支援歷史神入的TMML數位學習參考架構設計

國

立

交

通

大

學

電機學院與資訊學院

數位圖書資訊學程

碩

士

論

文

支援歷史神入的 TMML 數位學習參考架構設計

TMML Framework Design for Historical Empathy

研 究 生：簡秀怡

指導教授：曾憲雄 博士

支援歷史神入的 TMML 數位學習參考架構設計

TMML Framework Design for Historical Empathy

研 究 生：簡秀怡 Student：Hsiu-I Chien

指導教授：曾憲雄 博士 Advisor：Dr. Shian-Shyong Tseng

國 立 交 通 大 學

電機學院與資訊學院專班 數位圖書資訊學程

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Degree Program of Electrical Engineering and Computer Science College of Computer Science

National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Science

in

Digital Library June 2006

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

支援歷史神入的 TMML 數位學習參考架構設計

學生：簡秀怡 指導教授：曾憲雄 博士

國立交通大學 電機學院與資訊學院 數位圖書資訊學程(研究所)碩士班

摘要

為了解決因網路學習系統間教材或教學活動設計格式的不同，而造成難以分 享(Share)、再利用(Reuse)與跨平台交換(Interoperate)的問題，各國際組織相繼提出 許多國際標準，如Sharable Content Object Reference Model (SCORM)、IMS Question & Test Interoperability(QTI)，以及IMS Learning Design(LD)等。然而這些標準雖各 自在其規範的領域，為目前最普遍被依循的主流，各自有其重要性，但是彼此之 間卻缺乏有效的整合，因此目前多以分別發展的方式來實做與導入這些標準，並 且也無法針對本土化教材或更細膩的教學設計需要做細部定義。因此，本研究本 於與國際標準相容與符合本土性教材及教育定義的基礎上，修訂了一個基於XML 語言格式的數位學習標準化規格，稱為TMML數位學習參考架構，除了能解決增 進數位學習教材或教學活動設計之分享、再利用與可跨平台交換，並且有效連結 數位學習教材與教學活動設計的使用，同時滿足本土性教材及教育用法可細部定 義的需求。本論文提出以本體論的方法為基礎來設計TMML數位學習參考架構， 乃是考量這些數位學習標準對於完整的數位學習雖然皆僅各自規範了其中一個部 份，卻是基於共同的數位學習概念模型，而ontology恰能對於某個領域知識所分享 的概念，給予明確的定義，TMML數位學習參考架構的設計，幫助了數位學習資 源與教學設計的檢索與管理、 數位學習資源依學習者需求的重新組合，以及自動 動態提供適性化教學。由於是基於本體論的方法，設計出的TMML數位學習參考 架構將具有便於擴充的彈性，以及未來維護上的便利性。本論文中，並設計了一 個歷史教學的實驗，評估TMML數位學習參考架構確實具有良好的的描述力、與 國際數位學習標準的相容性，以及對特殊教學設計的支援性。

TMML Framework Design for Historical Empathy

Student: Hsiu-I Chien Advisor: Dr. Shian-Shyong Tseng

Degree Program of Electrical Engineering and Computer Science

National Chiao Tung University

ABSTRACT

In order to improve the sharability, reusability, and interoperability of learning resources and learning activities, we propose an e-learning framework called TMML framework. In this thesis, we advocate an ontology-based approach to offer a solid solution to design an e-learning framework which is compliant with SCORM, IMS LD, IMS QTI, and IEEE LOM, because an ontology gives an explicit definition of the shared conceptualization of a certain domain. Based on the ontology, we design the e-learning framework that included information model, behavior model, and content package. Finally, we enhance the metadata and property for educational domain. The benefits stemming from the use of Semantic Web technologies in the TMML framework can be recognized in the following services: discovery of resources; composing new resources compliant to the requirements of a particular learner out of the available resources; and user-resource automatic interaction dynamically adapted to the features of the particular user. We also design a learning unit to evaluate our framework. The experimental results of e-learning course design in historical empathy show that TMML Framework can actually improve the sharability, reusability, and interoperability of learning resources and learning activities.

Keywords: SCORM, IMS LD, IMS QTI, LOM, ontology, XML

誌謝

這篇論文的完成，讓我經驗從文學院跨足工學院的辛苦。 首要感謝的是我的指導教授 曾憲雄博士。他對我不論是在研究上、邏輯推理 上或待人處事上都有很多的啟發。在我論文研究碰到困難的時候，恩師從不告訴 我答案是什麼，而是告訴我找答案的方法，也從沒問過我大學是念什麼的，而是 問我想學的是什麼、想做的是什麼。 同時也非常感謝口試委員們的指教，楊錦潭教授、廖岳祥教授，以及曾秋蓉 教授，撥冗對於這篇論文字字審閱，給予非常多寶貴意見，令我得以發現錯謬， 開闊視野，而有所長進。 這篇論文的完成，讓我邁出科技與人文結合的一小步。 感謝交大電機資訊學院碩士在職專班數位圖書資訊組的闢設，及其所有的老 師：柯皓仁教授、黃明居教授，以及孫春在教授等，有他們在課堂上一點一滴的 灌溉，才有完成這篇論文的勇氣與能力。 同時也非常感謝政治大學歷史學系以往教導過我的老師們，還有清華大學歷 史所張元教授百忙抽空指導我歷史神入的相關觀念，有他們為我建立新一代的史 學觀，訓練史學方法與素養，才有這篇論文的萌芽與養料。 這篇論文的完成，證明天下無難事，只怕有心人。 在數位圖書資訊組及知識工程實驗室所有同學與學弟妹們共同奮鬥的歲月， 非常感謝每一個人對我的鼓勵，尤其是宗平、碧如、鳳琴與芸華，你們的熱心與 支持，讓我總能無後顧之憂地衝刺論文。而俊銘學長、南極、喚宇的經驗傳承， 以及所有學長姐們的熱心指導，讓我免去許多不必要的錯誤與遠路，尤其是瑞峰 學長，無數個共同通宵打拼的無私奉獻，我永遠謹記在心。 這篇論文的完成，獻給我的家人與那個用行動默默支持我的毛毛。 我的父母，從沒有因為要教養九個孩子之多、是那麼艱困的環境而少給一絲 一毫的照顧與關愛，感謝他們總是給我充分的自由與支持去做任何事，包括這個 近而立之年繼續進修的決定與事實，在我眼裡，他們是最偉大的父母。而我的哥 哥姐姐，和他們的孩子們，總是我最佳創意來源與抗憂劑，還有毛毛，辛苦你了。 恩師治學嚴謹，投入與堅持的態度、有教無類的精神，都是我們後輩必須敬 佩與學習的，我要再次感謝，並表達永遠感念之意。

目錄

中文摘要... i 英文摘要... ii 誌謝... iii 目錄... iv 圖目錄... vi 表目錄... vii 一、緒論... 1 二、相關研究... 4 2.1. 歷史神入理論... 4 2.2. 現有數位學習標準... 6 2.3. 數位學習標準整合與擴充... 8 2.4. 標準設計原則與評估指標... 9 三、應用本體論方法於標準整合... 12 3.1. TMML 概念模型 ... 14 3.2. 標籤定義的設計... 16 3.3. 整合教學設計、內容與測驗三層動態關係... 18 3.4. TMML 整體架構設計 ... 21 四、TMML 數位學習參考架構 ... 22 4.1. TMML 資訊模型 ... 22 4.3. TMML 內容包裝 ... 40 4.4. TMML 行為模型 ... 42 五、評估與討論... 44 5.1. TMML 數位學習參考架構之可行性驗證 ... 44 5.2. 是否合於國際標準發展原則之評估... 51 5.3. 與其它數位學習標準之性能比較... 54 5.4. 討論... 58

六、結論... 59

參考文獻... 60

附錄... 62

圖目錄

圖 1. 理想的歷史神入數位學習示意圖...6 圖 2. 格拉塞通用教學模式與教學重要成分示意圖...12 圖 3. 教學計劃本體論...13 圖 4 . TMML 概念模型...15 圖 5 . TMML 中之 QTI 與 SSS 架構之結合 ...19 圖 6 . SCORM 累算規則的架構(SCORM2004 SN)...20 圖 7 . TMML 資訊模型...23 圖 8. 學習者年齡與年級對照表...26 圖 9. TMML 題組資源結構定義...35 圖 10. TMML 單選題、是非題資源結構定義...37 圖 11. TMML 複選題資源結構定義...38 圖 12. TMML 配合題資源結構定義...38 圖 13. 課程順序導覽的架構(SN2004)...40 圖 14 . TMML 內容包裝...41 圖 15 . TMML PIF ...41 圖 16 . TMML 數位學習參考架構行為模型...42 圖 17 . TMML 本域與全域目標示意圖...43 圖 18. 第二次世界大戰課程架構示意圖...44 圖 19. 歷史神入的劇本架構...45 圖 20. 歷史神入的第一幕...46 圖 21. 歷史神入的第二幕...47 圖 22. 歷史神入的第三幕...48 圖 23. 歷史神入的第四幕...49

表目錄

表 1. 教學計劃概念與應用標準對照表...13 表 2. 學習狀態標籤與變數參照表...21 表 3. IEEE LOM 九大類 ...24 表 4. IEEE LOM 教育特性之標籤定義 ...24 表 5. IEEE LOM 分類之標籤定義 ...26 表 6 . TMML 中、日文主題分類系統...27 表 7 . TMML 西文主題分類系統...28 表 8. TMML 學科分類系統...30 表 9. TMML 教學目標標籤定義...31 表 10 . TMML 試卷標籤定義...32 表 11. TMML 題組標籤定義...33 表 12. TMML 單題標籤定義...35 表 13. TMML 課程順序導覽標籤定義...39 表 14. 神入課程教學計劃之教育特性類別詮釋資料...49 表 15. 神入課程教學計劃之分類類別詮釋資料...50 表 16. 神入課程學習內容之教育特性詮釋資料...51 表 17. TMML 數位學習參考架構與國際標準發展原則評估表...51 表 18. TMML 數位學習參考架構性能分析表...54 表 19. TMML 數位學習參考架構與其它數位學習標準性能比較表...57

一、緒論

為了解決因網路學習系統間教材或教學活動設計格式的不同，而造成難以分 享(Share)、再利用(Reuse)與跨平台交換(Interoperate)的問題，各國際組織相繼提出 許多國際標準，如IEEE Learning Object Metadata(IEEE LOM)、Sharable Content Object Reference Model (SCORM)、IMS Question & Test Interoperability(QTI)，以及 IMS Learning Design(LD)等。然而這些標準雖各自在其規範的領域，為目前最普遍 被依循的主流，各自有其重要性，但是彼此之間卻缺乏有效的整合，因此目前多 以分別發展的方式來實做與導入這些標準，並且也無法針對本土化教材與更細膩 的教學設計需要做細部定義。舉例來說，歷史神入是近年來在教育改革的潮流下 所發展出的新歷史教學方法，在歐美已被常用於歷史的實體教學活動中，在台灣， 學術界也不斷研究其理論與實務用法，歷史教學界教歷史神入融入實際課堂教學 也越來越普遍。然而，隨著數位學習的日趨成熟，與數位典藏的蓬勃發展，應可 為需要大量並且相關的文物、老照片、舊卷宗等等一手史料，以及豐富學習流程 導引的歷史神入課程的數位化奠定良好的基礎，但當綜觀國內外現有的數位學習 網站，卻發現鮮少有導入歷史神入的數位學習課程，本研究檢閱相關國際標作做 為實作的參考，卻也發現並沒有單一的標準可以支援這種教學方法。 所謂的「神入」(或「移情」)就是英文 empathy 一字，指同情地了解，設身處 地地想像，是歷史學習中很重要的一環。教師在歷史課中，經常要學生去想像某 個時代人們的想法、觀念或某位人物的意圖、觀點，教師也會一再叮嚀，不可以 用現在人的觀點、態度去比附古人，或批評古人。至於學生是否能夠運用這個方 法，藉一定的資料與事實，對某個特定的情況，馳騁想像，神入其境，則需要經 常練習，才能有所掌握，因此，教師需將歷史神入融入教學設計，在其進行完背 景知識講授的學習活動之後，讓學習者利用資料證據，以角色扮演、模擬或劇本 設計等等的學習活動，讓學習者進行進一步的歷史思考與練習(張元，1999)。然而， 所謂的歷史神入不是一個虛構的練習，而是必需基於「證據的重建」，緊密相關 那個被學習的人物與時代背景，並且，當「神入」的任務目的更精準時，以往在 歷史教學中較難被評量的「應用」、「分析」、「評鑑」與「創造」等行為目標 將變得更容易評鑑(Ashby & Lee，1987)。因此，綜合以上所述，歷史神入的學習 活動設計應該要注意需給定學習者明確的學習任務、適切的評量方式，以及與其 高度相關的歷史證據。 以「寄自疆場的家書──高中歷史課後作業的研究」為例，漢武帝征伐匈奴， 引起了幾場大戰，將匈奴逐出漠南與河西，基本解除來自草原的威脅，固然是古 代歷史上的一件大事，而《史記》之中有關記載又是十分生動感人，很值得在課 堂上講述。因此，不論課本記載是否翔實，教師都不會放棄此一絕佳的題材，進 行一堂精彩的歷史課，也會留給學習者難以磨滅的深刻印象。但是，教師們希望 學習者能夠神入其境，去想像那激烈的搏鬥，去體會從軍遠征戰士的心情，去推

測他們心中可能的想法，而不只是聽幾個精彩的故事而已，因此，在此研究中， 研究者融入歷史神入的教學設計，其明確提供資料證據的主要來源為：上課老師 的講述，以及題目後面所附，引自《史記》、《漢書》的文字，學習任務則安排 令學習者以漢武帝征伐匈奴為時代背景，模擬一個參與其中某場戰役的士兵，推 論當時主帥可能被給定的評價、當時戰役的被認同度，以及士兵眼界所見可能之 塞外風光與戰地生活的景象，完成一封寄自疆場的家書(張元，1999)。 該設計最後並在某高中教授並進行實驗，實驗結果發現學生不但在學習反應 上偶非常正面的回饋，也具有相當之教學成效，但從研究結果中也發現學習者對 於不同主題具有興趣差異，其學習反應與學習成效也因學習者各別之其起點狀態 的不同而有差異，因此，在歷史神入教學活動的進行，有其「適性化」的需求， 但這在實體教室進行時有其困難性，由於受限在教師所能負擔的教學設計複雜度 及時間與精力，使得整體課程規劃無法一一針對學習者所選擇神入的將領與戰 役，個別提供最適切的資料證據，以及不同的學習任務，而一個規劃得宜的智慧 型學習系統恰能運用數位典藏的資源以及數位學習的特性，來克服歷史神入實體 教學所糟遇的困難，並提供不受時空限制的學習之優勢。 類似歷史神入學習的情況，也普遍發生在其它學科的教學。隨著教育理論的 精進，以及新媒體科技的運用，智慧型學習系統必需具備更高度的彈性與性能， 以支援各種複雜的教學設計，同時 ，不同的智慧型學習系統間，也需有一致的開 發標準，使各式學習資源可以在不同系統間分享、再利用。因此，本研究希望本 於與國際標準相容與符合本土性教材及教育定義的基礎上，設計一個數位學習標 準化規格，使教學設計者與系統開發人員對於教學資源的描述有一致的依循標 準，來發展智慧型學習系統與課程。

本研究提出以本體論的方法，整合了IEEE LOM、ADL SCORM、IMS QTI 及

IMS LD 等多個國際數位學習標準，並為本土性用法與教育定義之需求進行擴充，

來設計一個基於 XML 語言格式的數位學習標準化規格，稱為 TMML(Teaching

Matiral Markup Language)數位學習參考架構。此架構之設計，克服了這些數位學習 標準整合上的困難，如： 1. 描述學習資源的幾個標準雖皆以 XML 為描述語言，於程式運作上可以互通， 但在語意描述上沒有一致的標準，無法通體管理與利用。 2. 規範學習設計的標準，雖定義了學習設計與學習資源的綁定方式，但卻缺乏更 細膩的流程規則定義與訊息傳遞方式說明，無法更有效連結學習設計與學習資 源的運作關係。 3. 不論在學習設計或學習資源的層次，皆需要保留延伸定義的彈性，例如相同學 習資源可能應用於不同學科，或不同的教學情境，針對不同的地域，或不同的 知識領域，需有更明確的描述，增加其可能的運用空間。

行，同時所進行的擴充，可以滿足本土性教材及各種教育用法可細部定義的需求。 同時，以本體論方法設計出的TMML 數位學習參考架構具有便於擴充的彈性，以 及未來維護上的便利性。 本研究並實際依TMML 數位學習參考架構之規格設計出一個以第二次世界大 戰為主題的歷史神入數位學習教學單元，透過該學習單元的評估，以及與多個主 流之數位學習標準比較，本研究證明TMML 數位學習參考架構確實具有良好的的 描述力、與國際數位學習標準的相容性，以及對特殊教學設計的支援性。 在這篇論文中，本研究已於此章說明其設計的需求與目標，隨後將於第二章， 進行相關研究探討，於第三章說明架構之設計方法與流程，於第四章介紹設計出 的完整架構，並於第五章提供最佳實務用法，並進行課程實作以評估效能，最後 進行結論與未來工作探討。

二、相關研究

2.1. 歷史神入理論

所謂的歷史神入(historical empathy)，是指要儘量進入古人的心中，儘量理解 古人看事情、想問題的方式，儘量體會古人的感受，也就是不要用現代的觀念、 想法去看古人，去理解古代。「神入」需要一定程度的想像，但又不純然是想像， 因為理解古人的想法，需要資料佐證，不能憑空虛構。我們根據自己掌握的資料， 去想像當時的情景，描述歷史圖像之外，還要能夠了解人們的觀念，體會人們的 感受。透過這樣的方式，我們對於過去的理解，才是全面而且深入(張元，1999)。 實際上，不僅是歷史科，其它幾類人文學科的教師已證明以神入來引領學生理解 其他時代或地域的人們的工作是正確的，他們看見豐富學生的生活，以及培養開 放性與好奇心的性情的價值，那說明學生如何與過去互動(Deborah Cunningham， Cultivating Historical Empathy in the Classroom)。舉例來說，在英國國家歷史課程 (DfEE & QCA，1999)與新公民國家課程(DfEE & QCA，1999)上新近的變化，就限 定繼承了神入教學，這是一個重要的概念，牽涉到的不只是歷史的理解，也包含 了學生道德的發展(Harris, Richard and Foreman-Peck, Lorraine，2004)。

「神入」普遍被運用於在每天對其他人心態上理解情境的感覺，通常是當他 們面臨一種困境或者不利的情勢，而理解其它人的情感和感受乃以我們擁有的經 驗，經由一個推論的思考(Barnes & Thagard, 1997)程序達成。然而，個人經驗不是 唯一的對照來源，若是一個人沒有以前的個人經驗，以文學、戲劇、角色扮演以 及電視劇所提供的「虛擬」經驗，可能是一個洞察力的來源。在「History in the Primary and Secondary Years: An HMI View」 (DES, 1985)的出版， 確認神入的發

揚為一個構成歷史教學基礎的目標，在裡面HMI 描述成：進入以前的人們某些根 據情報(informed)的困境或觀點的欣賞能力(Harris et al.，2004)。 然而，神入不是漫天亂想，也不是只是看圖說故事。Ashby 與 Lee (1987)強調 神入不是一個虛構的練習，而是緊密相關著使用那個被學習的時代的證據。他們 主張神入的過程一定是基於「證據的重建」，並且，當任務的目的更精準時，一 種分析的方法似乎更容易評量，可以在使用於目前的案例的證據和論點的品質被 判斷，並且洞悉一個人在困境中可能的情感上的經歷。因此，綜合以上所述，歷 史神入的學習活動設計應該要注意需給定學習者明確的學習任務以及與其高度相 關的歷史證據。 為 了 幫 助 教 師 理 解 神 入 並 且 理 解 如 何 提 升 國 小 學 生 之 間 神 入 的 能 力 ， Shemilt(1984)完成國小學生關於過去的人們行動的解釋之研究。從這中他得到一個 描述神入理解的階段的設計，建議的這個設計是既可教又可評量的。Cooper (2000)

國小學生的回應分為四個階段︰

1. 過去人們是愚蠢(people in the past were stupid)。

2. 使用現在的價值與態度解釋過去的行動(past actions are explained using present values and attitudes)。

3. 過去人們的行動被以當代想法判斷更被用於所有人(peoples' actions in the past are judged by contemporary ideas yet are applied to all)。

4. 理 解 在 過 去 不 同 時 代 的 不 同 人 彼 此 能 有 不 同 檢 視 價 值 、 興 趣 等 等 (an understanding that different people at different times in the past could have different views values, interests and so on from each other)。

他聲稱這些層次代表國小學生思想的發展。根據Shemilt 最後的階段，描述了

一個神入的真實感覺。然而，Shemilt 嚴格地聲明，神入不只是馳騁想像的應用， 這個依據也需要滿足四個嚴格的歷史準則：

1. 連貫性(coherence)：它必須是令人信服的(it has to be convincing)。

2. 一致性(consonance)：它必須被看出符合它歷史上下文的(it has to be seen to fit into its historical context)。

3. 有效性(efficiency)—它必須考慮到可獲得的證據的範圍(it has to take into account the range of available evidence)。

4. 簡約性(parsimony)：不會有一個更明顯的其它的解釋(there isn't a more obvious alternative explanation)。

舉例來說，同為戰爭的歷史問題，以及日記或家書的歷史神入教學活動設計， 就有不同的設計方式與呈現效果，例如「Stepping into Other Peoples_Shoes_Teaching and Assessing Empathy in the Secondary History Curriculum」之研究中就列舉了兩個 不理想的歷史神入教學活動(Harris et al.，2004)： 實例1：基於費特曼大屠殺(Fetterman massacre)，一個不分程度差異混合編制 的英國中等教育證書(GCSE)課程裡，國小學生必須想像他們是一個戰爭裡的印度 人，並且描述他們看見與感覺到什麼。 像這種教學設計，學習任務已被使用一種 攻擊的事實敘述建造，但是只提供極少的背景知識給國小學生利用，也沒有提供 任何基於這個敘述的當代證據。學習者的回應可以預見是耀眼但缺乏任何歷史價 值的。 實例2：若不給定國小學生清楚的歷史神入學習任務，也不理想。很多學校利 用來自在第一次世界大戰的一個想法普通的士兵寫的日記或者信件為描述條件為 學習任務來進行教學。國小生經常被指導組合老鼠(rat)、管溝腳(trench foot )、泥 漿(mud)等等術語。他們可能帶著全部士兵經歷相同條件的想法，一直和感到相同 的情緒回應離開。這樣的任務的情緒回應不變地送國小學生回到他們所來自的更

舒適的二十一世紀的經驗神入，因為任務的目的是什麼確實不是清楚的。不過， 如果那些學習任務是寫一個知道性格對特別事件的回應，神入可能是這種學習任 務的一種有效的解決方法。總之，對任務有一個清楚得多的焦點將幫助解決與評 量相關的那些問題。 以漢代為背景，要求學生利用資料證據，扮演一個當代的士兵，想像古人的 想法和感受完成一封寄自疆場的家書，則是一個較理想的例子。張元在其「寄自 疆場的家書──高中歷史課後作業的研究」(張元，1999)明確提供資料的主要來源 為：上課老師的講述，以及題目後面所附，引自《史記》、《漢書》的文字。學 習任務的設計則明定為以漢武帝大闊版圖的時代，參與戰役的士兵，以對其主帥 與戰爭的想法為描述背景，完成一封寄自疆場的家書。 圖 1. 理想的歷史神入數位學習示意圖 在此研究中，學習者透過明確的任務，依據資料證據，推論當時主帥可能被 給定的評價、當時戰役的被認同度，以及可能的景象。然而，由於該研究設計， 不希望限制學習者神入的將領與戰役，然而卻又受限於實體課程中，教師所能負 擔的教學設計複雜度及精力，該課程無法一一針對學習者所選擇神入的將領與戰 役，個別提供最適切的資料證據，以及不同的學習任務。綜合以上所述，本研究 建議理想的歷史神入數位學即應能透過智慧型學習系統適性化的機制，能提供多 套腳本的教學步驟，支援學習者以角色扮演、模擬等的學習活動設計，令學習者 分別依其程度或興趣差異，提供神入之主題，及與之最相關之學習資源，以支援 其各別神入不同主題與概念。

2.2. 現有數位學習標準

為了解決因網路學習系統間教材格式不同，而造成難以分享(Share)與再利用 (Reuse)的問題，各國際組織相繼提出許多國際標準。IEEE LOM 乃由 IEEE 學習科 技標準委員會(Learning Technology Standards Committee，LTSC)所提出，描述數位

作為其學習資源描述的標準。然而其僅規範學習資源的詮釋資料，對於教材結構 與教學流程並無定義，對於評量測驗的用法規範，亦無描述。

所謂的SCORM，乃為美國國防部之分散式學習主導計畫(Advanced Distributed Learning Initiative，ADL)所提出的共享教材元件參考模式(Sharable Content Object Reference Model)之縮寫，發展的目的在於希望促進教材的重組與再利用，以及學

習課程之自動導引。其整合了IEEE LOM 以描述學習資源與內容聚合模型，引用

IMS Content Package(IMS CP)來描述學習資源和內容包裝指標，以及 AICC 內容元

件與學習平台的溝通協議等標準。目前最新版本為SCORM 2004 (1.3)，尚引用 IMS

Simple Sequencing Specification(IMS SSS)，規範學習資源的編序與導覽方式，做為

支援學習者與課程內容互動的機制。以對教材的描述與執行環境來說，SCORM 可

謂規範得相當完備，為目前最受廣泛採用與實作的標準，然而其對於課程與評量 測驗自動化，以及本土性用法與教育定義則未詳細規範，並且，其乃基於個人為 中心的學習模式所制定的標準，對於多使用者與多樣化的教學設計並不支援。

IMS global learning consortium(IMS)則針對評量測驗之交換性(Interoperability) 提出了IMS Question & Test Interoperability(QTI)的國際標準，在評量測驗一般性的

描述部份，其同樣引用了IEEE LOM 的定義，而另外再針對評量測驗的特性與用 法的描述進行擴充，並規範了評量測驗的結構、呈現方式、計分流程以及評量成 果報告產生方式，以增進評量測驗之分享、在利用及交換性。其對於評量測驗的 自動化及交換性可謂規範得相當完備，但對於以及本土性用法與教育定義同樣未 詳細規範，同時，其並未具體定義評量測驗與教材的銜接方式，以及與教學設計 的關係。

同樣是由IMS 所提出的 IMS LD，則將 IEEE LOM、IMS CP 與 IMS QTI 所規 範的教材視為學習資源，針對較高一層的教學設計加以規範，其引用了由荷蘭開 放 大 學(Open University of the Netherlands) 學 習 設 計 工 作 坊 (Learning Design working group，LDWG)所提出的 Educational Modelling Language (EML)，整合現存 的IMS 數個標準如 IMS CP、IMS SSS，與修訂自 IEEE LOM 的 IMS Meta-Data。 其為了廣泛地支援合作學習，提供了多重角色的支援。這種支援多重角色的能力， 對於不同的課程參與者而言，提供了一個共同的學習情境，使得不同參與者之間 的互動可被情境化(contextualized)。基本上 IMS LD 規範了一個學習流程(learning process)，在這個學習流程中，不同的使用者可以藉由扮演不同角色，透過外部資 源(例如，視訊會議或聊天室)的協助來達到互動與合作學習的目的。從學習者的角 度而言，在學習過程中，學習者參與學習流程，與學習流程互動來取得學習資源。 另一方面從系統的角度而言，系統則在課程開始時建立學習流程；而在課程進行 的過程中，代表不同使用者的學習流程向系統要求取得學習資源；最後當課程完 成後系統結束該學習流程。 IMS LD 看似為最齊備的數位學習規範，其實不然，它僅為學習設計提供了學

習流程的框架，將學習與評量測驗物件，與視訊會議或聊天室等服務同樣視為對 等的學習資源的結果，造成學習設計無法參照學習者在進行這些學習與評量測驗 物件構成的學習活動之學習成果來調整更適合的學習流程，因此，本研究有必要 要針對以上的國際數位學習標準進行進一步之整合與擴充。

2.3. 數位學習標準整合與擴充

在學術界或業界常會以系統整合的實作方式以使數位學習的課程可以跨平台 互通，在本研究中，所要解決的問題，並非現有系統之整合，而是提供未來教學 設計者與系統開發人員有共同的規範，去開發基於共同標準的的課程與系統，因 此，這種影響範圍較小、維護彈性較低的系統整合之方式本研究並不採用，而專 注於數位學習標準整合與擴充的研究與探討。嚴格來說，SCORM 與 IMS LD 都算 是以標準整合的方式，基於XML 設計而成。雖然使用 XML 可使分享不同 IMS-LD based 工具間的教學設計成為可能，但這句法(syntactic)的互通性，只是很基本地驗 證(validates)這些分享模型語法的正確性(Decker et al., 2000)，不過，若要達成一個 額外(semantic)層級的互通性，本研究需要另一個解決方案。 Buzza 在研究中指出缺乏一個分享的字彙，是在資源庫裡對學習設計的編目與 搜尋上，一個主要的障礙(Buzza et al.，2004)。此外，Koper 與 Olivier (2004)也說 明了如何整合與合併使用本體論，這將是教學設計未來發展的關鍵地帶(Koper & Olivier，2004)。建立分享的字彙將是一個創造和接受學習設計本體論的關鍵部分， 它為了使用不同學習內容但相同的教學設計之再利用(reuse)成為可能。Amorim、 Lama、Sánchez、Riera 與 Vila 就提出了一個以本體論來呈現 IMS Learning Design (IMS LD)數位學習標準，使用 meta-language 來描述學習設計流程主要的元素。他

們設計的動機是由於近來普遍被發現在以XML-Schema 實作 IMS LD 概念模型時

的表達限制性。為解決此限制，他們在知識層次上，使用了Protégé 發展一個本體

論。此外，他們提供以一個語意網路的標準語言—OWL 實作與一套關聯的原則在 first-order 的邏輯。透過這項研究，他們解決了不同 IMS-LD based 系統間的教學設 計互通性問題，不僅在程式語法層面，更在教學流程設計上，提供最佳化的用法 Amorim, R. R., Lama, M., Sánchez, E., Riera, A., & Vila, X. A.，2006)。

Colin、Dragan 與 Griff 指出 IMS LD 數位學習標準，應該提供在教學設計與學 習內容(即學習物件)間之間的關係之彈性定義。他們建議以發展本體論來增強現今 IMS LD 數位學習標準，將可增進教學設計與學習內容的可再利用性。並且，這個 本體論必須有一個清楚的概念架構，將複雜度減到最好以利發展者維護上的彈 性。他們基於這樣的概念，首先為了增加教學設計可再利用性的層次，發展了在

學習物件與物件間的相關脈絡的一個概念模型；接著創作一個基於 IMS Learning

ProLearn NoE 努力定義的學習內容結構—稱為 ALOCoM 本體論(Jovanović et al., 2005a)。以他們首先創作的概念模型為基礎，他們也同樣定義了兩個本體論，他們 確認並具體指明在本體論的類別的關係。這些對應連結，也表現在一個分離的本

體論—稱為 LOCO-Cite，在這些對應連結的上頭，他們討論了這個建議方法其可

能的使用案例與優勢(Colin Knight, Dragan Gašević & Griff Richards，2006)。

由這些研究中發現，以本體論處理XML-based 的相關標準語意問題的技術已 相當普遍與成熟，值得本研究參考。然而，這些研究中，仍侷限於數位學習系統 與系統間、數位學習標準與標準間之語法的互通性或語意的串接方式，若要滿足 一個預定義的、完整的數位學習標準設計的需求，在這些標準間，所需處理的不 只有語法互通與語意串接，還有細部的訊息溝通問題，以及為本土性用法與教育 定義的設計，因此，本研究需要一個更有效的方法來整合標準，使學習設計可以 更適切且自動地使用與引導學習資源，而關於這些比較細微的設計方法，這些研 究尚未探討到。

2.4. 標準設計原則與評估指標

Bert Bos 在其「What is a good standard？」(Bos. Bert, 2003)一文開宗明義即強

調W3C 的標準不是給電腦看的，而是給人類看的，然而大多的格式在實際上是介 於人類可讀性(human-readability)與電腦效率性之間的妥協。僅管實務上，大部份 是工程師才會閱讀「標準」，由於W3C 標準在釋出時往往是不盡完整的狀態，會 有通常不是原始標準發展的人會需要在該標準上做增修，而不是電腦會去創新一 項技術。基於相同的理由，W3C 會使標準保持合理的份量，其必須被描述成有用 的技術板塊，而不是大到是個人無法理解的。 Bert Bos 明確闡述設計標準的 24 項原則，不僅可提供本研究進行標準整合與 設計之指引，同時可為最後評估所設計出的TMML 數位學習參考架構是否合乎國 際標準發展原則的指標。其24 項原則簡述如下： 1. 可維護性(Maintainability)：由於標準的文件或程式往往需要面臨更新或轉換的 問題，因此標準產生的文件或程式需易於維護。 2. 模組化(Modularity)：為使對於待解的問題有更深入的了解，並且某些部分可以 引用其它標準制訂的結果，因此標準應基於模組化的方式設計。 3. 最小重疊性((Minimum redundancy)：標準與其它標準的重疊程度應越小越好。 4. 存取性(Assessibility)：標準需能盡量提供多種的存取管道。 5. 裝置獨立性(Device-independency)：標準應與裝置獨立。 6. 國際性(Internationality)：標準設計應考慮國際化的觀點。 7. 可擴充性(Extensibility)：當原有標準不能達到某些功能時，標準應具備可以將 這些新功能加入其中之可擴充性。

8. 可學習性(Learnability)：標準需易於學習。

9. 可閱讀性(Reabability)：由於 W3C 的標準都是給人類閱讀的，而非給電腦或機 器閱讀，因此標準需易於讓人類閱讀。

10.效率性(Efficiency)：標準產生的文件需可有效率地被程式處理。

11.二進位或文字(Binary or text format)：W3C 大部份的標準格式是文件格式，這僅 是說明文件格式較易閱讀與擴充，然而在程式開發，卻是二進位格式較為方便， W3C 未限制到底何種格式較理想，僅提醒選擇上，要基於需求再考量格式特性。 12.可實作性(Implementability)：標準應考慮在被實作時不會用到太多新的科技，以 提高標準之可被實作性。 13.簡單性(Simplicity)：標準背後採行的邏輯不應過於太複雜，應容易讓人了解， 14.永續性(Longeity)：標準要有前瞻性方可持續較長時間，避免馬上推出就被淘汰。 15.與既有標準的相容性(Backwards compatiblity)：新版本的標準應與舊版本相容。 16.可跨平台操作性(Interoperability)：遵循該標準所產生的文件或程式，應可在不 同的平台上執行。 17.內容再生(Repurposing of content)：檢視標準的內容片斷是否可為新的目的而再 利用，使標準可為新的目的而再生。 18.及時性(Timeliness)：標準出現的時機應適當。

19.是否引用既有的成果(Use what is there)：標準應盡量引用其它的成果。

20.是否由委員會制訂(Design by committee)：標準的制定盡量由集合眾人之力的委 員會制訂，匯集眾人經驗之標準優於個人所制訂的標準。 21.專家性(Expertise)：標準制定的範圍應存在精通的專家。 22.簡潔性(Brevity)：標準提供的文件應適量，並提供使人容易學習的範例。 23.穩定性(Stability)：標準設計出後應具最小變動程度之穩定性。 24.堅固性(Robustness)：標準本身不會盡善盡美，因此有堅固的使用支援，應與堅 固的技術同樣重要。 在「網路學習標準的分析與比較」之研究中(陳品仲，2002)，為探討目前網路 學習標準解決的問題與達成方式，並比較網路學習標準間的差異，採用貝爾德比 較 研 究 法(Bereday＇s Comparative Method) ， 依 序 以 描 述 (Description) 、 解 釋 (Interpretation)階段，分析網路學習標準蘊含的意義，接著在並列(Juxtaposition)階 段，將網路學習標準擬訂四個向度：教材(Content)、學習者(Learner)、測驗(Quiz) 與平台(Platform)，依向度內涵分列數個評估指標，將各標準的要點歸入其中，最 後於比較(Comparison)階段依並列階段列出的項目，逐一比較現有之主流國際數位 學習標準，包含：IEEE LOM、IMS LOM、IEEE LTSA、IMS LIP、IMS QTI、IMS CP、ADL SCORM 及 Saba ULF。

其比較結果，IEEE LOM 與 IMS LOM 滿足教材與測驗向度的「詮釋資料」指標， IMS LOM 並進一步支援教材與測驗向度的「輸出」指標； IEEE LTSA 滿足平台向度的

「系統架構」指標；IMS LIP 滿足學習者向度之所有指標；IMS QTI 除了「排序」指標未

滿足，測驗向度其餘的各項指標皆滿足；IMS CP 則對教材向度、測驗向度與學習者 向度之輸出指標滿足，也滿足教材向度的「目錄」與「參數」指標；ADL SCORM 對 教材向度的所有指標皆滿足，對測驗向度的「提示與回饋」、「選題與呈現方式」與 「輸出」指標不滿足，對測驗向度其餘的各項指標皆滿足，對學習者向度滿足「目標」、 「活動」與「偏好」指標；並滿足平台向度的「執行環境」指標。

該研究頗值得本研究參考，然而其比較對象僅止於IEEE LOM、IMS LOM、

IEEE LTSA、IMS LIP、IMS QTI、IMS CP、ADL SCORM 及 Saba ULF 等國際數

位學習標準，對於國內自行定義之TW LOM 與規範教學設計層次的 IMS LD 並未

加以探討。因此，本研究將沿用其評估指標與研究結果，並加入TW LOM、IMS LD

三、應用本體論方法於標準整合

前二章探討了歷史神入之基本理論與需求，也分析相關數位學習標準所能提 供之支援。同時，本研究也從中發現，目前雖沒有單一標準可以直接支援類似歷 史神入這樣較新而複雜的教學方法與設計之描述與包裝，但實際上，現有之數位 學習標準已各自在學習素材、學習內容與學習設計做規範，可部份滿足歷史神入 之需求，並且這些標準所規範的標的，乃是基於共同的數位學習概念模型，而本 體論恰能對於某個領域知識所分享的概念，定義明確的關係，因此，TMML 數位 學習參考架構的設計流程，便基於本體論的方法，以釐清數位學習概念模型中， 學習概念、教學策略、學習流程與學習資源的關係，藉此，本研究重新整理可描 述這些概念的現有標準，並針對現有標準不足之處，設計延伸的標籤定義，並設 計出整體資訊模型與內容包裝方式，以支援一個完整教學設計內容可以跨平台檢 索、使用與管理。 美國教育心理學家格拉塞分別於 1962 年與 1982 年提出了的通用教學模式

(general model of instructional, GMI)與其對應之四大教學重要成分，由於教學評鑑 所扮演的角色不僅在學習成果的評鑑，而更應該是全程的評量與監控，因此我們 略調整其關係，示意如下： 圖 2. 格拉塞通用教學模式與教學重要成分示意圖 以教學設計者的觀點，進行這樣的教學模式會透過預先的規劃，進行教學計 劃，以支援這樣的教學模式。教學計劃，首先應定義課程整體的教學目標，在測 量學習者起點行為或初始狀態後，會依其所規劃之教學策略，進行教學歷程，依 序提供給學習者習得個別活動之能力指標、行為目標以及內容概念，並且透過適 當的評量，監控學習者學習狀態，並調整學習活動的進行，以學習者完成整個學 習單元學習後的終點狀態需符合學習目標為依歸(朱敬先，1999)。 教學目標 終點狀態 起點行為 起始狀態 教學歷程 轉換歷程 教學評鑑 評量與監控

我們以此為理論基礎，建構了課程的教學計劃本體論如圖3 所示： 圖 3. 教學計劃本體論 由以上本體論顯示，教學設計者的教學計劃包含基本描述、教學目標、教學 策略、教學歷程與教學評鑑五個概念，我們研究相關標準與文獻，找出現有標準 可以定義者，以及尚無定義而需再行擴充者，如表1 所示： 表 1. 教學計劃概念與應用標準對照表 概念 名稱 可應用之數位 學習標準定義 現有/ 延伸/ 新增 說明 一般 註錄

IEEE LOM 延伸 IEEE LOM 已對於教學學習資源提供基本註錄

的規範，對於教學計劃本體論中的適用年級的概 念，擬基於IEEE LOM 的 Typical Age Range 之 類別擴充，發展國內適用年級與學習者年齡對照 表供參照。 主題 分類 無定義 新增 擬採國內外主流圖書分類法修訂TMML 主題分 類標籤定義。 基 本 描 述 學科 分類 IEEE LOM 定 義不完備

新增 IEEE LOM 教育特性(Educational)類別之教材適 用狀況教材適用狀況(Context)欄位中僅可粗略 將教材依School、Higher education、Training 與 Other 歸類，不夠完備，因此本研究擬採國內學 科分類規定修訂出TMML 學科分類標籤定義 教 學 內容 概念 無定義 新增 IMS QTI雖有主題(topic)的標籤定義，但IEEE LOM卻無欄位可與之呼應，兩者對教育用法上

行為 目標 無定義 新增 目 標 能力 指標 無定義 新增 的教學目標也無法描述，因此，本研究擬採主流 教育理論及教學目標分類修訂TMML內容概念 及行為目標的教學目標標籤定義，並順應本土用 法，採教育部公布的「教育部九年一貫課程能力 指標」作為的能力指標註錄規範

教學策略 IMS LD 現有 IMS LD 提供將教學方法(method)與學習元件

(component)分開的概念，在此可引用其相關定 義，未來，教學設計者可自行定義教學方法的模 版(template)，重覆利用

IMS LD 現有 IMS LD 提供將教學方法(method)與學習元件

(component)分開的概念，以教學方法控制學習元 件的進行，引導學習者學習歷程

教學歷程

IMS QTI 修訂 在教學歷程會應用到的測驗物件部份，擬採IMS

QTI 提供評量與測驗的基本定義修訂出 TMML QTI 評量測驗標籤定義

ADL SCORM SN

現有 ADL SCORM SN 提供學習目標(objective)的評 鑑方式及課程順序導覽的基本定義，本研究明定 其溝通用法 IMS QTI 相關變數定義 現有 IMS QTI 提供評量與測驗的評鑑方式，本研究明 定其溝通用法 教學評鑑 IMS LD 相關變數定義 現有 IMS LD 以屬性(property)與條件(condition)控制 學習歷程的進行規則，其屬性(property)會隨學習 進行狀態維護其變數值，本研究明定其溝通用法

3.1. TMML 概念模型

依本體論相關概念及其所應用之標準，我們將整個教學結構分為教學設計、 內容與測驗三層，並將基本描述和教學目標，與教學策略和教學歷程區別為左右 兩個部份呈現，教學評鑑則以動態參照標籤定義的型式呈現。如圖4 所示：

圖 4 . TMML 概念模型 圖4 左方呈現的為教學設計者預先定義之基本描述與教習目標，在學習設計、 學習內容與測驗三個層次中，我們將測驗層先行整合進學習內容，使整個學習單 元在執行時，簡化為兩層設計，由IMS LD 規範導引學習設計層的教學策略及學習 歷程，在學習內容部份，則由 SCORM 的課程順序導覽(SN)導覽學習物件與測驗 層的測驗物件之執行。在標籤定義部份，學習設計層與內容層均應依循我們延伸

及擴充IEEE LOM 所修訂的 TMML LOM 詮釋資料規範註錄，在內容層，若為測

驗物件，除依循TMML LOM 詮釋資料以外，需再依循本研究擴充 IMS QTI 所修

訂的TMML QTI 評量測驗標籤定義。

圖 4 右方為教學策略與教學歷程結構，則顯現教學歷程會由教學策略引導而

進行，包含學習活動、學習環境及參與人員的角色分配，其中學習活動則包含了

學習物件與測驗物件。在此部份，於教學設計層本研究引用IMS LD 的規範將其區

隔成method 與 component，在內容層與測驗層則引用 SCORM 的內容聚合模型及

SCORM SN 加以整合，並將課程順序導覽以模組化的標籤型式定義描述。

當課程實際進行時，即對應到學習設計、內容與測驗這三個層次，有了前述

的靜態，再搭配IMS LD 與 SCORM 的動態標籤定義，其進行程序，即受教學評鑑

行一個學習，將以前測、或學習者學習歷程檔取得學習者起始狀態的值，也就是 參照測驗層與內容層的學習目標完成狀態決定要提供哪套腳本(act)給學習者進行 學習，而學習進行中的學習狀態也會透過學習者完成學習活動裡，每個學習物件 或測驗物件的狀態值的變化驅動下一個學習活動的進行，在整個課程學習完畢， 將評鑑學習者之終點狀態是否滿足整體學習目標，藉此，可以決定學習者是否可 以進行其它課程，或需進行補救教學。 綜合以上所述，在各類標籤定義的設計，與這三層間動態關係之整合，即為 本架構設計的兩大重點。

3.2. 標籤定義的設計

從本研究已建構的教學計劃本體論及TMML 概念模型可以看出，需新增或修 訂之標籤定義有：規範教學計劃各層次的基本描述概念及教學目標概念之標籤定 義，以及測驗物件專用之評量測驗標籤定義。因此，本研究針對規範各層次的基 本描述概念及教學目標之概念，以IEEE LOM 詮釋資料為基礎，進行兩層式之擴

充，設計TMML LOM 詮釋資料；評量測驗標籤定義則修訂自 IMS QTI 專用詮釋

資料，並參考教學計劃之教學目標及能力指標分類等概念需求，加以延伸，設計 TMML 測驗評量標籤定義。

1. 基於 IEEE LOM 兩層式的擴充

TMML LOM 的第一層標籤定義，乃是基於 IEEE LOM 第四大類—教育特性 (Educational)與第九大類—分類(Classfication)標籤定義之延伸，完全合 IEEE LOM 的規範設計；第二層標籤定義，則是針對現有標準對教育用法的缺乏定義 所進行的擴充，而新增教學目標標籤定義。分述如下：

(1) 延伸 IEEE LOM 的「分類」與「教育特性」類別

A. 延伸 IEEE LOM 教育特性 Typical Age Range 標籤定義類別(IEEE LOM Educational Metadata)

由於在教學計劃的一般註錄中，需描述教材的適用年級，供教學設計 者 或 教 師 定 義 主 要 適 用 的 學 習 對 象 年 級 ， 在 IEEE LOM 教 育 特 性 (Educational)類別之適用年齡(Typical Age Range)欄位中，雖提供學習者年 齡之標籤定義，但對適用年級卻不支援。為考量與國際標準的相容性，以 及國內學制龐雜，教材可能跨多學制之相近年齡學習者被定義使用，因 此，本研究對此類別不做變動，而採發展一個學習者年齡與年級對照表， 來供教學設計者或老師參照填寫，或供未來系統發展者在實作用遵循，如 此一來，除具前述之效果，同時具高度的維護性，未來即便國內學制有所 調整，僅需修改此對照表，而不需針對龐雜的適用年級定義一一修改。

B. 擴充 IEEE LOM 分類標籤定義類別(IEEE LOM Classification Metadata) 在IEEE LOM「分類」的定義中，規範分類系統可指定任何公認的分 類系統或自行定義的分類系統，並且可重覆註錄分類系統。索引典，目錄， 或檢索用的工具書多半會提供一些分類系統(例如美國國會圖數館分類系 統，杜威分類系統，十進位分類系統等)的頂層分類資料，可以在此採用 之。因此，為兼顧這些分類的本土化用法與國際標準之相容性，本研究分 別對主題分類與學科分類定義分類系統，供IEEE LOM「分類」之分類系

統來源(source)指定使用。這樣的擴充方式，使「分類」可以成為 IEEE LOM 與國內本土化定義與用法的接口，並且即使未來這些分類方式有隨國內教 育政策影響而修訂的需求，也非常易於維護，不會影響到基本描述定義。

(A)主題分類系統(TMML Subject Category Source)

由於教學設計的內容可能以跨學科分類的形式被使用，例如關於 諾曼弟的教學設計或學習資源，有可能在地理教學時被使用到，也有 可能在歷史教學講授第二次世界大戰時被使用到，因此教學設計與學 習資源應擁有一個不隸屬於學科分類或其他分類的獨立分類系統，以 代表實際所屬之主題。此部份，本研究採國內外主流圖書分類法，修 訂出TMML 主題分類標籤定義的方式規範之。

(B)學科分類標籤定義(TMML Discipline Category Metadata)

由於對於教學計劃的內容在教學的用法上，也需要特定學科分類 方法，供教學設計者以學科分類領域與議題的方式檢索或使用，在台 灣學習物件後設資料標準應用規範數位教學資源交換規格 v2.0 雖以就 我國九年一貫課程領域與議題加以規範，但對於高中職以上之學科分 類並未定義，因此，本研究採行政院主計處公告之教育程度及學科標 準分類原則，修訂出TMML 學科分類標籤定義的方式規範之。 (2) 新增教學目標標籤定義(TMML Pedagogy Metadata) TMML LOM Metadata 的第二層標籤定義，為本研究所新增之教學目標 標籤定義類別，成為TMML LOM 第十類的標籤定義。由於 TMML LOM 將 此新增的類別在架構上設計成在 IEEE LOM 九類別底下的第二層標籤定

義，除在TMML Run-time 與 repository 中，可以順利使用以外，在基於 IEEE LOM 或 SCORM 實作的系統中，仍能以第一層標籤定義與其相容。

當教學設計者初步規劃課程之總體學習目標的同時，必須進一步擬定細 步之目標計劃，設計「行為與課程內容雙向細目表」(behavior-content matrix)， 行 為 目 標 通 常 引 用 布 魯 姆 (Benjamin Bloom) 所 發 展 的 教 學 目 標 分 類 (Taxonomy of Educational Objective)，教學將課程內容所隱含的概念與 行為目標做對應，設計出一對一對的目標，做為教學上的目標與評量指標(葉

連棋、林淑萍，2003；黃國禎 1997）。同時，然而，在IEEE LOM 對這種教 學計劃中所隱含之教育特性未詳加定義，為加強這個部份的描述力，本研究 新增了教學目標標籤定義，可再分為：(1)學習概念(Concept)、(2)行為目標 (EducationalObjecticesTaxonomy)與(3)能力指標(CompetencyTaxonomy)之標 籤定義，使學習設計之內容除了可以依主題、學科等等方式分類以外，還可 支援教學規劃內容之學習概念及其相互關係，以及教育目標分類及能力指標 的描述，提供教學設計者及教師更完善的教學計劃，以及更縝密的學習評量 與診斷。 2. 修訂評量測驗標籤定義(TMML QTI Metadata)

由於標準化題庫管理系統使用QTI Version 2，而 Version 2 之 Item 只針對單 題提供很好的支援，可惜並沒有提供題型的支援，Version 1 之 Section 也只能提 供簡單將一組試題組成之功能，並沒辦法提供描述更複雜之題組需求，如：排 序、互斥特性等題組與出組是有區別的特性；因此為了對題組提供更好的支援

以及其他使用上的問題，本研究透過額外設計，支援QTI 2.0 來解決這些問題。

在 斟 酌 實 際 情 況 下 ， 本 研 究 保 留 了 Assessment Metadata 與 Section Metadata，並更清楚的定義 ASI 之層級架構關係。在 Assessment 部分：根據 IMS QTI 規範，Assessment 不可直接控制 Item，故將 itemsequence 與 itemselection

刪除。在Section 部分：加入 itemordering 標籤，以使系統可決定試題之排列順 序。在標籤定義值部分：修改 sectionsequence、sectionselection、 itemsquence 與itemselection 原本之定義值(Yes/No)、使其具有更完整意義之標籤，透過這樣 的設計，讓試題部分引入題組概念。

3.3. 整合教學設計、內容與測驗三層動態關係

由本研究已建構的本體論可以看出，學習物件與測驗物件皆為學習活動的一 種形式，在TMML 概念模型上可以看出，屬於測驗層的測驗物件可以與學習物件 整合進內容層，作為學習活動，供教學設計層引導，以進行教學歷程。同時，也 從TMML 概念模型發現到，這三個層次會紀錄學習者的學習狀態，具有需相互溝 通之關係，並影響著學習活動進行之流程。因此，本研究採用先整合測驗層與內 容層，再將其與學習設計層垂直整合的方式來處理其間之動態關係。 1. 內容層與測驗層之整合 (1) 結構的整合：

依照QTI 目前之規範，雖然可利用 Selection 與 ordering 標籤來控制試題

之呈現順序與排列方式，但在彈性上仍嫌不足，而SN 的主要概念便是在能

有效的控制學習活動的引導與教材的呈現順序，因此，將QTI 導入 SN 的標

課程順序導覽標籤，將測驗物件，同樣視為一個學習物件，並引用 TMML 評量測驗標籤定義，詳加規範。以此方式，教師除了可以規劃教材的學習導

引之外，亦可結合試題規劃，達到更好的教學管理。如圖5 所示，在一個學

習活動的導引過程中，教材呈現的次序之決定與規則定義於每份教學活動或

課程的SDM 資料模型中，而學習者在其中的學習過程(Learning Path)所有行

為將紀錄在追蹤狀態模型(Tracking Status Model, TSM)中，因此，本研究將 QTI 與 SN 互相結合確實可得互補之效。 A AA AB AC 1 Test 2 3 22 23 Simple Sequence QTI Learning Path SDM TSM 圖 5 . TMML 中之 QTI 與 SSS 架構之結合 (2) 學習目標與評量結果的整合： A. 建立學習目標的模組 在 SN 的定義中，學習目標(Learning objectives)代表了一組全域或是 本地範圍的資料項目，每個都有一組目標進程資訊，且與學習活動分開考 慮。預設上，一個學習活動將只能連結到由學習活動所定義的學習目標的 目標進程資訊—稱為「區域」(local)目標。區域目標不能直接參照被其他 學習物件所參照。然而一個目標地圖(Objective Map)可用以定義一個區域 目標到全域共享的目標的關係，學習物件可以關聯到一個以上的區域目 標，並且可以參照多重的全域共享目標；多重活動亦可以參照到相同的全 域分享目標，由此分享目標進程資訊。 一般而言，一個學習物件只有一個區域目標而沒有廣域目標，我們可 設定最小滿足正規分數(Minimum Satisfied Normalized Measure)，若學生的 學習成績超過該分數，則區域目標的狀態就會被設為滿足(Satisfied)，在完 成該學習物件的學習後，權杖<CTSM>將會被傳遞到區域目標，根據 CTSM

中目標狀態資訊(Objective Progress Information)的內容來決定該區域目標 的狀態，若有廣域目標的設計，在該學習物件學習完畢後，會影響廣域目 標，使得該學習物件的學習成果可以被隨後的學習物件參照，進而以影響 之後的排序行為。

在IMS QTI 中，則規範了評量與測驗的評估程序與結果。其紀錄了學

饋。Outcome variables 由 outcome declarations 所宣告。它們的值或者是從 一個被 declaration 它自己宣告的預設值，或者是由在 responseProcessing 期間由一個responseRule 所設定。itemSession 定義一個 outcome variable： completionStatus。從這樣的結果我們將得知評量狀況成功或失敗。由於在

結合了SCORM 與 QTI 的結構之後，QTI 評量變成 SCORM 的其中一個學

習物件，QTI 評量產生的評量結果，會成為該活習活動 SCORM 所定義的 Objective 滿足與否的依據。 B. 群集累算規則的應用 在 SN 的定義中，群集(Cluster)是設計課程序列的最基本單元；而教 學流程的改變往往與先前的學習狀態息息相關。對於單一的學習物件，我 們可以很容易來評量學生的學習成果；然而，對於一個群集來說，我們則 需要一個累算(Roll-up)的機制來評量學生在這個群集的學習狀態。根據 SCORM 2004 中的定義，累算規則的結構為“if [condition_set] True for [child activity set] then [action]＂。當所指定的子代活動(Child Activity Set)

之狀態皆符合累算條件時，群集的狀態就可被設定。如圖6 所示；

圖 6 . SCORM 累算規則的架構(SCORM2004 SN) 2. 教學設計層與內容及測驗層之整合

當一個教學設計者設計一個課程時，會有其限定之對象，即已具備某些能

力的學習者，在IMS LD 稱之為先備知識，或在 IMS RDCEO 稱之為能力。在

本研究所欲整合的IMS LD 中，properties 被用來紀錄可以隨後測驗與用以影響

學習流程的方向的不同型態資訊(利用 condition 控制 action 的方法)，包含學習 活動和學習資源的編序與可視性(visibility)。

所 謂 Globe personal properties( 元 素 名 稱 ： globpers-property) ： 又 稱 為 portfolio-property。Globe personal properties 對每個獨立於不同學習單元執行的

使用者，會有不同的值。這個property 為在學習單元執行的 person 所有(它明確

化使用者的portfolio)。這些 properties 被用於個人化。舉例來說，一個個人學習 檔案(portfolio)透過學習單元的運作可以被 globpers (global personal) properties 所 塑造。可以被儲存於一個個人的、可攜的(portable)｀dossier'裡。這個 property 有一個identifier，可以被用來參照在 unit-of-learning-package 裡的這個 property，

condition 控制具有這個屬性的學習者在學習單元內，要分配的角色為何。 由本體論中可看出，評量的概念在不時地對學習者的起始狀態、學習狀態 與終點狀態進行評量，完成這三層的靜態標籤定義，本研究另設計其所對應著 動態標籤定義，來紀錄這三種狀態，有了靜態與動態標籤的區別，將可以區別 教學設計者預先之教學計劃與學習者進行狀態，並依學習狀態引導教學設計層 適性地提供學習者學習活動。這三類動態動態標籤定義分別如下： 表 2. 學習狀態標籤與變數參照表 層次別 狀態評量標籤類別 狀態評量標籤 說明 Goal Description 教學設計者定義 學習設計層 Globpers_property globpers_property 系統產生紀錄 Objective Description 教學設計者定義 內容層 Objective SCORM Objective 系統產生紀錄 Outcome Description 教學設計者定義 測驗層 Outcome QTI OutcomeVariable 系統產生紀錄 其中，Objective 會參照 Outcome 的 Value，而 Globpers_property 會參照 Objective 的 Value。

3.4. TMML 整體架構設計

前面已述TMML 數位學習參考架構主要的設計精神，本研究依此精神於下一 章完整設計出TMML 數位學習參考架構，此處概述其所包含的部份如下： 1. TMML 資訊模型(Information Model)： 在此節將包含TMML 詮釋資料(Metadata)、TMML 組織架構(Organizations) 與TMML 資源架構(Resources)的 TMML 資訊模型。 2. TMML 內容包裝(Content Package)： 為了與國際標準互通，因此TMML 數位學習參考架構的內容包裝格式採用

目前最廣泛使用的IMS Content Packaging 模式。在此節將說明 TMML 內容包裝 之方式。

3. TMML 行為模型(Behavior Model)：

四、TMML 數位學習參考架構

4.1. TMML 資訊模型

本研究參考IMS Content Package 設計 TMML 數位學習參考架構使用的標籤架

構如圖7。第一層 Manifest 是對於學習設計層的描述，第二層 Manifest 內則是包裝

了整合後的內容層之學習物件與測驗物件。不論第一層或第二層之 Manifest 中，

均包含Metadata、Organizations 及 Resources 三個 element。

一個TMML 學習包裹只會有一個第一層的 Manifest。在 TMML 學習包裹第一

層的 Manifest 中，包含 Metadata，主要描述教學設計之標準欄位；Organizations 描述其用到的Method 與 Conmponent 等相關定義；Resources 主要定義與描述整份 學習設計所使用到的實際定義檔案。 一個TMML 學習包裹可以有多個第二層的 Manifest。在第二層的 Manifest 中 的Metadata，主要描述整合後的內容層之標準欄位；Organizations 主要定義與描述 相關學習活動之學習物件與測驗物件之架構。在TMML 數位學習參考架構中，此 部份可定義一學習活動中，哪些為學習物件、哪些為測驗物件、這些物件運用到 的課程順序導覽標籤為何；Resources 則主要定義與描述整份學習活動所使用到的 學習物件與測驗物件實際檔案，以及測驗物件特定的評量測驗標籤定義。 TMML 資訊模型整體架構示意如下：

圖7 為描述 TMML 資訊模型之示意圖，其 Metadata 細部規格分述如下： 1. TMML LOM 詮釋資料

TMML LOM 採兩層式架構設計，第一層擴充 IEEE LOM 之標籤定義共九大 類，第二層新增教學目標標籤定義為第十大類。分述如下： (1) IEEE LOM IEEE LOM 分為九大類，如表 3 所示： 表 3. IEEE LOM 九大類 類別 說明 1 一般(General) 學習資源的整體性描述 2 生命週期(Life Cycle) 學習資源過去的歷史與現在的狀況，以及曾 經影響它發展的人物與時間點 3 再詮釋資料 (Meta-Metadata) 關於Metadata 本身的特殊資訊，而不是關於 學習資源的資訊，例如，建立Metadata 的人 物與時間 4 技術支援(Technical) 學習資源在科技上的需求與特徵 5 教育特性(Educational) 學習資源在教育上與教學上的特徵 6 使用權力(Right) 學習資源關於智慧財產權的資訊 7 技術支援(Technical) 學習資源與其它學習資源的關係 8 註解與評論(Annotation) 關於學習資源的評論與發表評論的人 9 分類(Classification) 學習資源分類的資訊 (2) IEEE LOM 「教育特性」之延伸 IEEE LOM「教育特性」之標籤定義可進一步說明如表 4： 表 4. IEEE LOM 教育特性之標籤定義 類別 說明 5 Educational 與訓練及教學有 關 描述教材與訓練或教學有關的重要特質。此項目 著錄與教學相關的資訊，為教師，教材規劃者， 教材撰寫者提供，以及學習者得到一個有水準的 學習經驗所必要的資訊。 5.1 Interactivity Type 互動的方式 教材提供的主要學習模式。主動學習模式是經由 操作而學習。這類教材的設計要求學習者提供語 意的回應或其它有建設性的動作及決定。但這一 類的資料並不一定包含在教材的架構之內，例如 模擬，問卷，習作等。

文件等。 主、被動結合在一起的學習模式稱為混合式學 習。點選超文件連結瀏覽資料不算是有建設性的 動作故為被動學習模式。 5.2 Learning Resource Type 學習資源內容 明確標示教材類別，先列主體部分。字彙定義以 Oxford English Dictionary (1989ed)為主並為教育 界習慣使用者。 5.3 Interactivity Level 互動的程度 以學習者與教材間的互動界定教材的特質，互動 的程度以學習者對教材的影響而定。互動程度分 級要考量使用者方有意義 5.4 Semantic Density 語意密度 語意密度是指教材的簡明度。可用教材檔案的大 小、教材涵蓋的範圍，如為視聽教材，則為播放 的時間來衡量。 語意密度與教材的困難度無關。雖然可用來衡量 主動學習模式的教材，但用在被動學習模式為 佳。語意密度分級要考量使用者方有意義 5.5 Intended End User Role 目標使用者身份 針對使用對象設計的教材。學習者使用教材的目 的在學習，作者撰寫教材，教材管理者(例如大學 或學院)負責課程的安排。 9:Classification 的分類系統可以用來輔助說明使用 者利用教材期盼達到的目的。 5.6 Context 教材適用狀況 在何種環境下使用此教材。 5.7 Typical Age Range 代表性的適用年 齡層 代表性目標使用者的年齡。如果成長年齡與實際 年齡不符時，用成長年齡。對學童及他們的老師 而言，適用年齡是一個重要的參考款目。 標示適用年齡時，可以用最低到最高的年齡範 圍，或某一年齡以上的方式表達，簡化著錄的方 式。 9:Classification 的分類系統可以用來輔助表示此項 目的描述方式，例如各種的適讀年齡，閱讀層級， IQ 數值，成長年齡測量等。 5.8 Difficulty 困難度 代表性目標使用者使用此教材的難度。代表性目 標使用者可用5.6 及 5.7 來描述。 5.9 Typical Learning Time 代表性的學習需 要時間 代表性目標使用者學習需要的時間。代表性目標 使用者可用5.6 及 5.7 來描述。 5.10 Description 教材使用說明 教材使用註解。 5.11 Language 語言 代表性目標使用者所的語言。

本研究以代表性的適用年齡層(Typical Age Range)做為與學習者適用 年齡本土化用法與定義之接口，在此詮釋資料，仍以數字的方式呈現年

齡，有需以適用年級的方式定義者，可參照本研究所採國內現行學制發展 的學習者年齡與年級對照表註錄，這個學習者年齡與年級對照表，不僅供 教學設計者或老師參照填寫，也供未來系統發展者在實作上遵循，同樣可 以擴充IEEE LOM Classification 分類系統的方式來輔助教學設計者或老師

使用。對照表如圖8 所示： 圖 8. 學習者年齡與年級對照表 (3) IEEE LOM 「分類」之延伸 IEEE LOM「分類」之標籤定義可進一步說明如表 5 所示： 表 5. IEEE LOM 分類之標籤定義 類別 說明 9 Classification 分類 此項目著錄教材可歸屬至某一分類系統。如果不 止一種分類系統，本項目可重複使用。 9.1 Purpose 分類目的 使用此分類系統的目的。利用分類款目的定義說 明教材的特質。 9.2 Taxon Path 分類路徑 某一分類系統的分類方式，下一層的分類為其上 一層分類的細分。 教材的分類，在不同的分類系統中，有不同的路 徑，既使在相同的分類系統中，同一個教材也可 資料來源：中華民國教育部及台北市政府教育局 http://www.edunet.taipei.gov.tw/public/public.asp?SEL=269 代表性年齡 Typical Age Rang 學齡 School Age 中華民國現行學制 R.O.C School System

9.2.1 Source 分類系統名稱 分類系統的名稱。此項目可用任何公認的分類系 統或自行定義的系統。 索引典，目錄，或檢索用的工具書多半會提供一 些分類系統 (例如美國國會圖數館分類系統，杜威 分類系統，十進位分類系統等) 的頂層分類資料。 9.2.2 Taxon 分錄款目 一個分類系統中的個各款目是分類系統中的一個 節點，它可用字符，辭彙，文數字表示某一特定 的分類。 有層次的各分類款目組成分類路徑或分類樓梯， 涵蓋意義由廣面而縮至特定範圍。 9.2.2.1 Id 標示 代表分類款目的數字，文字，或文數字，由分類 系統提供。 9.2.2.2 Entry 分類名稱 代表分類款目的文字代碼或名稱，須與 identifier 區別。 9.3 Description 分類款目說明 配合9.1:Classification.Purpose 說明教材的目的。 9.4 Keyword 關鍵字 配合9.1:Classification.Purpose，用字或辭表示，關 連性越高，放在越前面。 本研究以此類做為與國內分類本土化用法與定義之接口。在 TMML LOM Classfication 中，依主題分類與學科分類定義分類系統，其中主題分類 又可分為中、日文主題及西文主題，此部份考量與國際用法相容與本土用法 之需求，本研究仿國內圖書館現行作法，中、日文，與西文主題以不同分類 標準規範之，因此，在TMML 數位學習參考架構中共定義了三個分類系統。 各分類系統說明如下：

A. 中、日文主題分類系統(Source: TMML China Subject Category)

中、日文主題本研究引用前台大圖書館館長賴永祥教授所訂定的「中 國圖書分類法」，此為目前被普遍應用於台灣的圖書館界之中、日文圖書 編目，由分類號及著者號組合成索書號，決定了該書排架的位置，也成為 讀者取書和與館員清點藏書的依據，其分十大類，如表6 所示： 表 6 . TMML 中、日文主題分類系統 類別 說明 1 總類 (Generalities) 舉凡目錄圖書之學、類書叢書乃至雜誌雜文之 類，分析其子目，各屬專科，論其全書，便無 專類，因其體兼眾制，故附於總部。 2 哲學類 (Philosophy) 包含中國西方哲學、理論學、形而上學、玄學、 心理學等等哲學類之主題。 3 宗教類 (Religions) 包含佛教、道教、基督教、回教、猶太教等等 宗教類之主題。 4 自然科學類 包含數學、天文、物理、化學、地質等等自然

(Natural Sciences) 科學類之主題。 5 應用科學類 (Applied Sciences) 包含醫藥、家事、農業、工程、礦冶、應用化 學、商業等等應用科學類之主題。 6 社會科學類(Social Sciences) 包含統計、教育、禮俗、社會、經濟、財政、 政治等等社會科學類之主題。 7 中國史地類 (History and Geography of China) 包含通史、斷代史、文化史、外交史、史料、 地理、方志、類志、遊記等等中國史地類之主 題。 8 世界史地類 (History and Geography of World) 包含亞洲、歐洲、美洲、非洲、澳洲及其他各 地、傳記等等世界史地類之主題。 9 語文類(Language and Literature) 包含中國文學、東洋文學、西洋文學、西方諸 小國文學、新聞學等等語文類之主題。 10 美術類 (Arts) 包含音樂、建築、雕塑、書畫、攝影、戲劇、 遊戲娛樂與休閒等等美術類之主題。

B. 西文主題分類系統(Source: TMML World Subject Category)

西文主題，本研究引用美國「國會圖書館分類法」(Library of Congress Classification，LCC)，此為目前被普遍應用於國外圖書館界，及台灣的圖 書館界之西文圖書編目，同樣由分類號及著者號組合成索書號，決定了該 書排架的位置，也成為讀者取書和與館員清點藏書的依據。其大類如表7 所示： 表 7 . TMML 西文主題分類系統 類別 說明 1 總類 (General Works) 包含總集、別集、一般性百科全書、字典及 一般性參考書、索引、報紙等等特性類別。 2 哲學、心理學、宗教 (Philosophy. Psychology. Religion) 包含邏輯、思辨哲學、心理學、美學、倫理 學、社會習俗、禮節、宗教等等主題。 3 歷史學及相關科學 (Auxiliary Sciences of History) 包含歷史學及相關科學總論、文化史、考古 學、外交文書、檔案、印記、年表、曆書、 古錢學、題銘、金石學、紋章學、系譜學、 傳記等等主題。 4 古代史及世界各國 史，美洲歷史除外 包含歷史總論、歐洲歷史、亞洲歷史、非洲 歷史、大洋洲歷史、吉普賽人歷史等等主題。