行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
總計畫
計畫類別： 整合型計畫
計畫編號： NSC93-2524-S-110-001-
執行期間： 93 年 05 月 01 日至 94 年 04 月 30 日
執行單位： 國立中山大學資訊管理學系(所)
計畫主持人： 陳年興
共同主持人： 楊錦潭，李昇暾
報告類型： 精簡報告
處理方式： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 94 年 8 月 1 日
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[國科會計畫期末成果報告]
總計畫：符合 SCORM 標準的先進數位學習系統之研究
國立中山大學 資訊管理學系 陳年興教授
子計畫一：符合 SCORM 規範的分散式教材庫研發
國立高雄師範大學/通識教育中心 楊錦潭教授
子計畫二：符合 SCORM 標準的主題關聯式教材目錄服務之研究
國立成功大學 資訊管理學系 李昇暾教授
子計畫三：先進適性化網路學習平台之開發與應用
國立中山大學 資訊管理學系 陳年興教授
計畫成果報告
（申請三年期整合型計畫，最後核定為一年期計畫）
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計畫成果自評
1. 陳年興, 施勝傑, (民 94), 有效進行線上同步 Office Hour 環境設置、
執行程序與互動模式探討,
中華民國資訊學會通訊, 8(2), 頁 19-32
2. Jin Tan (David) Yang, Pao Ta Yu, Chen, N.S., Chun Yen Tsai, Chin
Chin Lee, Taiyu Lin. (2005). “Using Ontologyas Scaffolding for
Authoring Teaching Materials,”
International Journal of Distance
Education Technologies , 3(1), pp. 81-96. (EI)
3. Chen , N.S. , Kinshuk, Ko, H.C., Lin, T.Y (2005), “A Model for
Synchronous Learning Using the Internet”,
Innovations in
Education and Teaching International . Volume 42, Issue 2, May 2005,
pp. 181-194. (SSCI)
4. Fu-ren Lin, Chen , N.S. , Kuen-jin Huang (2004). “Incremental
Revision of Recommendation Rules for Information Services,”
e-Service Journal . Volume 3, Number 2, Winter 2004. pp.85-112
5. Huang, W.Y, Chen , N.S. , Hsu, R.L.(2004)”Development and
Evaluation of Multimedia Whiteboard System for Improving
Mathematical Problem Solving,”
Computers and Education . (SSCI)
6. 陳年興 , 王逸宏 , ( 民 93), 網路學習重要觀念與小組同步合作學習
模式探討 ,
教育研究月刊 , 125, 頁 74-92.
7. J. T. Yang, W.C. Chen, C. Y. Tsai, & M. S. Chao (2005)., Title: An
Ontological Model for SCORM-Compliant Authoring Tools, 21(5).
JOURNAL OF INFORMATION SCIENCE AND ENGINEERING, p. 1~19.
(SCI –extended).
8. .李昇暾、林居鴻、楊棣焱，以知識管理技術深化數位學習成效之研究，
TANET 2004 台灣網際網路研討會，Oct. 27-29, 2003，台灣台東。
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[子計畫一: 摘要成果報告]
符合 SCORM 2004 SN 規範的適性化教材設計對學習成效之研究
楊錦潭１ 莊宛毓２ 朱永芳２ １ 國立高雄師範大學通識教育中心 & ２ 資訊教育研究所 yangdav@nknucc.nknu.edu.tw 摘要 本研究旨在探討符合 SCORM 2004 順序瀏覽規 範（Sequencing and Navigation；SN）的適 性化教材對學習成效之影響。適性化教學是 「智慧型教學系統」（intelligent tutoring system）的基本訴求，以提高學習成效為目 的。本研究以設計高職「布林函數」課程的適 性化教材為旨，並讓學習者在 SCORM 2004 執 行環境（Real Time Environment，RTE）中進 行適性化學習，以得知適性化教材對學習成效 之影響；本研究之對象為國立嘉義高商 103 位 學生（52 位為實驗組，51 位為控制組），兩組 分別瀏覽「適性化」與「非適性化」教材後， 再進行學習成效測驗。 本研究的流程有三，首先，以「個別化教學」 中的「個別處方教學」與「精熟教學」理論為 教學策略之基礎，以設計符合 SCORM 2004 SN 規則的適性化教材；其次，以 ADDIE 流程製作 四個「布林函數」的完整教材；最後，進行實 徵研究並輔以半結構化訪談，以得知本適性化 教材對學習成效之影響。 研究結果顯示：「適性化教材與非適性化教材 對學習者之學習成效並無顯著之差異」；同 時，分析半結構化訪談內容以作為對未來相關 研究之建議。未來之研究對適性化教材的設計 宜在不同的課程與對象上進行組合實驗，以印 證或補充本研究的結果。 關鍵詞：適性化學習、適性化教學系統、SCORM 2004 SN、教材設計、學習成效1.前言
『數位學習不受時空限制、可反覆學習，是數 位學習最大的魅力所在』[1]。而導入數位學 習 的 工 具 包 含 平 台 （ Platform ） 、 教 材 （Content）、與諮詢服務（Consulting）， 其中教材內容即是教與學最主要的憑藉，教師 需要藉由教材將知識傳授給學生，而學生更需 要 在 學 習 的過 程 中 透過 教材 的 內 容 獲取 知 識，以達到學習的目的，因此，在「數位學習」 導入學校教育的過程中，教材內容扮演了相當 重要的角色，如果沒有教材，數位學習就無法 有效的進行[2]。基於數位教材的重要角色， 本研究的動機有四： 首先，WWW 應用在教育上的技術，通常為分散 式處理的教材，及師生之間不受時空限制的即 時通訊。然而科技只能解決技術上的問題，教 育的問題卻不能藉單獨的科技而獲得解決。換 句話說，教學活動不能輕易被技術取代。為解 決此一困境，便是對教材作好預先的順序規 則，也就是將教學者的理念融入教材之中。這 麼做的另一項好處是，同一份教材，教學者可 以針對不同的學習者而給予不同的教法。也因 此「教材教法」知識（pedagogical knowledge） 亦扮演被重複使用的機會。 其次，發展「數位學習」教材包含多向構面。 例如:由課程提供結構性來協助學習者如何瀏 覽課程[3]、由學習者的學習成果而給予學習 者不同的瀏覽路徑。本研究著眼於網路上的瀏 覽學習活動，也就是說，執行系統會依據學習 者的學習狀況而機動串連教材內容，因此，不 同成果的學習者，其與適性化教材間的互動亦 會隨之不同；例如，可讓學習者略過已經學過 的部分或針對學習不足、沒學過的部分給予加 強。「適性化教學」因此可透過順序瀏覽的機 制來進行學習活動，促使了未來「數位學習」 的學習路徑朝向更多元化的發展。 第三， 「智慧型教學系統」（ Intelligent Tutoring System，ITS）中的單一教材應該允 許有不同教學策略的應用；就 ITS 的功能而 言，一方面，教師針對不同的學習者可有不同 的教學策略，期使個別學習者有較高的學習成 效；另一方面，教育的理想是使具有不同知識 背景與學習風格等因素的個別學習者分別接 受最適合的學習教材、教法、課程與評價方 式；因此，不同的教學策略，要獨立於教材內 容之外，以達到以上之功能。 最後，SCORM 2004 SN 與 IMS（Instructional Management Systems）全球學習組織（Global Learning Consortium）合作所制定的「簡易 順序」（Simple Sequencing, SS）規格為基 礎[17]，透過規則來訂定教材的呈現順序，以 期符合實際的教與學的情境，來促進學習者的 理解。換句話說，SCORM 2004 SN 的重點，在 於串連原本各自獨立的學習物件，教學設計師 可以將教學策略透過「順序瀏覽」規則融入數 位教材之中。 為了使教材更符合實際教學情境，SCORM 2004 SN 定義「順序」為教材發展者將教材傳達給 學習者的相對順序，即在什麼情形下教材的片 斷將被傳遞或跳過，當教材被傳遞給學習者 時，「順序引擎」（Sequencing engine）元 件被使用以執行特定的規則或行為；也就是 說，教材瀏覽的順序是指「學習管理環境」（Learning Management System；LMS）根據 學習活動而作的判斷，如同觸發引擎般地更改 學習路徑[4]。 綜而言之，結合「個別化教學」與「SCORM 2004 SN」規則的教材設計，讓數位學習得以適應學 習者之個別差異。因此，本研究以 SCORM 2004 中的「順序瀏覽」規則來製作教材之瀏覽順 序，在數位學習環境中，實現適性化、個別化 的學習。最後，本研究以 SCORM 2004 SN 所製 作 之 適 性 化教 材 探 討對 學生 學 習 成 效之 影 響。其待答問題如下： 一、以 SCORM 2004 SN 規則製作教材之流程為 何？ 二、如何以 SCORM 2004 SN 規則製作具有瀏覽 順序之教材？ 三、以 SCORM 2004 SN 所製作之適性化教材是 否有助於學生之學習成效？
2.文獻探討
本節中共分為六個子題來說明本研究的 六大議題，包括：適性化教學、個別化教學、 適性化教學系統、ADDIE 教材設計模式、SCORM 2004 SN、智慧型教學系統與教材順序等。2.1 適性化教學
適 性 教 學 指 的 是 為 適 應 個 別 差 異 的 特 性，教師採取各種合適的教學策略，調整學校 的學習環境、提供多樣性的學習資源，以提供 個別學生適合其需求的學習經驗[5]。雖名為 「適性化教學」，然而，「教」與「學」為一 體之兩面；於教師之角度，將教法、教學策略 融入教材之中，是為教學；於學生的角度，內 化教師所製作之教材、欲傳遞的知識是為學 習。本研究以適性化教學為主軸，也就是先由 教師之角度來設計教材，以進行教學；次由學 生瀏覽教師所設計的教材，以學習教師所要傳 達的知識。2.2 個別化教學
個別化教學是一種創新教學的策略，其目 的在於打破傳統班級教學，以創新教學設計， 靈活教學活動，使其在功能上能夠發揮適應個 別差異的效果，也就是讓每個學習者依據自己 的學習狀況、需求而選擇學習或教學的方式和 模式[5] [6] [7]。2.3 適性化教學系統
適性化教學系統為以網路進行學習的教 學環境，在此學習環境中，以達到學習者適性 化學習為目的，此學習環境有傳統教學環境上 所沒有的一些優點，如高度的學習者自主性、 教材的呈現豐富性、教材適材性及空間便利性 [8] [9]。2.4 SCORM 2004 SN
為 SCORM 2004 的其中一個規範，利用條 列式的規則，制定教材的瀏覽順序。其主要在 規範系統呈現教材給學習者之學習順序，因此 系統可以根據不同的學習情況提供不同的學 習內容與不同的學習順序。 SCORM 2004 SN 的教材設計是以活動樹為 基礎，提供不同的樣板。例如：圖 2-1 即為其 中的一個樣板，其說明了單一 SCO 中包含了多 個 Assets。也就是說，這個 SCO 是由多個 Assets 所組成，也就是一個課程中有多個單 元（Lessons）及一個評量，其活動樹如圖 2-7 所示，圖中之 Asset-4.html 即為 SCO 中的評 量。 圖 2-1:LSAL 的樣板 2－內含多個 Assets 的單 一 SCO2.5 ADDIE 教材設計模式
數位教材的產生，通常根據教學設計理論 觀念進而設計、製作，在數位學習領域，數位 教材開發的流程大致仍多以「分析、設計、發 展 、 執 行 、 評 鑑 」 （ Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation, ADDIE）模式為基礎，這個系統化的設計模式 被 廣 泛 地 應 用 在 學 界 及 產 業 的 教 材 開 發 [15][16]。ADDIE 模式是個系統化的教學設計 過程，它提供了教學設計者一個框架以確保他 們的教學設計是有效的，並讓教學設計者的設 計過程能夠儘可能的有效率[10]。 ADDIE 模式雖說是教學設計的方法，亦類似軟 體的開發流程，開發軟體必需經過「分析、設 計、發展、執行、評鑑」五個階段，而 ADDIE 的教學設計模式中，亦包含這五個步驟[10]： 分析：定義需求與限制。 設計：制定學習活動、評估，選擇教學方 法與媒體。 發展：製作教材、進行形成性評估並修 正。 執行：將計畫付諸實行。 評鑑：由各個層面進行評估。2.6 智慧型教學系統與教材順序
Brusilovsky[11]指出現代「智慧型網路 為 基 礎 的 教 育 系 統 」 （ Artificial Intelligence Web-Based EducationalSystem, AIWBES）中的科技，主要包括五大類 型 ： 適 性 化 超 媒 體 系 統 （ Adaptive Hypermedia System ， AHS ） 、 資 訊 擷 取 （informational retrieval）、機器學習及 資 料 探 掘 （ machine learning & data mining）、電腦支援之合作學習（Computer Supported Collaborative Learning，CSCW） 及智慧型教學系統（Intelligent Tutoring System），而教材順序則為智慧型教學系統下 的重要議題。
3.研究方法
3.1 研究架構 本 研 究 的 研 究 目 的 在 於 如 何 設 計 符 合 SCORM 2004 SN 規則的適性化教材並探討其學 習成效。研究架構圖如圖 3-1，一方面，探討 如何製作符合 SCORM 2004 SN 規則的教材，並 提出教材製作之流程；另一方面，利用以 SCORM 2004 SN 規則為工具所編寫的適性化教材進行 教學實驗，以探討適性化教材對學習者之學習 成效。 圖 3-1:研究架構圖 3.2 實驗設計 本研究採用等組前後測實驗設計模式以 進行準實驗研究，如表 3-1 所示，據以探討以 SCORM 2004 SN 為工具所設計之適性化教材對 學生之學習成效是否有具體之影響。首先，將 所有受測者依計算機概論的第一次月考成績 之高低排序，並以 S 型平均分配為兩組，這兩 組隨機分配至實驗組與控制組；接下來，施以 實驗處理，亦即分別讓兩組瀏覽教材，實驗組 之教材為本研究之適性化教材，而控制組之教 材為不具適性化之教材，也就是可讓受測者自 由點選欲瀏覽之教材內容；最後，在兩組均瀏 覽教材後，施以成就測驗，此測驗成績即為受 測者之後測成績。 表 3-1:準實驗設計模式 組別 隨機分派 前測 實驗處理 後測 實驗組 R O1 X1 O3 控制組 R O2 X2 O4 O1、O2：表示實驗組、控制組之「前測」成績 X1：表示實驗組瀏覽以 SCORM 2004 SN 所設計 之適性化教材 X2：表示控制組瀏覽以 SCORM 2004 SN 所設計 之非適性化教材 O3、O4：表示實驗處理後，後測的實施，亦即 本研究中「成就測驗」的成績。 3.3 實驗對象 本研究以國立嘉義高級商業職業學校三 年級學生為實驗對象，以 SCORM 2004 RTE 為 實驗平台；為考量如何從受測學生身上獲得最 完整且對本研究有所助益的資料、資料蒐集上 的便利性，以及受測學生對研究過程之配合 度，均為十分重要的關鍵因素。因此，研究者 之研究樣本以任教學校之授課班級為實驗對 象，也就是國立嘉義高商商業經營科三年級三 個班級共 109 名學生參與實驗；而實驗實施 時，因共有 6 個學生請假，因此有效樣本共計 103 名，如表 3-2 所示。 表 3-2:有效樣本人數統計表 組別 人數 實驗組 52 控制組 51 合計 103 受測者在學校均接受過一年級的計算機 概論課程，並已具備瀏覽器的使用能力。學生 來源遍及嘉義縣、市。因此，選取該校學生為 受測對象，不論是上機實驗、學習成就測驗， 皆可將外在影響因素降至最低。 3.4 研究工具 為達成本研究之研究目的，本研究所採用 的研究工具有下列幾種：SCORM 2004 SN、SCORM 2004 RTE、學習成就測驗。茲依各工具分別說 明如下： 4. SCORM 2004 SN SCORM 2004 SN 規則共有九大項：Control mode （控制模式）、Sequence Rules（順序 規則）、Limit Conditions（條件限制）、 Auxiliary Resources（輔助資源）、Rollup Rules（上傳規則）、Objectives（學習目標）、 Randomization Controls （ 隨 機 控 制 ） 、 Delivery Controls（播放控制）、ADL sequence （ADL 順序）。將以上九大項規則，給予不同 的組合，將呈現不同的教材順序。因此，教師 或教材製作者可依據教學策略，組合上述之 SCORM 2004 SN 九大規則，以完成符合 SCORM 2004 SN 適性化教材之製作。 本研究主要使用 SCORM 2004 SN 中的 Objective 和 Sequence Rules 兩項規則，以 達到教材適性化的目的；另外；為使測驗題數 可由研究者所編製之題庫中亂數取得，使用 Randomization Control 規則。5. SCORM 2004 RTE
SCORM 2004 RTE 為 ADL 所制定的標準線 上教材播放系統，教材需符合 SCORM 2004 之 規範，才可在 RTE 上播放。SCORM 2004 RTE 原 為 英 文 版 介 面 ， 且 後 端 資 料 庫 使 用 Microsoft 所開發之 Access。
之學習者功能；並允許多人同時順利瀏覽課 程，因此採用由高師大楊漢勇同學依據 SCORM 2004 RTE 所修改的版本；此版本將學習者之 功能畫面及管理者之部份功能修改為中文界 面，並將後端資料庫修改為 MySQL，以更加切 合本研究之目的。而在安裝 SCORM 2004 RTE 套件後，其會自動安裝 Tomcat Server，即個 人小型網路作業系統；在啟動 Tomcat Server 後，即可啟用 SCORM 2004 RTE。管理者之預 設帳號為 admin，登入後之畫面如圖 3-2，管 理者兼具學習者與管理之功能，學習者之功能 為教材瀏覽，管理功能主要包含「匯入課程」、 「新增使用者」、「清空所有資料庫」、「刪 除使用者」等 4 項功能。 圖 3-2:管理者所具備之功能 本研究以 SCORM 2004 RTE 為實驗平台， 將 RTE 建構在 Windows 2000 Server 上，並依 學生之學號建立帳號及密碼，再由其所隨機分 配之組別，分別登錄課程，實驗組之學生帳號 登錄適性化課程，也就是課程名稱為「Boolean Algebra(with SSS)」之教材；控制組之學生 帳號登錄非適性化教材，也就是課程名稱為 「Boolean Algebra(No SSS)」，以讓受測學 生在進入 RTE 播放系統後，即可馬上瀏覽其教 材內容，避免受測學生混淆其需受測之教材， 如圖 3-3 所示。 圖 3-3:課程內容呈現之畫面 6. 成就測驗 在編製成就測驗前，先建立雙向細目 表，依據此表編擬試題可以使測驗能夠測量到 教學目標與教材內容[12]。在成就測驗的編製 方面，常以 Bloom 所提出的教學目標分類為依 據，亦即將目標分為：知識、理解、應用、分 析、綜合、評鑑[13] [14]，因此，在設計藍 圖時，須先確定教學的目標或測量的目標，因 目標不同，測驗的功能範圍也有所差異。例 如，為評量創造性教學實驗後的效果，其試題 的取材就須偏重於高層次的思考性題目。 本測驗欲測驗出學習者在「知識、理解、 應用」三個層次的能力，因此編製其雙向細目 表如表 3-3。初步定稿的測驗共 25 題，其中 包含 20 題選擇題，5 題填充題；在經過預試 後，修訂鑑別力與難度不佳的題目，最後定稿 之測驗共計 25 題，其中包含 21 題選擇題、4 題填充題。 表 3-3:布林函數課程之成就測驗雙向細目表 教學目標 單元名稱 與主題 知識 理解 應用 合計 題數 單元一 2 2 3 7 單元二 2 3 2 7 單元三 2 2 2 6 單元四 0 2 3 5 合計題數 6 9 10 25
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研究成果
本研究依實施過程中得到的結果及各項 研究資料進行統計與分析，並分節加以說明。 4.1 說明符合 SCORM 2004 SN 規則的教材設計 流程;4.2 說明以 SCORM 2004 SN 規則設計之 適性化教材內容;4.3 探討適性化教材對學生 之學習成效是否有所助益。 4.1 SCORM 2004 SN 教材設計流程 本研究以 ADDIE 數位教材設計模式為依 據，說明 SCORM 2004 SN 教材設計流程，流程 圖如圖 4-1 所示，分別說明如下： 圖 4-1:ADDIE 模式與 SCORM 2004 SN 教材設計 流程 ADDIE 教材設計模式分為五個階段：分 析、設計、發展、實施、評鑑。在教育部「數 位學習標竿課程內容規劃及設計研究計畫」中 完整標示了各階段之執行工作，表 4-1 列出與 教材設計有關之執行工作內容： 表 4-1:「數位學習標竿課程內容規劃及設計 研究計畫」各階段之執行工作ADDIE 模式之五 階段 執行工作 分析階段 1.學習內容分析與設計 2.學習目標分析 設計階段 1.評量方法與工具設計 2.教學策略設計 3.學習流程規劃 3.雛形課程發展 發展階段 1.發展完整課程 2.學習平台設定與課程 管理 實施階段 1.依進度進行教學 評鑑階段 1.學習成效評量 2.學習滿意度評量 依據 ADDIE 教材設計模式之五個階段， 以下分別說明各階段之 SCORM 2004 SN 教材設 計流程： 7. 分析階段：以「概念構圖」進行分析之 工作 設計教材的第一個步驟，就是發展概念 構圖以分析教材之學習內容與學習目標。金子 葳[19]認為，專家或教師所畫的概念圖，可以 使學生對概念的認知有幫助，並對所學的知識 領域之架構有所瞭解，也可以在學生學習的過 程中，進行引導的工作，而教師在繪製概念圖 的過程中，也可以思考有效的學習策略。在適 性化學習的環境中，概念構圖可以被用來展示 一個概念的學習狀態如何被另一個概念的學 習狀態所影響，並給學習者適性化學習的指 引。 為了達到適性化學習，事先定義好的概 念構圖能夠讓教師更詳細、更深入地設計教學 策略，以產生教材製作之指導原則[20]。因 此，本研究以概念構圖的繪製來分析學習內容 與學習目標，建立學習內容中的知識架構，瞭 解此教材內概念與概念之間的關係，以利後續 設計階段之進行。 8. 設計階段：設計「雛型教材」、「教學 策略」及「學習路徑」 利用分析階段所繪製的概念構圖，以設 計雛型教材及教學策略；再利用雛型教材及教 學策略，繪製學習路徑。由於具有不同學習特 質之學習者，其學習路徑亦不相同，因此，在 雛型教材與學習策略完成後，應反覆審視、分 析這份教材所能提供的所有學習路徑，以適應 不同學習特質的學習者，並藉此檢測教材或教 學策略是否有不足之處，並據以修改，使教材 之瀏覽順序能夠達到適性化的目的，以期教材 適合各個學習者之學習特質。 9. 發展階段：發展「完整教材」、編寫「SN 規則」、製作「教材包裹」 一方面，利用設計階段所設計的雛型教 材與學習路徑來發展、製作完整的教材；另一 方面，利用設計階段所設計的教學策略與學習 路徑，並以 SCORM 2004 SN 規則所提供之九大 功能，在 imsmanifest.xml 檔案中編寫 SN 規 則，以實現所設計之教學策略；在完整教材與 SN 規則製作完成後，即可將其包裝為教材包 裹。 10. 實施階段：上線測試 在教 材載入平台之 前，可先利 用 ADL SCORM Self Test Suite 來檢測或可直接將教 材包裹匯入 SCORM 2004 RTE 教材播放環境， 以檢測教材是否符合 SCORM 2004 之規範。 若不符合 SCORM 2004 之規範，則必需返 回發展階段修改 imsmanifest.xml 檔案；若符 合 SCORM 2004 之規則，則依各個不同的學習 路徑分項檢驗是否符合教學策略與學習路徑 之規劃，若不符合規劃，則返回發展階段，修 改教材與 imsmanifest.xml 中的 SN 規則。在 經過反覆的檢測過程，確定教材無誤後，即可 載入至學習平台。 11. 評估階段：使用者反應 教材載入學習平台後，搜集使用者之學習狀 況，以做為教材修改之依據。 本研究將教材分為四個單元，為方便說 明，分別將四個單元以單元一至單元四表示 之，各單元之課程內容與單元內之學習概念如 表 4-2 所示。 表 4-2:「布林函數」課程表 名稱 單元內容 單元內之學習概念 單元 一 基本運算 0 與 1、NOT、AND、OR、 真值表、運算先後順序 單元 二 進階運算 NAND、NOR、XOR、EQV 單元 三 基本定理 與定律 基本定理：基本公設、單 一律、單位元素 定律：交換律、結合律、 分配律、狄摩根定律 單元 四 布林函數 的化簡 利用定理與定律化簡、利 用卡諾圖化簡
4.2 雛型教材、教學策略、學習路徑
以下分別說明本研究的雛型教材、教學 策略、學習路徑： 12. 雛型教材： 由分析階段所得到的概念構圖，可以協 助教材製作者建立教材內容之架構。依據圖 4-2 之概念構圖，「布林函數」教材共計分為 四個單元；另一方面，本研究所採用之教學策 略為「個別處方教學」，「個別處方教學」在 開始學習時，必須先進行「前測」以判定學生 的起點行為，並提供合適的學習方法與學習內 容，在學生學習後進行後測，以確定學生是否 學會該單元；因此，本研究將「布林函數」適 性化教材內的每個單元均分為「前測」、「一般教材」、「簡易教材」、「後測」四個部份， 以符合「個別處方教學」之適性化精神。
綜上所述，本研究所設計之適性化教材 中，每個單元至少均有四個資料夾，分別存放 教材內容與測驗題庫。LSAL[18]在 SCORM Best Guide for Content Developers 1st
Edition 中提出，教材設計階段必須建立教材的內容結 構圖，因此，本研究依據概念構圖與教學策略 建立雛型教材之內容結構圖，如圖 4-2 所示。 圖 4-2:雛型教材之內容結構圖 其中單元三「基本定理與定律」之簡易 教材內容份量較多，因此將其分為兩個部份， 分別為 part1 定理與 part2 定律，為確定學習 者已確實學會 part1 定理內容，因此，依據 part1 定理之教材內容加入 part1 測驗，以判 斷學習者是否已學會這一部份的教材內容。 每個單元的前測均有 9 題測驗題，分別 為 9 個網頁檔；而後測有 30 題測驗題，分別 為 30 個網頁檔，因測驗題性質相近，均在測 驗學習者對該單元之學習成效，因此圖 4-2 中 ， 分 別 以 01.htm ～ 09.htm 與 01.htm ～ 30.htm 表示前測與後測之網頁檔。 在分析單元四的學習路徑後發現，若有 學生能以定理與定律化簡布林運算式，且通過 測驗（如圖 4-6 箭號所示之學習路徑），那麼 該生將看不到「卡諾圖」的教材內容（如圖 4-3 左邊之圓圈圖示），則卡諾圖對符合這條 學習路徑之學習者而言，成為一個被遺漏但卻 是不可或缺的學習物件；因此教材在單元四輔 以補充教材－「卡諾圖」，由該生自行選擇是 否閱讀此課程，以增加其知識之完備性。單元 四之完整學習路徑流程圖如圖 4-4 所示。 圖 4-3:單元四「布林函數的化簡」的學習路 徑分析－輔以卡諾圖 圖 4-4: 修訂圖 4-3 後之單元四「布林函數的 化簡」
4.3 完整教材、SN 規則、教材包裹
13. 完整教材 在經過學習路徑的分析並確認雛型教材 之結構後，即可發展完整教材。以下分別就「測 驗」、「簡易教材」與「一般教材」說明本研究所設計之完整教材的呈現方式。 4.3.1 測驗： 本研究採用 SCORM 2004 所提供之測驗 題型，以選擇題為主、填充題為輔。由於 SCORM 2004 所提供之測驗中，並沒有提供回饋，因 此，本研究修改 SCORM 2004 所提供之測驗原 始碼，在學習者答錯該題時，給予正確的答 案，以供學習者思考，如圖 4-5 所示。 圖 4-5:學習者答錯時，給予回饋 此外，在每個單元的前測或後測結束 後，利用 SCORM 2004 所提供的結算功能，結 算該單元的前測成績或後測成績，以顯示學習 者對該單元之學習成果，並提示學習者後續之 學習動作，如圖 4-6 所示。 圖 4-6:完成各單元前（後）測後的結算畫面 14. 4.3.2 SN 規則 依 據 教 學 策 略 與 學 習 路 徑 ， 於 imsmanifest.xml 檔案中編寫 SN 規則，以期 達到教材具有順序瀏覽與適性化之目的。為達 到教材適性化，SN 規則中需設定課程學習目 標與測驗評判準則，分別使用 Objective 和 Sequence Rules 兩項規則；在測驗中，為求 測 驗 題 數 可由 測 驗 題庫 中亂 數 取 得 ，使 用 Randomization Control 規則；本研究所編寫 之 SCORM 2004 SN 規則節錄說明如下： 下列 SN 規則為單元一前測之簡易測驗題 之命名方式，將其名為 easyobj_11_pr，此變 數名稱將會儲存至資料庫中，在學習者進行前 測後，RTE 會將學習者前測之簡易測驗題之得 分填入此變數值中。 將測驗的成績設定為一全域變數 easyobj_11_pr <imsss:objectives> <imsss:primaryObjective objectiveID="PRIMARYOBJ"> <imsss:MapInfotargetObjectiveID="easyob j_11_pr" readNormalizedMeasure="false"writeNorma lizedMeasure="true"/> </imsss:primaryObjective> </imsss:objectives> 而 在 準 測 評 判 方 面 ， 利 用 preConditionRule 規則判斷，主要分為兩大 部份，一是設定評判準則，二是設定讀取目標 參數。首先利用所設計之測驗評判準則，設定 進入下一個學習動作之條件，例如，簡易測驗 題之條件為 3 題答對 2 題，也就是答對比例為 2/3，因此其條件設定為大於 0.67；接下來設 定準則使用之變數所參考的目標；下例所使用 的 easy 變數，便是參考 easyobj_11_pr 變數。 <imsss:preConditionRule> <imsss:ruleConditions conditionCombination="all"> <imsss:ruleCondition referencedObjective="easy" measureThreshold="0.67" condition="objectiveMeasureGreaterThan" /> </imsss:ruleConditions> <imsss:ruleActionaction="skip"/> </imsss:preConditionRule> <imsss:objectives> <imsss:primaryObjective objectiveID="easy"> <imsss:MapInfo targetObjectiveID="easyobj_11_pr"/> </imsss:primaryObjective> </imsss:objectives>
4.4 適性化教材與學習成效
本節的主要目的在探討本研究所設計之 適性化教材對學生之學習成效是否有影響。本 研究以適性化教材為實驗組教材、以非適性化 教材為控制組教材，並以學生之計算機概論進 階的第一次月考成績為前測之依據，依前測成 績之高低分為兩組，並隨機分派至實驗組與控 制組。 受測者在 SCORM 2004 RTE 瀏覽教材後， 透過自編之學習成就測驗進行測驗，以量化分 析來得到受測者的學習成效，亦即將學習成就之測驗成績以 SPSS 軟體進行統計的運算分 析。在進行測驗後，隨機抽選受測者進行訪 談，以得知其對瀏覽教材學習之學習感受。 以下分別就資料分析與訪談結果說明本 研究之研究結果。
4.4.1 資料分析：
本 研 究 的 資 料 分 析 採 用 t 考 檢 （t-test）。由變異數同質性的 Levene 檢定 顯示其 F 值未達顯著（F=.59，p=.44，p>.05）， 如表 4-4 所示，表示未違反變異數同質性的假 設。 表 4-4:變異數同質性的 Levene 檢定 F 值 顯著性 後測 0.59 0.44 表 4-5:後測成績 t 檢定分析摘要表 各組 人數 平均 數 平均 標準誤 T 值 顯著性 實驗 組 51 68.47 2.44 控制 組 52 67.15 2.59 0.37 0.71 以上 t 檢定結果如表 4-5 所示，兩組之 平均數分別為 68.47、67.15，而 t=.37、 p=.71，p>.05，未達顯著水準，因此，適性化 教材與非適性化教材對學習者之學習成效並 無顯著之差異存在。 5. 結論與對未來研究之建議 以下依據研究者實作教材之經驗，提出利 用 SCORM 2004 SN 設計、製作教材的過程中， 所遭遇的困難，分別說明如下： 15. SN 規則編輯不易，且規則愈多，維護的 困難度愈高 研 究 者 編 輯 教 材 的 過 程 中 ， 乃 利 用 EditPlus 文字編輯軟體編輯 SN 規則，由於本 研究所設計之適性化教材之學習路徑大同小 異，因此，多可利用複製後修改之方法編寫四 個單元的 SN 規則；然而，在修改與偵錯的過 程中，由於缺乏人機介面的 SN 規則編輯工 具，研究者時常陷入尋找配對標籤及錯誤規則 之窘境中。 再者，教材內之層級愈多或學習路徑愈 多元化，則 SN 的規則愈多。由於 SCORM 2004 SN 是以規則條件來條列適性化及學習活動的 判斷準則；因此，當 SN 規則愈少時，教材適 性化的彈性較低，但在 SN 規則的設計與維護 上困難度愈低；反之，為達到教材適性化的目 的，需要多樣化的教材或多元化的學習路徑， 以符合各個學習者不同的學習特質，但在 SN 規則的編寫與維護上，困難度則會愈高。因 而，未來研究可朝向設計良好的人機介面且符 合 SCORM 2004 SN 之教材編輯工具。 16. 測驗編輯、測試不易 SCORM 2004 所提供之測驗題檔案是由 JavaScript 與 HTML 語言所編寫的網頁檔，教 材製作者需利用 SCORM 所提供之網頁檔編寫 與修改題目；另外，測驗之答案部份，需由教 材製作者直接修改 JavaScript 中的變數值， 對不熟悉 JavaScript 語法的教材製作者而 言，測驗的編輯實為教材製作上的一項挑戰、 亦是負擔。 此外，SCORM 所提供的測驗題檔案並沒 有加入回饋的部份，因此測驗之回饋需由教材 製作者自行編修測驗題檔案；而在修改測驗題 後，若要測試測驗題之呈現結果，則必需製成 教材包裹匯入至 RTE 上，才能夠得到測驗之呈 現結果。因而，未來研究可朝向符合 SCORM 2004 之適性化測驗編製 17. 多樣化之教材設計不易 本研究所設計之適性化教材僅提出「簡 易教材」與「一般教材」兩種不同呈現方式的 教材，但若要能夠符合更多學生的學習需求， 在相同的教學目標上應有更多種不同呈現方 式的教材；但若要有更多樣化之教材，則需要 教 師 更 加 瞭 解 學 生 在 學 習 上 之 「 迷 失 」 （mis-conception），以及教師更多的努力， 以切合學生之學習需求。因而，未來研究可朝 向修改 SCORM 2004 RTE 之學生模式模組內的 記錄，以對所設計之學習路徑進行驗證與質的 分析。6. 參考文獻
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[子計畫二: 摘要成果報告]
符合 SCORM 標準的主題關聯式教材目錄服務之研究
李升礅
國立成功大學資管系
摘要
數位學習標準規範數位學習教材的格式 與運作模式，然而這些標準存在若干缺陷，如 學習平台缺乏互通性，致使教材難以整合；教 材能見度低，不利於教材重用；資料過於豐 富，反致學習者無所適從；metadata (詮釋資 料)過於複雜等課題。本研究以 SCORM 為例， 運用目錄服務、本體化、課程語意查詢及 XML 繫結等技術解決此類課題。我們在 SCORM 學習 環境上導入目錄服務機制，由目錄伺服器集中 教材的 metadata，成為學習管理系統間溝通 的橋樑；藉由 metadata 與 ontology 進行本體 化工程，使課程間隱晦的語意關係得以浮現， 減 低 認 知 超 載 現 象 。 為 因 應 本 體 化 大 量 metadata 運算，本研究以 XML 繫結技術，設 計高效率的教材維護機制。配合學習理論，本 研究藉由知識管理技術的整合，期望為數位學 習帶來更高的學習成效。 關鍵詞：數位學習、知識管理、目錄服務、 SCORM、本體論18. 研究背景
面臨知識經濟時代，知識管理的重要性 已被普遍認定，其中有關知識的散播、分享與 應 用 更 是 知識 管 理 之所 以有 價 值 的 重要 活 動。Huber (1991)認為組織學習與知識創造是 經由知識的取得(Knowledge Acquisition)、 資訊的分配(Information Distribution)、資 訊的解讀 (Information Interpretation)與 組織記憶(Organization Memory)將組織中特 有 的 知 識 傳 播 與 保 存 ； Thomas 和 Laurence(1999)指出知識管理應包含知識產 生、知識整合、知識移轉等活動；Staab 等人 (2001)認為知識程序包含知識建立或匯入、知 識抽取、知識檢索、知識使用的循環；伍忠賢 (2001)認為知識管理應包含知識取得、知識創 造(歸納與演繹)、知識整合、知識媒介(散播、 分享、移轉與流通)。雖然學者的定義眾說紛 紜，但都共同指出知識的傳遞與分享，是知識 管 理 重 要 的 一 環 。 勤 業 管 理 顧 問 (Arthur Andersen, 2000)更提出「分享」在組織知識 的累積上，乃是乘數的效果。 數位學習藉助資訊科技的特性，打破時間 與空間限制，正是個人或組織進行知識擴散、 知識分享的利器，使教與學的行為也產生巨大 的變革。雖然在國內外學界與業界相繼投入 後，數位學習產生了許多優異的教材與平台， 然而，這些教材與平台各自遵循各自的規範， 以致「車不同軌，書不同文」，彼此間互不相 容。數位學習標準便在需求日殷的情形下產生 －當教材與平台都遵循同一標準，教材便能於 一處製作，四處遊走；平台亦能接納來自四面 八方的教材。目前較受矚目的數位學習標準有 IMS、IEEE LOM、LMML、SCORM、AICC、ARIADNE、 ULF、DLTS 與 TMML(曾憲雄, 2003)等。其中 SCORM (Sharable Content Object Reference Model)已發展至版本 2004，其內容更趨成熟， 逐漸躍居為最重要的數位學習標準之一。2.問題定義
SCORM 兼容並蓄許多已存在的優異標準，有 漸漸成為主流標準的趨勢；然而，即使將來數 位學習環境俱遵偱 SCORM 規範，在數位學習內 容與平台一統的趨勢下，數位學習依然對教學 平台、對學習者、對教師、對平台維護者分別 存在以下問題(張淵鈞等, 2003)： 2.1 數位學習平台缺乏互通性，致使教材難以 整合 對教學平台而言，雖然有了教材標準，但符 合 SCORM 標準的平台，彼此之間並沒有溝通的 機制，平台兩兩之間只能遙遙相望，難以經由 一有系統、有結構的方法，自動或被動地進行 教材分享，達到合作教學的目的。 2.2 教材低能見度造成教材分享不易 對學習者而言，資訊科技不斷進步，知識經 驗的交流也相對變得重要。即使平台與教材皆 遵循標準來設計，學習者仍無法由單一教學平 台取得想要的教材清單，為了追求廣泛的知識，學習者唯有逐一造訪不同的教學平台。 對教師而言，精心打造的教材只能在某一個 教學平台存取，被閱率不高，以致教學效果不 佳；如果要提高被閱率，教師得到不同的教學 平台逐一匯入課程。 簡而言之，經由標準化，雖已撒除了教材格 式的藩籬，實際上過低的能見度依然將教材侷 限於單一教學平台。 2.3 教材暴量反而造成認知超載 以往，學習者的教材來源只有書本、講義、 補習班等等，因為教材來源有限，得來不易， 學習者常直接深入研讀手邊的教材，幸好手邊 的教材都是經由有經驗的師資所挑選，所以通 常亦能符合學習者的需求；現今拜網際網路日 漸普及所賜，教材彙製的門檻大幅下降，在數 位學習的領域裡，人們可以從網路上輕易取得 一份電子教材，教材的來源遠較以往豐富。豐 富的教材庫本是基本需求，然而因為數位學習 的特性之一，便是由學生主動挑選課程研讀， 如此一來，豐富的教材庫反而對某些學習者帶 來困擾。在教材生產速度遠高於讀者閱讀吸收 速度的情形下，「如何尋找有效的課程？」、「這 個領域的相關課程為何？」、「接下來該參考什 麼課程？」，是學習者在進入新學習領域所要 面臨的問題。雖然學習者可透過學習管理系統 (Learning Management System, LMS)搜尋到 大量的學習教材，但是當學習管理系統發展到 一定的規模，所提供的學習教材數量勢必驚 人，如果搜尋到的教材不能事先進行編排或組 合，過量的教材反而對學習者形成認知超載 (cognitive overhead) (林螢駿等, 2003)。 對特別需要適性教材的人而言，龐大的教材使 得他們「患難以選擇而不患寡」，畢竟研讀一 門課程不同於在網際網路中遨遊－當玩家開 啟的網頁不符所需時，僅需直接關掉網頁瀏覽 器即可。當學習者發現研讀的數位學習課程不 適合自己時，可能已經投入一定的時間與心力 了。毫不考慮就深入研讀手邊教材的傳統閱讀 方式將不再適用。 2.4 詮釋資料的兩難 對平台維護者而言，成熟的數位學習標 準，例如 IMS、IEEE LTSC、AICC 等等，通常 以詳盡的詮釋資料來描述教材，包括教材本身 屬性，或是教材與教材之間的組織關係等等。 詮釋資料訂得越詳盡，教材的運用空間便越具 彈性，然而複雜的詮釋資料，意味著剖析教材 的難度提高，對系統開發與維護者所造成的負 擔就越龐大，再加上這些學習標準都尚在發展 之中，其 schema 再版是很常見的事。當這種 負擔大到一定程度後，平台維護者可能會採取 索性「不處理、不再版」的處理方式，如此一 來，反而失去訂定詳盡詮釋資料的美意(Li et al, 2004)。 本研究以 SCORM 為例，運用知識管理的技 術，提出上述問題解決方案，同時藉由數位學 習突破時空，作為知識傳遞的利器，使知識管 理與數位學習，相互加值。此外，本研究亦提 出 XML 繫結技術，解決 metadata 兩難問題。
3.研究方法
3.1 學習理論
根據 Vygotsky 提出的鷹架理論，進行學 習活動時，若能從學習環境得到適當指引，會 較有效率；換言之，學習者若無法獲得適當的 指引，其後續學習行為，便可能迷失，甚至失 去學習興趣，這種情形容易發生在學習者對學 習領域認知有限，且教材十分豐富的情況。 數位學習與傳統教室雖有所不同，學習者 希望藉由引導，以獲得教學者的知識，是同出 一轍的。選擇數位學習，就必須面臨抉擇：哪 些 門 課 程 必須 上 ？ 投入 順序 為 何 ？ 這些 抉 擇，在傳統教室中，均由老師安排好，學生按 照劇本研讀即可。所以數位學習者，實比傳統 教室學習，要接受更大挑戰。Bruner (1962) 認為「所謂發現，就是調整本質的事實，改變 與重組之後，獲得新的事實」。數位學習環境 中，教材代替教師傳遞學識；課程進行之前， 便應該由學習系統，扮演引導的角色。 自鷹架理論的概念，引導學習者的策略可 有許多方式：老師指導、同儕互動等，數位學 習中，往往依學習者對某學習領域的認識與興 趣，自發地選擇某門課，進入該門課程之前， 較不易有特定的老師予以引導，「認知學徒」 式學習情境在學習開始前較難建立。在課程進 行前，本系統扮演引導者角色，成為學習的鷹 架。3.2 SCORM
SCORM 分為四部分：概觀(Overview)、內容 整 合 模 型 (Content Aggregation Model, CAM)、執行環境(Run-Time Environment, RTE) 與教材順序導引(Sequencing and Navigation, SN)，其中 CAM 與 RTE 是解決上述問題(第 2 節) 的關鍵。CAM：制定教材資源描述與組裝規格，教 材遵守內容整合模型的規定，即可在不同學習 管理系統上分享、重用。其中學習資源的描述 方 式 ， 稱 為 LOM (Learning Object Metadata) ； 學 習 資 源 的 組 裝 規 格 ， 稱 為 Manifest，這兩種 XML 檔案，與數位教材本身 一起被封裝成 Content Package 檔案。當教師 上傳新課程時，即上傳 Content Package 檔 案，便會將 Manifest 與 LOM 一併上傳，學習 管理平台就可依據 Manifest 與 LOM，進行課
程安裝與安置。 RTE：規範教材與學習管理平台溝通的環 境。為了讓不同廠商的教材資源相容於不同學 習平台，SCORM 定義溝通協定(API)與資料交 換模式(Data Model)。SCORM 的原始執行環境 十分單純，如圖 1，學生及老師均直接在學習 管理系統上進行課程查詢與使用。 Students
Request course list
Provide physical course Teachers
Request course list Import physical course
LMSs 圖 1 SCORM 的原始 RTE 簡圖
3.3 目錄服務
目錄服務是為了輔助管理分散各地的組織、人員以及包括伺服器、印表機、資料庫等軟硬體設備。目錄伺服器以階層樹架構連結了被管理的元件 在數位學習中，課程目錄服務應集中管理 各教材，這些教材不需要真正被存放在目錄伺 服器中，而僅需存放有意義的 metadata 即 可。當學習者在目錄伺服器上查詢所需要的課 程時，目錄服務應提供符合學習者需求的課程 列表供選擇，而教師要作的，便是依據標準， 盡量詳細地填入 metadata 值，以提供選擇的 依據，其運作機制如下 圖 2 Directory Service 運作機制3.4 XML 資料繫結
資 料 繫 結 技 術 提 供 一 種 簡 單 直 接 的 方 法，使應用程式得以忽略 XML 文件的實際結 構，而直接使用那些文件的資料內容。其中 JAXB 是 Sun 於 2002 年推出的資料繫結工具， 它可以將 XML Schema 編譯成一或多個 Java 類 別原始碼，而這些 Java 類別原始碼經過編譯 實體化，就成為可處理符合該 Schema 之 XML 文件的物件，這些動作，將大幅節省程式設計 師在解析 XML 檔案方面的付出心力。 隨著 SCORM 趨於成熟，我們可以預知，其 metadata schema 也更加繁雜，藉由 JAXB 的 強大功能，開發人員不需追逐 metadata 的改 版(SCORM 的 metadata schema，隨 ADL 進行 SCORM 改版而更新)，便可以讓教材的管理更 為自動化及彈性化。3.5 Ontology
本體論(Ontology)起源於哲學，以哲學的 觀點來看「本體」是一切存在的終極本質，因 此 Ontology 乃是對於萬物的現實及其關係的 一種概念描述(Smith and Welty, 2001)。所 以當其觀念引進到知識管理的領域，並結合相 關的資訊科技期望能解決知識的不具結構性 及缺乏正規的表示方法來表達知識的本質。所 以 Ontology 可 視 為 是 針 對 某 一 特 定 任 務 (Task)或領域(Domain)知識的主體來描述該 任務或領域之概念的分類，而某個知識領域所 表達出來的概念，其概念之間會具有其階層性 及關聯性。換言之，Ontology 在某種程度上 也表達了該知識領域的一個概念模型(謝煌 誌、李昇暾, 2002)。 根據 Uschold 與 Gruninger(1996)的定義 得知，「本體論是一個大家共用的概念」，這裡 的「大家」含蓋人與人、人與機器或機器與機 器。本體論的功能，一般而言，有提供字彙及 提供儲存知識實體(Decker, 2000)。前者功能 是因為本體論具有階層性架構，可用於描述概 念間相同概念或具階層性的關係；另外，它具 備可描述世間所有事物的特性，因此，利用本 體論可儲存知識實體。本體論的應用方面，最 多 用 於 溝 通 (communication) 、 交 互 運 作 (interoperability) 及 軟 體 工 程 (software engineering)(Uschold and Gruninger, 1996)。溝通是利用本體論以使多個不同領域 的人或系統來進行溝通，即是知識表達及知識 分享。交互運作為本體論應用於整合性系統， 以使機器自動化地交換資料或資訊，亦是知識 分享。 本研究將運用 ontology 儲存知識實體的 特性，作為專家知識的載體，以作為和數位教 材 metadata 進行本體化工程的來源之一。 4.系統架構
為解決第 2 小節中所提出之數位學習存 在的問題，本研究以 SCORM 的 RTE 為基礎(如 圖 1)，加入目錄服務伺服器，藉由我們所提 出來的「目錄服務機制」，既成為學習管理系 統的溝通機制，也為未來的本體化工程作準 備。圖 3 為本研究所提出之系統架構圖。 TeachersLMSs Students Request course Loo kfo r int eres ting cour ses Directory Extract metadata to
Provide physical course Look for interesting material
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圖 3 目錄服務機制 在此主模式下，目錄伺服器承接了來自四 面八方的學習平台所交付的大量詮釋資料，若 無一高效率自動化之詮釋資料維護方法，目錄 服務必然難以發揮最大功效。本研究提出了以 JAXB 資料繫結技術來解析大量詮釋資料的維 護方法，以解決詮釋資料的兩難問題。 然而，若只是將詮釋資料集中於目錄伺服 器中，雖然可以藉此目錄伺服器建立學習平台 間的溝通橋樑(提高第 2 節所提到的「平台互 通性」、「教材能見度」與「教材分享度」)， 此目錄伺服器依然未解決「認知超載」的問 題。既然該目錄伺服器俱備自動化的詮釋資料 維護方法，我們將以此方法對詮釋資料進行本 體化工程，將課程與課程間隱晦的關係明確建 立。 經由本體化工程後，本論文的目錄伺服器 能夠支援課程語意式搜尋，並指出學習導引， 幫助學習者勾勒個人化學習藍圖，朝知識管理 邁向。茲將本文所提出的「目錄服務機制」、「詮 釋資料資料繫結」、「本體化」以及「課程語意 查詢」等方法詳述如後。 4.1 目錄服務機制 一般的學習管理系統是以個體儲存的方 式經營自己的教材，所謂的「個體」是指每台 學習管理系統伺服器皆為個自獨立，各有各的 教材及課程。即使符合 SCORM 標準，學習管理 系統伺服器間的教材仍只能以移植的方式而 無法直接共用。本系統中的目錄伺服器在數位 學習環境裡是扮演學習管理平台間的仲介者。 為了實現上述想法，在不影響使用者行為 的前提下，本研究利用教師上傳教材至學習管 理系統的同時，由系統於背景將教材詮釋資訊 匯載到目錄伺服器，將來這些詮釋資料將成為 本體化工程的來源之一(另一個來源為記錄專 家知識的 ontology)。 4.2 XML 資料繫結法 雖然 XML 資料繫結法的 JAXB 技術之處理 目標並非針對 SCORM 詮釋資料，但因為 SCORM 所提出之詮釋資料俱以 XML 格式存放，經由實 驗證明，JAXB 技術亦確實能有效幫助程式設 計師快速、方便地進行詮釋資料的存取與分 析。
CAM 以 LOM 與 Manifest 來做教材的描述， 前者描述了教材本身，後者描述教材與教材之 間的組裝關係。無論前者或是後者，均是以 XML 檔案來記錄，本研究運用 JAXB，有效地從 這 兩 種 XML 檔 案 中 剖 析 有 用 的 資 訊 。 以 Content Packaging 中的 Manifest 為例，其 規格(schema)由 SCORM 所定義，規格中描述了 教材包裹中應具備哪些元素(Element)，及元 素與元素間的關係，是教材整合中，最重要的 標準之一。Manifest 本身為 XML 檔案，也因 為它的規格必須全球一致，ADL 在推出 SCORM 之際，也同時公佈其 Schema，藉由此 Schema， 我們得以用 JAXB 編譯器(xjc)編譯 Manifest Schema ， 以 自 動 產 生 一 組 描 述 Manifest Schema 的 Java 介 面 及 實 作 類 別 原 始 碼 (*.java)，再以 Java 編譯器(javac)編譯所產 生 的 原 始 碼 ， 最 後 得 到 一 組 與 Manifest Schema 相對映的衍生 Java 類別(*.class)， 如圖 4 所示。這些類別彼此獨立，可攜性與 移植性都相當高，能修改原始碼、能編譯、也 能夠產生為具體的物件。由 JAXB 編譯器產生 出來的衍生類別，其成員函數將以 set 與 get 的方式，成雙成對地出現，系統開發者只需善 用這些 get、set 方法就可輕鬆存取 Manifest 中的資料。以圖 6 中的<Resources>元素類別 的 建 構 子 程 式 碼 為 例 ， JAXB 將 自 動 產 生 ResourcesType 介面(interface)，介面內的 成員函數即為 Resources 成員元素的 set 與 get 之組合，例如 getBase()、setBase()等。 這些 Manifest Schema 類別實體化為 Java 物 件後，即可以很方便地以 Java 物件來存取 Manifest 中的各欄位值了，系統開發者，也 可以大大簡化原來存取 XML 檔案的繁瑣動作。
4.3 本體化 本研究採用 SCORM 2004 為數位學習基 礎，其標準已制定詳盡而嚴格的結構化教材統 一格式，因為結構化，各教材格式統一，當這 些教材的詮釋資料被收集到本研究所提出的 目 錄 伺 服 器 後 ， 即 可 以 進 行 本 體 化 (ontologization)，即使編寫教材的教師間彼 此互不相識，學科統整的願景亦得以實現。 運用 Ontology 此一概念模型，將分散在 各地的知識加以重新彚整，使知識可以更容易 尋找及再利用，在這個知識轉化的過程我們稱 之為本體化。
經由本體化加值處理，把原來分
散四處、看似無關聯的課程依主題建
立其明確關係，既支援語意式查詢，
亦供學習者在研讀該領域課程之前，
或是教學者在編修一份教材之前，有
一份主題內課程間的學習路徑建議書
供其參考，以減少事前的焦慮。
以 SCORM 為例，其 CAM 內就以 LOM 與 Manifest 來 描 述 課 程 ， 前 者 為 Context Independent metadata，用來描述課程的本身 的屬性，如 difficulty、language 等；後者 為 Context Specific metadata，用來描述課 程內的章節運作，如讀者修習第五章應先修習 第三章等。無論 LOM 或 Manifest，均為驗證 過的 XML 檔案格式。我們可以以一系統化的方 法，對這些詮釋資料的內容加以解析，再對應 事先由專家建立好的 ontology，即可使原本 個別獨立的課程擁有學科與學科間的結構。 藉由 ontology 定義好 domain 內的專業名詞 與名詞間的關係， SCORM 也制定了詮釋資料 的標準格式，我們便希望由教材目錄伺服器集 合不同學習管理系統的課程，並自動將課程資 訊 從 教 材 的 詮 釋 資 料 中 萃 取 出 來 ， 結 合 ontology 作後續的加值處理，例如整合、評 估、分類等。這些原本分散在不同學習管理系 統的課程，經過 ontology 的加值處理後，看 似毫不相干，彼此卻可以相輔相承的關係便得 以在學習者的面前呈現出來，為學習者勾勒出 學前之學習路徑建議。
5.系統實作
圖 5 系統元件圖 5.1 目錄服務 以 SCORM™Version1.3 SampleRTE 為基 礎，修改其教材上傳的動作，學習平台將在處 理上傳教材時，於背景將詮釋資料的內容同時 上傳於目錄伺服器上，由於詮釋資料的 size 遠小於教材本身，所以教師在上傳教材的過 程，是感受不到任何明顯的變化的。上傳完成 後，本目錄伺服器上已存放了各學習平台的教 材詮釋資料，學員要查詢某一門教材，已經不 需要到各個學習管理系統一一造訪了。 5.2 本體化我們以人工智慧範籌為例，為來
自不同學習平台的人工智慧課程，進
行本體化。首先，取得人工智慧的知
識本體(ontology)，如圖 6 所示：
圖 6 人工智慧的知識本體 本體化的過程中，需先依序設定課程資料 來源、ontology 資料來源、本體化目標資料 以及本體化選項，再進行批次處理(節錄於圖 7、圖 8)。圖 7 本體化設定 1/4 圖 8 本體化設定 4/4 5.3 課程語意式查詢 在 課 程 查 詢 方 面 ， 學 習 者 可 針 對 課 程 (Instance)或領域(Concept)查詢。以查詢 NNs (類神經網路)為例，進行「Synonym」、「Same Concepts」「Super Concepts」等關係的領域 查詢後，可得如圖 9 之結果，無論教師將課程 分 類 (SCORM 定 義 其 填 入 欄 位 為 classification)為「Neural-Networks」或是 「NNs」，均可以被學習者找出，此即語意查 詢；也因為勾選了 Any Relationships、等， 其他相關的 Concept 也可以被描述出來，為學 習者提供學習的藍圖。 圖 9 課程語意式查詢結果 5.4 XML 繫結 在 4.1 節，目錄伺服器承接了四面八方學 習 平 台 交 付 的 大 量 metadata ， 無 論 是 metadata 上傳，或是本體化過程，系統均需 要對 metadata 進行大量的存取，若無一高效 率自動化之 metadata 維護方法，目錄服務必 然無法發揮最大功效。我們提出 JAXB 來解析 大量 metadata 的維護方法，以解決 metadata 的兩難問題。雖然 JAXB 技術的處理目標並非 針 對 metadata ， 但 因 為 SCORM 所 提 出 之 metadata 俱以 XML 格式存放，經由實驗證明， JAXB 技術確實能有效幫助程式設計師方便地 進行 metadata 的存取與分析。以 metadata 上 傳為例，實作步驟為：
(1) 自 ADL 下載 metadata Schema (*.xsd) (2) 以 JAXB 編譯器(xjc)，以自動產生一組描
述 metadata Schema 的 Java 介面及實作 類別原始碼 (*.xsda*.java)。
(3) 以 Java 編譯器(javac)編譯所產生的原始 碼，最後得到一組與 metadata Schema 相 對映的衍生 Java 類別(*.javaa*.class) (4) 運用 JAXB Unmarshal 機制，將 Java 類別
實體化，再經由實體化物件所提供的方法 閱讀 metadata 本身。(*.xmla記憶體中的 內容值) (5) 將記憶體中的內容值以物件格式上傳至 目錄伺服器存放 一旦數位學習的標準改版，平台維護者僅 要重新下載 metadata schema 並執行上述動作 即可，簡化維護的困難度，解決 metadata 的 兩難問題(第 2 節)。
6.結論與成果應用
本論文指出標準化後，數位學習有待克服 困境，藉由相關文獻探討可行之解決方案，提 出「目錄服務機制」、「本體化」、「課程語意查 詢」及「資料繫結(JAXB)」來解決可預見的問 題，往「學科統整與跨越」的目標前進。在「目 錄服務機制」中，目錄伺服器扮演收集彙整教 材詮釋資料的角色，並成為學習管理系統與學 習管理系統溝通的橋樑，與老師公佈課程、學 生找尋教材的媒介，則老師不需要再擔心課程 因為曝光度不足而教學成效不彰，學生也不需 要一一造訪每一個學習管理系統；此外，藉由 目錄伺服器中大量、詳盡且符合 SCORM 標準的 詮釋資料與定義專家知識的 ontology 進行 「本體化工程」，則課程間隱晦的關係會清晰 浮現，此目錄服務更可以支援「課程語意式查 詢」，為老師與學生找出課程參考索引與描繪 學習藍圖，如此一來，認知超載(cognitive overhead)的問題或可稍獲舒緩。而 JAXB 作為 處理詮釋資料的工具，大幅減輕程式人員的負 擔。 沒有目錄服務機制，則無法收集大量的詮 釋資料，本體化便沒有意義，學習管理系統與 學習管理系統依然是數位學習的孤島；沒有本 體化，則目錄服務只是收集了大量的詮釋資 料，課程間依然是獨立的課程，彼此沒有關 係；沒有課程語意式查詢，則本體化過後的課 程依然無法為教師或學生教材提供指引；最 後，若是沒有 JAXB 資料繫結技術，大量的詮 釋 資 料 缺 乏一 有 系 統的 方法 進 行 解 析與 維 護，本體化根本是不可能的。所以本研究所提 出的目錄服務機制、本體化、課程語意式查詢 和資料繫結技術，四者相互呼應，缺一不可。 數 位 學 習 至 此 加 入 記 錄 專 家 知 識 的 ontology，教材的分類與索引，不再單單依據 教材的編撰者本身的判斷，尚參考了該領域專 家宏觀的歸納。本體化後的結果，不僅決定於 教材本身的詮釋資料填寫，也決定於專家知 識。當專家異動了知識概念的屬性，或是更新 了知識概念與知識概念間的關係，僅需修改知 識本體，再進行一次本體化即可。當老師與學 生參考了本體化後的課程語意式查詢所產生 的教材指引時，其實也已經接受了專家的建 議。7.致謝
本 計 畫 承 蒙 國 科 會 計 畫 NSC92-2524-S-327-001 與 NSC93-2524-S-006-005 補助，謹此誌謝。8.參考文獻
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