以網路服務為基礎之網路教材分享架構

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(1)以網路服務為基礎之網路教材分享架構吳原慈銘傳大學資訊管理學系暨研究所. 何祖鳳銘傳大學資訊工程學系暨研究所. misamy2001@yahoo.com.tw. tfho@mcu.edu.tw. 習進度，對於傳統的學習方式而言，是一項很. 摘要. 大突破。. 近年來由於網路技術的即時性及普及. 由於網路學習的特性，使得近年來各單位. 性，使得傳統教學開始走出時間、空間的限. 陸續成立了網路教學網站，也從事技術基礎建. 制。目前，大多數學校已建置網路學習的環. 設的建構、教材的建置與學習歷程的評估等各. 境，然而現有的網路學習環境彼此獨立，雖然. 項網路學習相關的研究。然而，當所有教師、. 透過標準的制定，教材可以跨越不同的網路學. 廠商致力於各自教材與教學環境建置的同時. 習環境，但是老師在編輯教材內容時，由於缺. 卻發現到，彼此間缺乏共同遵守的標準，因此. 乏良好的共享機制，以致於教材不易分享，導. 系統與教材間無法再使用（Reuse）及互通. 致類似的教材可能重複被製作，形成資源的浪. （Interoperate）。為了解決此問題，國際間多. 費。因此，本研究應用網路服務的概念與特. 個組織與協會共同擬定了各項教學相關標. 性，提出以網路服務為基礎之網路教材分享架. 準，讓大家在開發時能有參考的依據。透過標. 構，並在 Win32 的環境下，採用 J2SDK、JWSDP. 準化，跨平台間系統與教材的再使用及互通性. 及 JDOM 等開發工具建構一個雛型系統，以. 達到了，可是老師們所編寫的教材仍儲存於各. 展示本研究之觀念。經由此架構的實現，透過. 自的電腦設備中，彼此間有用的資源各自獨立. 教材註冊中心，教材的提供者可藉由發佈的方. 存在而無法相互分享，實在是一件非常可惜之. 式將教材與他人分享；而教材的需求者也能透. 事。. 過搜尋的方式找到適合的教材，並依教材提供. 近年來，在網際網路相關的發展中，網路. 者所公開之介面取得所需之教材內容。. 服務（Web Services）已成為系統整合的一項新技術，其應用對於業界而言是一股新風潮，. 關鍵字：網路服務、網路學習、教材分享. 若將此概念運用於學術上，預期對於教材的分. 第壹章緒論. 享能有具體的成效。. 第一節研究背景與動機. 第二節. 在瞬息萬變的時代中，網際網路與資訊技. 研究目的. 本研究擬透過網路服務的特性，提出一項. 術的快速發展，已經深深的影響了全世界人們. 具跨平台、動態整合等優勢的網路教材分享架. 處理事務的方式與企業經營的模式。教育是國. 構，以便於教材提供者的教材分享。在此架構. 家百年大計，其發展也隨著網際網路的出現，. 中，教材提供者只要完成教材服務及描述教材. 朝向更多元化、豐富化的方向邁進，因運而生. 服務細節的文件檔，並至教材註冊中心註冊；. 之網路學習，讓教師與學生逐漸擺脫傳統受限. 教材註冊中心就會將教材網路服務發佈；需求. 於時間、地點的學習環境，透過網路即可進行. 者就能透過註冊中心找到符合的教材提供者. 互動式教學，並依照個人的需求及狀況調整學. 及其相關資訊，再根據描述網路服務細節的文. 1.

(2) 件內容所公開之功能介面，撰寫應用程式以連. 的教材格式也不一致，因而導致彼此間無法共. 結教材服務，並擷取所需的教材內容，以達教. 享資源（Anido-Rifón et al., 2001）。所以希望. 材分享之目的。. 藉由標準的制定來解決上述之問題，讓教師或者系統開發廠商都能依循相同的平台與教材. 第貳章文獻探討. 標準，以提升教學平台及教材的互通性. 本章將探討與本研究相關之網路學習，以. （Interoperability）、再使用性（Re-usability）、. 及運用於解決網路教材共享上所採行之網路. 可即性（Accessibility）。於是，國際間開始有. 服務（Web Services）。. 不少國家協會和組織致力於相關標準的研究. 第一節網路學習. 上，其中，先進分散式學習先導計劃(Advanced. 隨著資訊技術的蓬勃發展，網際. Distributed Learning, ADL)所制定的 SCORM. 網路的應用範圍逐漸擴張，也影響了. 標準，廣為目前國內外網路教學界所推崇、運. 人們的學習方式。. 用。. 一、網路學習簡介. 至於台灣在制定相關標準的活動上，中央. 在網際網路尚未普及的電子化教學時. 大學與交通大學合作提出國科會「網路教學系. 代，電子科技就是最實用的輔助學習工具。自. 統平台與內容標準化」研究計畫，也期望能達. 從網際網路科技形成一股風潮後，發展重心就. 到網路教學平台標準化與網路教材資源的整. 逐漸轉向了網路科技技術（曹世亮，2001）。. 合（國科會「網路教學系統平台與內容標準化」. 有鑑於網際網路強大的傳輸能力可超越時空. 研究計畫）。. 上的隔閡，於是人們便開始思考如何將此資訊. 三、國內、外網路學習之現況. 科技融入於教學與教材中，建立以網際網路為. 網際網路將全世界的資訊網羅在一起，所. 基礎的教育環境，充分利用豐富的資源，讓網. 以利用網路學習將成為人人必備的基本能力. 路學習成為多元化教育中重要的一部分。. 之一，也因此有越來越多課程透過網路的方式. 對於網路學習，簡單而言就是「教師之教. 傳遞。網路教學的推行，除了有功能齊全的平. 學活動包含上課、討論及其他學習活動不需在. 台外，教材也是重點所在。就目前的技術而. 同一時間、同一地點達成」（教育部電算中心，. 言，製作線上教材並不難，已有輔助完成教材. 1998）。這種透過網際網路連貫全世界資訊的. 的工具與環境，也有針對教材內容作分析，試. 學習方式，讓學習者以最迅速、最多元的方式. 圖將教材內容與呈現方式區分開來，以提升教. 擷取到所需的資訊，並藉由電腦、網際網路來. 材內容的再使用（Hiddink, 2001），如此一來，. 傳輸教學內容、互動討論、紀錄各項學習歷. 老師們就可專注於教材內容上，不會再因複雜. 程。因此，不論是國內外的學校或企業，紛紛. 的技術而忽略課程的內容。. 成立網路學習網站，期望藉著網際網路的豐富. 然而，每位老師編輯好的教材並無固定的. 性、方便性與延續性，為教育的發展找出一項. 格式，導致彼此間難以達到互通、再使. 新管道。. 用，一旦有所需求就必須從頭編輯，常常是. 二、網路學習之標準化. 投注大量的精力去完成重複的事。雖然透過. 當電腦開始普及，全世界網路學習平台的. 標準化的方式，讓老師們在編輯教材時有規則. 設計者與編輯教材的老師致力於系統開發與. 可循，提升了教材的可讀性以及教材跨平台的. 教材數位化的同時，卻也面臨了一些問題：軟. 使用，然而這些符合標準的教材仍然存放於每. 體工具大多來自不同的廠商，且異質平台間的. 位老師的電腦裡，少有分享的機會。倘若老師. 系統功能無法重複使用，每位教師所發展出來 2.

(3) 能以合作的方式製作教材，彼此就能分享各種. 相互交換的輸出與輸入資料，有一致. 的學習資源，達到資源共享的效果。. 的資料描述方式。. 第二節網路服務（Web Services）. (二). 近年來，由於網際網路簡單、便利與無所. 簡單物件擷取協定（Simple Object Access Protocol, SOAP）. 不在的特性，讓分散於各地的使用者只要透過. SOAP 是一項以 XML 為基礎的. 網路就可以很方便的取得各式各樣的服務。而. 傳輸檔案格式，讓應用程式之間能完. 網路服務的興起，更使得網際網路上的服務應. 成訊息的溝通。在此架構中，都是經. 用，朝向新時代邁進。. 由 SOAP 訊息作溝通。. 一、. 何謂網路服務. (三). 網路服務（Web Services）是一套以 Internet. 通用敘述查詢與整合（Universal Description, Discovery, and Integration,. 和 Intranet 為基礎的模組化應用程式，提供了. UDDI）. 簡單的機制及定義完整的（Well-defined）的使. UDDI 為服務需求者在網路上尋. 用者介面，讓不同的作業平台或應用程式類. 找其他網路服務的機制。服務提供者. 型，只要遵循標準的協定，應用程式之間就能. 藉此描述本身的需求規格，而服務需. 夠相互溝通（Vinoski, 2002; Clark, 2002）。根. 求者也透過 UDDI 找到所需之服務。. 據網際網路標準組織 W3C 所公佈，網路服務. (四). 是一項以統一資源識別（Uniform Resource. 網路服務描述語言（Web Services Description Language, WSDL）. Identifiers, URI）來定義的軟體應用程式，而. WSDL 是一種網路服務的定義語. 這些應用程式的介面及連結方式均可經由. 言，讓服務提供者描述所提供網路服. XML 來定義、描述與查詢，並透過 Internet. 務之介面與操作方式。藉由上述的標準與協定，加上其他安全技. 上的通訊協定來傳送 XML 基礎（XML-based）的訊息，以便於和其他軟體應用程式產生直接. 術與標準，就可以很容易地將應用程式整合在. 的互動（戚玉樑，2003；W3C WWW Site）。. 一起。整個以服務為導向（Service Oriented. 這種具備動態整合（Dynamic Integration）、互. Architecture, SOA）的網路服務架構其運作就. 通性（Interoperability）等特性的技術，讓企. 在三關鍵角色間持續進行著。網路服務架構圖. 業內的系統之間得以經由網際網路進行自動. 如 2-1 所示：. 化，快速開發可重複使用的應用程式，創造出更具彈性、效率的商業模式。二、. 網路服務之組成架構及其運作方式. 網路服務可經由其他使用相同標準協定的應用程式呼叫，將各種服務的軟體元件組合在一起，所使用的標準與通訊協定如下（Huhns, 2002）： (一). 可擴展標示語言（eXtensible Markup Language, XML） XML 是一種可自由定義文件格圖 2-1 網路服務架構圖. 式、跨平台的語言，使網路服務之間. 資料來源：戚玉樑，2003. 3.

(4) (一). 企業均能依照本身的喜好與需求，選擇適合的. 服務提供者（Services Provider）. 工具完成網路服務的開發。. 除了開發網路服務讓他人使用. (二). 外，還需以 WSDL 對服務做細節的描. 由於網路服務具備了多項的優點，因此能. 述，以便於其他應用程式可以真正的. 提供企業廣泛的運用各種應用軟體，例如：航. 去呼叫它。完成之後再將服務註冊登. 空公司將訂位資料庫與旅館或租車公司的預. 錄至服務仲介者。. 約系統作連結、政府與其他公家機關合作，於. 服務仲介者（Service Broker）. 行政管理上提供各項便民的服務，如：. 服務仲介者最主要的功能就是讓. E-Government. MySingapore. （Medjahed, 2003; Khoong, 2002）等。日前台. 式，將相關的資訊登錄到仲介者的資. 灣 IBM 公司與資策會也成立國內第一處網路. 料庫中，並將服務內容公告出來，而. 服務資源中心（ Web Services Resource. 仲介者得到相關訊息的同時也會主動. Center），以利國內軟體廠商與國際大廠的技術. 告知其他的仲介者，讓服務需求者透. 交流，以促進網路服務之發展。. 第參章系統分析與設計. 服務要求者（Service Requester）. 本系統採物件導向的技術，以統一化程序. 透過 SOAP 訊息處理，服務要求. （Unified Process, UP）為方法論，從需求的分. 者可以送出查詢的字串給服務登錄資. 析導出使用者案例後，再經過一連串的分析、. 料庫，當查詢結果傳回後，服務要求. 設計模式，以實現使用者案例中所描述的各項. 者就可以得到服務的相關資訊，再透. 功能性需求，並透過 UML 模型來描述各階段. 過 URL 位址取得 WSDL 文件並撰寫. 的結果。以下將針對系統使用者案例圖說明整. 應用程式以啟動服務。三、. .NET. 服務提供者依 UDDI 規範的資料與格. 過仲介者找到符合條件的服務。 (三). 及. 個系統之功能需求。. 網路服務相關技術與應用. 在教材網路服務整體的運作過程中，教材. 目前網路服務相關技術的發展是以 Java. 的提供者必須要將教材及其應用程式、相對應. 平台以及.NET 平台為主。Java 平台的網路服. 之 WSDL 文件編輯完成，兩者同時至註冊中. 務技術中，最主要的廠商為 Sun 以及 IBM。. 心進行註冊；當教材提供者與註冊中心的關係. Sun 除了提供開放性網路環境外，近來也發表. 建立之後，教材需求者就能經由註冊中心的查. 了 Java 網路服務開發套件組（ Java Web. 詢結果，找到符合需求之教材服務及其相關資. Services Developer Pack, JWSDP），內含了數個. 訊並取得 WSDL 文件；教材需求者取得 WSDL. 標準 Java APIs，如：JAXR（Java APIs for XML. 文件後，即可從 WSDL 文件內容的描述，了. Registries ）、 JAX-RPC （ Java APIs for. 解此教材服務所提供之功能介面，並透過這些. XML-based RPC）等，提供了一個完整的網路. 由服務提供者所公開的功能介面，應用相關技. 服務建置部署平台；而 IBM 也提供了以 Java. 術撰寫客戶端應用程式，呼叫並取得所要的教. 為實作基礎的 WSTK（Web Services Toolkit），. 材內容。因此，在本系統中，註冊管理、教材. 用以建置、搜尋網路服務相關的 APIs。此外，. 製作、教材註冊、教材查詢與教材連結為系統. Microsoft 也提出了.NET 平台，讓開發人員透. 的基本功能；而外部的行為者則為註冊中心本. 過熟悉的程式語言，例如：ASP.NET、C++、. 身之管理者、教材提供者以及教材需求者，所. C#、Visual Basics 等，就能完成網路服務的建. 以描繪出本系統功能之使用者案例，如圖 3-1. 置。在未來，無論是 Java 或是 .NET 技術，. 所示。 4.

(5) 之登錄、查詢及發佈；至於提供教材的老師完成教材服務及 WSDL 文件之後，即可向註冊中心註冊服務提供單位及服務之相關資訊，之註冊中心管理者. 後再將教材提供給教材需求者；當教材的需求. 註冊管理. 者有任何的需要時，即可向教材註冊中心提出查詢，從查詢結果的回應中選擇所需之教材服教材製作. 務，並向教材提供者請求此服務之 WSDL 文件，再根據 WSDL 文件內容的說明，撰寫客. 教材提供者. 戶端程式連結所需之教材內容。. 教材註冊. 第二節系統發展環境由於 Java 最主要的特色之一，就是程式. 教材查詢. 碼能夠跨平台執行，XML 的重要特性就是文教材需求者. 件的跨平台，而網路服務正是一項以 XML 為基礎的技術，因此，採用 Java 程式語言來開. 教材連結. 發網路服務，在平台方面除了會有較高的自由度，比起其他平台來說更為方便，開發速度也. 圖 3-1 系統使用者案例圖. 較快。另一方面，在各種網路服務的發展平台資料來源：本研究整理. 與開發工具中，Sun 所發表的 JWSDP 包含了數個處理 XML 及 SOAP 相關的 APIs、JSP 標. 第肆章雛型系統發展. 準標籤函式庫（JavaServer PagesTM Standard. 第一節研究架構本研究結合網路服務架構所具備之優. Tag Library, JSTL）、幫忙部署網路服務的專案. 勢，以及現階段在網路教材分享上的不足，提. 管理工具（Ant Build Tool）、登錄網路服務的. 出一項以網路教材為應用之教材分享架構。研. 註冊伺服器（Java WSDP Registry Server）以. 究架構如圖 4-1 所示。. 及 Tomcat 網站伺服器（Web Server）等工具，有助於開發者一次就能完整地安裝所有開發網路服務時需要的環境，同時快速的開發出符合 XML、WSDL、SOAP、UDDI 等標準之網路服務。基於上述的考量，本研究決定在 Win32 的環境之下，採用 JWSDP、J2SDK、 JDOM、ECLIPSE、Altova XML Spy 等發展工具，建置雛型系統以驗證本研究所提架構之可行性。第三節. 系統實作. 為了讓整個網路服務的概念得以運作，在系統的實作上必須完成三部分：教材提供者、. 圖 4-1 研究架構圖. 教材註冊中心以及教材需求者。以下針對教材. 資料來源：本研究整理. 提供者、教材註冊中心、教材需求者三部分說. 與網路服務三個關鍵角色對應，在研究架. 明。. 構中需要一個教材註冊中心，以提供教材服務. 5.

(6) 一、教材提供者假設甲大學資管系的老師分別編輯了資教. 料庫、系統分析等 XML 格式的教材及其應用服務提供單位. 程式，並利用 JAX-RPC 的技術來建置及部署. 相. 教材網路服務。透過 JAX-RPC 來開發網路服. 關. 資. 材. 服. 務. 相關資訊. 訊. 務，必須先定義好教材服務之功能介面、功能介面的實作、編譯及部署時所需之組態檔、建構檔、WSDL 文件之相關描述，之後配合專案管理工具以協助產生描述網路服務細節資訊. 圖 4-2 教材網路服務註冊畫面. 的 WSDL 文件與其他網路服務所需之檔案，. 資料來源：本研究整理. 並完成教材網路服務的建置與部署。整個. 三、教材需求者. JAX-RPC 開發網路服務之基本流程如下：. 教材的提供者完成了教材服務並註冊成. 1. 定義網路服務之介面與執行類別。. 功之後，教材的需求者在註冊中心就可依照服. 2. 編譯網路服務之介面與執行類別。. 務提供單位名稱或分類的方式進行查詢。除了. 3. 將程式與檔案包裹成一個 WAR 檔。. 找到符合條件之教材服務提供者及服務的相. 4. WAR 檔完整化，以進行網路服務之部署。. 關訊息外（如圖 4-3 所示），也能透過 URI 的. 5. 部署網路服務。. 連結取得教材網路服務的相關描述，點選. 其中，在 WAR 檔完整化的過程中，就會. WSDL 處的連結即可看到 WSDL 文件（如圖. 自動產生部署時所需之檔案以及網路服務相. 4-4 所示），最後從 WSDL 文件內容的描述，. 關之 WSDL 檔。完成之後，老師們即可向教. 了解此服務提供了哪些功能介面、該如何呼. 材註冊中心註冊，以完成登錄、發佈的任務。. 叫、該以何種方式傳遞訊息等資訊，再利用 JSP. 二、教材註冊中心. 配合 JAX-RPC 之技術撰寫客戶端的應用程. 在甲大學中必須建立一個教材註冊中. 式，以呼叫遠端的教材網路服務，完成教材之. 心，一方面提供老師將已完成之資料庫、系統. 分享。. 分析等教材網路服務的註冊並公佈；另一方面也讓其他的教材需求者能透過註冊中心找到服務提供單位. 條件符合的教材服務。由於本研究以 JWSDP. 相. 為開發工具，因此在註冊中心部份直接採用. 關. 資. JWSDP 內所提供的 UDDI 註冊伺服器，透過. 訊. 教. 材. 服. 務. 相關資訊. Web 介面登錄服務提供單位及服務之相關資訊以完成註冊與發佈。教材網路服務註冊畫面. Access URI:. 如圖 4-2 所示。. http://163.25.148.249:8080/elearning/dbbook 圖 4-3 查詢結果畫面資料來源：本研究整理. 6.

(7) 術，讓教材的提供者與需求者都同時享受到教材分享的好處與便利。. http://163.25.148.249:8080/elearning/dbbook. 第二節連結至 WSDL 文件. 未來展望. 本研究所提出之教材分享架構，在目前仍為雛型階段，對於未來相關的研究，提出一些方向：一、在教材內容的搜尋部分，教材需求者必須自行到註冊中心查詢適合的教材。未來，可以透過代理人（Agent）的機制，. 圖 4-4 教材網路服務相關描述畫面. 讓教材註冊中心只要一有新教材註資料來源：本研究整理. 冊，就能自動告知教材可能的需求者，提供客製化（Customization）的服務。. 第伍章結論第一節研究貢獻. 二、. 由於現階段網路學習方面的研究，均以教. 在實作部份，由於教材提供者及需求者仍需要具備許多撰寫程式的能力，. 學系統的建置、符合標準之教材、學習歷程的. 對於現實環境中非資訊技術相關科系. 評估為主，教材的共享大多建立於標準化之. 的教師而言，或許會因為技術過於複. 上，讓符合標準之教材得以放在不同平台上呈. 雜而降低教材分享的意願。因此，未. 現，然而所有老師所製作的每一份教材就像是. 來可以開發一項撰寫網路服務的輔助. 獨立的個體，仍存放於各自的電腦裡，彼此間. 工具，使編輯教材網路服務簡單化，. 不易互通有無。. 老師們只要編輯好 XML 格式的教材，. 因此，為了促進老師之間教材的分享與交. 就能透過工具的支援，完成教材網路. 流，本研究以網路服務的技術為基礎，提出一. 服務的建置與部署，提高網路教材分. 個教材共享的架構，並實作雛型以驗證本研究. 享的可行性。. 架構之可行性。研究中完成的網路服務架構包. 參考文獻. 括三大部分：教材註冊中心、教材提供者、教 ﹝1﹞. 材需求者。以往的教材的分享通常只是少數老. 教育部電算中心,“非同步（網路）遠距教學需求規格”, 1998.. 師之間的交流，在本研究中教材的提供者將自己編輯好的教材，透過發佈的方式分享給其他. ﹝2﹞. 人，使得教材的流通範圍更為廣泛；教材註冊. 國科會“網路教學系統平台與內容標準化計畫”, http://rss.cis.nctu.edu.tw.. 中心扮演著仲介的角色，提供了一個可登錄、 ﹝3﹞. 查詢及發佈教材網路服務的環境；而教材需求. 曹世亮,“電子學習（e-Learning）發展. 者得以經由教材註冊中心查詢結果的回應，了. 現況之探討”, 生活科技教育，vol. 34,. 解目前現有的教材服務後，再經由教材提供者. no. 5, pp. 32-39, 五月, 2001.. 所公開的功能介面，撰寫程式以呼叫、取得所. ﹝4﹞. 需要的教材內容。這種透過教材提供者所公開. 戚玉樑、彭淑芸、賴德優、張琪瑩, Web Services 探索與應用, 台北:全華科技圖. 之功能介面的取得方式，不只是合法的使用他. 書股份有限公司, 五月, 2003.. 人所編製的教材內容，也將有助於未來教材編輯的自動化。網路教材藉由網路服務的整合技. 7.

(8) ﹝5﹞. B. Medjahed, A. Rezgui, A. Bouguettaya, and M. Ouzzani “Infrastructure for E-Government Web Services,” IEEE Internet computing, pp. 58-65, January• February 2003.. ﹝6﹞. D. Clark, “Next-Generation Web Services,” IEEE Internet Computing, pp. 12-14, March•April 2002.. ﹝7﹞. G. Hiddink, “Solving Reusability Problems of Online Learning Materials,” Campus-Wide Information Systems, vol. 18, no. 4, pp. 146-152, 2001.. ﹝8﹞. H. Y. Khoong, “The Case for Web Services Development in Singapore,” Web Services Journal, vol. 2, issue:12, December 2002.. ﹝9﹞. L. Anido-Rifón, M. J. Fernández-Iglesias, M. Llamas-Nistal, M. Caeiro-Rodríguez, J. Santos-Gago, and J. S. Rodríguez-Estévz, “A Component Model for Standardized Web-Based Education,” ACM Journal of Educational Resources in Computing, vol. 1, no. 2, pp. 1-21, Summer 2001.. ﹝10﹞. M. N. Huhns, “Agents as Web Services,” IEEE Internet Computing, pp. 93-95, July•August 2002.. ﹝11﹞. S. Vinoski, “Web Services Interaction Models Part 1：Current Practice,” IEEE Internet Computing, pp. 89-91, May•June 2002.. ﹝12﹞ W3C WWW Site, http://www.w3.org/.. 8.

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