教育雲端開放性課程教學服務系統之建置

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(1)國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系碩士論文. 教育雲端開放性課程教學服務系統之建置. 研究生：潘英豪指導教授：蕭顯勝. 中華民國一０一年六月.

(2) 謝誌. 研究生的生活終於告一段落。回顧兩年前需在工作與學業取捨時，所面臨的衍生問題歷歷在目，經過了無數日夜與論文奮戰的日子，在通過口試後總算能有幸再此寫下謝誌。本研究能順利完成，首先感謝我的論文指導教授蕭顯勝老師，我非常感謝蕭老師不僅在學業與研究的提攜與指導，也在老師繁忙的事務之餘不時關心我們大家的研究生活，並在論文的方向與發展上給了我最大的幫助；我能在工作數年後還有機會再回校全心進修，並順利完成我的學業。一路走來，也非常感謝實驗室的學長們提供學業上的建言與幫助，以及學弟妹們在我論文需要人手幫忙時所提供的協助，同屆的碩班夥伴們一起奮戰的無數夜晚更是令人難忘，也非常感謝在系統發展上給予建議的專家們的詳細建議，還有我的口試委員委陳明溥教授和劉遠楨教授在口試時給我的寶貴指正，以及系上教授和助教們的教導與協助。最後我要感謝我的父母家人，謝謝你們支持我的決定，讓我能無後顧之憂的回到學校再次進修，並在我遇到困難與挫折時當我最重要的靠山，最後謝謝許多因篇幅而無法一一寫入，但在這兩年來幫助我的人們，謝謝你們的協助使我能圓滿的達成此一重要的人生階段。.

(3) 教育雲端開放性課程教學服務系統之建置研究生：潘英豪指導教授：蕭顯勝博士. 中文摘要目前熱門的雲端運算將過去的網格運算搭配網際網路加以變革，將傳統的主從式架構重新建構出一套跨平台與高度彈性的運算架構。過去在建置數位學習系統之初，需要自建網頁與資料庫等相關系統平台，後續設備的維護、功能性以及安全性的要求，都需要相應的系統建置人力、成本與時間；而雲端運算服務能快速建構數位學習管理平台，不需負擔關於軟硬體配備的相容性或支援程度，能利用高度彈性的雲端系統與資源分配，改善系統可靠度並提升同儕學習的頻率與激發自身的創造力。本研究將以私有雲的服務模式為取向，建置一個可支援華語文教師方便上傳與管理多媒體教材的開放式學習管理平台，利用開放式的格式讓教材於不同終端達成同樣的學習體驗，系統亦提供開放式格式打包轉檔的功能，達到行動學習載具上的離線觀看效果，並善用分散式與高度擴充的優勢，提供較傳統架構更多同時上線使用者的承載能力，並支援彈性擴充支援千人至萬人同時上線，使華語文學習相關使用者藉由新的系統提高數位華語文學習的滿意度。關鍵詞：雲端運算、私有雲、教育雲、虛擬化、ePub、課程打包、開放式課程、華語文數位學習網站。 I.

(4) Building an open course ware service system on cloud computing Author: Pan, Ying-Hao Advisor: Dr. Hsiao, Hsien-Sheng. ABSTRACT The Cloud computing was reconstructed by the traditional Client-Server model, however, Cloud computing is a highly flexible computing architecture nowadays. In the past, when you need to create a learning system, building the website and other related hardware are necessary pre-tasks, which including to maintenance equipment and many of functionality servers to keeping appropriate manpower, costs of money and time. Now the Cloud computing tech has been available as high availability and flexible service of learning system, you may increase study experiences and students’ creativity. This system will be easy to upload and manage their multimedia files. And the OpenCourseWare of learning system private cloud which also supporst the open formats files; reaching the same experience between standard computer and mobile devices, to expand effectiveness of the OpenCoursesWare for education. This thesis will be implemented an private cloud service model orientation, build a CMS platform for Chinese language teachers for easy upload and management of multimedia teaching materials, the cloud CMS system also provides an open format packaged conversion function to achieve as an open format for mobile learning and portable those multimedia materials. The system may support for flexible expansion to thousands of people while on-line Chinese language learning which is related to the user by the cloud CMS system that increase the satisfaction for Chinese language learning.. Keywords: cloud computing, private cloud, educational cloud, virtualization, ePub, courses packing, open course ware, e-learning system for Chinese language II.

(5) 目次中文摘要 .......................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................... II 目次 ............................................................................................................... III 表次 ............................................................................................................. VII 圖次 ........................................................................................................... VIIII 第一章緒論 .................................................................................................... 1 第一節研究背景與動機............................................................................ 1 第二節研究目的........................................................................................ 8 第三節待答問題........................................................................................ 9 第四節研究範圍與限制.......................................................................... 10 第五節研究流程...................................................................................... 12 第六節名詞釋義...................................................................................... 14 第二章文獻探討 .......................................................................................... 19 第一節雲端運算（Cloud Computing）................................................. 19 第二節開放式課程（Open Course Ware） ........................................... 29 第三節小結 .............................................................................................. 35 第三章研究方法 .......................................................................................... 37 第一節研究架構...................................................................................... 37 III.

(6) 第二節研究流程...................................................................................... 40 第三節研究方法...................................................................................... 41 第四節研究對象...................................................................................... 43 第五節研究工具...................................................................................... 44 第六節資料處理...................................................................................... 48 第四章研究結果與討論.............................................................................. 50 第一節平台架構...................................................................................... 51 第二節學生操作流程.............................................................................. 54 第三節教師操作流程.............................................................................. 61 第四節系統管理操作流程...................................................................... 68 第五節系統滿意度調查分析 ................................................................. 70 第六節華語文教師深度訪談紀錄 ......................................................... 72 第七節訪談記錄之結果分析 ................................................................. 73 第五章結論與建議 ...................................................................................... 76 第一節結論 .............................................................................................. 77 第二節建議 .............................................................................................. 80 參考文獻 ....................................................................................................... 83 附錄 ............................................................................................................... 89 附錄一：華語文教師訪談開放式問題 ................................................... 89 IV.

(7) 附錄二：華語文教師開放性問題訪談記錄 ........................................... 90 附錄三：教育雲端開放性課程服務系統滿意度線上問卷 ................. 122. V.

(8) 表次表 2-1 基於雲端運算的數位學習相關研究整理 ....................................... 23 表 2-2 雲端使用案例表 ............................................................................... 24 表 2-3 傳統主從式架構服務與雲端科技服務架構之比較....................... 27 表 2-4 台灣開放式課程聯盟各校之系統列表 ........................................... 32 表 4-1 ECLOUD 私有雲硬體規格列表 .................................................. 53 表 4-2 ECLOUD OCW 系統滿意度問卷分析 ......................................... 70 表 4-2 華語文教師訪談對象表 ................................................................. 72 表 5-1 現有 OCW 平台比較表 ................................................................. 79. VI.

(9) 圖次圖 1-1 研究流程圖 ...................................................................................... .13 圖 3-1 系統開發流程圖 ................................................................................ 39 圖 3-2 雲端平台基礎架構圖 ....................................................................... 44 圖 3-3 系統功能設計架構圖 ........................................................................ 46 圖 3-4 系統角色設計架構圖 ........................................................................ 47 圖 4-1 私有雲平台運作方式 ........................................................................ 52 圖 4-2 私有雲平台實機圖 ............................................................................ 52 圖 4-3 學生操作流程圖 ................................................................................ 54 圖 4-4 ECLOUD OCW 之前台主畫面 ........................................................ 55 圖 4-5 學員登入 REGISTER 與表單........................................................... 56 圖 4-6 影音課程選單 .................................................................................... 57 圖 4-7 多音檔講義 ........................................................................................ 58 圖 4-8 影音混合講義 .................................................................................... 58 圖 4-9 EPUB 打包輸出鈕............................................................................. 59 圖 4-10 IPAD 使用 IBOOK 開啟畫面 ......................................................... 59. VII.

(10) 圖 4-11 QUIZ 測驗........................................................................................ 60 圖 4-12 教師操作流程圖 .............................................................................. 61 圖 4-13 講義編輯模式 ................................................................................. 63 圖 4-14 影音課程上傳模式 ......................................................................... 64 圖 4-15 QUESTION 編輯畫面 ..................................................................... 65 圖 4-16 QUIZ 答題狀況查詢 ....................................................................... 66 圖 4-17 後台教材資源管理 ......................................................................... 67 圖 4-18 系統管理人員操作流程圖 ............................................................. 68 圖 4-19 SCVMM 雲端自助式介面 .............................................................. 69. VIII.

(11) 第一章緒論本章就本研究之研究動機、研究目的、待答問題、研究範圍與限制、研究流程與名詞解釋義進行詳細之介紹。. 第一節研究背景與動機一、外部環境之發展隨著科技的進步，新的資訊產品不斷推出，相對地也對數位學習有重大影響，隨著 3G，Wi-Fi 行動通訊發展與 PDA 等裝置的盛行，使得數位學習進入行動學習年代，讓學習者不再受到學習地點或使用裝置的影響，依然能上網進行學習（李建億、朱國光，2007）。無所不在學習（u-learning）的主要訴求是強調在適時、適地，提供適合的教材。無所不在學習就是透過無線通訊服務，學習者利用行動輔具進行數位化學習，也因為行動輔具帶來的行動性和隨身性，可以讓學習者走出教室到戶外，不受時間、地點的限制（Harris, 2001）。我國政府亦於 2010 年起開始發展四大智慧型產業，政府之雲端運算服務應用可基於電子化政府計畫之政府服務平台資產與經驗推動政府雲端應用，並於 2012 年擴大試辦「電子書包」，設立「未來教室」等 E 化教育目標，預定分三年進行，每年提供至少 50 所學校申請，申請時，每校可提出設置一間情境體驗式的「未來教室」與 1-2 班「電子書包」實驗班的計畫，劉遠楨（2010）指出未來教室應有各式各樣的平台，能夠支援互動式電子白板與書包，提供整體的服務，並輔以創新的教學策略與 E 化環境進行互動；另外雲端運算部份，根據資訊工業策進會產業情報研究所於 2009 之調查，台灣員工數在 200 人以下的中小企業，有 35%採用雲端運算服務，且 IT 人力愈少的公司，採用比例愈高。 1.

(12) 二、雲端運算之發展根據美國國家標準與技術研究網站 National Institute of Standards and Technology's web site（NIST）所提出的定義，雲端運算能夠將網路資源，伺服器運算能力，以及儲存裝置承載量和自動化的資源分配與計量服務；所建構出的一種網路資訊基礎建設服務模式；並透過網際網路平台以「服務」的方式提供給外部的使用者（林信亨，2010）。並且較傳統的自行建置伺服器的方法，提供了虛擬架構（Virtualized Architecture），彈性訂閱（Flexible Subscription），任意裝置（Free Device）的跨平台等等更加具有使用彈性的應用，而 Thomas（2009）指出其中服務模式應用於教學包含了以軟體服務的 Software as a Service（SaaS）如 Google document、微軟的 Lync 、office 365 、Live@edu、以平台為服務的 Platform as a service（PaaS）雲端運算作業系統：如 Google 的 GAE （Google App Engine），微軟的 Azure ，Ubuntu 的 Open stack、還有以基礎建設架構為服務的 Infrastructure as a Service（IaaS）則是虛擬機，分虛擬伺服器和虛擬桌面；若從部屬應用模式的角度來分析的話，雲端運算則可分為公有雲、私有雲、以及混合雲等模式（Mell & Grance, 2011）。現今的普及學習系統，常面臨到資源無法有效分配與硬體擴充性不足等限制因素，因此無法有效提升學習系統效能，而近年來雲端運算的流行，不管是透過公有雲或是自行建構的私有雲，可以透過雲端運算概念中的架構即服務為普及學習系統帶來全新的思維（謝武龍，2010）。有學者指出，資訊科技於教育的主要的目的之一，在於使學校的每位成員能有均等的機會，共同藉 ICT（information communication technology）應用於學校的整體運作中，使學校更主動、教學更生動、學生更主動。並認為「雲端未來學校（School of the Furture Cloud）」，應包括 C.L.O.U.D. 五個英文字任務簡稱，即雲端互動 Communication、未來學習 Learning、 2.

(13) 組織智慧 Organization、無所不在 Ubiqity、數位環境 Digital environment 五大部分（吳宗哲，2011）。三、雲端運算應用於教育之優勢過去在建置數位學習系統之初，往往需要建置網頁伺服器與資料庫等相關系統平台，後續設備的維護、功能性以及安全性的增加，都大大的提高系統建置的人力、成本與時間（余鑑、呂俊毅，2010）。目前雲端技術的主要架構概念，是藉由一個分散式的檔案系統架構、MapReduce 程式設計方法，以及低硬體等級的環境來達成高容錯，高延展的計算環境（黃獻輝，2009）。雲端運算服務的出現，能快速建構數位學習管理平台，並結合 e-Learning 2.0 的概念，在數位學習平台下的使用者，不需在顧慮其作業系統、硬體配備，這些問題將都交由給雲端運算來解決，使用者只需致力於教授與學習上，加上市面上一些主要的資訊服務業者大力推動並提供強大雲端運算能力與完善的應用服務環境，上述的這些問題開始出現相對性的解決方案（曾國恭，2009）。雲端計算的服務帶來的除了是伺服器面的變革外，部份教學單位機構亦部份導入 Google 協作平台等等公有雲性質作為教學平台，並產出相關研究指出：Google Apps 所提供的協作平台能同時編輯和修正、免付費、容易取得、功能簡便之優點，如：線上問卷回饋，在教學現場適時運用合作教學、任務轉換策略，修正學習者個人或小組的挑戰、技術後幫助學習者進入短暫的心流經驗，以增加學習者學習時的愉悅感和自信心（林威式，2009）。根據研究（Zhang, Zhang, Chen, & Wu, 2010），理想狀況下若學校單位全面導入公有雲端科技應用於數位教學系統，可能不再需要建置機房或聘請資訊人員，只需要適當的事前規劃並交付資訊服務商如 Amazon EC2 代管，學校能夠降低甚至完全捨去機房與資訊人 3.

(14) 員的成本支出，僅需維持最低限度的可靠網路連線能力，而將資源與教師焦點專注在教學內容與師生互動即可，但卻不明顯影響教學效果，學生也能利用高度彈性的雲端系統，與其他既有社群網站的串接，提升同儕學習的頻率與激發自身的創造力，並和未來教室，電子書包行動學習等等科技結合，創出一個無所不在的彈性學習環境架構，而電子書包以平板電腦為主軸，林怡箴（2007）亦指出運用平板電腦之課堂環境，搭配適切的活動與內容，能使教師與學生皆獲得效益，平板電腦做為端點與雲平台的結合更是現今雲端運算應用於數位學習發展的方向。綜括來說，數位學習系統導入雲端架構，已是勢在必行的趨勢，而眾多研究顯示，數位學習系統已能夠有效提升學習者的學習效率，進而提高學習品質（蔡孟儒，2010）。中華民國軟體自由協會（2011）統整出台灣教育雲端的界定，指出教育雲端並不只是單獨使用其資源分配能夠，因前端還需要隨身載具使得處處都可以來取用雲端的資源。所以是教育雲與行動學習載具加上開放式標準如：HTML5 才能共同成就新的學習生態系。教育雲代表：憑帳號密碼隨時隨地透過網路取用的預設資源、海量資料、廣大同儕。行動學習載代表：簡單、平價、可攜的隨身載具，隨時可以接通網路上的海量資料與多樣服務，並且與同儕同步、非同步互動。開放格式代表：內容標準，跨平台可用；離線、連線銜接；更多工作可以移往雲端。四、華語文之發展我國在數位學習的發展，則以華語文相關為世界領先之地位，華語文的學習更是繼英語之後，迅速竄起的熱門語言學習領域；華語文的學習已漸漸受到世界各國的正視。愈來愈多的歐、美、亞洲等國家在大學與高中開設華語文相關課程，學校甚至將華語文課程列為必修課。外國 4.

(15) 的商業人士為了新商機，專業人士為了新機會、新趨勢，已經開始上華語課程或請中文家教。根據我國教育部僑委會近期的統計，台灣海外僑校總共有 3143 所，包含有 1989 所華文學校、1148 個中文班與 6 所台灣學校。依據僑委會於 2008 的統計資料，亞洲有 2014 所海外僑校，美洲有 834 所海外僑校，歐洲有 193 個海外僑校，大洋洲有 87 所海外僑校，非洲有 15 所海外僑校。華語文數位學習改變了傳統教學，成為最有效率並受到重視的學習方式，有鑑於華語文學習的蓬勃發展，華語文教學網站對教學與學習相當有效（洪源泰，2010）。而以多媒體的呈現方式搭配語音提示之練習方式，對於華語文學習者，可提升學習者學習動機與較好的語文與電腦態度，並有效降低學習者多媒體效果之認知負荷（陳秀如，2007）。隨著國內外政府積極推動，華語文數位學習平台與相關工具的發展將邁入成熟，在目前相關的華語文數位學習研究領域中，大致可以分為兩個方向：一是以教育理論層面出發，學者們應用傳統的教育理論，套用在華語文數位學習環境中來探討學習者的表現；另一則以學習科技中的系統面著手，強調以系統平台功能為考量基礎，探討教學系統的發展、系統的開發設計或硬體網路架構等（王信文，柯友惠，2009）。台灣政府亦於 2011 宣布行政院文建會將開辦第一期為四年計畫，總經費為卅六億元的「台灣書院」計劃，將其定位為推行台灣研究、文化外交、華語文教學及正體字的推廣平台。在各方致力下，非華語為母語的自學者能透過我國的多元華語文學習管道，能夠平等、自由的接觸華語文知識，進行自我學習，並達到終身學習華語的目標。五、華語文結合雲端之發展優勢數位學習平台眾多，開放式課程（Open Course Ware）本身所推行的開放式學習管理平台（Learning management system）如：Moodle 、 Blackboard.com、Webct.com、Sakai Project 的操作流程對於華語文教師 5.

(16) 大多過於複雜，部份教學單位亦可能因經費問題無法在基礎網路及硬體架設、和平台服務上支出太多的人力物力和時間成本，且現有的 Moodle 對於跨裝置使用上並未提供給學習者最佳化的整合與使用者體驗，學習者仍常常在各個系統之間遊走，現有開放式課程內容的文字或影音格式在行動載具上的格式亦會遭遇到不完全相容問題；以及影音格式的上傳與後製的不便。平日繁重的課程可能已帶給華語文教師備課上的負擔，若需要更多的資訊素養能力，才能投入開放式課程的教學內容分享，可說直接間接的影響了華語文開放式課程推行上的困難；而台灣開放式課程聯盟的各校對於系統採用不一，以及教材講義等等靜態類的課程資源較常見是由 Microsoft Word、Adobe PDF 等封閉或半開放格式等，除了可能教師或學習者在觀看或修改教材方面需要付費外，亦使的封閉或半開放的檔案格式不利於教材的長遠性發展以及各界教育雲的串聯。林上智（2011）指出教學環境的設備和行政層面的支援，會影響到華語文教師的教學效能的重要因素；黃龍翔（2011）也提出華語文結合行動設備與平台的科技教學，應有全方性的規劃設計，而教育雲端平台的出現，則是解決以上華語文應用於數位學習或開放式課程的發展中，一個有效而且能活用資源的解決方案，因此除了雲端運算中將後端所需的軟硬體層面以服務的方式一個安全、穩定和易於擴展為公有雲的運算能力，並搭配其自動化與資源可重覆使用之特性，即能在華語文數位教學中提供一個高可用性的協同學習合作環境並將其融入課前預習，課中融入教學、課後復習與知識散布等應用，並能提供雲端化概念所帶來的新功能使之創造新的協同學習或教課方式，以及提供開放性的檔案格式作為打包輸出功能，除能方便無法隨時連結網路的師生能事先下載於載具離線觀看外，學生更可以善用免費開放之開放格式編修工具製作及上傳作業，以上述之學習環境新面貌面臨大陸方面在華語文推行的挑戰。 6.

(17) 六、研究背景與動機小節綜觀以上所述，本研究將以私有雲的服務模式為取向，建置一個可支援華語文教師方便上傳與管理多媒體教材的開放式學習管理平台，能利用開放式的格式讓教材於不同終端顯示呈現同樣學習者體驗之開放性教學服務系統，且能透過雲端運算的特性，可以藉由分散式的強大運算能力配置藉由網路串接，搭配虛擬機器的技術所帶來的高可用性與故障即時回復的容錯特性，建置出的私有雲式形式的教育雲端教學服務系統；除了能保有私有雲的內容保全性與自有系統的擴充掌握度外，並讓系統提供支援開放式格式打包轉檔的功能，教師也能夠藉由開放式格式延續教材的可用年限與提高使用意願，學生亦能統合多種行動學習載具上的離線觀看教材之影音效果，並利用雲端運算分散式與高度擴充的功能、達到雲端系統叢集化所帶來的高承載量與流量負載能力優勢，提供較傳統架構更多的同時上線的承載能力與彈性擴充能力。以本系統目標作為提升華語文學習者藉由新的系統提高對於數位華語文學習的滿意度，並藉由雲端運算提供的新的抽象化資訊基礎建設環境，於教育雲上提供高速與安全的環境，將有效助於資訊融入教學的整合，而雖然 Brodkin（2008）指出對於雲端運算應用的資安方面仍有疑慮與風險，但在適當控管下其優勢仍較傳統架構明顯，而本研究期望將來教育雲資源能逐步整合，共享其教材與學習歷程的資源，並期望於未來建立轉移整體系統至它校教育雲的典範，讓本研究之系統能輕易的與其他教育雲串聯並持續運作，使本國學成之華語文外籍學習者能在學成歸國後，利用本研究之系統持續數位學習華語文，以及吸引未來更多各界人士學習我國自由、民主、開放並且活潑的華語文教學及友善的環境保持我國華語文數位學習的領先角色。. 7.

(18) 第二節研究目的有鑒於上述之研究動機，本研究之研究目的可能歸納為以下三點：一、建置一個高延展性的教育雲端開放性課程教學服務系統。二、製作能夠使數位多媒體教材打包為開放格式功能之服務。三、調查華語文教師與學習者對於的開放式教學服務系統的滿意度。. 8.

(19) 第三節待答問題根據研究目的，本研究待答問題如下：一、建置一個高延展性的教育雲端開放性課程教學服務系統。二、達成數位多媒體教材打包，並選用開放式格式之檔案。三、教育雲端開放性課程教學系統提供那些服務及功能作為提高華語文教師與學習者對於的華語文學習的滿意度。. 9.

(20) 第四節研究範圍與限制本研究主要對於初級華語文的某一單元範圍做探討，並且研究對象對於資訊載具與軟體系統的操作皆有一定的瞭解範圍，本研究雖力求實驗過程完備嚴謹，仍可能受環境及時間等客觀因素影響，致使本研究所欲探討的結果有未盡周全之處，以下為本研究之限制說明：. 一、研究範圍（一）研究內容：本研究之學習系統及課程以現有的開放式課程系統（Open course ware，OCW）華語文課程系統為參考對象及課程基礎進行改進，並加入行動平板載具的同步學習功能。其它領域之課程內容，不在本研究的討論範圍。. （二）研究對象：研究對象為目前是華語文教學的專任或兼任的專科以上講師以上教學者為主，學習者則是以非華語文為母語的專科以上學歷學習者. （三）研究結果：本研究之研究成果為探討雲端計算技術導入混成式系統改善現有 OCW 系統上學習較難以行動化的缺點，研究者將運用測驗後的學習成效作為研究的成果，不做通則上的推論。. 10.

(21) 二、研究限制基於新式教學服務系統的研究為其主軸，學習者的本身華語文既有的學習程度可能會影響對系統的評價，仍應參酌其專任教師之建議而不以學習者為絕對依據；而華語文課程或教學並無法代表其它領域之課程，亦不適合以單一領域推論其他領域在今的需求、或未來結合雲端運算特性所創出新的學習模式。以語文學習為例大多需求的是清楚的聲音與影像來幫助學習，並輔以各種電腦化聽說讀寫及測驗輔助來增加教學的豐富度，然而其他理工領域可能需要的是可重覆利用的物件化公式、仿真的實驗過程及數據結果，或是擬真比例的立體模型等，在其它領域的實際需求與功能規劃仍需依照各領域之專家提出，並進行專家會議探討後才進行各別領域之需求設計，並適度的進行使用者訪談或教學實驗以驗證系統結合其他學程領域的成效，因此不宜以單一華語文學習領域推論整體其它領域應用於雲端化學習之需求。. 11.

(22) 第五節研究流程本研究之研究流程與步驟實施程序將以六大階段進行，將於先期擬定軟硬體相關之規格與目標後，申請論文計畫審查口試；待通過論文計畫審查後，開始著手進行私有雲的建置與導入，並後續進行專家會議以及展示系統雛形功能及了解是否符合使用者的需求，並進行系統功能修正與問卷設計；以及發展開放式教學服務系統的角色操作介面；以及制定其開放式教學服務的操作與開放式檔案格式的轉換架構流程，並於系統完成後進行課程內容與系統操作流程的滿意度問卷之評估，最後撰寫研究報告並產出分析後的結果及歸納研究結論及建議。整體的流程如下圖 1-1 所示：. 12.

(23) 圖 1-1 研究流程圖 13.

(24) 第六節名詞釋義一、雲端運算（Cloud Computing） Buyya、Pandey 及 Vecchiola（2009）指出雲端運算，是一種基於網際網路的運算方式，透過這種方式，共享的軟硬體資源和資訊可以按需提供給電腦和其他裝置。整個執行方式很像電力供應網。雲端運算是繼 1980 年代大型電腦到用戶端-伺服器的大轉變之後的又一種巨變。使用者不再需要了解「雲端」中基礎設施的細節，不必具有相應的專業知識，也無需直接進行控制。雲端運算描述了一種基於網際網路的新的 IT 服務增加、使用和交付模式，通常涉及透過網際網路來提供動態易擴充功能而且經常是虛擬化的資源。雲其實是網路、網際網路的一種比喻說法。因為過去在圖中往往用雲端來表示網際網路，後來也用來表示網際網路和底層基礎設施的抽象。典型的雲端運算提供商往往提供通用的網路業務應用，可以透過瀏覽器等軟體或者其他 Web 服務來存取，而軟體和資料都儲存在伺服器上。雲端運算關鍵的要素，還包括個人化的使用者體驗。雲端運算可以認為包括以下幾個層次的服務：基礎設施即服務（IaaS），平台即服務（PaaS）和軟體即服務（SaaS）。雲端運算服務通常提供通用的透過瀏覽器存取的線上商業應用，軟體和資料可儲存在資料中心。. 二、開放式課程（Open Course Ware） MIT 開放課程（Massachusetts Institute of Technology OCW）是由麻省理工學院在 2002 年創始的一項計畫。李海碩（2010）指出它的目標是在 2007 年年底以前，讓所有大學生和研究生課程能夠在線上自由的被任何人從任何地點取用。MIT 開放課程也可以被視為一項龐大的、網路出版的 MIT 教材。這個計畫由 Andrew W. Mellon 基金會、William 與 14.

(25) Flora Hewlett 基金會、和麻省理工學院共同主持。其中少數僅是書單和討論主題，大多數會提供課後問題、考試（通常附有解答）以及演講筆記。某些課程甚至提供互動式的示範程式、MIT 教授寫的教科書、串流影音格式的演講影片。台灣部份則是最早由奇幻文化藝術基金會創辦人朱學恆先生於 2004 年起號召許多義工開始將 MIT 開放課程進行中文化翻譯工作並受到紐約時報的報導（Cohen, 2007），而 2007 年台灣亦成立開放式課程聯盟（Taiwan OpenCourseWare Consortium, TOCWC）包含國立中山大學、國立中央大學、國立中興大學、國立交通大學、國立成功大學、國立東華大學、東吳大學、長榮大學、國立政治大學、南台科技大學、高雄醫學大學、國立清華大學、國立新竹教育大學、臺北醫學大學、國立臺灣大學、國立臺灣師範大學、國立臺灣海洋大學、國立臺灣科技大學、國立臺灣藝術大學、輔仁大學、國立嘉義大學、靜宜大學、崑山科技大學、國立屏東科技大學、國立空中大學、弘光科技大學、中華大學等 27 所學校。本研究亦是以開放式課程作為研究之基本精神，藉由數位學習能消弭教學資源或地點造成的障礙，並藉由雲端運算擴展我國華語文學習於開放式課程的地位。. 三、教育雲（Educational Cloud）教育雲是一個概念泛稱，指以雲端平台為核心，並將雲端概念應用在教育市場中的一項概念，在雲端技術興起之後，才有了教育雲這樣的泛稱名詞出現(何榮桂、林瑞龍、周昆逸，2012）。亦就是承自雲端運算部份的特點將其融入科技教育中，教師或學生可在任何裝置及場合存取所需要的學習領域資源，並善用雲端運算的分享基礎架構或軟體平台等方式，將活用資源並控制其管理支出成本，而教師或學生都統一將學習資源存放於雲端平台上而減少甚至不予下載至本地端執行，亦可在需要 15.

(26) 時以租賃或借用方式調用臨時需要大規劃科學運算、大量學生同時線上測驗、短期課程輔助使用等需求，而以理想中的狀況，能夠將各個不同的教育或教學系統共同串接達到資源共享的目的，以現有開放式課程系統來說，各校大多各自為政，絕大多數的學習者多半是被受限在各校的平台當中，學習者並無法利用單一的學習帳號來獲得完整的學習歷程，因此，透過教育雲的網路互相連結並共享資源的架構，將來便作到能夠將學習資源整合後，有計劃性的提供給學習者，並且讓學習者能夠在雲之間建立一套完整的學習歷程。也能將課程的學習紀錄進行教學補強或深度分析，並讓學習者能有不變的良好使用者體驗，而各校的教育雲之間也能無縫地整合管理，並提教師更完整的共享教育資源，依據中華民國軟體自由協會對於教育雲的定義除了伺服器構成的雲能與其他教育雲進行串接外，端的部份還需要隨身載具使得處處都可以來取用雲端的資源。故為教育雲、行動學具、HTML5 在共同成就新的學習生態系如以下三點：（一）、教育雲代表：憑帳號密碼隨時隨地可以透過網路取用的預設資源、海量資料、廣大同儕。. （二）、行動學具代表：簡單、平價、可攜的隨身載具，隨時可以接通網路上的海量資料與多樣服務，並且與同儕同步、非同步互動。由於沒有電力線，所以走向 Thin Client ，走向 ARM 簡單省電的路線，而且短期內作業系統群雄並立。. （三）、HTML5 代表：內容標準，跨平台可用；離線、連線銜接；更多工作可以移往雲端。. 16.

(27) 四、虛擬化（Virtualization）虛擬化一詞最早出現於 1960 年代 IBM M44/44X 主機中，當時 IBM 公司為了讓使用者能充分地利用高成本的大型主機資源，於是發明了虛擬化技術，允許用戶在一台主機上運行多個作業系統，這個技術直到今日，在管理層面上提供很高的彈性與便利性。目前市面上常見的主機虛擬化產品有 VMware 的 VMware Server，Citrix 公司的 Xen Server，以及微軟公司基於 Windows Server based 的 Hyper-V。虛擬化技術可以說是雲端運算的基礎，透過將單一高性能主機執行多台虛擬主機的特性作橫向串聯，來達成在未大幅改變軟體的前提下，達到分散式運算的效果，虛擬化亦為雲端運算的基礎建構方式，藉由將不同的存取層，資料存放層，管理控制層的分離與叢集化，對本研究能有效提高對系統的分散運算與容錯能力，進而達到系統本身的高可用性與彈性擴充能力。. 五、ePub（Electronic Publication） ePub 是一種電子圖書標準，由國際數位出版論壇（IDPF）提出；其中包括 3 種文件格式標準（文件的附檔名為.epub），此格式已取代了先前的 Open eBook 開放電子書標準 ePub 是一個自由的開放標準，屬於一種可以自動重新編排的內容；也就是文字內容可以根據閱讀設備的特性，以最適於閱讀的方式顯示，ePub 檔案內部使用了 XHTML 或 DTBook. 17.

(28) （為 DAISY Consortium 提出的 XML 標準）作為展現文字、並以 zip 壓縮格式來包裹輸出檔案和內容；ePub 格式中甚至包含了數位版權管理（DRM）相關功能可供選用，現行的 ePub 2.0 於 2007 年 9 月成為國際數位出版論壇的正式標準，而加入中文支援、HTML5、CSS3 的 ePub 3.0 截至 2011 年十月的草案已陸續加入直排、影音內嵌、數位版權等內建功能，ePub 也因為開放的特性，在現行絕大多數的主流行動載具或平板載具及電腦上都可以被支援，避免被封閉式格式所限制而造成資源分配或各組織上的利益衝突，造成影響或阻礙其格式的永續發展，Caswell 等人亦指出開放式課程的永續經驗，需完全開放平台技術與內容並輔以社群方呈現（Caswell, Henson, Jensen, & Wiley, 2008），並確保能在各種不同作業系統的載具或電腦上仍能正確呈現教材。本研究也採用此一開放格式作為教材的打包格式，除符合標準規範永續使用外，並能提供在操作層面上，學習者能將教材資源可攜帶走的一個適宜的解決方案，依據國際數位出版論壇（IDPF）的正式標準，現行的 ePub 2.0 包括三項主要規格：（一）、開放出版結構（Open Publication Structure，OPS）2.0，以定義內容的版面。（二）、開放包裹格式（Open Packaging Format，OPF）2.0，定義以 XML 為基礎的.epub 檔案結構。（三）、OEBPS 容納格式（OEBPS Container Format，OCF）1.0，將所有相關文件收集至 ZIP 壓縮檔案之中。 18.

(29) 第二章文獻探討本章將分別討論雲端運算、開放式課程及無縫式學習的意義與應用，歸納出本研究之理論依據。這三個部分進行文獻探討。. 第一節雲端運算一、雲端運算的定義根據美國國家標準與技術研究院網站 National Institute of Standards and Technology's web site（NIST）所提出的並廣泛被引用的定義，雲端計算（Cloud Computing）是一種無處不在，方便且適用網絡存取，是種可彈性配置的運算能力資源池的共享模式，例如網路，伺服器，應用程式及其他功能，可以最少的資源調配並公開與管理工作或服務提供者的互動。而雲端計算可用性由五個基本特徵、三個服務模型和四種部署模型組成（Mell & Grance, 2011）。. （一）五個基本特徵（five essential characteristics） 1. 隨需自助服務（On-demand self-service）消費者可以單方面取用運算能力，例如伺服器的運算和網路儲存，而能根據所需要進行自動作業而不需要與服務商進行人工互動。 2. 隨時隨地用任何裝置經由網路存取（Broad network access）各項平台功能都可經由標準型或精簡型甚至微型的 Client 端透過. 19.

(30) 網路使用，只要符合標準機制，例如手機，筆記型電腦以及個人數位助理。 3. 多人共享資源池（Resource pooling）雲端計算的供應商能將電腦資源集中控管並且服務多個承租的使用者，使用不同的實體和虛擬資源動態分配，。並依據各種使用者的需求重新分配資源給客戶。是一種位置獨立性的概念，承租的使用者不需要知道系統的管理或知識，甚至是伺服器確切地理位置，仍然能享受到資源，而這些資源的分配包括儲存、處理、記憶體、網路頻寬和虛擬機器。 4. 快速重新部署靈活度（Rapid elasticity）功能快速且彈性，在某些情況下自動進行資源調配，可以迅速擴展釋放。對使用者而言，資源分配功能可以當作是無限並可在任何時間無限量購買。 5. 監控與量測的服務（Measured Service）雲端系統管理平台能自動控制和最佳化利用適當的服務（例如，儲存、處理、網路頻寬和目前線上使用者數量）各種類型的計量能力使用在某些抽象化的資源。可以監視資源使用情況，控制資源分配並且輸出報告給供應商和使用者。. 20.

(31) （二）三個服務模式（three service models） 1. 軟體即服務（Software as a Service, SaaS）是一種在雲端基礎架構上運作應用程式的功能。使用者可以透過各種用戶端設備上的網頁瀏覽器藉由精簡化的用戶端介面存取這些應用程式，如目前已常見普及的 Web-Base 郵件系統，使用者不需要管理或控制底層的雲端計算基礎架構建設，包括網路、伺服器、作業系統、儲存設備或甚至單一個應用程式的功能，不包括一些特殊使用者導向的應用程式。 2. 平台即服務（Platform as a Service, PaaS）是提供支援部署與建立之於雲端基礎架構的平台，作為使用者應用程式開發或使用程式設計語言的工具。使用者一樣不需管理或控制包括網路、伺服器、作業系統、底層的雲計算基礎架構建設或儲存，最後使用者能將自己所開發的程式部署到平台上，而應用程式能被系統所控制。 3. 基礎設施即服務（Infrastructure as a Service, IaaS）則是提供給使用的能力是提供處理器單位運算能力、儲存空間、網路和其他基本的電腦資源，使用者在上面能夠部署和執行任何軟體，包括作業系統和應用程式。使用者能夠依照需求租用不同強度等級的作業系統、儲存、部署的應用程式和掌控一部份的 21.

(32) 網路組成元件，如：主機防火牆的控制，但並不掌控雲端基礎架構。（三）四種部署模式（four deployment models） 1. 公有雲（Public cloud）簡而言之，公用雲服務可透過網路及第三方服務供應者，開放給客戶使用，「公用」一詞並不一定代表「免費」，但也可能代表免費或相當廉價，公用雲並不表示使用者資料可供任何人查看，公用雲供應者通常會對使用者實施使用存取控制機制，公用雲作為解決方案，既有彈性，又具備成本效益 2. 私有雲（Private cloud）私有雲具備許多公用雲環境的優點，例如彈性、適合提供服務，兩者差別在於私有雲服務中，資料與程序皆在組織內管理，且與公用雲服務不同，不會受到網絡頻寬、安全疑慮、法規限制影響；此外，私有雲服務讓供應者及使用者更能掌控雲端基礎架構、改善安全與彈性，因為使用者與網絡都受到特殊限制。 3. 社群雲（Community cloud）社群雲由眾多利益相仿的組織掌控及使用，例如特定安全要求、共同宗旨等。社群成員共同使用雲端資料及應用程式。. 22.

(33) 4. 混合雲（Hybrid cloud）則是混合雲結合公用雲及私有雲，使用者通常將非企業關鍵資訊外包，並在公用雲上處理，但同時掌控企業關鍵服務及資料。表 2-1 基於雲端運算的數位學習相關研究整理. 研究者. 研究內容. Dong、Zheng、Qiao、討論應用雲端運算能夠幫助塑造一個綠色節 Shu 和 Yang（2009）能的數位網路學習環境，雲端計算基礎設施和相關的機制，允許的穩定，均衡，有效利用資源，和數位網絡學習系統的發展性。 Doelitzscher、. 討論私有雲導入 IaaS 和 SaaS 到大學時帶. Sulistio、Reich、Kuijs, 來，對於校務系統平行運算能力的提升以及和 Wolf（2010）,. 數位學習體驗和協同學習對學生所帶來的幫. Marc、Heiko 和 Georg, 助以及提升的整體效益。（2009) Pocatilu、Alecu 和. 雲端計算迅速增長在幾乎所有領域，包括於. Vetrici（2010）, Wu、教育中的應用和模式。過去 e-learning 通常需 Ping、Ge、Wang 和 Fu 要很多的硬體和軟體資源。許多教育機構對（2010). 此重覆投資，而雲端計算對於降低成本投資與教材系統管理的是一個理想的解決方案。. 蔡孟儒（2010）. 研究數位學習系統教材讀取的平衡負載方式，讓使用者從雲端儲存環境中取得數位教材時，能夠分散雲端儲存節點的負載，使減少使用者在下載數位教材時的延遲。. 資料來源：本研究自行整理. 23.

(34) 承上表整理之研究，大多以善用雲端運算的特性來深入研究關於教學資源的分配與最佳化等等相關的議題，以雲端化作為其技術基礎探討數位學習的相關研究為較新之領域，故本研究將著重於將雲端運算的特性與優勢結合數位教學應用於華語文開放式課程為主。二、雲端運算的之應用目前雲端佈署模式來探討其優點資源單位控制（Desktop / Storage / Computing Pool）、彈性架構管理、自動化、自助服務、最佳化、可攜性以及擴充性除上述優點外，以典型的雲端使用案例應用的案例可分列為下表：表 2-2 雲端使用案例表. 角色. 說明. 圖片. 使用者. 使用者使用的. 與雲端. 雲端應用程式. 企業、雲端、使用者. 在公用雲上執行、由員工及消費者使用的應用程式. 24.

(35) 表 2-2 雲端使用案例表（續）. 角色. 說明. 圖片. 企業與雲端. 在與內部資訊科技能力整合的雲端應用程式. 企業、雲端、企業. 在在公用雲上執行的雲端應用程式，且與其他應用程式互通（供應鏈）. 私有雲. 組織在組織防火牆內管理的雲端. 變更雲端供應者. 使用雲端服務的組織決定變更雲端供應者，或增加其他雲端供應者。. 資料來源：雲端運算使用案例討論小組（2010） 25.

(36) 三、教育雲端開放性課程教學應用之效益分析依照上表圖示，本研究將私有雲之於教育應用的效益分析整理如下表：. （一）教育私有雲對於教師的效益： 1. 更加跨平台系統設備使用效率與利用率。 2. 教師大幅節省數位教材準備的需求，上傳流程自動並統一平台 3. 快速回應教師需求，無須往常資訊人員人力介入。 4. 節省中小學校內系統管控與行政相關成本以及機房支出，減少資源浪費，也可彈性轉移到公有雲上運行。 5. 提供新服務，創造新學習模式，加速或擴展新課程上線。. （二）教育私有雲對於學生的效益： 1. 減緩投資終端軟硬體的週期。 2. 可隨時上網取得最新教材減少列印。 3. 可達成同儕學習自助學習。 4. 可依據學生的持有各別裝置的狀況，藉由網路存取所需之教育應用程式而不需安裝程式。 5. 學習的成效與檢驗可以跳脫出電腦的框架。. 26.

(37) 四、雲端運算和傳統架構的差異雲端運算描述了一種基於網際網路的新的 IT 服務增加、使用和交付模式，也就是藉由雲端上的服務來執行 Input、Process、Output 的流程，並藉由網際網路來提供動態易擴充功能而且經常是虛擬化的資源。而其中與傳統主從式架構的比較整理如下表。. 表 2-3 傳統主從式架構服務與雲端科技服務架構之比較. 主從式. 雲端式. 系統構成. 自建 Server. 雲端服務. 導入成本. 中高. 低. 維運成本. 高. 低. 攤提成本. 低. 高. 計費方式. 購入硬體. 依使用者人數. 擴充性. 中高. 依廠商提供. 私密性. 高. 中低. 系統配備要求. 中高. 低. 專業人員配置. 中. 低. 安全性. 中低. 中高. 系統掌控度. 高. 低. 資料來源：本研究整理. 27.

(38) 五、行動學習載具的選用本研究預計採用平板電腦作為首要終端教學設備，除其特性滿足教育雲定義中的簡單架構、平價、可攜的隨身載具，並能隨時可以接通網路上的海量資料與多樣服務，並且藉由教學服務平台與同儕同步、非同步互動。而在運算能力較為薄弱以及需要高度生產力作業時，能與雲端運算作為特性互補，平板電腦做為行動學習載具端的優缺點分析如下：（一）優點： 1. 可平放：大多數平板電腦不會干擾視線，更適合上課搭配使用。 2. 手持性：平板可以在學習者站著和等待時間的空閒被托在手臂。 3. 相對較低的持有成本：許多入門平板電腦的價錢約一萬元左右。 4. 較長的電池續航力：可以更加隨時隨地使用。 5. 連線成本下降：台北市已啟用免費的 Wi-Fi 服務。 6. 功能性：內建攝影鏡頭與聲音輸入可搭配未來發展。. （二）缺點： 1. 螢幕尺寸重量：多數平板電腦的尺寸都小於 10 英吋，目前的產品重量不適單手長時間把持，但遠較於一般筆記型電腦為佳。 2. 效能：以單純資料計算，仍與主流電腦有落差。 3. 沒有統一系統規範：目前各家平板電腦對後續支援情況不一。. 28.

(39) 第二節開放式課程一、開放式課程的起源開放式課程的核心概念源自開放程式軟體（Open Source Ware），指使用者可免費取得與散佈的課程其內容與資源，甚至進一步修改原始素材，使其更加符合自身的需求。Baldi、Heier 及 Mehler-Bicher（2003）認為，開放式產物會受到產物本質（nature of product）以及提供者動機（motivation of contributors）的影響，而開放式產物對於市場與社群之影響，則會影響後續之產物本質以及後續貢獻者之投入動機，也就是是知識性產品而非實體產品，能夠輕易成本散佈與複製，因此會造成正面的網路的正回饋效應，開放式課程杜絕商業的運用及推行，其主要動機為提高課程內容認可度與學校本身的知名度提升。其中 Marguiles、Sinou 及 Thille（2005）將開放式教育資源（Open Education Resources， OER）其定義為廣義下的輔助教學和學習資源之開放行為，並分為以下三種類型：（一）內容資源類：開放式課程（opencourseware），學習物件類別（learning object collection）以及參照類別（reference collection）。（二）工具資源類：學習或課程管理系統（LMS）、團隊和協同合作工具（groupware）、以及相關發展工具。（三）標準資源類：認證工具（如 creative commons）和協同工作能力（如 open knowledge initiative, OKI 或 integrated management system, IMS）（Marguiles et al., 2005）。. 29.

(40) 二、開放式課程定義開放式課程源自 1999 年美國麻省理工學院（MIT）於教育科技會議上提出的知識分享計畫，隨後 2002 年聯合國教科文組織的國際會議論壇（ UNESCO's Forum）中亦提出開放教育資源（ Open Educational Resources）概念，主要目的為將高品質的教材與資源組織成數位教材，無償地開放網路上資源供大眾分享與學習，自此開始有許多國家、國際組織或網站致力於分享教育資源。「開放式課程」的主要目的為提供免費且開放之高品質課程呈現形式的數位內容，所提供的素材以開放授權的方式讓全世界的使用者使用、改編與再使用。開放式課程的優勢在於「開放」之內涵，將閉鎖於大學校園內的課程開放給社會大眾，並容許在非商業行為與註明出處情況下對內容進行擷取與修改，且同意以相同規範繼續轉載發佈，以符合使用者的需求，這不但形成學習方式的全面革新，也引發了新的教學思維，讓學習更有彈性、更適合終身學習與自我學習；且開放式課程提供了另一種學習的途徑，幫助弱勢學習者有機會接受高品質的教育，而自學者可自我學習、進行評估、並規劃後續的學習。國立交通大學亦於 2007 正式成立「台灣開放式課程聯盟（TOCWC）」，並於 2012 年 2 月 29 日立案為「社團法人台灣開放式課程聯盟」。成員目前包括國立中山大學、國立中央大學、國立中興大學、國立成功大學、國立交通大學、東吳大學、國立東華大學、長榮大學、南台科技大學、國立政治大學、高雄醫學大學、國立清華大學、國立新竹教育大學、輔仁大學、臺北醫學大學、國立嘉義大學、國立臺灣大學、國立臺灣科技大學、國立臺灣海洋大學、國立臺灣師範大學、國立臺灣藝術大學、靜宜大學、崑山科技大學、國立屏東科技大學、國立空中大 30.

(41) 學、弘光科技大學、中華大學共 27 所大專校院。. 三、現開放式課程系統的分析比較目前台灣開放式課程網站（OCW）課程系統大多仍未使用國際間通用的開放式課程網站系統與網站架構，而是由各個學校負責單位獨自決定網站系統與架構格式；以台灣開放式課程聯盟（TOCWC）的狀況，大多的學校除了自行開發之外，多延用由 Moodle 系統所修改而來的內容管理系統，大多網站並沒有使用國際間推廣的通用的系統 Connexions 或 Educommons。本研究分析主要原因還是於上述兩個系統的程式語言使用台灣較為少人使用的 Phyton 造成不易修改外，在外觀的呈現上亦沒有 Moodle 直覺，但 Moodle 本身的呈現方式亦較屬於檔案結構方式呈現，對於行動載具使用者經驗上與美觀度無法統合，國內學者研究指出，教學媒體之於教材和軟體規範的向度中，有效的教學媒體運用、美觀適切的介面設計及教學媒體設計與製作等以促進對學習者的學習理解（劉遠楨， 2010）。另一方面則是應用在 Moodle 檔案的格式亦因沒有規定造成檔案格式的不一難以進行 metadata 的整合。使的影音與課程本身亦是分離呈現的狀態，讓教材散布與後製教材資料標準產生許多阻擾。每個課程的網站所造成的課程分散與使用經驗不一，且支援行動載具的部份也同樣不一致，讓使用者在不同系統與終端學習設備之間的切換降低了其學習的意願與滿意度，因此本研究預計以其他的開放式內容管理平台進行客製化修改後，配合開放式檔案格式，建議出一個適用於華語文數位教學的開放式課程管理平台，以利我國華語文數位教學的推廣，本研究整理出依目前台灣開放式課程聯盟成員中，關於華語文與行動載具支援的系統列表如表 2-4。 31.

(42) 表 2-4 台灣開放式課程聯盟各校之系統列表. 華語文課程南台科技大學. 支援行動載具 Youtube. 平台技術 Moodle. 國立中央大學. 客製 ASP. 國立中山大學. 客製 PHP. 國立中興大學. Moodle. 國立交通大學. 有. 有. Moodle. 國立嘉義大學. Moodle. 國立成功大學. Moodle. 國立政治大學. Moodle. 國立新竹教育大學. Moodle. 國立東華大學. Moodle. 國立清華大學. 有. 客製 PHP. 國立臺灣大學. 有. 客製 PHP. 國立臺灣師範大學. 有. Moodle. 國立臺灣海洋大學. Moodle. 國立臺灣科技大學. 客製 PHP. 國立臺灣藝術大學. 客製 ASP. 崑山科技大學. Moodle 32.

(43) 表 2-4 台灣開放式課程聯盟各校之系統列表（續）. 華語文課程. 支援行動載具. 平台技術. 弘光科技大學. 有. igt 播客系統. 臺北醫學大學. 有. igt 播客系統. 有. Moodle. 輔仁大學. 有. 長榮大學. Moodle. 高雄醫學大學. 無平台. 中華大學. 無平台. 東吳大學. 無平台. 靜宜大學. Google. 國立屏東科技大學. Youtube. 國立空中大學. 客製 ASP Moodle. 資料來源：本研究整理. 由上表 2-4 所呈現，在台灣開放式課程聯盟成員大學中，雖然除了國立台灣科技大學、國立台灣藝術大學、及高雄醫學大學外，其他聯盟內學校皆有直接或間接提供華語文相關之一般課程、師培教程、測驗或華語文考試中心、或有成立專屬之華語文中心，卻僅國立交通大學，國立台灣師範大學、輔仁大學有提供華語文相關課程於其該校之開放式課程系統中，且課程內容仍以初級入門華語為主，對於想透過開放式課程進行進階華語之學習者可能不敷使用需求，另外在行動化載具支援部份，亦，經測試在影音課程內容方面僅交通大學、清華大學、台灣大學、弘光科技大學，台北醫學大學可相容於主流行動平板之 iPad，經測試亦僅 33.

(44) 台大 OCW、弘光科大與北醫大外購之 igt 播客系統目前可正常播放影音課程，其餘之學校大多使用純粹 Flash、PowerCam、wmv 檔案直接下載等等傳統作法。另外台灣開放式課程聯盟網站所示成員中，包括高雄醫學大學、中華大學、東吳大學、靜宜大學、國立屏東科技大學，及國立空中大學之所屬開放式課程系統並不完備；而包括中華大學、東吳大學、靜宜大學、屏東科技大學的系統連結甚至未被放置於聯盟成員的相關連結，經調查測試後，分別為尚未建立專屬開放式課程網站、僅直接使用交大 OCW 之系統、課程內容過少、僅將少數課程放置於 Youtube 網站、及僅有課程標題但連結內無課程內容等現狀。. 34.

(45) 第三節本章小結依據本研究之上述探討，對於現有 OCW 開放式課程教學問題歸納如下：一、. 現有開放式學習的主控權大部分都掌握在授課者手中，授課通. 常是由上而下的單向傳達，而利用雲端科技搭配載具的 e-learning 2.0 的概念則是主張將主導權交回學習者手中，授課者與學習者的角色可以隨時互換，這樣的觀念與合作學習充分結合，而能讓 OCW 的理念持續經營。. 二、. 學習者往往一次只能單向與一個學習網站對話，在現今講求知. 識互通有無的潮流下，目前各學習網難以透過平台的串連讓學習者之間有更多的互動與溝通，而且同性質課程內容及教材往往有重疊或相似之虞，易造成資源重覆投入的情形，且課程素材的生命週期也相對下降，教師之間可能也不願意作課程素材的共享或是有版權問題。. 三、. 多數的數位學習系統如 Moodle，Blackboard 都是偏向課後復習. 或資源取得，較少整合進教學活動內或配合語言類學習等等科目。. 四、. 影片與教材本身仍需手動後製或影音格式轉碼轉檔才能做同步. 呈現的動作，提高教師投入 OCW 的推廣與教材製作的門檻。. 35.

(46) 總結以上論點，本研究預計開發以雲端並和平板電腦等終端結合應用的網路學習多媒體系統，並提供整合式評量平台使用雲端作為統一的資料儲存 Portal，經由後端的學習歷程進行資料探勘發掘學生可能的潛能，建構符合開放式文件、影音、操作標準的平台作業流程，改善現有 OCW 的缺點並強化優點並保有擴充性，並提供教材達到跨平台的延續性與持續改善。. 36.

(47) 第三章研究方法本研究將分為兩個階段進行，第一個階段搜查需求並規劃初步的雲端運算架構與建置目標，第二階段建置教育雲端開放式課程系統，並探討該系統對於華語文學生學習成效之影響；研究方法將以質性為主，量化為輔。本章將以研究架構、研究流程、研究方法、研究對象、研究工具、資料處理方法等六方面敘述如下。. 第一節研究架構本研究旨在探討建置教育雲端開放式課程教學服務系統，透過新的雲端運算的特性技術應用，改進現有開放式課程系統（Open courseware）在教學輔助或推廣開放式課程上的不足問題，進而提高華語文教師和學習者的滿意度，也就是結合開放、雲端的概念創出一個免費（Free）、能夠重覆利用教材資源（Reusable）、更加簡單容易被使用（Easier）、所呈現的簡單入口風格但內容豐富的統一雲端入口平台（Entrance），本研究簡稱為 FREE 架構。本研究規劃建置一個小型的私有雲架構 IaaS，擬採用 Microsoft 平台技術 Windows Server 2008 R2 Hyper-V、Cluster 技術、System Center 系統技術以及相關產品作為 PaaS，並結合兩者建構出私有雲架構，及使用虛擬化技術分散各個功能任務的虛擬主機，並彼此之間不受硬體故障或負載影響，而能在異常發生後繼續恆常運作或進行備援，並透過系統中心技術來建立、管理及統籌任何形式的 PaaS 基建部署，實現一個動態資源分配的教育雲環境。系統底層預計採用 Joomla CMS 套件並使用 PHP （ Hypertext Preprocessor ）輔以支援 HTML5 （ Hypertext Markup Language5）以做為跨平台與跨裝置之需求進行修改，並搭配資料庫系統 MySQL 來設計課程選擇介面給學習者做查詢以及後端操作介面教學者 37.

(48) 進行課程管理，CMS 是內容管理系統（Content Management System）的簡稱，作為管理、發佈、控制數位內容的管理系統，其中的數位內容包括文字、影像、聲音、表單、資料庫內容等，並做為多人共享與編修或觀看資料的統一平台（Mauthe & Thomas, 2004）技術已廣泛應用於商業或個人網站的快速建構需求、並提供開放式原始碼，可在原功能不敷使用之狀況下進行擴充或自行客製，典型的開放原始碼 CMS 有 Joomla、 Drupal 等，這樣的平台相較於 Moodle 來說，更著重在系統功能的模組化擴大與外表介面的呈現彈性等，並減化了操作的步驟。教材檔案的格式則擬採用 ePub 格式做為離線閱讀及學習的標準格式，並以符合 ePub 2.0 enhance 所新提供之內嵌影音播放為研究目標。. 本研究以圖 3-1 所示之四大階段進行，在先期之收集資料與分析現有華語文學習之開放課程常用系統之狀況後，先行開發系統初步版本與提出規格後，再由華語文教師與學習者等受訪者進行初步訪談需求與使用比較，並進行華語文課程的上傳與教材在行動載具呈現示範，再進行修正面的系統實作並製作完全可運作之教育雲端開放性課程教學服務系統以及產出論文。因本研究著重於教材之線上轉換格式為開放式格式以及雲端運算帶來的跨平台與高負載運算能力，並引入部份雛形法開發的精神，增進使用者參與，且使用者的期望較能夠被符合並提高滿意度，並在可操作的雛形系統成為開發者與使用者溝通的基礎，進而增強訪談的對於問卷分析的理解有正增強的效果，且華語文使用需求表達能夠更為具體。 38.

(49) 資訊搜集與文獻探討. 課程樣本. 國內現在推行OCW華語文現況. OCW 平台技術. OCW聯盟成員學校執行現況. 私有雲技術系統調查分析. 系統發展方法. eCloud OCW教育雲端開放性課程服務系統開發與建置. 作業流程現況調查系統評估與回饋修正流程資訊化分析. 系統雛形設計. 學習者問卷. 系統開發與測試. eCloud 系統使用滿意度調查. eCloud系統正式產出. 圖 3-1 系統開發流程圖. 39. 專家深訪.

(50) 第二節研究流程瞭解現有 OCW 所需求的問題之後，確定本研究主題，針對研究目的，先進行文獻蒐集，經整理、分析、歸納，作為系統開發的參考依據。同時調查國內 OCW 已開發或採用之相關系統，再檢視、分析發展本系統之需求，建置出教育雲端開放性課程教學服務系統之系統雛形，並舉行專家會議做為系統介面、功能、流程之研議，再依據專家意見將本系統改進與修正，在修正版本系統完成後，採用個別訪談方式，針對本研究之目標主題，拜訪華語文教師並且跟據修正後之系統進行訪談與錄音並撰寫字稿，並依據其開放式問題之回覆將其意見予以蒐集、歸納之後，作為教師端滿意度訪查，而在學生端則則以同樣完成第一次修正之系統，發放李克特式量表問卷進行關於本系統與現行 OCW 系統之功能、整合性、介面親和度、和整體滿意度等進行評量藉以做為系統滿意度提高之之依據並做修正，撰寫研究結果與討論，並提出結論與建議，並將研究所得提供其他欲改善開放式課程系統學校作為課程數位化型態管理之參考，整體研究流程如圖 3-1 所示。. 40.

(51) 第三節研究方法為有效歸納未來開放式課程全方位管理所需之內涵，以作為建置教育雲端開放式課程教學系統之基礎，研究方法分述如下：一、文獻分析針對本研究之需求，進行相關文獻、書籍、出版品、論文、各種網路資料庫、圖書館之線上資料庫以及國內外教育資訊科技的蒐集，經整理、分析、歸納之後，作為系統開發的重要參考依據。二、系統開發本研究擬採用的瀑布法是由 Royce 在 1970 年最初提出的軟體開發模型，在瀑布法中，開發被認為是按照需求分析，設計，實現，測試（確認），集成，和維護堅定地順暢地進行。而在現實的實務開發中，過程很少能夠以純線性的方式進行。而是藉由回到先前的階段或改變前一階段的結果的歷次版本變更的修改則是非常普遍的作法。瀑布模型（Waterfall Model）最早強調系統開發應有完整之週期，且必須完整的經歷週期之每一開發階段，並系統化的考量分析與設計的技術、時間與資源之投入等，因此瀑布模型又可以稱為『系統發展生命週期』（System Development Life Cycle, SDLC）。由於該模式強調系統開發過程需有完整的規劃、分析、設計、測試及文件等管理與控制，因此能有效的確保系統品質，它已經成為業界大多數軟體開發的標準（Boehm, 1988），其中 SDLC 瀑布式模型會使用結構化分析採用 SDLC 的技術，來規劃及管理系統開發的過程，SDLC 會被繪製成如圖 3-1 所示的瀑布法（waterfall model），其中每一階段的結果常會被稱為交付成果（deliverable）或最終產品（end product）依序流入下個階段。 41.

(52) 三、訪談與問卷調查本研究將根據文獻探討之結果與需求，經歸納彙整後發展出本研之系統雛形版本，並邀請華語文專業教師進行專家會議，依據此版本之新增功能、介面配置、及華語文課程使用情境進行訪談、實地觀察，獲得受訪者對於開放式課程管理上實際所需之功能建議後，做為開發教育雲端開放式課程教學系統之依據以及系統之功能、介面、流程之修正，然後運用新的技術與終端設備，據以建置教育雲端開放式課程教學系統。待系統完成第一次修正後，在進行教師端角色訪談調查前，先以電話聯繫或當面邀請，確定受訪者的訪談日期與時間，同時先送訪談調查問卷予受訪者過目，讓受訪者瞭解本研究之目的及問題，待正式進行訪談時有更好的效果，並事先告知受訪者，訪談時會使用錄音，作為訪談後的資料整理，徵詢其同意，本研究為有效開發一套全方位教育雲端開放式課程教學系統之目標，訪談結果，與相關文獻做對證，再經由整理、分析、歸納，並以發放學生端角色問卷調查方式分析華語文學習者對於新的系統相較於現有的開放式課程系統是否能夠提升華語文數位學習者的滿意度。. 42.

(53) 第四節研究對象本研究擬建置一套教育雲端開放性課程教學服務系統，研究對象主要分為某大學之華語文相關的教師和學生等訪談成員，分別敘述如下：一、華語文教師在本研究擬以華語教師所面對的學生包含外籍學生、生長於外國之華裔學生及母語非中文的學生，教師本身目前於台灣地區經教育部核可設立各大專院級以上之語言中心或系所實際擔任華語教學工作之教師四名。. 二、華語文學習者本研究以受訪學生為外籍學生、生長於外國之華裔學生及母語非中文的學生，目前於台灣地區經教育部核可設立各大專院級以上之語言中心或系所就學之高中以上學籍仍有效之學生三十名，設計線上問卷做為使用後之滿意度調查，問卷之題目皆有設計中英文對照，並有工作人員在問卷發放前進行口頭之中文或英文解說，以求問卷之有效性。. 43.

(54) 第五節研究工具一、私有雲本研究將採用私有雲方式建置，選用的架構將以一台主要（Master）伺服器為中心，並由三台次要（Slave）搭配組合成硬體叢集的 IaaS，採用微軟的 Hyper-V 作為虛擬主機的建立與管理、並使用 IP 網路的方式使用外接式 iSCSI 磁碟列陣做為資料存取的中心點，並搭配 System Server 達成 Cluster 的能力，以及運行中的 VM 的監控與 Windows Update 的自動更新、還有雲端化運算自助入口平台，供管理人員能自助式的申請 VM 並進行使用作業。 FC Giga Switch. Gigabit Switch Dell 5524(FC Port). 管理主機 IBM X3850. Hyper-V *3台 IBM X3650. 1.DC1 2.SCOM 3.SCCM 4.SCVMM. 1.DC2 Giga Switch. Gigabit Switch Dell 5524 Dell EqualLogic PS4100 雙控制器 / 8GB Cache (SAS 300GB*12) (單台可擴充至24顆). 圖 3 – 2 雲端平台基礎架構圖. 44.

(55) 二、課程系統功能教學系統與使用者之間的互動流程，在此將系統流程分成四個主要功能，四個功能都有相對應的模組化子項，本研究將系統稱為 eCloud OCW，以下是 eCloud OCW 各模組所擔當的功能架構示意如圖 3-3。. （一）前台：課程平台 eCloud OCW 的主要呈現畫面，提供以友善易用的課程及講義選擇介面，搭配講義的 ePub 輸出，以及影音課程的推薦星供能，以及 Facebook 的串接鈕功能，並且在任何功能面上都需要全面支援行動載具。. （二）後台：系統必須提供帳號以及帳號對於課程存取的管理功能，以及課程的管理，和 Quiz 測驗的歷程。. （三）影音轉檔：系統需能確保教材能各個電腦及行動載具上能正確呈現，以及達到不需安裝程式即可達成統一影音格式的要求，提供課程之數位教材內容本身於行動載具上亦有同樣之使用者體驗．故本系統需於教師上傳影音課程後自動將任意格外於背景中統一轉換為 MP4/ogg 的開放式影音格式。達成方式為呼叫預先安裝在私有雲中的 Libav，也就是著名的 FFMPEG，其為開放原始碼之自由軟體，可以做為視訊和音訊等多種格式的錄影、轉檔、串流功能，內容包含了多組的 encoder 和 decoder 是被廣泛採用的一 45.

(56) 種音訊與視訊格式轉換函式庫，能藉由預先設計的前端 Web 程式碼依照其標準呼叫方式來進行各種格式的轉碼如下由 avi 轉換為 h264 編碼的 mp4 檔案為其範例：ffmpeg -i inputfile.avi -f mp4 -acodec libfaac -vcodec libx264 -b 512k -ab 320k outputfile.m4v （四）Quiz 測驗：在專家會議後，得到專家之相關建議，將簡單板型之測驗亦納入本系統所提供之服務，教師可在後台簡易的製作可重覆使用的題目後，供註冊之學員做為自我挑戰的一個選項，以期學習者在克服入門的 Quiz 後獲得鼓勵和自我滿足，進而對學習華語文產生興趣。. eCloud OCW 前台. 後台. 影音轉檔. 課程選擇介面. 帳號權限管理. 影音課程轉檔. 課程epub輸出. 學習歷程. 串流媒體伺服器. 課程推薦（rating star). 課程管理. Facebook讚. 圖 3-3 系統功能設計架構圖 46. Quiz測驗. 單選題板型.

(57) 三、系統面的使用者角度本研究亦在資料收集與分析專家會議意見後，將本系統的使用角色流程分為三者，分別為學生使用者，華語文教師教材提供者，以及系統管理者做為不同的使用流程如圖 3-4，各角色的詳細流程將於本研究第四章進行詳細圖解說明。. 平台雲端教材可攜支援行動. 加強互動預留擴充圖 3-4 系統角色設計架構圖. 47.

(58) 第六節. 資料處理方法. 本資料處理方法為問卷訪談對象為華語文教師四名，學生三十名，方法共分為：. 一、教師滿意度訪談訪談結束後，資料整理工作，分別敘述如下：（一）將錄音之內容逐字用電腦打字成電子檔案訪談稿，進行彙整，再依錄音內容檢核，以確定無訛。（二）將訪談稿親送受訪教師檢視確認。（三）確定無誤差後，將訪談稿依訪談對象加以編號A、B、C……。並建檔儲存，以作為本研究的訪談資料。（四）將調查所得資料與文獻資料加以分析，針對研究目的，再經整理、分析、歸納，以獲得改善現有開放式課程系統需之內容需求，作為教育雲端開放性課程教學服務系統之依據，同時為未來發展研究結果及討論之參考。. 二、學習者滿意度問卷調查本問卷主要調查外籍或僑生等非華語文為母語者做為對本研究結合雲端運算概念所產出之 eCloud OCW 與現有國立台灣師範大學之開放式課程系統之滿意度比較與系統之心得建議，如系統新增功能、系統使 48.