17運(yùn)用AICC規(guī)范實(shí)現(xiàn)LMSCore通信協(xié)議和學(xué)習(xí)管理(北大在線)

1、運(yùn)用AICC規(guī)范實(shí)現(xiàn)LMSCore通信協(xié)議和學(xué)習(xí)管理沈利慶 北京北大在線網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司摘要 本論文詳細(xì)解釋了主要的國際遠(yuǎn)程教育標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，深入剖析這些標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的結(jié)構(gòu)與關(guān)系，并對運(yùn)用IEEE的LTSA規(guī)范和AICC遠(yuǎn)程教育標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)LMSCore的通訊協(xié)議進(jìn)行了進(jìn)一步的探討與介紹。論文詳細(xì)闡明了LMSCor通訊的理論基礎(chǔ)、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)模型、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及其在遠(yuǎn)程教育中的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。通過對采用LMSCore的通訊協(xié)議進(jìn)行學(xué)習(xí)管理的詳細(xì)講解，論文系統(tǒng)的闡述了運(yùn)用國際遠(yuǎn)程教育技術(shù)和規(guī)范在國內(nèi)遠(yuǎn)程教育的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以希望在國內(nèi)遠(yuǎn)程教育標(biāo)準(zhǔn)化的研究中起到拋磚引玉的作用。關(guān)鍵詞 IEEE、LTSA、AICC、H

2、ACP、LMS、HTTP、COURSE、遠(yuǎn)程教育、學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)、LMSCoreAbstract The paper provides detailed information about international online education standards and guidelines, analyzes the structure and relationship of these standards and guidelines deeply and thoroughly,and focuses on the LMSCores communication protocol un

3、der the IEEEs LTSA and AICCs HACP standards. The paper discusses the LMSCore frame in details, including academic principium,system structure,system model,network structure,data structure and its application in online education management system.Based on the above analysis,the paper shares the valua

4、ble experience in local online education system building on the basis of international online education standards and guidelines,which is constructive to the research of online education standardization in China.前 言本文得到了在e-learning領(lǐng)域中的倡導(dǎo)者與資深專家：北大在線總裁倪金磊先生和技術(shù)總監(jiān)李枝琳先生的深入指點(diǎn)和大力支持。通過對IEEE的LTSA和AICC的深入研究和開

5、發(fā)實(shí)踐，以及公司研發(fā)中心全體開發(fā)人員的晝夜努力，才得以實(shí)現(xiàn)運(yùn)用IEEE的LTSA規(guī)范和AICC遠(yuǎn)程教育標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)LMSCore的通訊協(xié)議和學(xué)習(xí)管理平臺。在這里對他們表示最深切的敬意和感謝。國際標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范本章重點(diǎn)講述IEEE的LTSA與AICC的CMI系統(tǒng)，以及SCORM等國際遠(yuǎn)程教育標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范之間的關(guān)系與結(jié)構(gòu)，分別闡述了各自的特點(diǎn)與組成。同時文章也系統(tǒng)講述了各自在實(shí)踐中的運(yùn)用。1 LTSA概述LTSA是IEEE關(guān)于教育技術(shù)系統(tǒng)體系（Learning Technology Systems Architecture）的規(guī)范。LTSA是教育技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和層次，如教育技術(shù)，以電腦為基礎(chǔ)的訓(xùn)練，電子演示

6、支持系統(tǒng)， 電腦輔助教育，職能培訓(xùn)，教育和培訓(xùn)技術(shù)等等。 此文檔給IEEE1484技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(LTSC)的從屬領(lǐng)域提出一建議性的體系規(guī)范：參考模型，學(xué)者模型標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)目標(biāo)，作業(yè)模型， 過程序列，工具與代理，數(shù)據(jù)交換，過程管理，元數(shù)據(jù)，學(xué)生標(biāo)識。LTSA規(guī)范的覆蓋面很大， 如教育技術(shù)， 電子演示支持系統(tǒng)，計算計輔助教學(xué)， 智能輔導(dǎo)，培訓(xùn)技術(shù)，元數(shù)據(jù)等等。 LTST是一種開放式的教育、內(nèi)容、平臺的規(guī)范。 LTSA規(guī)范（1）提供了一個兼容已知與未知系統(tǒng)的框架, （2） 促進(jìn)了識別鑒定系統(tǒng)的互動性和便捷, （3） 使技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)至少在5至10年內(nèi)能夠適應(yīng)新的教育技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展 。IEEE的LTSA有其

7、廣泛的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，并與以下的項目和標(biāo)準(zhǔn)化組織有著密切的關(guān)系：· ADL (高級分布式學(xué)習(xí))：提供要求到 AICC 和 IMS 。· AICC(飛機(jī)制造業(yè)基于計算機(jī)的訓(xùn)練委員會)：飛機(jī)制造業(yè)的一個協(xié)會。AICC 為他們的規(guī)范和技術(shù)，是行業(yè)中事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。AICC 為正式的標(biāo)準(zhǔn)化提交它的規(guī)范到 IEEE 1484 。AICC 大致有 20 個規(guī)范和技術(shù)的報告。· IMS ( Educom 的指導(dǎo)管理系統(tǒng))：是大學(xué)，機(jī)關(guān)，商業(yè)公司和政府機(jī)構(gòu)的一個協(xié)會。IMS 在工業(yè)參加者之中開發(fā)技術(shù),通過“樣品實(shí)現(xiàn)”穩(wěn)定技術(shù)，并且提交規(guī)范給 IEEE 1484。· ARI

8、ADNE 工程(歐洲聯(lián)盟)：歐洲聯(lián)盟的參加者正在為學(xué)習(xí)的內(nèi)容開發(fā)和擴(kuò)展元數(shù)據(jù)。ARIADNE在元數(shù)據(jù)規(guī)范上與 IMS工作密切。· IEEE 1484(學(xué)習(xí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會)：被公認(rèn)的為學(xué)習(xí)技術(shù)開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)委員會。AICC、IMS和ARIADNE為標(biāo)準(zhǔn)化而向IEEE 1484提供規(guī)范。· ANSI(美國國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu))：在 IEEE 1484 標(biāo)準(zhǔn)被核準(zhǔn)以后，他們可以在ANSI作為快車道被提交。· ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)組織)：ANSI可以作為快車道向ISO提交國家標(biāo)準(zhǔn)，或者可以組建一個工作組來發(fā)展國際上的一致同意。11 LTSA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)LTSA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共分為五個細(xì)化層

9、。他們適用于各式各樣的學(xué)習(xí)場景。從上層到下層分別稱為：Ø 學(xué)員和環(huán)境的交互：講述學(xué)員通過與環(huán)境的交互來獲得、傳送、互換、表達(dá)、發(fā)現(xiàn)知識和信息。Ø 以人為中心的特點(diǎn)：教育技術(shù)系統(tǒng)中與人類特性有關(guān)的方面。Ø 系統(tǒng)組件：描述由以人為中心的特點(diǎn)確定的組件。Ø 透視圖：通過討論系統(tǒng)組件層的子集從不同角度描述教育系統(tǒng)。Ø 可操作組件：確定基于計算機(jī)的教育技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通用組件、協(xié)議和接口。LTSA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：圖：LTSA 抽象2 AICC概述AICC是位于美國的航空工業(yè)計算機(jī)輔助教學(xué)委員會（Aviation Industry CBT Committe

10、e）的簡稱。該委員會在航空工業(yè)內(nèi)開展計算機(jī)輔助教學(xué)已有十幾年的歷史，并形成簡稱為“AICC標(biāo)準(zhǔn)”的一系列遠(yuǎn)程教育的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、通訊協(xié)議以及顯示樣式的規(guī)定與建議。AICC標(biāo)準(zhǔn)包括：Ø CMI系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能的定義Ø CBT系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能定義Ø CMI與CBT系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊與協(xié)同工作定義Ø 課程交換定義Ø 圖標(biāo)的定義Ø 視頻與語音的定義Ø 詞匯表的定義等等。AICC已經(jīng)建立了如下的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：AICC方針和建議1. AGR001-AICC發(fā)行物2. AGR002-課件傳輸站點(diǎn)3. AGR003-數(shù)字化音

11、頻4. AGR004-Windows操作系統(tǒng)5. AGR005-CBT外圍設(shè)備6. AGR006-計算機(jī)管理教學(xué)（CMI）7. AGR007-課件互換8. AGR008-數(shù)字化的視頻9. AGR009-圖象標(biāo)準(zhǔn)AICC技術(shù)規(guī)范和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)· AUD001-AICC對于IMA練習(xí)的發(fā)展· AUD001-數(shù)字化音頻的簡便的向?qū)?#183; AUD003-對AICC CBT驅(qū)動器的停止和播放向?qū)?#183; CMI001-對互用性的AICC/CMI方針· COM002-對AICC 非AGR發(fā)行物的文件方針· CRS002-基于計算機(jī)訓(xùn)練（CBT）的相關(guān)術(shù)語的術(shù)語

12、表· CRS003-對于AICC發(fā)行物的CBT術(shù)語層次· CRS004-對CBT課件互換的方針· CRS005-位圖圖片文件的格式· MPD005-局部任務(wù)培訓(xùn)者的界面· MPD006-對于Windows AICC的音頻和媒體· MPD011-基于計算機(jī)訓(xùn)練（CBT）的數(shù)字化視頻的應(yīng)用AICC開展遠(yuǎn)程教育的歷史悠久，在國際遠(yuǎn)程教育的各種規(guī)范和建議中有著舉足輕重的作用。IEEE的LTSA（教育技術(shù)系統(tǒng)體系規(guī)范）和SCORM標(biāo)準(zhǔn)均由AICC的規(guī)范延伸、優(yōu)化和發(fā)展而成。LMSCore通訊通過綜合IEEE的LTSA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和AICC的HAC

13、P協(xié)議建議。我們通過對學(xué)習(xí)對象和學(xué)習(xí)系統(tǒng)的抽象，實(shí)現(xiàn)了基于AICC的LMSCore通訊實(shí)現(xiàn)?；贚MSCore通訊可以完整實(shí)現(xiàn)基于LTSA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和HACP協(xié)議的學(xué)習(xí)管理?；贚MSCore通訊協(xié)議的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)交互的功能關(guān)系圖如下所示：基于LMSCore通訊協(xié)議的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)上可任意增加和配置各種功能組件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如說：結(jié)業(yè)管理/BBS討論管理/在線答疑/面授管理/財務(wù)管理/通知與消息管理/電子郵件系統(tǒng)/系統(tǒng)權(quán)限管理/操作記錄管理/分類管理等等?；贚MSCore通訊協(xié)議的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的對象關(guān)系圖如下所示：基于LMSCore通訊協(xié)議學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流包括：Ø 教務(wù)人員安裝、

14、升級、配置和設(shè)置課程Ø 學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)與注冊信息傳送至課件系統(tǒng)Ø 課件系統(tǒng)將學(xué)員學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)傳送至學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)Ø 學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)與不同的課件系統(tǒng)協(xié)同工作Ø 學(xué)員與教師通過學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)進(jìn)行交互Ø 分析系統(tǒng)向?qū)W員、教師和教務(wù)人員報告學(xué)習(xí)狀態(tài)1 通訊中的課程結(jié)構(gòu)LMSCore通訊協(xié)議使用了AICC對課程的數(shù)據(jù)存儲的定義，LMSCore通訊協(xié)議中的課程結(jié)構(gòu)由以下三種元素組成：Ø 教學(xué)單元：assignable unit（lesson）Ø 教學(xué)章節(jié)：BlockØ 學(xué)習(xí)目標(biāo)：ObjectiveAU：assignable un

15、it的縮寫教學(xué)單元是課程中是最小可跟蹤單元。教學(xué)章節(jié)則由相關(guān)的教學(xué)章節(jié)或者是由教學(xué)章節(jié)加其他的教學(xué)章節(jié)組成。組合的教學(xué)章節(jié)則是由兩個或者兩個以上的教學(xué)單元、教學(xué)章節(jié)或者是學(xué)習(xí)目標(biāo)組成。這是一個簡單的課程范例，范例包括3個教學(xué)章節(jié)（Block）：Electrical、PowerPlant、Fuel。范例有9個教學(xué)單元（AU）。學(xué)生在任何時候必須選擇一個教學(xué)章節(jié)（Block），在某個階段中，學(xué)生必須順序完成其中的各節(jié)課。圖：課程流程圖2 基于HTTP的LMSCore通訊HTTP協(xié)議被選為數(shù)據(jù)傳輸工具的原因是：u HTTP的Web Browsers和Web Servers在培訓(xùn)傳輸系統(tǒng)中廣泛的應(yīng)用u

16、 HTTP是獨(dú)立于硬件平臺和軟件操作系統(tǒng)的協(xié)議u WWW服務(wù)的internet安全防火墻都允許HTTP的request/response信息通過LMSCore通訊協(xié)議中的服務(wù)器端和客戶端程序可以運(yùn)行在同一臺機(jī)器上也可以運(yùn)行在不同的機(jī)器上。LMSCore通訊協(xié)議中的學(xué)習(xí)管理服務(wù)器與課程管理服務(wù)器可以是同一臺機(jī)器上也可以運(yùn)行在不同的機(jī)器上。HTTP客戶端#1 用戶向CMI請求AU#3 HTTP客戶端請求AU5 CBT的AU執(zhí)行并取得 URI中的參數(shù)學(xué)習(xí)管理的HTTP服務(wù)器課件系統(tǒng)的HTTP服務(wù)器2CMI 放送URI至HTTP 客戶端4下載AU至 HTTP客戶端一般來說Web-based CMI系統(tǒng)

17、的啟動順序如下圖所示：21 LMSCore通訊協(xié)議的通訊與會話（SESSION）LMSCore作為服務(wù)器，課件的AU作為客戶端，LMSCore和課件T有種服務(wù)器/客戶端的聯(lián)系。每一個課件對LMSCore的請求都是通過使用POST方法的URL來調(diào)用的LMSCore接口的。LMSCore和課件之間一次典型的通訊如下所示：1. 課件的教學(xué)單元產(chǎn)生一個獨(dú)立的會話（HTTP SESSION）。2. 課件的教學(xué)單元發(fā)出一個消息從LMSCore系統(tǒng)中請求初始化信息和參數(shù)。3. 在結(jié)束課件的教學(xué)單元的會話（HTTP SESSION），課件的教學(xué)單元發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)活動數(shù)據(jù)和課程狀態(tài)數(shù)據(jù)給LMSCore系統(tǒng)。HT

18、TP服務(wù)器HTTP客戶端LMSCoreASP/JAVA服務(wù)程序課件教學(xué)單元Applet/JavaScript的HTTP通訊程序請求數(shù)據(jù)響應(yīng)請求4. 當(dāng)學(xué)生退出課件的教學(xué)單元，教學(xué)單元發(fā)送一個會話結(jié)束的消息給LMSCore系統(tǒng)。圖： CBT- LMSCore會話流程3 LMSCore通訊協(xié)議的技術(shù)實(shí)現(xiàn)論文中LMSCore通訊協(xié)議的技術(shù)實(shí)現(xiàn)以根據(jù)上述規(guī)范和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的北大在線的商務(wù)與職業(yè)培訓(xùn)平臺為例。北大在線的LMSCore通訊協(xié)議針對流行的Windows平臺采用了微軟公司的Visual Studio開發(fā)工具和IIS服務(wù)實(shí)現(xiàn)了通用的、基于組件的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)。同時，針對大規(guī)模的、分布的、跨平臺的應(yīng)用采

19、用了先進(jìn)的Java開發(fā)平臺和Java服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了分布的、跨平臺的基于對象的LMSCore通訊協(xié)議。LMSCore通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)存儲定義了通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理接口。北大在線采用IIS服務(wù)實(shí)現(xiàn)的LMSCore通訊協(xié)議具有標(biāo)準(zhǔn)的ODBC數(shù)據(jù)接口，能同時支持Oracle、SQL Server和MySQL等多種流行的數(shù)據(jù)庫。北大在線采用Java服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的LMSCore通訊協(xié)議具有標(biāo)準(zhǔn)的JDBC數(shù)據(jù)接口以及JDBC-ODBC橋接，也能同時支持Oracle、SQL Server和MySQL等多種流行的數(shù)據(jù)庫。LMSCore通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖所示：圖：LMSCore通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖分布式的LMSCore通訊

20、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖所示：圖：分布式的LMSCore通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖北大在線的商務(wù)與職業(yè)培訓(xùn)平臺以LMSCore通訊協(xié)議為核心結(jié)構(gòu)。并輔助配置了一系列的學(xué)習(xí)管理功能模塊，其中包括：系統(tǒng)權(quán)限管理、操作日志管理、發(fā)布管理、培訓(xùn)產(chǎn)品管理、產(chǎn)品與課程分類管理、電子郵件系統(tǒng)、財務(wù)管理、結(jié)業(yè)管理、學(xué)習(xí)教務(wù)管理、通知與消息管理、學(xué)習(xí)報告管理、論壇管理、面授管理、學(xué)習(xí)空間等等。下面以學(xué)習(xí)空間為例，以分析和了解系統(tǒng)的特點(diǎn)。4 客戶空間客戶空間包括我的課程、課程目錄、通知消息、個人進(jìn)展、個人信息、個人郵箱以及退出系統(tǒng)等功能模塊組成。5 我的課程我的課程包括我的學(xué)習(xí)、通知、公共討論區(qū)等。在我的學(xué)習(xí)中列表顯示了正在學(xué)習(xí)、已申請

21、但未繳費(fèi)和已結(jié)業(yè)的培訓(xùn)產(chǎn)品目錄和內(nèi)容。我的課程界面如下： 【圖1-5】<我的課程>在我的課程中點(diǎn)擊課程名稱、產(chǎn)品名稱、面授名稱能了解產(chǎn)品、課程、面授的簡介。課件播放器界面如下：【圖1-12】<中文課件播放器界面>6 個人進(jìn)展個人進(jìn)展包括學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度匯總報告、產(chǎn)品學(xué)習(xí)進(jìn)度單元報告、單項產(chǎn)品學(xué)習(xí)進(jìn)度單元報告、產(chǎn)品學(xué)習(xí)效果評測報告、單項產(chǎn)品學(xué)習(xí)效果評測報告、產(chǎn)品學(xué)習(xí)進(jìn)度詳細(xì)報告、單項產(chǎn)品學(xué)習(xí)進(jìn)度詳細(xì)報告、課程學(xué)習(xí)進(jìn)度單元報告、單門課程學(xué)習(xí)進(jìn)度單元報告、課程學(xué)習(xí)效果評測報告、單門課程學(xué)習(xí)效果評測報告、課程學(xué)習(xí)進(jìn)度詳細(xì)報告、單門課程學(xué)習(xí)進(jìn)度詳細(xì)報告。7 課件系統(tǒng)本文中課件系統(tǒng)以

22、北大在線的課件系統(tǒng)為例。北大在線的課件系統(tǒng)包括學(xué)歷教育課件系統(tǒng)和企業(yè)職業(yè)與商務(wù)培訓(xùn)課件系統(tǒng)。在職業(yè)與商業(yè)培訓(xùn)的課件系統(tǒng)中，北大在線在企業(yè)職業(yè)與商務(wù)培訓(xùn)領(lǐng)域與全球最大的職業(yè)與商務(wù)網(wǎng)上培訓(xùn)課件提供商，為全球排名前2000位的企業(yè)提供電子學(xué)習(xí)解決方案的美國SkillSoft公司聯(lián)合，面向全球企業(yè)職業(yè)與商務(wù)培訓(xùn)，開發(fā)和設(shè)置了管理技巧類、領(lǐng)導(dǎo)藝術(shù)類、項目管理等職業(yè)技能方面，以及財務(wù)類、客戶服務(wù)類、市場類、銷售類等商務(wù)技能方面共528門課程，并已部分實(shí)現(xiàn)本地化。結(jié)論通過深入理解LTSA和AICC標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，詳細(xì)分析在線遠(yuǎn)程教育的特點(diǎn)與優(yōu)勢，系統(tǒng)而全面的實(shí)現(xiàn)了符合LTSA和AICC標(biāo)準(zhǔn)的LMSCore通訊協(xié)

23、議，并在北大在線的學(xué)習(xí)管理平臺中，以LMSCore通訊協(xié)議為核心，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了符合國際遠(yuǎn)程教育規(guī)范的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)經(jīng)過一段時間的運(yùn)行和使用，已正式投入運(yùn)營。參考文獻(xiàn)1. IEEE P1484.11.1/D6, 2001-04-14 Draft Standard for Learning Technology - Data Model for Content to LMS Communication2. IEEE P1484.11.3/D6, 2001-04-26 Draft Standard for Learning Technology - HTTP-based Protocol Bin