象是可重用的在线学习资源，它 8 基于学习活动的课程群知识库的构建研究第2 章相关技术、概念及标准 可以是一个a p p l e t 、动画、文本块、视频流或其他形式等乜钔；3 ) 一个学习对象是一 个小型、可重用的数字化构件，它能够由计算机软件、学习助手或学习者自己选择性 的单独或组合应用，以满足学习或绩效支持的个别化需要嘲。上述定义尽管表述不同， 但都强调了学习对象的数字化、可重用等主要特征，并且符合l o m 的定义内容，这从 另一侧面反映了l o m 具有广泛的代表性。 在我国c e l t s 组织推荐的学习对象元数据规范中定义的学习对象是指一切可为 学习、教育和培训服务的对象3 ，可以 是物理实体，如实验器材、课本等；也 可以是数字实体，如教学软件，网络课 件等。学习对象的粒度也可大可小，小 图2 1 学习对象与教育资源的关系 到一张图片，大到一门课程。典型的学习对象包括多媒体内容、教学内容、教学目标、 教学软件和工具、人、组织机构等。 学习对象与教育资源的关系结构如图2 - 1 所示。从图中可知，学习对象是一个对 教育资源及其相关信息内容的封装体，而学习对象元是一个关于学习对象属性信息的 描述结构。 二： j 学习对象具有可持续性、互操作性、可获得性和可重用性等特点，可以在不同的 教学系统中使用、重用或引用，包括基于计算机的培训系统、交互式学习环境、计算 机智能辅助教学系统等。 2 1 2 学习对象的组成结构 根据i e e el t s c 和c e l t s 提出的学习对象的定义，论文中将学习对象具体定义为： 学习对象是一种基于单一学习目标，建立在教学内容、教学方法和教学组织活动基础 上以元数据标识的可获取、可交互、可重用的独立教学构件。 这个定义给出了论文中的学习对象的基本 组成要素，如图2 - 2 所示，它们包括学习目标、 教学内容、教学方法、练习、学习评估和元数据。 学习目标用于指明该学习对象能使学习 者达到何种程度和获取哪些成果；教学内容用于 指明该学习对象为了实现其学习目标要求而提 9 羹 元数据教学目标 羹 教学内容 教学方法 练习学习评估 义缀缓嬲簇辙毳黪彩燃霉孵缓沙 图2 2 学习对象的组成结构 第2 章相关技术、概念及标准基于学习活动的课程群知识库的构建研究 供的所有可获取的静态或动态的学习资源；教学方法用于指明管理学习资源的方法， 为学习者提供学习指导；练习用于配合学习内容而设置的必要的训练活动；学习评估 用于检测学习者对学习内容掌握程度而设置的考核活动；元数据用来描述该学习对象 的属性信息。 2 1 3 学习对象的特性 透过各种关于学习对象的描述定义，通过分析归纳，得出学习对象所具有的共同 特性主要包括可重用性、数字化、独立性、教学性、可标识、可获取、可组合等。 1 可重用性 各种关于学习对象的文献资料都将可重用性摆在突出位置，这足以说明可重用性 的重要性。可重用是学习对象最根本、最重要的特性汹3 ，是其它特性得以表现的关键。 从某种意义上讲，其它特性都是为了学习对象的可重用性而衍生的。 学习对象的可重用性允许不同人( 资源利用者) 对其重用，允许同一人在不同时 间、不同空间上的重用，允许在同一情境或不同情境中的重用。学习对象理念追求的 是一个能在各种影响可重用因素间最优化组合的结构状态。 2 数字化 数字化将学习对象与传统的非数字化教学媒体、教学材料严格区分开来。从广义 上讲，学习对象既包括数字化资源，也包括非数字化资源，但是由于这些非数字化资 源的先天不足，造成了它们难于摆脱的死板僵化的表现形态，更难于共享和传输。而 数字化资源不仅可以用来表现非数字化资源，还可以充分发挥与生俱来的优势，实现 资源共享和传输。小的数字化资源可以是一小段文字、一张数字图片、一段录像，大 的数字化资源可以是完整的网站、一部电影、一门完整的课程。 3 独立性 学习对象的独立性使其成为具有自含性和应用价值的教学资源。这样的学习对象 可以独立完成其教学功能，而无需求助或较少求助其他资源，同时，可以将其高效传 输和共享给其他学习者，并可在不同情况下重用。 4 教学性 学习对象是针对教学而产生的特定构件，专门为教学设计的。一个学习对象针对 一个特定学习目标，构造学习对象是为了让学习者在不同层次上了解、掌握直至应用 1 0 基于学习活动的课程群知识库的构建研究 第2 章相关技术、概念及标准 某类学习内容。通过学习对象，学习者应该掌握其内含的教学内容，并达到教学目标。 学习对象所针对的学习目标是学习对象设计者在设计之初确定的，指明了学习该学习 对象后应能达到的学习水平，如了解、记忆、理解、掌握、评价等。 5 可标识 为了充分利用学习对象，便于检索、传输和交换，需要以元数据形式对学习对象 进行标识。所谓元数据是指“关于数据的数据 ，其作用在于描述数据资源的关键属 性，以便于对资源的检索查询。典型的元数据实例就是图书馆中的书目卡，书目卡上 的作者、标题、分类号、册数、馆藏位置、出版日期及内容介绍等描述性信息就是该 图书的元数据。利用书目卡上的元数据信息，借阅者能快速找到所需要的图书。 以元数据标识学习对象( 如学习对象的标题、作者、版本、格式、内容简介、教 学目的、可重用度等) 的主要目的在于；1 ) 使学习对象具有能被识别和可检索性，保 证其易检索和高效检索；2 ) 使学习对象具有共享性、可传输性和可交换性，保证跨组 织、跨公司、跨平台间不同学习对象的传输与交换。 关于学习对象的元数据定义问题，国外i e e el t s c 工作组已推出了参照标准，国 咖c e l t s 也已推荐执行标准。在实践中，可以根据这些标准来创建符合实际的元数据 属性内容。目前，为了保证学习对象元数据自身的易传输共享，一般都采用 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 语言来进行描述和传送。具体的实现方式可以把 这些用x m l 描述的元数据单独存储在数据库中，也可以作为独立的x m l 文档保存。 6 可获取 作为可重用资源，学习对象必须构造成为可共享资源，而共享资源又必须是能被 检索并可获取的资源。一种不能被获取的资源，其共享性就难以得到保证，更不要提 重用问题了。保证资源共享的措施有多种，如制订开放化标准规范、统一编码格式等， 但如何准确而高效获取所需共享资源则仍需深入研究和探讨。 7 可组合 一、 学习对象如同标准的设备配件，凡按标准设计的各类设备均可使用，由各种配 件可以装配成一个较大的部件。在教学系统中，学习对象是一种有效的数字化资源构 件，教师可以根据教学设计需要将它们有机地编排组合成新的学习对象。 第2 章相关技术、概念及标准基于学习活动的课程群知识库的构建研究 2 2 学习对象相关标准 。 2 2 1 都柏林核心元数据集- d e 都柏林核心元数据集( d u b l i nc o r e m e t a d a t ae l e m e n ts e t ) 是由美国o c l c 公司组 织发起的专门研究制定一个通用元数据标准用以支持网上资源共享和检索的项目，该 项目被命名为d c m i 。d c m i 的研究成果就是都柏林核心元数据集( 也称之为d u b l i n 1 2 基于学习活动的课程群知识库的构建研究 第2 章相关技术、概念及标准 c o r e ，简称d c 啷1 ) ，1 9 9 9 年7 月2 日发布执行( h t t p ：p u r l o c l c o r g d c ) ，最新版 本为1 1 。 在追求通用性这一目标的指引下，d c 的内容非常精简，在1 1 版本的标准中仅 规定1 5 项元数据。由于d c 是定位在较高层次上对各种网络资源进行描述，所以它能 够兼容所有领域中的网络资源。正是这一大特点，为以后发展的各种元数据标准奠定 了良好基础。在d c m i 组织的积极努力下，很多应用领域都制定了遵守d c 的相关标准。 最引人注目的就是d c 在数字图书馆建设中的成功应用。d c m i 组织中也包括一个教育 工作组( d c e ) ，该工作组专注于制定与教育相关的元数据规范，d c - e 工作组至今除 了向d c m i 提交过一些建议外，从未发布过正式文档。 d c 的主要特点是：1 ) 简洁：d c 仅规定1 5 项元数据，这1 5 项元数据根据其所描 述内容的类别和范围可分为关于资源内容的描述、关于知识产权的描述和关于外部属 性的描述三大类，参见表2 1 ；2 ) 语义互操作性：d c 规定了一套通用的描述符号集合， 这有助于检索和发现跨学科和跨国家的在线资源；3 ) 全球通用性：d c 不受地区语言 的限制；4 ) 可扩展性：d c 己经发展成为一个核心元素集。在此元素集上，不同地区、 组织能根据自身的特殊需求进行扩充。 表2 一ld c 核心元素集分类元素一览表 姥i 、一：。蠢一：一：o ：。+ ：! ：篡 - ，。：。：。：一：t 一资源内容描述类：幺j 羞：翎识产权描述类叠：7 外部属性描这美；叠 ： ：7 一一，：。 标题( t i t l e )创建者( c r e a t o r )日期( d a t a ) 主题( s u b j e c t )出版者( p i b l i s h e r )类型( t y p e ) 描述( d e s c r i b e )责任者( c o n t r i b u t o r s )格式( f o r m a t ) 来源( s o u r c e )权限管理( r i g h t s )标识( i n d e n t i f i e r ) 语种( l a n g u a g e ) 关联( r e l a t i o n ) 覆盖范围c o v e r a g e ) 2 2 2 学习对象元数据规范( l o m ) 目前，国际上较为通用学习对象元数据规范为l t s c 的l o m 标准，该标准的研究 第2 章相关技术、概念及标准基于学习活动的课程群知识库的构建研究 重点是管理、定位和评价学习对象所需要的最小属性集。l o m 标准通过定义一个统一 的元数据模型，为学习者或教育者等对学习对象的查找、评估、获取和使用提供支持。 同时也支持学习对象的共享和互换。 在l o m 中，规范了九个方面的元数据信息，它们分别是：1 ) 通用信息( g e n e r a l ) ； 2 ) 生存周期( l i f ec y c l e ) ；3 ) 元元数据( m e t am e t a d a t a ) ：4 ) 技术信息( t e c h n i c a l ) ； 5 ) 教育信息( e d u c a t i o n a l ) ；6 ) 权利信息( r i g h t s ) ；7 ) 关联信息( r e l a t i o n ) ；8 ) 评释 信息( a n n o t a t i o n ) ；9 ) 归类信息( c l a s s i f i c a t i o n ) 。 l o m 中各类元素的主要内涵参见表2 2 。l o m 也规定了一个核心集元素，图2 - 4 是参照c e l t s 一3 确定的核心集元素描述的一个l o m 数据模型。 l o m 元数据的绑定：所谓绑定就是指建立一种从一个结构到另一个结构的映射。 l o m 元数据的绑定是将l o m 结构映射成另外一个结构，这里的结构应该是一个具体的 可被计算机识别的，如x m l 绑定、r d f 绑定等。只有将概念层面上的l o m 与具体表示 层面的结构绑定，才