基于XML(RDF)和学习对象(教育资源)技术的e-Learning系统平台研究终稿

2021-04-25 13:18:59本页面

基于XML(RDF)和学习对象(教育资源)技术的e-Learning系统平台研究终稿


【正文】

全国教育科学全国教育科学““十五十五””规划国家重点课题规划国家重点课题信息化进程中的教育技术发展研究信息化进程中的教育技术发展研究子子课课题题研研究究报报告告课题名称:基于XML和学习对象技术的eLearning系统平台研究课题负责人:余雪丽工作单位:太原理工大学计算机与软件学院研究起止时间:2003年1月至2005年5月提交时间:2005年5月1摘要摘要本文主要研究利用最新的网络技术和教育理念来开发eLearning系统平台,以实现易于移植、易于交流、易于维护的软件系统。XML和学习对象技术可以作为eLearning系统平台的支撑技术,是我们研究的重点。XML可以实现分布式开发的学习资源在不同的系统之间共享和流动。

它已经成为Internet/Intranet数据信息交换的标准格式语言,用来提供开放式的基于Internet的、跨平台跨系统应用的数据整合工具。学习对象技术的引入有效地解决了教育资源共建共享的问题。它将网络上分布的各类教育资源组织成各个层次上可重用的学习对象,并提供教育资源的存储、共享及获取等服务,又具有较好的封装性、重用性。本文着重讲述了我们基于XML和学习对象技术提出的内容对象的概念,以可共享的学习对象结构模型SCOSM(ShareableContentObjectStructuredModel)为核心构建elearning系统平台。SCOSM在现代远程教育资源建设技术规范基础上进行了扩展,参考国外IEEE的P1484标准,IMS学习对象元数据描述和ADL的SCORM规范,对学习资源的内容格式做出了较为具体的格式定义和属性描述,并提出了内容层次结构模型,加入了内容对象(CO)网络遍历的概念。

同时,在内容交换包装模型上完全采用了DLTS(DistanceLearningTechnologyStandardization)规范,保证了在整个互联网范围内进行资源共享。从目前的情况看,学习资源建设的重要性日益突现。基于互联网的elearning系统建设应该以资源为核心,学习内容与学习管理相分离,把内容建设独立出来,符合现在“以学生为中心”的教育理念。另外,本文研究了如何利用计算机技术建立合理可用的学生模型来实现远程教学的个性化和适应性,这对远程教育领域有着重要意义。通过研究,我们提出了智能推理方案和基于Bayes网络和自适应教学模型方案。智能推理方案的基本思路是通过学习知识点的划分、存放,制定教学策略,得到一个适合搜索和使用的知识库。

基于Bayes网络和自适应教学模型方案,研究了如何利用贝叶斯网络模型,建立覆盖型的贝叶斯网络学生模型,完成对学生能力及学习状况的预测推理,实现个性化教学。另外,我们采用多Agent(MAS)技术及模糊测度的方法试探着解决教学效果评估问题。在分析了以上相关技术后,本文给出了一个教学平台软件系统的具体设计与实现。最后论文探讨了如何进行教育资源的RDF绑定以及如何架构学习网格。关键字关键字eLearning,XML,学习对象学习对象,教学平台教学平台,自适应教学系统自适应教学系统23目录1.课题提出的背景课题提出的背景31.1ELEARNING系统的研究现状及其标准31.2引入学习对象,探索资源绑定,实现个性化智能学习41。

3ELEARNING系统平台的特点52.学习对象和学习对象和SCOSM62.1学习对象的概念62.2学习对象的特点72.3SCOSM的内容描述72.3.1SCOSM的提出82.3.2SCOSM内容对象模型的组成92.3.3内容格式模型(CFMContentFormatModel)102.3.4结构层次模型(HSMHierarchicalStructureModel)132.3.5包装交换模型(PEMPackageExchangeModel)162.3.6对象导航模型(ONMObjectNavigationModel)163.SCOSM资源绑定资源绑定183.1基于XML的SCOSM模型描述183。

2基于SCOSM的内容对象系统实现框架204.个性化智能学习个性化智能学习234.1个性化智能ELEARNING系统的特点234.2需求到软件体系结构的映射234.3智能推理方案255.在线教学管理平台的设计与实现在线教学管理平台的设计与实现405.1国际流行平台405.2平台设计的一般原则425.3ELEARNING系统平台概述434.4运行环境、开发平台以及开发工具445.5系统功能描述456.6.前瞻性研究前瞻性研究586.1学习对象元数据RDF绑定586.2网格上的资源发现617结论与展望结论与展望64参考文参考文献献6541.课题提出的背景“基于XML和学习对象技术的eLearning系统平台研究”是在2001年完成的获山西省科技进步奖项目“基于Web的实时交互计算机网络课程elearning系统”基础上提出的。

获奖项目是与1998年我们在电子工业出版社出版发行的现代计算机网络教程(上下册)配套开发的,由于教材内容新颖、结构合理、实践性强,已印刷六次,2001年该书修订再版。近七、八年,我们一直关注eLearning系统的进展和平台建设,并投入了相当数量的教师、研究生和本科生以接力赛的形式不断进行研究和开发,这次递交的总结报告和软件平台是团队劳动的成果,是集体智慧的结晶。在编写教材、制作远程教学课件(包括Authware、HTML、Asp和J2EE四个不同的版本)以及开发eLearning系统平台的过程中,我们比较深刻地体会到以下三个方面问题。1.1eLearning系统的研究现状及其标准系统的研究现状及其标准关于elearning系统和现代远程教育技术标准的研究。

国际上已有不少政府机构和组织致力于这方面的工作。在美国,有航空工业计算机辅助训练委员会(AICC)最早提出的计算机管理教学标准;美国国防部启动的一个称为高级分布式学习(ADL:AdvancedDistributedLearning)的研究项目,提出了可共享课程对象参照模型(SCORM)。用一种标准方法定义和存取关于学习对象的信息,只要遵循这种标准,不同的教学系统之间好比有了一种共同的语言,彼此就可以互相沟通和交换。教学管理系统IMS是由全球学习联合公司提出的学习系统技术规范。在欧洲,有ARIADNE(欧洲远程教育多媒体制作与销售网联盟),PROMETEUS(促进欧洲社会教育和培训中使用多媒体工程)。

CEN/ISS(欧洲标准委员会/信息社会标准化系统)等组织进行多媒体和远程教学技术标准的研究、国际合作及本土化工作。目前在国际电气和电子工程师协会学习技术标准委员会(简称IEEELTSC)的主持下,若干个工作小组正开展网络远程教育技术标准的制定和修订工作,将形成IEEE1484标准。国际标准化组织ISO于1999年成立了一个JTC1/SC36委员会,专门从事学习、教育、培训技术标准的征集、修订和批准工作,目前已有美国、英国、德国、日本、乌克兰等国提交了标准议案。世界上许多国家十分重视教育技术国际标准的采用,组织力量参与国际标准制定与本土化工作,其中法国、德国、西班牙已完成了部分IEEELTSC标准的本土化工作。

荷兰、希腊、意大利等国即将推出他们的教育技术标准草案。美国IMS公司从1999年开始在美国、澳大利亚、新加坡以及欧洲一些国家推广IEEELTSC的标准并收集各地的反馈结果以丰富和5完善标准。随着我国加入WTO,外国网上教育进入我国将不可避免。我们应该创建教育服务层面的中国标准,充分反映我国教育文化的特征。教育部对网络教育技术标准化建设工作极为重视。2000年11月,组织国内8所重点高校的有关专家开展网络教育技术标准研制工作,并成立了教育部教育信息化技术标准委员会,简称CELTSC(ChineseeLearningTechnologyStandardizationCommittee)。该委员会同时也是国家信息技术标准化技术委员会的专业分委员会以及国际标准组织ISOJTC1/SC36和IEEELTSC的团体会员。

该委员会以研究、制订、推广与教育信息化相关的技术标准为使命。委员会的专家们经过一年的努力工作,提出了一个比较完整的中国现代远程教育技术标准体系结构,并且产生了11项规范,现予发布作为部颁试用标准。这套标准不仅作为现代远程教育系统开发的基本技术规范,也可作为在网络条件下开发其他各种教学应用系统的参考规范。构筑elearning学习系统的根本目的是在全球和全国范围内实现学习资源的共建与共享,遵循和靠拢统一标准是最基本的要求。而且,学习理念和教育资源标准是在不断发展变化的,我们构建的学习系统和教育平台也应当是具有适应性的。1.2引入学习对象,探索资源绑定,实现个性化智能学习引入学习对象,探索资源绑定,实现个性化智能学习1在2000年,教育部现代远程教育资源建设委员会的现代远程教育资源建设技术规范还较为宽泛的时候,我们引入学习对象的思想,提出内容对象的概念,以可共享的学习对象结构模型SCOSM(ShareableContentObjectStructuredModel)为核心构建elearning系统。

SCOSM在现代远程教育资源建设技术规范基础上进行了扩展,参考国外IEEE的P1484标准,IMS学习对象元数据描述,细化了ADL的SCORM规范,对学习资源的内容格式做出了较为具体的格式定义和属性描述,并提出了内容层次结构模型,加入了内容对象(CO)网络遍历的概念。同时,在内容交换包装模型上完全采用了DLTS(DistanceLearningTechnologyStandardization)规范,保证了在整个互联网范围内进行资源共享。从目前的情况看,学习资源建设的重要性日益突现。基于互联网的elearning系统建设应该以资源为核心,学习内容与学习管理相分离,把内容建设独立出来,符合现在“以学生为中心”的教育理念。

2元数据是“关于数据的数据”。它是面向某种特定应用的用于描述资源属性的机器可理解的信息。通过规范语法结构和语义结构,使得机器能够无二义性地表现和获取信息。元数据可以用于Web资源的标识、集成、交换、检索等6工作。利用元数据机制,可以更加精确地描述Web资源的语义,从而使得Web数据从机器可读转化为机器可理解的,而Web的职能也将从纯粹的信息和服务的载体转化为具有知识表示和知识推理的知识网络1。而RDF是一种能对结构化元数据进行编码、交换及再利用的体系框架。RDF提出了一个简单的模型用来表示任意类型的数据。这个数据模型可以方便的描述对象(或者资源)以及它们之间关系。通过在XML中引用RDF,可以将XML的解析过程与解释过程相结合。

也就是说,RDF可以帮助解析器在阅读XML的同时,获得XML所要表达的主题和对象,并可以根据它们的关系进行推理,从而做出基于语义的判断。XML的使用可以提高Web数据基于关键词检索的精度,而RDF与XML的结合则可以将Web数据基于关键词的检索更容易地推进到基于对象的检索。RDF是由W3C开发的元数据框架,是为了在WWW的语境中用于注释具有URI的资源的。RDF规范提供了一个为了交换基于Ontology知识的完善的、轻量级的框架。2002年六月,IEEE批准了第一版的LOM(LearningObjectManagement)标准,它逐渐成为教学系统管理多种学习对象的参考标准。在RDF中,每一个LOM元素的语义决定了它的表示方法。

对LOM的RDF绑定的目的就是创造一个有良好形式语义的模型。我们的方案探讨了具有自己特色又能结合国际标准和本国远程教育标准的RDF绑定。3个性化智能学习是指以学生为中心,以学习为中心,充分发挥教师在教学的各个环节中的指导作用,充分利用现代科学技术手段,实现elearning在线学习。适应性学习是一种知识自我建构的、主动的、以学生的人性化为核心特征的、基于资源的学习,它需要数字化技术及智能技术的支持,必须得到快速的反馈。这种新的学习理念与学习方式,在本质上突破了传统远程学习的内涵,是个性化智能学习的很好体现。适应性学习模式的关键环节是:学习内容的动态组织、学习策略的选择、学习诊断的实施。1.3eLearning系统平台的特点系统平台的特点通过查阅文献、调查研究。

高考资源相关推荐  
三九文库 www.999doc.com
备案图标苏ICP备2020069977号