运用AICC规范实现LMSCore通信协议和学习管理.doc

1、运用AICC规范实现LMSCore通信协议和学习管理摘要 本论文详细解释了主要的国际远程教育标准与规范，深入剖析这些标准与规范的结构与关系，并对运用IEEE的LTSA规范和AICC远程教育标准实现LMSCore的通讯协议进行了进一步的探讨与介绍。论文详细阐明了LMSCor通讯的理论基础、系统构成、系统模型、网络构架及其在远程教育中的系统实现。通过对采用LMSCore的通讯协议进行学习管理的详细讲解，论文系统的阐述了运用国际远程教育技术和规范在国内远程教育的实践经验，以希望在国内远程教育标准化的研究中起到抛砖引玉的作用。关键词 IEEE、LTSA、AICC、HACP、LMS、HTTP、COURS

2、E、远程教育、学习管理系统、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 under the IEEEs LTSA

3、 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 valuable experience in

4、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领域中的倡导者与资深专家：北大在线总裁倪金磊先生和技术总监李枝琳先生的深入指点和大力支持。通过对IEEE的LTSA和AICC的深入研究和开发实践，以及公司研发中心全体开发人员

5、的昼夜努力，才得以实现运用IEEE的LTSA规范和AICC远程教育标准实现LMSCore的通讯协议和学习管理平台。在这里对他们表示最深切的敬意和感谢。国际标准与规范本章重点讲述IEEE的LTSA与AICC的CMI系统，以及SCORM等国际远程教育标准与规范之间的关系与结构，分别阐述了各自的特点与组成。同时文章也系统讲述了各自在实践中的运用。1 LTSA概述LTSA是IEEE关于教育技术系统体系（Learning Technology Systems Architecture）的规范。LTSA是教育技术的系统结构和层次，如教育技术，以电脑为基础的训练，电子演示支持系统， 电脑辅助教育，职能培训，

6、教育和培训技术等等。 此文档给IEEE1484技术标准委员会(LTSC)的从属领域提出一建议性的体系规范：参考模型，学者模型标准，学习目标，作业模型， 过程序列，工具与代理，数据交换，过程管理，元数据，学生标识。LTSA规范的覆盖面很大， 如教育技术， 电子演示支持系统，计算计辅助教学， 智能辅导，培训技术，元数据等等。 LTST是一种开放式的教育、内容、平台的规范。 LTSA规范（1）提供了一个兼容已知与未知系统的框架, （2） 促进了识别鉴定系统的互动性和便捷, （3） 使技术标准至少在5至10年内能够适应新的教育技术系统的发展 。IEEE的LTSA有其广泛的理论和实践基础，并与以下的项目

7、和标准化组织有着密切的关系： ADL (高级分布式学习)：提供要求到 AICC 和 IMS 。 AICC(飞机制造业基于计算机的训练委员会)：飞机制造业的一个协会。AICC 为他们的规范和技术，是行业中事实上的标准。AICC 为正式的标准化提交它的规范到 IEEE 1484 。AICC 大致有 20 个规范和技术的报告。 IMS ( Educom 的指导管理系统)：是大学，机关，商业公司和政府机构的一个协会。IMS 在工业参加者之中开发技术,通过“样品实现”稳定技术，并且提交规范给 IEEE 1484。 ARIADNE 工程(欧洲联盟)：欧洲联盟的参加者正在为学习的内容开发和扩展元数据。ARI

8、ADNE在元数据规范上与 IMS工作密切。 IEEE 1484(学习技术标准委员会)：被公认的为学习技术开发技术标准的标准委员会。AICC、IMS和ARIADNE为标准化而向IEEE 1484提供规范。 ANSI(美国国家标准机构)：在 IEEE 1484 标准被核准以后，他们可以在ANSI作为快车道被提交。 ISO(国际标准组织)：ANSI可以作为快车道向ISO提交国家标准，或者可以组建一个工作组来发展国际上的一致同意。11 LTSA系统结构LTSA系统结构共分为五个细化层。他们适用于各式各样的学习场景。从上层到下层分别称为： 学员和环境的交互：讲述学员通过与环境的交互来获得、传送、互换、表

9、达、发现知识和信息。 以人为中心的特点：教育技术系统中与人类特性有关的方面。 系统组件：描述由以人为中心的特点确定的组件。 透视图：通过讨论系统组件层的子集从不同角度描述教育系统。 可操作组件：确定基于计算机的教育技术系统结构的通用组件、协议和接口。LTSA系统结构如图所示：图：LTSA 抽象2 AICC概述AICC是位于美国的航空工业计算机辅助教学委员会（Aviation Industry CBT Committee）的简称。该委员会在航空工业内开展计算机辅助教学已有十几年的历史，并形成简称为“AICC标准”的一系列远程教育的系统结构、数据类型、通讯协议以及显示样式的规定与建议。AICC标准

10、包括： CMI系统的基本结构和功能的定义 CBT系统的基本结构和功能定义 CMI与CBT系统之间的数据通讯与协同工作定义 课程交换定义 图标的定义 视频与语音的定义 词汇表的定义等等。AICC已经建立了如下的技术规范和标准：AICC方针和建议1. AGR001-AICC发行物2. AGR002-课件传输站点3. AGR003-数字化音频4. AGR004-Windows操作系统5. AGR005-CBT外围设备6. AGR006-计算机管理教学（CMI）7. AGR007-课件互换8. AGR008-数字化的视频9. AGR009-图象标准AICC技术规范和数据结构 AUD001-AICC对于

11、IMA练习的发展 AUD001-数字化音频的简便的向导 AUD003-对AICC CBT驱动器的停止和播放向导 CMI001-对互用性的AICC/CMI方针 COM002-对AICC 非AGR发行物的文件方针 CRS002-基于计算机训练（CBT）的相关术语的术语表 CRS003-对于AICC发行物的CBT术语层次 CRS004-对CBT课件互换的方针 CRS005-位图图片文件的格式 MPD005-局部任务培训者的界面 MPD006-对于Windows AICC的音频和媒体 MPD011-基于计算机训练（CBT）的数字化视频的应用AICC开展远程教育的历史悠久，在国际远程教育的各种规范和建议

12、中有着举足轻重的作用。IEEE的LTSA（教育技术系统体系规范）和SCORM标准均由AICC的规范延伸、优化和发展而成。LMSCore通讯通过综合IEEE的LTSA的系统结构和AICC的HACP协议建议。我们通过对学习对象和学习系统的抽象，实现了基于AICC的LMSCore通讯实现。基于LMSCore通讯可以完整实现基于LTSA的系统结构和HACP协议的学习管理。基于LMSCore通讯协议的学习管理系统交互的功能关系图如下所示：基于LMSCore通讯协议的学习管理系统上可任意增加和配置各种功能组件和数据结构，比如说：结业管理/BBS讨论管理/在线答疑/面授管理/财务管理/通知与消息管理/电子邮

13、件系统/系统权限管理/操作记录管理/分类管理等等。基于LMSCore通讯协议的学习管理系统的对象关系图如下所示：基于LMSCore通讯协议学习管理系统的数据流包括： 教务人员安装、升级、配置和设置课程 学习管理系统将学习数据与注册信息传送至课件系统 课件系统将学员学习数据传送至学习管理系统 学习管理系统与不同的课件系统协同工作 学员与教师通过学习管理系统进行交互 分析系统向学员、教师和教务人员报告学习状态1 通讯中的课程结构LMSCore通讯协议使用了AICC对课程的数据存储的定义，LMSCore通讯协议中的课程结构由以下三种元素组成： 教学单元：assignable unit（lesson）

14、 教学章节：Block 学习目标：ObjectiveAU：assignable unit的缩写教学单元是课程中是最小可跟踪单元。教学章节则由相关的教学章节或者是由教学章节加其他的教学章节组成。组合的教学章节则是由两个或者两个以上的教学单元、教学章节或者是学习目标组成。这是一个简单的课程范例，范例包括3个教学章节（Block）：Electrical、PowerPlant、Fuel。范例有9个教学单元（AU）。学生在任何时候必须选择一个教学章节（Block），在某个阶段中，学生必须顺序完成其中的各节课。图：课程流程图2 基于HTTP的LMSCore通讯HTTP协议被选为数据传输工具的原因是：u H

15、TTP的Web Browsers和Web Servers在培训传输系统中广泛的应用u HTTP是独立于硬件平台和软件操作系统的协议u WWW服务的internet安全防火墙都允许HTTP的request/response信息通过LMSCore通讯协议中的服务器端和客户端程序可以运行在同一台机器上也可以运行在不同的机器上。LMSCore通讯协议中的学习管理服务器与课程管理服务器可以是同一台机器上也可以运行在不同的机器上。HTTP客户端#1 用户向CMI请求AU#3 HTTP客户端请求AU5 CBT的AU执行并取得 URI中的参数学习管理的HTTP服务器课件系统的HTTP服务器2CMI 放送URI

16、至HTTP 客户端4下载AU至 HTTP客户端一般来说Web-based CMI系统的启动顺序如下图所示：21 LMSCore通讯协议的通讯与会话（SESSION）LMSCore作为服务器，课件的AU作为客户端，LMSCore和课件T有种服务器/客户端的联系。每一个课件对LMSCore的请求都是通过使用POST方法的URL来调用的LMSCore接口的。LMSCore和课件之间一次典型的通讯如下所示：1. 课件的教学单元产生一个独立的会话（HTTP SESSION）。2. 课件的教学单元发出一个消息从LMSCore系统中请求初始化信息和参数。3. 在结束课件的教学单元的会话（HTTP SESSI

17、ON），课件的教学单元发出学生的学习活动数据和课程状态数据给LMSCore系统。HTTP服务器HTTP客户端LMSCoreASP/JAVA服务程序课件教学单元Applet/JavaScript的HTTP通讯程序请求数据响应请求4. 当学生退出课件的教学单元，教学单元发送一个会话结束的消息给LMSCore系统。图： CBT- LMSCore会话流程3 LMSCore通讯协议的技术实现论文中LMSCore通讯协议的技术实现以根据上述规范和技术实现的北大在线的商务与职业培训平台为例。北大在线的LMSCore通讯协议针对流行的Windows平台采用了微软公司的Visual Studio开发工具和IIS

18、服务实现了通用的、基于组件的学习管理系统。同时，针对大规模的、分布的、跨平台的应用采用了先进的Java开发平台和Java服务器实现了分布的、跨平台的基于对象的LMSCore通讯协议。LMSCore通讯协议的数据存储定义了通用的数据结构和数据处理接口。北大在线采用IIS服务实现的LMSCore通讯协议具有标准的ODBC数据接口，能同时支持Oracle、SQL Server和MySQL等多种流行的数据库。北大在线采用Java服务器实现的LMSCore通讯协议具有标准的JDBC数据接口以及JDBC-ODBC桥接，也能同时支持Oracle、SQL Server和MySQL等多种流行的数据库。LMSCo

19、re通讯网络构架如图所示：图：LMSCore通讯网络构架图分布式的LMSCore通讯网络构架如图所示：图：分布式的LMSCore通讯网络构架图北大在线的商务与职业培训平台以LMSCore通讯协议为核心结构。并辅助配置了一系列的学习管理功能模块，其中包括：系统权限管理、操作日志管理、发布管理、培训产品管理、产品与课程分类管理、电子邮件系统、财务管理、结业管理、学习教务管理、通知与消息管理、学习报告管理、论坛管理、面授管理、学习空间等等。下面以学习空间为例，以分析和了解系统的特点。4 客户空间客户空间包括我的课程、课程目录、通知消息、个人进展、个人信息、个人邮箱以及退出系统等功能模块组成。5 我的

20、课程我的课程包括我的学习、通知、公共讨论区等。在我的学习中列表显示了正在学习、已申请但未缴费和已结业的培训产品目录和内容。我的课程界面如下： 【图1-5】在我的课程中点击课程名称、产品名称、面授名称能了解产品、课程、面授的简介。课件播放器界面如下：【图1-12】6 个人进展个人进展包括学生的学习进度汇总报告、产品学习进度单元报告、单项产品学习进度单元报告、产品学习效果评测报告、单项产品学习效果评测报告、产品学习进度详细报告、单项产品学习进度详细报告、课程学习进度单元报告、单门课程学习进度单元报告、课程学习效果评测报告、单门课程学习效果评测报告、课程学习进度详细报告、单门课程学习进度详细报告。7

21、 课件系统本文中课件系统以北大在线的课件系统为例。北大在线的课件系统包括学历教育课件系统和企业职业与商务培训课件系统。在职业与商业培训的课件系统中，北大在线在企业职业与商务培训领域与全球最大的职业与商务网上培训课件提供商，为全球排名前2000位的企业提供电子学习解决方案的美国SkillSoft公司联合，面向全球企业职业与商务培训，开发和设置了管理技巧类、领导艺术类、项目管理等职业技能方面，以及财务类、客户服务类、市场类、销售类等商务技能方面共528门课程，并已部分实现本地化。结论通过深入理解LTSA和AICC标准与规范，详细分析在线远程教育的特点与优势，系统而全面的实现了符合LTSA和AICC

22、标准的LMSCore通讯协议，并在北大在线的学习管理平台中，以LMSCore通讯协议为核心，在国内率先实现了符合国际远程教育规范的学习管理系统。系统经过一段时间的运行和使用，已正式投入运营。参考文献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-bas

23、ed Protocol Binding for IEEE 1484.11.13. IEEE P1484.11.4/D6, 2001-04-29 Draft Standard for Learning Technology -JavaScript API Binding for IEEE 1484.11.14. IEEE P1484.11.5/D6, 2001-05-04 Draft Standard for Learning Technology - Corseware Aggregation Data Model for Interchange5. AICC GUIDELINES AND R

24、ECOMMENDATIONS AGR001 V36. AICC GUIDELINES AND RECOMMENDATIONS AGR002 V87. AICC GUIDELINES AND RECOMMENDATIONS AGR003 V28. AICC GUIDELINES AND RECOMMENDATIONS AGR004 V59. AICC GUIDELINES AND RECOMMENDATIONS AGR005 V110. AICC GUIDELINES AND RECOMMENDATIONS AGR006 V211. AICC GUIDELINES AND RECOMMENDATIONS AGR007 V112. AICC GUIDELINES AND RECOMMENDATIONS AGR008 V113. AICC GUIDELINES AND RECOMMENDATIONS AGR009 V114. DOCUMENT NO. CMI001 CMI Guidelines for Interoperability AICC V3.4