許園甫,熊川
(桂林醫(yī)學(xué)院信息中心,桂林 541004)
SCORM標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
許園甫,熊川
(桂林醫(yī)學(xué)院信息中心,桂林541004)
SCORM;網(wǎng)絡(luò)課程;LMS;教學(xué)平臺
隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷發(fā)展,E-Learning(數(shù)字化學(xué)習(xí))系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了一個高效便捷、隨時隨地學(xué)習(xí)的開放性平臺。但在E-Learning領(lǐng)域,存在著許多不同的教學(xué)資源和教學(xué)平臺,由于教學(xué)平臺之間不能夠互相跨越,因此用戶也不能隨便將課件在不同平臺間進(jìn)行流通和共享,這無疑是教學(xué)資源開發(fā)的巨大浪費(fèi)。網(wǎng)絡(luò)課程作為教學(xué)資源的主要表現(xiàn)形式,其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響學(xué)習(xí)的效果。因此,網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)迫切需要采取標(biāo)準(zhǔn)化的方式來進(jìn)行。
針對如何合理利用和共享現(xiàn)有教學(xué)資源的問題,由美國國防部高級分布式學(xué)習(xí)(ADL)組織擬定了一套數(shù)字內(nèi)容教材制作和開發(fā)的通用標(biāo)準(zhǔn)——SCORM (Sharable Content Object Reference Model,共享內(nèi)容對象參考模型)。SCORM標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了教學(xué)資源的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn),通過標(biāo)準(zhǔn)化處理過程,使網(wǎng)絡(luò)課程具有統(tǒng)一的包裝格式,將有效地解決課件和平臺的兼容性問題,從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享和重用。
SCORM標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)習(xí)方式設(shè)計(jì)、教學(xué)過程設(shè)計(jì)等諸多新的教育理念與分布式服務(wù)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物,它具有可重用性、可共享性和可持續(xù)性等主要特性,它提供的數(shù)據(jù)模型已逐漸成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺遵循的實(shí)際規(guī)范和課件編輯設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
SCORM標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容包括三個部分:內(nèi)容聚合模型CAM (Content Aggregation Model),運(yùn)行時環(huán)境RTE(Run-Time Environment)以及排序與導(dǎo)航SN(Sequencing and Navigation),它們之間是層層遞進(jìn)的關(guān)系。CAM是實(shí)現(xiàn)SCORM的最基本要求,其目的是提供一個公共的方法,把學(xué)習(xí)資源組合成學(xué)習(xí)內(nèi)容,并定義學(xué)習(xí)內(nèi)容的描述以及學(xué)習(xí)內(nèi)容呈現(xiàn)的排序規(guī)則;而RTE建立在CAM模型基礎(chǔ)之上,它在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)LMS(Learning Management System)和學(xué)習(xí)內(nèi)容對象之間建立通信機(jī)制,并根據(jù)兩者之間的通信記錄來管理跟蹤學(xué)習(xí)信息,為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)排序和導(dǎo)航提供了基礎(chǔ);SN部分主要是排列學(xué)習(xí)內(nèi)容對象發(fā)送的先后次序,可以使LMS在運(yùn)行時根據(jù)學(xué)習(xí)者的選擇以及學(xué)習(xí)進(jìn)度提供學(xué)習(xí)內(nèi)容,為學(xué)習(xí)者提供導(dǎo)航控制能力[1]。
符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)課程具有高水平的可訪問性、兼容性、持久性、交互性和可重用性,其主要核心是可共享內(nèi)容對象SCO與LMS之間的通信問題。SCORM運(yùn)行時環(huán)境RTE提供了一種公共機(jī)制和方法去驅(qū)動學(xué)習(xí)資源,使學(xué)習(xí)資源和LMS進(jìn)行通信,并根據(jù)預(yù)定義的語言和詞匯形成這種通信的基礎(chǔ)。從圖1所示的SCORM運(yùn)行時環(huán)境概念模型可以看出,SCO是LMS通過RTE可以跟蹤的最小單位學(xué)習(xí)資源,它們之間的通信是通過API Adapter(API適配器)來實(shí)現(xiàn)的。
圖1 SCORM運(yùn)行時環(huán)境RTE示意圖
要實(shí)現(xiàn)對SCORM課件的學(xué)習(xí)跟蹤,RTE應(yīng)包括服務(wù)器端和客戶端兩部分。服務(wù)器端包括學(xué)習(xí)資源數(shù)據(jù)庫的管理和通信數(shù)據(jù)的維護(hù),通過運(yùn)行機(jī)制定義了LMS啟動學(xué)習(xí)內(nèi)容對象的通用方法;客戶端則需要為學(xué)習(xí)者提供一個API Adapter,它是實(shí)現(xiàn)API功能的軟件包,它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容的開發(fā)無關(guān),因?yàn)樗鼈兌际褂孟嗤恼{(diào)用接口??蛻舳诉\(yùn)行的SCO通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器獲取該API Adapter實(shí)例,API提供了SCO與LMS通信的標(biāo)準(zhǔn)方式,使得SCO在需要時通過API與LMS進(jìn)行交互存取數(shù)據(jù)。API會將獲得的數(shù)據(jù)模型(Data Model)實(shí)例存儲在客戶端的內(nèi)存中,并在需要時將該數(shù)據(jù)發(fā)送至LMS。數(shù)據(jù)模型即SCO在與LMS進(jìn)行通信時所依賴的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)時間、完成狀態(tài)、測試成績等數(shù)據(jù)。LMS需要為每個學(xué)習(xí)者的每個SCO維護(hù)一個數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu),通過對數(shù)據(jù)模型狀態(tài)信息的讀寫來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)跟蹤。
在網(wǎng)絡(luò)課程的SCORM標(biāo)準(zhǔn)化課件制作中,通常將一個教學(xué)章節(jié)或主題設(shè)計(jì)為一個網(wǎng)頁,網(wǎng)頁可以內(nèi)嵌音頻、視頻、Flash動畫等播放對象,并將該網(wǎng)頁作為一個SCO來實(shí)現(xiàn)跟蹤,其中的關(guān)鍵技術(shù)就是API適配器的設(shè)計(jì)。由于SCO是通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器與LMS進(jìn)行交互的,而API適配器又是由LMS提供,需要LMS啟動時自動運(yùn)行,因此LMS可以采用Java Applet來實(shí)現(xiàn)API適配器。Applet是一種采用Java程序語言編寫的客戶端小程序,該程序可以包含在HTML網(wǎng)頁文件中。在課件框架頁面的設(shè)計(jì)中嵌入Applet,然后通過運(yùn)行頁面的onload事件中調(diào)用“init()”函數(shù)來部署API適配器,由支持Java的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器下載并自動運(yùn)行,LMS就可以實(shí)現(xiàn)對SCORM課件的跟蹤[2]。
SCORM標(biāo)準(zhǔn)將課件的制作建模為一個以組件為核心的概念模型,這些組件用來將學(xué)習(xí)資源整合成高共享度、高重用度的教學(xué)單元,使課件的制作過程更加清晰明了。SCROM的內(nèi)容模型由三種組件構(gòu)成:Asset、SCO和內(nèi)容集合。微單元Asset是組成學(xué)習(xí)內(nèi)容的最基本形式,是網(wǎng)絡(luò)上最終呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者的數(shù)字化媒體文件集合;而SCO是Asset的集合,它比Asset多了應(yīng)用編程接口API,能夠通過API與LMS通信,并可以反饋學(xué)習(xí)者的行為;內(nèi)容集合用于將學(xué)習(xí)資源聚合成教學(xué)單元,它描述了學(xué)習(xí)資源的內(nèi)容結(jié)構(gòu)和分類,大多數(shù)時候它表示將各種資源打包成SCORM標(biāo)準(zhǔn)課件包的過程[3]。
(1)課件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先將教學(xué)過程分為多個教學(xué)單元,每個教學(xué)單元對應(yīng)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。利用SCORM標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)出課件內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)圖和定義特定的行為。同時,對教學(xué)課程整體和各組成元素進(jìn)行分析,針對課件的表現(xiàn)樣式進(jìn)行界面設(shè)計(jì)和主要功能定位,形成可初步運(yùn)行的課件模型。
(2)課件中SCO的分割。根據(jù)課件組織設(shè)計(jì)中的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,將同類別或相互關(guān)聯(lián)的內(nèi)容組合在一起,形成SCO或Asset。以課程章節(jié)、主題等為單位對SCO進(jìn)行合理的切割與劃分,設(shè)計(jì)制作相應(yīng)單元,形成包含文檔、圖片、音頻、視頻和動畫等格式的多媒體教學(xué)內(nèi)容,或者以網(wǎng)絡(luò)瀏覽器支持的html、xml、swf等播放對象形式存在。
(3)SCO的制作。SCO與LMS之間是通過API接口實(shí)現(xiàn)交互的。SCORM標(biāo)準(zhǔn)中提供了兩個便于SCO調(diào)用LMS提供的API接口函數(shù)來處理數(shù)據(jù)傳遞和功能實(shí)現(xiàn)的腳本文件:APIWrapper.js和 SCOFunctions.js。APIWrapper.js是網(wǎng)絡(luò)課程調(diào)用API適配器的接口,當(dāng)SCO被啟動時,利用它找到API適配器并調(diào)用其中的跟蹤函數(shù)來實(shí)現(xiàn)與LMS的交互。SCOFunctions.js用于數(shù)據(jù)分析,還包含用于計(jì)算用戶學(xué)習(xí)時間的函數(shù),在SCO跳轉(zhuǎn)和退出時需要調(diào)用該文件中的函數(shù)。將學(xué)習(xí)網(wǎng)頁制作成SCO時,首先需要將這兩個腳本文件放在課程目錄下,并在網(wǎng)頁中引入這兩個文件;然后,在頁面的body屬性里直接調(diào)用APIWrapper.js中的“l(fā)oad-Page()”函數(shù)完成課程的初始化,調(diào)用“unloadPage()”函數(shù)注銷課程。代碼片段如下:
(4)使用元數(shù)據(jù)Metadata。用元數(shù)據(jù)Metadata以一致的形式描述Asset、SCO和內(nèi)容體系,使它們可以在學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中被識別、查詢和獲取,從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)組件的共享和重用。
(5)建立內(nèi)容清單文件。內(nèi)容清單文件命名為imsmanifest.xml,是包含課程包中內(nèi)容結(jié)構(gòu)目錄的XML文件。它可以由支持SCORM標(biāo)準(zhǔn)的課件工具快速生成,存放在內(nèi)容包的根目錄下,是LMS讀取網(wǎng)絡(luò)課程的第一個檔案,LMS通過讀取該文件來獲得課程標(biāo)題、課程結(jié)構(gòu)和課程地址。在 imsmanifest.xml文件結(jié)構(gòu)中,“manifest”節(jié)點(diǎn)是根節(jié)點(diǎn),根節(jié)點(diǎn)下還有“organizations”和“resources”兩個子節(jié)點(diǎn)。其中,“organizations”節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)描述課程結(jié)構(gòu),“resources”節(jié)點(diǎn)則包含了課程所用資源的存儲位置以及類型。
(6)課件內(nèi)容包裝。SCORM標(biāo)準(zhǔn)課件是以包交換文件PIF(Package Interchange Format)的格式將所有與課程內(nèi)容相關(guān)的文件組合成課程包,其目的是為不同的LMS提供交換學(xué)習(xí)內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)方法。課程包內(nèi)包含的文件有:元數(shù)據(jù)、課程組織結(jié)構(gòu)、資源引用、媒體文件等,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 課程包結(jié)構(gòu)
Reload Editor是一個符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的對課程內(nèi)容進(jìn)行封裝打包的非常好的輔助工具,如圖3所示,它可以方便地進(jìn)行課程結(jié)構(gòu)的調(diào)整、教學(xué)目錄的設(shè)置以及Asset和SCO類型的設(shè)置。使用Reload Editor制作SCORM標(biāo)準(zhǔn)課件包的具體過程如下:
(1)運(yùn)行Reload Editor(需要Java虛擬機(jī)支持),點(diǎn)擊[文件]菜單選擇新建一個[ADL SCORM 1.2包]。
(2)選擇窗口左側(cè)的imsmanifest.xml查看和編輯內(nèi)容清單文件。
(3)在窗口右側(cè)的[Organizations]節(jié)點(diǎn)上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇[Add Organization]命令添加一個組織,然后對新添加的組織再次點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇[Add Item]命令增加項(xiàng)目。
(4)在窗口右側(cè)的[Resources]節(jié)點(diǎn)上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇[Add Resource]命令添加一個課程資源,然后從窗口左側(cè)的課程目錄下選擇已經(jīng)制作好的相應(yīng)的SCO,并用鼠標(biāo)左鍵將其拖動到右側(cè)的[Resource]節(jié)點(diǎn)下。
(5)預(yù)覽并保存,點(diǎn)擊[文件]菜單選擇[生成Zip包…]命令將所做的課程內(nèi)容打包成SCORM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容包。
圖3 Reload Editor窗口界面
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用面向?qū)ο蠓椒ê突赪eb的B/S模式三層結(jié)構(gòu)來構(gòu)建,即將整個業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為表示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層。表示層位于頂層,用于接收和顯示用戶輸入的數(shù)據(jù),為用戶提供一種交互式操作界面,用戶使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就能實(shí)現(xiàn)所有操作;邏輯層處于中間的關(guān)鍵位置,起到數(shù)據(jù)交換中承上啟下的作用,主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)規(guī)則的制定、業(yè)務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)等與業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)的系統(tǒng)功能;數(shù)據(jù)層位于底層,其功能主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的訪問和對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路,選用基于PHP語言的開源學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)eFront來構(gòu)建教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺,它是一個利用互聯(lián)網(wǎng)作為平臺傳送教學(xué)內(nèi)容,實(shí)施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的信息系統(tǒng)。它擁有漂亮的AJAX圖形界面,使用直觀,幾乎支持所有的主流數(shù)據(jù)庫,能夠讓用戶利用其提供的各種工具來創(chuàng)建和管理網(wǎng)絡(luò)課程,并且支持SCORM標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。eFront還能實(shí)現(xiàn)跨平臺運(yùn)行,從單純的PC終端擴(kuò)充到能支持移動終端,通過它的API可以集成第三方系統(tǒng),并支持模塊化擴(kuò)展技術(shù),因此具有較好的通用性。雖然eFront已經(jīng)具備大部分?jǐn)?shù)字化學(xué)習(xí)的功能,但是在實(shí)際應(yīng)用中必須根據(jù)我校的專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)情況,對eFront的功能模塊和主題風(fēng)格進(jìn)行二次開發(fā)和設(shè)計(jì),以滿足我校實(shí)際教學(xué)的個性化需求。教學(xué)平臺的軟件配置和運(yùn)行環(huán)境如表1所示:
表1 教學(xué)平臺的軟件環(huán)境
在網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)中,課件可以看作E-Learning系統(tǒng)中的血肉,它綜合了經(jīng)過多年積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和豐富的教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)平臺作為E-Learning系統(tǒng)中的骨架,則有效地管理和支撐著課件的使用。課件的集成就是將骨架和血肉組合成一個有機(jī)整體來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)管理。在實(shí)驗(yàn)中,以我?!洞髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程為例設(shè)計(jì)開發(fā)該課程的標(biāo)準(zhǔn)化課件。該課程是我校本科教學(xué)的一門公共基礎(chǔ)課程,在教學(xué)過程中已經(jīng)制作了一些電子化課件,但都是基于PPT演示文稿和Word文檔為主,缺乏統(tǒng)一的風(fēng)格和表述,教學(xué)內(nèi)容也存在大量重復(fù)。我們在此基礎(chǔ)上對該課程的課件進(jìn)行SCORM標(biāo)準(zhǔn)化處理,首先根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)的需要,進(jìn)行章節(jié)內(nèi)容資源的分配并設(shè)計(jì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)網(wǎng)頁,同時將學(xué)習(xí)跟蹤腳本寫入網(wǎng)頁文件制作成SCO存放在課程目錄下;然后利用課件打包工具Reload Editor按課程章節(jié)來組織課程結(jié)構(gòu)并對所有課件內(nèi)容進(jìn)行SCORM標(biāo)準(zhǔn)下的策略編輯,如圖4所示,最終打包形成包交換文件導(dǎo)入eFront學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)。eFront對該課程課件包導(dǎo)入的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一管理和發(fā)布,通過學(xué)習(xí)管理模塊可以實(shí)現(xiàn)教師對課程的調(diào)度和學(xué)習(xí)規(guī)則的設(shè)置,通過學(xué)習(xí)跟蹤記錄模塊可以記錄學(xué)生訪問課程的次數(shù)、時間和IP地址,以便教師詳細(xì)地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)進(jìn)度[4]。此外,eFront的Wiki模塊還可以使教師和學(xué)生在課程上建立互動式教學(xué)。學(xué)生學(xué)習(xí)課程時,通過eFront平臺界面登錄并進(jìn)行選課,接著就可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)了,包括了解該課程的信息、課程的內(nèi)容、課程的相關(guān)術(shù)語,完成教師布置的課程作業(yè)和課程考試等。綜上所述,由于課件和eFront構(gòu)建的教學(xué)平臺都遵循SCORM標(biāo)準(zhǔn),因此兩者之間可以進(jìn)行正常的交互通信,從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課程的管理和學(xué)習(xí)跟蹤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5、圖6所示。
圖4 Reload Editor制作課件包
通過對SCORM標(biāo)準(zhǔn)的分析研究,我們可以將課件制作和教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)分開考慮。按照標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的課件能在任何符合標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)平臺之間共享使用,因此具有較好的互操作性和可重用性。本文提出的實(shí)現(xiàn)SCORM標(biāo)準(zhǔn)課件的關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)思路,對進(jìn)一步開發(fā)各個教育層次、涵蓋全學(xué)科的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)課程具有一定的啟發(fā)和幫助作用。
圖5 eFront功能管理界面
圖6 eFront教師、學(xué)生用戶進(jìn)入課程的詳細(xì)界面
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SCORM;Online Course;LMS;Teaching Platform
Design and Implementation of SCORM Standard Online Course
XU Yuan-fu,XIONG Chuan
(Information Center,Guilin Medical University,Guilin 541004)
許園甫(1978-),男,廣西桂林人,碩士,講師,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)及應(yīng)用
2015-11-05
2015-12-05
SCORM標(biāo)準(zhǔn)是在線教學(xué)領(lǐng)域的一套通用標(biāo)準(zhǔn),它強(qiáng)調(diào)教學(xué)課件的共享性、可操作性和可重用性,并能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)過程的跟蹤和交互。分析SCORM標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)跟蹤機(jī)制的實(shí)現(xiàn)原理,分別從SCORM標(biāo)準(zhǔn)課件的制作以及標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的構(gòu)建兩個方面詳細(xì)論述符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程。
熊川(1961-10),男,廣西桂林人,碩士,副教授,研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用
SCORM standard is a set of common standards in the field of E-Learning,which emphasizes the sharing,operability and reusability of teaching courseware,and can realize the tracking and interaction of teaching process.Analyzes the realization principle of SCORM standard learning and tracking system,and discusses the design and implementation of the online course which is in line with the SCORM standard from two aspects:the production of SCORM standard courseware and the construction of the standard online teaching platform.