以xml为基础之标准化网络虚拟教室系统

1以XML为基础之标准化网络虚拟教室系统ASTUDYONSTANDARIZATIONOFWEB-BASEDVIRTUCALCLASSROOMBASEDONXMLTECHNOLOGY王丰绪，张建邦铭传大学传播工程研究所,铭传大学信息管理研究所[e-mail],[e-mail]论文摘要本论文主要在提出一套用来描述网络虚拟教室课程组织与运作的标准化模式，并以XML语言实现之。在此模式下授课教师可以依据自己的教学方式与策略，开立虚拟教室的规格，并以XML的文件格式储存。由于XML之特性，使得此规格文件所描述的教学策略与相关学习资源得以共享。除此之外，本研究所开发之虚拟教室服务器引擎，可依据规格文件所描述之内容，实体化出教师所想要的虚拟教室学习环境，并实时监控教室中教学流程之运作。藉由本研究所开发之虚拟教室系统，授课教师可以很轻易、很有弹性地去建构、管理及维护自己所特制的网络学习环境，并且让教师彼此间的教学资源及教学策略规划得以分享。关键词:网络学习、虚拟教室、XML、学习标准、教学流程管理、教学资源共享ABSTRACTInthispaper,aninstructionalmodelthatdescribestheorganizationandprocessesofvirtualclassroomisproposed.Underthismodel,ateachercandevelopthespecificationofavirtualclassroomaccordingtohis/herinstructionalstrategiesandteachingstyleseasilythroughthesystem’sinterface.Furthermore,thespecificationcanbetransformedintoXML-formatfileautomatically.DuetotheXMLcharacteristics,thoseinstructionalstrategiesandlearningresourcesdescribedinthisfilecanbeshared.Besides,avirtual-classroomengineisdevelopedtoinstantiateandmangethevirtualclassroomaccordingtotheXMLspecificationthatcorrespondstotheteacher'sinstructionaldesignandcontrolprocessesinruntime.Asaresult,teacherscanestablish,manageandmaintaintheirownspecifice-learningenvironmentmoreeasilyandflexiblybythisvirtualclassroomsystem.Italsomakestheteacher’slearningresourcesandinstructionalstrategiessharabletoeachotherthroughtheInternet.Keywords:E-learning,VirtualClassroom,XMLTechnology,LearningStandards,LearningFlowManagement,InstructionalResourcesSharing研究背景与动机由于因特网的迅速普及以及传播与信息科技的蓬勃发展，使得全球信息网如今已成为发展网络教学环境最重要的工具之一。因此不论是政府单位、国内外各大专院校或民间教育机构都纷纷成立了许多教学网站或者是网络大学，透过全球信息网让教育的工作达到无远弗届、终身学习的目标。但仔细分析目前国内的许多教学网站，主要仍存在着下列几个问题：(1).一般的教学网站通常都缺乏整合性的规划，各自发展自己的网络学习环境，虽然各有其特色，但缺乏一个良好的标准化沟通机制，导致彼此间的教学资源无法重复利用及共享，就这一点来说是非常耗费资源的。(2).要建置出一个网络的教学环境，需要有一定的信息科技技术，所以一般的教学网站，几乎都是由资讯专家来着手设计的网络教学环境，而由信息专家所设计出来的教学环境，并不一定全然能吻合授课教师的需求。(3).一般的教学网站，缺乏一套辅助教师设计及妥善控管教学网站内教学流程及各活动进行的机制，使得教师在教学计划安排及教学流程控制上必须耗费更多的心力。(4).一般的教学网站所采用的数据呈现方式普遍都是以HTML(HypertextMarkupLanguage)为主。然而HTML的标记对于信息的内容几乎没有描述的作用，它只能用于浏览器的视觉呈现上，无法使信息内容与呈现方式分离。因此，若要以HTML作为信息交换的格式，不免有捉襟见肘之感。由于上述所呈列之相关问题，本研究针对网络教学型态中的虚拟教室(VirtualClassroom)，制定一套可用来描述虚拟教室课程组织与运作之标准化模式。藉由此一标准化模式，授课教师可以为课程描述并建立自己的教学方式与策略，再藉由本系统自动建立及管理该特制化的虚拟教室课程。近年来XML技术在网络教学的应用逐渐受到重视，并且蓬勃的发展之中（吴锡修，蔡新民，杨博清，孙霞绣，1999；洪唯峻、杨锦潭，2001；Cap,2001）。特别是在教学环境的标准化研究之中，XML技术更是扮演举足轻重的角色（Schocken,2001;Silva,2LucenaandFuks,2001）。本研究选择以XML(eXtensibleMarkupLanguage)标记语言作为实作的工具，由于XML所具备之特性（Bray,Paoli,andSperberg-McQueenetal.,2000;Damianietal.,2001），将使得虚拟教室内所描述的教学策略与相关学习资源能够与其他单位的学习管理系统(LearningManagementSystem，LMS)在符合一致的标准模式之下，共享相关的学习资源。本研究更以工作流程的角度来看待教学流程的进行，开发系统服务器引擎(ServerEngine)来监控各个教学阶段与教学活动间的顺序结构性，让教学流程也可以有如结构化般的控管。藉由本研究之研究成果，我们预期授课教师将可以动态地建置出符合其需求的虚拟教室课程，让授课教师不论在课程设计或是管理维护上都能有很完整清楚的架构并具备高度的弹性。文献探讨本研究融入美国航空产业计算机化训练委员会(AICC，AviationIndustryCBTCommittee)其中一个CMI(ComputerManagedInstruction)小组委员会的标准文件中有关课程结构的精神，让虚拟教室中的教学流程有如工作流程般进行结构化的控管。所以本章将针对虚拟教室，目前分布式学习标准化的相关发展，以及CMIGuideline中课程结构之部份做一概要性介绍。虚拟教室(VirtualClassroom)虚拟教室（张卜仁，1999）乃是远距教学中利用网络做为传输媒介的其中一种新兴的学习模式，它仿照了传统教育在学校教室上课的情境，利用计算机软件设计出一套教学管理系统，仿真教室上课情境(如老师授课、举办考试、指定作业或回答问题，学生学习课程内容、提出问题或参加考试等)。老师及学生在任何时间都可以在计算机前，透过通信网路，与教学管理系统连接，随时授课或学习。它将这种学习模式架构，利用信息技术结合了因特网的特性，运用在网络学习上，使得受限于时间、地域限制的学生也能够有一个如同在学校教室中上课的学习情境，故称之为虚拟教室。国际相关之学习标准目前已有许多国际性的组织机构与协会在制定网路学习的相关标准上已有一些丰硕的成果，以下列举出几个重要的协会与组织机构。并略做说明与比较。(1)CMI(ComputerManagedInstruction)美国航空产业计算机化训练委员会（AICC），定出了许多共通性的标准化技术规范，皆详细记录在各个AGR(AICCGuidelinesandRecommendations)文件中，可做为各业界欲推动网络教学的指引标准。其中CMI(ComputerManagedInstruction)（AICC,2001）是描述教学流程与管理的重要标准之一，其重点于后节再描述。(2)IMS(InstructionalManagementSystemsproject)标准IMS应可算是目前在E-Learning标准制定方面最积极，所提出的技术规范也最完整的单位之一。尤其IMS利用XML技术，在教材档的描述、在线题目与测验，以及学习者信息的部份，做了非常良好的规格定义（IMS,2000），因此被大量引用在另一标准化组织ADL(AdvancedDistributedLearning)的SCORM计划当中。(3)LOM(LearningObjectMeta-data)美国电机工程学会下的学习科技标准委员会（IEEELTSC），专门负责学习科技相关标准的认证工作，目前该组织在教学学习对象的后设数据描述(LOM，Learningobjectmetadata)（IEEELTSC,2000），制定出非常良好的规范模式，亦被多家标准化发展组织所引用。(4)SCORM(SharableContentObjectReferenceModel)ADLCo-LaboratoryNetwork(简称ADLCo-Labs)，是全球性的组织以及共通标准的制定单位。ADL提出共享式教材组件参考模块(SCORM)（ADL,2001），希望能透过建立一套可共享、可再用、可移植的教材开发机制，大幅缩短教材开发时程、降低开发成本，并让所有的在线教材都能够在不同的学习平台及学习装置上流通自如。SCORM重要性在于它充分整合了各方所长，如IMS、AICC、IEEELTSC等，提出相当前瞻性的技术架构；而且SCORM是以实务应用为依归，加上有美国庞大的军方及政府单位的支持与应用作背书，让SCORM成为具体可行的实务解决方案。(5)ULF(UniversalLearningFormat)全球学习规格(UniversalLearningFormat)是由Saba公司所发展出来的一套以XML及RDF(ResourceDescriptionFramework)资源描述框架格式为基础之完整e化学习数据交换模式的标准。其目的主要是在提供一套完整的规格描述，并架构在各家标准化组织上发展，作为制定教材的格式标准，。除了以上所呈述之组织外，还包括LRN(LearningResourceiNterchange)、DublinCore及Vcard等。CMI课程管理标准课程的基本概念AICCCMI认为「课程」(course)是教学流程中最完整、最大的单元，它是由许多的单元课程(lesson)及相关测验(test)，并伴随着特定的学习目标(learningobject)所组成的。一个完整的课程，根据CMIguidelines的说法可以分成以下三个部份：(1).课程的描述(Description)包括所有描述此课程的信息以及课程所组成的元件(component)。(2).课程的结构(Structure)3指描述课程的组织方式(Organization)。包括课程如何地被分割成许多单元的课程(lesson)、多种不同的课程组件(component)如何地被群组，也可以包括学习目标与单元课程及课程组件之间的关系。(3).课程的顺序(Sequencing)指教学流程的顺序。即学生在进行学习时，各个教学单元要依如何的顺序输出，以达成教师在教学流程上的控制。而控制课程的顺序方式可以有线性顺序控制、算法自动控制，或完全由学生来掌控顺序等。课程元素(CourseElements)CMI的课程元素有三个项目：(1).指派单元(AssignableUnit)即整个教学流程中的一个单元课程(lesson)，属于课程元素中的结构元素(structur