17运用AICC规范实现LMSCore通信协议和学习管理(北大在线)

运用AICC规范实现LMSCore通信协议和学习管理沈利庆北京北大在线网络有限责任公司[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、COURSE、远程教育、学习管理系统、LMSCore[Abstract]Thepaperprovidesdetailedinformationaboutinternationalonlineeducationstandardsandguidelines,analyzesthestructureandrelationshipofthesestandardsandguidelinesdeeplyandthoroughly,andfocusesontheLMSCore’scommunicationprotocolundertheIEEE’sLTSAandAICC’sHACPstandards.ThepaperdiscussestheLMSCoreframeindetails,includingacademicprincipium,systemstructure,systemmodel,networkstructure,datastructureanditsapplicationinonlineeducationmanagementsystem.Basedontheaboveanalysis,thepapersharesthevaluableexperienceinlocalonlineeducationsystembuildingonthebasisofinternationalonlineeducationstandardsandguidelines,whichisconstructivetotheresearchofonlineeducationstandardizationinChina.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。1LTSA概述LTSA是IEEE关于教育技术系统体系（LearningTechnologySystemsArchitecture）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，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IEEE1484。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IEEE1484。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。ARIADNE在元数据规范上与IMS工作密切。IEEE1484(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IEEE1484提供规范。ANSI(美国国家标准机构)：在IEEE1484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。1．1LTSA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2AICC概述AICC是位于美国的航空工业计算机辅助教学委员会（AviationIndustryCBTCommittee）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IMA练习的发展AUD001-数字化音频的简便的向导AUD003-对AICCCBT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发行物的文件方针环境相互作用学员r五个以人为中心的特点40+利益方透视图第三层第四层第五层第二层第一层学员环境的交互系统组件协议和接口总线LICILCLSBMPPADLESCKLRDLCQI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WindowsAICC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：assignableunit（lesson）教学章节：Block学习目标：ObjectiveAU：assignableunit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：HTTP的WebBrowsers和WebServers在培训传输系统中广泛的应用HTTP是独立于硬件平台和软件操作系统的协议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。一般来说Web-basedCMI系统的启动顺序如下图所示：2．1LMSCore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（HTTPSESSION）。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（HTTPSESSION），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。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3LMSCore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HTTP客户端#1用户向CMI请求AU#3HTTP客户端请求AU＃5CBT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至HTTP客户端＃4下载AU至HTTP客户端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