SCORM标准化网络课程的设计与实现

许园甫，熊川

（桂林医学院信息中心，桂林　541004）

SCORM标准化网络课程的设计与实现

许园甫，熊川

（桂林医学院信息中心，桂林541004）

SCORM；网络课程；LMS；教学平台

0　引言

随着网络应用的不断发展，E-Learning（数字化学习）系统为网络教学提供了一个高效便捷、随时随地学习的开放性平台。但在E-Learning领域，存在着许多不同的教学资源和教学平台，由于教学平台之间不能够互相跨越，因此用户也不能随便将课件在不同平台间进行流通和共享，这无疑是教学资源开发的巨大浪费。网络课程作为教学资源的主要表现形式，其质量的优劣将直接影响学习的效果。因此，网络课程的建设迫切需要采取标准化的方式来进行。

针对如何合理利用和共享现有教学资源的问题，由美国国防部高级分布式学习（ADL）组织拟定了一套数字内容教材制作和开发的通用标准——SCORM （Sharable Content Object Reference Model，共享内容对象参考模型）。SCORM标准统一了教学资源的开发标准，通过标准化处理过程，使网络课程具有统一的包装格式，将有效地解决课件和平台的兼容性问题，从而实现教学资源的共享和重用。

1　SCORM标准概述

SCORM标准是学习方式设计、教学过程设计等诸多新的教育理念与分布式服务技术紧密结合的产物，它具有可重用性、可共享性和可持续性等主要特性，它提供的数据模型已逐渐成为网络教学平台遵循的实际规范和课件编辑设计标准。

SCORM标准的主要内容包括三个部分：内容聚合模型CAM （Content Aggregation Model），运行时环境RTE（Run-Time Environment）以及排序与导航SN（Sequencing and Navigation），它们之间是层层递进的关系。CAM是实现SCORM的最基本要求，其目的是提供一个公共的方法，把学习资源组合成学习内容，并定义学习内容的描述以及学习内容呈现的排序规则；而RTE建立在CAM模型基础之上，它在学习管理系统LMS（Learning Management System）和学习内容对象之间建立通信机制，并根据两者之间的通信记录来管理跟踪学习信息，为进一步实现排序和导航提供了基础；SN部分主要是排列学习内容对象发送的先后次序，可以使LMS在运行时根据学习者的选择以及学习进度提供学习内容，为学习者提供导航控制能力[1]。

2　SCORM标准学习跟踪的实现原理

符合SCORM标准的网络课程具有高水平的可访问性、兼容性、持久性、交互性和可重用性，其主要核心是可共享内容对象SCO与LMS之间的通信问题。SCORM运行时环境RTE提供了一种公共机制和方法去驱动学习资源，使学习资源和LMS进行通信，并根据预定义的语言和词汇形成这种通信的基础。从图1所示的SCORM运行时环境概念模型可以看出，SCO是LMS通过RTE可以跟踪的最小单位学习资源，它们之间的通信是通过API Adapter（API适配器）来实现的。

图1　SCORM运行时环境RTE示意图

要实现对SCORM课件的学习跟踪，RTE应包括服务器端和客户端两部分。服务器端包括学习资源数据库的管理和通信数据的维护，通过运行机制定义了LMS启动学习内容对象的通用方法；客户端则需要为学习者提供一个API Adapter，它是实现API功能的软件包，它的内部实现与学习内容的开发无关，因为它们都使用相同的调用接口。客户端运行的SCO通过网络浏览器获取该API Adapter实例，API提供了SCO与LMS通信的标准方式，使得SCO在需要时通过API与LMS进行交互存取数据。API会将获得的数据模型（Data Model）实例存储在客户端的内存中，并在需要时将该数据发送至LMS。数据模型即SCO在与LMS进行通信时所依赖的数据结构，包括学习者的学习时间、完成状态、测试成绩等数据。LMS需要为每个学习者的每个SCO维护一个数据模型结构，通过对数据模型状态信息的读写来实现学习跟踪。

在网络课程的SCORM标准化课件制作中，通常将一个教学章节或主题设计为一个网页，网页可以内嵌音频、视频、Flash动画等播放对象，并将该网页作为一个SCO来实现跟踪，其中的关键技术就是API适配器的设计。由于SCO是通过网络浏览器与LMS进行交互的，而API适配器又是由LMS提供，需要LMS启动时自动运行，因此LMS可以采用Java Applet来实现API适配器。Applet是一种采用Java程序语言编写的客户端小程序，该程序可以包含在HTML网页文件中。在课件框架页面的设计中嵌入Applet，然后通过运行页面的onload事件中调用“init（）”函数来部署API适配器，由支持Java的网络浏览器下载并自动运行，LMS就可以实现对SCORM课件的跟踪[2]。

3　SCORM标准课件的设计制作

SCORM标准将课件的制作建模为一个以组件为核心的概念模型，这些组件用来将学习资源整合成高共享度、高重用度的教学单元，使课件的制作过程更加清晰明了。SCROM的内容模型由三种组件构成：Asset、SCO和内容集合。微单元Asset是组成学习内容的最基本形式，是网络上最终呈现给学习者的数字化媒体文件集合；而SCO是Asset的集合，它比Asset多了应用编程接口API，能够通过API与LMS通信，并可以反馈学习者的行为；内容集合用于将学习资源聚合成教学单元，它描述了学习资源的内容结构和分类，大多数时候它表示将各种资源打包成SCORM标准课件包的过程[3]。

（1）课件结构设计。首先将教学过程分为多个教学单元，每个教学单元对应相应的教学内容。利用SCORM标准的设计方法，设计出课件内容的组织结构图和定义特定的行为。同时，对教学课程整体和各组成元素进行分析，针对课件的表现样式进行界面设计和主要功能定位，形成可初步运行的课件模型。

（2）课件中SCO的分割。根据课件组织设计中的教学目标和教学内容，将同类别或相互关联的内容组合在一起，形成SCO或Asset。以课程章节、主题等为单位对SCO进行合理的切割与划分，设计制作相应单元，形成包含文档、图片、音频、视频和动画等格式的多媒体教学内容，或者以网络浏览器支持的html、xml、swf等播放对象形式存在。

（3）SCO的制作。SCO与LMS之间是通过API接口实现交互的。SCORM标准中提供了两个便于SCO调用LMS提供的API接口函数来处理数据传递和功能实现的脚本文件：APIWrapper.js和 SCOFunctions.js。APIWrapper.js是网络课程调用API适配器的接口，当SCO被启动时，利用它找到API适配器并调用其中的跟踪函数来实现与LMS的交互。SCOFunctions.js用于数据分析，还包含用于计算用户学习时间的函数，在SCO跳转和退出时需要调用该文件中的函数。将学习网页制作成SCO时，首先需要将这两个脚本文件放在课程目录下，并在网页中引入这两个文件；然后，在页面的body属性里直接调用APIWrapper.js中的“load-Page（）”函数完成课程的初始化，调用“unloadPage（）”函数注销课程。代码片段如下：

（4）使用元数据Metadata。用元数据Metadata以一致的形式描述Asset、SCO和内容体系，使它们可以在学习管理系统中被识别、查询和获取，从而实现学习组件的共享和重用。

（5）建立内容清单文件。内容清单文件命名为imsmanifest.xml，是包含课程包中内容结构目录的XML文件。它可以由支持SCORM标准的课件工具快速生成，存放在内容包的根目录下，是LMS读取网络课程的第一个档案，LMS通过读取该文件来获得课程标题、课程结构和课程地址。在 imsmanifest.xml文件结构中，“manifest”节点是根节点，根节点下还有“organizations”和“resources”两个子节点。其中，“organizations”节点负责描述课程结构，“resources”节点则包含了课程所用资源的存储位置以及类型。

（6）课件内容包装。SCORM标准课件是以包交换文件PIF（Package Interchange Format）的格式将所有与课程内容相关的文件组合成课程包，其目的是为不同的LMS提供交换学习内容的标准方法。课程包内包含的文件有：元数据、课程组织结构、资源引用、媒体文件等，其结构如图2所示。

图2　课程包结构

Reload Editor是一个符合SCORM标准的对课程内容进行封装打包的非常好的辅助工具，如图3所示，它可以方便地进行课程结构的调整、教学目录的设置以及Asset和SCO类型的设置。使用Reload Editor制作SCORM标准课件包的具体过程如下：

（1）运行Reload Editor（需要Java虚拟机支持），点击[文件]菜单选择新建一个[ADL SCORM 1.2包]。

（2）选择窗口左侧的imsmanifest.xml查看和编辑内容清单文件。

（3）在窗口右侧的[Organizations]节点上点击鼠标右键选择[Add Organization]命令添加一个组织，然后对新添加的组织再次点击鼠标右键选择[Add Item]命令增加项目。

（4）在窗口右侧的[Resources]节点上点击鼠标右键选择[Add Resource]命令添加一个课程资源，然后从窗口左侧的课程目录下选择已经制作好的相应的SCO，并用鼠标左键将其拖动到右侧的[Resource]节点下。

（5）预览并保存，点击[文件]菜单选择[生成Zip包…]命令将所做的课程内容打包成SCORM标准内容包。

图3　Reload Editor窗口界面

4　标准化网络教学平台的构建及课件集成

网络教学平台的系统设计采用面向对象方法和基于Web的B/S模式三层结构来构建，即将整个业务应用划分为表示层、逻辑层和数据层。表示层位于顶层，用于接收和显示用户输入的数据，为用户提供一种交互式操作界面，用户使用网络浏览器就能实现所有操作；逻辑层处于中间的关键位置，起到数据交换中承上启下的作用，主要负责业务规则的制定、业务流程的实现等与业务逻辑有关的系统功能；数据层位于底层，其功能主要负责数据库的访问和对数据进行操作。

根据上述设计思路，选用基于PHP语言的开源学习管理系统eFront来构建教学实验平台，它是一个利用互联网作为平台传送教学内容，实施网络教学的信息系统。它拥有漂亮的AJAX图形界面，使用直观，几乎支持所有的主流数据库，能够让用户利用其提供的各种工具来创建和管理网络课程，并且支持SCORM标准认证。eFront还能实现跨平台运行，从单纯的PC终端扩充到能支持移动终端，通过它的API可以集成第三方系统，并支持模块化扩展技术，因此具有较好的通用性。虽然eFront已经具备大部分数字化学习的功能，但是在实际应用中必须根据我校的专业特点和教学情况，对eFront的功能模块和主题风格进行二次开发和设计，以满足我校实际教学的个性化需求。教学平台的软件配置和运行环境如表1所示：

表1　教学平台的软件环境

在网络课程的建设中，课件可以看作E-Learning系统中的血肉，它综合了经过多年积累的教学经验和丰富的教学内容；教学平台作为E-Learning系统中的骨架，则有效地管理和支撑着课件的使用。课件的集成就是将骨架和血肉组合成一个有机整体来实现学习管理。在实验中，以我校《大学计算机基础》课程为例设计开发该课程的标准化课件。该课程是我校本科教学的一门公共基础课程，在教学过程中已经制作了一些电子化课件，但都是基于PPT演示文稿和Word文档为主，缺乏统一的风格和表述，教学内容也存在大量重复。我们在此基础上对该课程的课件进行SCORM标准化处理，首先根据课程教学内容和学习的需要，进行章节内容资源的分配并设计相应的学习网页，同时将学习跟踪脚本写入网页文件制作成SCO存放在课程目录下；然后利用课件打包工具Reload Editor按课程章节来组织课程结构并对所有课件内容进行SCORM标准下的策略编辑，如图4所示，最终打包形成包交换文件导入eFront学习管理系统。eFront对该课程课件包导入的教学内容进行统一管理和发布，通过学习管理模块可以实现教师对课程的调度和学习规则的设置，通过学习跟踪记录模块可以记录学生访问课程的次数、时间和IP地址，以便教师详细地掌握学生的学习状况和学习进度[4]。此外，eFront的Wiki模块还可以使教师和学生在课程上建立互动式教学。学生学习课程时，通过eFront平台界面登录并进行选课，接着就可以进行计算机基础课程的学习了，包括了解该课程的信息、课程的内容、课程的相关术语，完成教师布置的课程作业和课程考试等。综上所述，由于课件和eFront构建的教学平台都遵循SCORM标准，因此两者之间可以进行正常的交互通信，从而实现网络课程的管理和学习跟踪。实验结果如图5、图6所示。

图4　Reload Editor制作课件包

5　结语

通过对SCORM标准的分析研究，我们可以将课件制作和教学平台实现分开考虑。按照标准开发的课件能在任何符合标准的教学平台之间共享使用，因此具有较好的互操作性和可重用性。本文提出的实现SCORM标准课件的关键技术和网络教学平台的设计思路，对进一步开发各个教育层次、涵盖全学科的标准化网络课程具有一定的启发和帮助作用。

图5　eFront功能管理界面

图6　eFront教师、学生用户进入课程的详细界面

[1]金浩.SCORM标准发展与研究综述[J].软件导刊，2010，(6)：82-84.

[2]孙兴华，郝丽，叶永飞.SCORM标准学习跟踪机制的研究与实现[J].网络教育，2010，(7)：65-68.

[3]唐永中，张蕾.基于SCORM标准的可共享网络教学课程开发研究[J].电化教育研究，2010，(12)：68-70.

[4]林锋锋，张君敏.基于开源软件的网络学习平台在高师教学中的应用[J].软件导刊，2014，13(2)：180-182.

[5]肖海鹏，谢铭瑶.基于eFront的《计算机基础》网络课程的建设研究[J].电脑知识与技术，2011，7(29)：7309-7311.

[6]Ozkan B..How to Effectively Use Free and Open Source Software in Education.In C.Bonk et al.(Eds.)，Proceedings of World Conference on E-Learning in Corporate，Government，Healthcare，and Higher Education，pp.1171-1175.2008.

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)

许园甫（1978-），男，广西桂林人，硕士，讲师，研究方向为计算机及应用

2015-11-05

2015-12-05

SCORM标准是在线教学领域的一套通用标准，它强调教学课件的共享性、可操作性和可重用性，并能够实现教学过程的跟踪和交互。分析SCORM标准学习跟踪机制的实现原理，分别从SCORM标准课件的制作以及标准化网络教学平台的构建两个方面详细论述符合SCORM标准的网络课程的设计和实现过程。

熊川（1961-10），男，广西桂林人，硕士，副教授，研究方向为医学计算机应用

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.