明新科技大學 校內專題研究計畫成果報告
總計劃: 數位學習社群環境建置與效益分析
子計畫二:線上家教系統環境之建置
Construction and Benefits Analysis for an E-Learning Community Environment Sub-project II: A Construction of On-line Teaching Environments
數位學習社群環境建置與效益分析
子計畫二:線上家教系統環境之建置
戴建誠
明新科技大學資訊工程系
中文摘要
近年來政府積極推廣數位化的教學，但是數位化教學一直無法取代教師親自教學給 予學生個別化的指導，本計劃從適性化教材編輯以及學習成效分析兩個方面進行探討， 希望能在數位學習的環境中給予學生有如家教班的個別化指導，也就是說希望能提供適 合個人學風格的教材以及協助學員了解自己的學習狀況與弱點，進而提高學習成效。 第一部分是有關於適性化教材編輯的研究，本研究以 SCORM(Sharable Content Object Reference Model) 2004 標準為基楚，提供編輯者課程結構編輯工具，配合 Kolb 的 學習風格理論，以基因演算法從教材庫現有的教材中挑選出合適的教材。課程編輯者只 需使用課程結構編輯工具編出課程結構，系統會依照學習者的學習目標、喜好、學習時 間和學習風格，自動從現有的教材中挑選出合適的教材來和課程結構做結合，成為一份 完整的適性化數位化學習課程。 第二部份是希望透過有效且自動化的測驗能夠分析出學習上的弱點或盲點，讓學習 的時間能夠花在該加強的地方．我們以九年一貫學能力指標作為衡量的標準，將國中基 測 數 學 總 復 習 之 知 識 結 構 以 數 位 教 材 編 輯 工 具 Reload-Editor 將 教 材 編 輯 成 符 合 SCORM2004 之數位測驗教材，並運用 SCORM SN(Squencying & Navigtation) 將測驗的 演算法編輯在教材中，此做法可以達到 ADL(Advanced Distribution Learning Initiative)之 主要目標 Reusability、Accessibility、Interoperability、Durability。為了能達到有效的測 驗，我們採取兩階段測驗，先了解程度再進一步做弱點分析，以減少題數且達到診斷之 效果。最後我們依據二階段測驗的結果，分析出各項學習指標的學習成效，作為學生後 續學習的重要依據．Construction and Benefits Analysis for an
E-Learning Community Environment
Sub-project II: A Construction of On-line Teaching Environments
Jian-Cheng Dai
Department of Computer Science and Information Engineering,
Minghsin University of Science & Technology
ABSTRACT
In the recent years the government popularizes e-learning actively. But it is hard to give students personalized advises as the teachers do. In this project, we try to build an adaptive on-line teaching environment from two parties: adaptive course construction and weakness diagnosis. We hope the study can help to provide a adaptive on-line teaching environment to improve the effectiveness of learning.
Part one is the study of adaptive e-learning course construction. In this study, the adaptive contents are constructed according Kolb’s learning styles theory. Based on Kolb’s theory, a generic algorithm is proposed to select the optimal material from a material base. The material base and selected adaptive contents are based on SCORM standard. By using the tool, teachers or editors only need to build the original e-learning content structures. The tool will automatically generate adaptive contents according learning goals, time bounds and learning styles.
The aim of second part is to analyze the weaknesses in study through an effective and automatic test. We use the Nine-Year school curriculum learning indicators of competence as the measurement index. The knowledge structure of Mathematical Basic Competence Tests are represented in SCORM2004. By using SCORM SN(Squencying & Navigtation) the weaknesses diagnose algorithm is embedded in.the e-learning contents. The representation can fit ADL’s (Advanced Distribution Learning Initiative) goals: Reusability, Accessibility, Interoperability, Durability. In order to reduce the diagnose cost, we adopt two-tier diagnostic test, the first step is to find out students’ levels and the second step is to find out the weaknesses.
二、文獻探討
2.1 SCORM標準
SCORM (Sharable Content Object Reference Model) 譯做共享內容物件參考模型或 共享元件參照模式。SCORM 的起源為美國政府於 1997 年由白宮的科技辦公室與國防部 共同推動先進分散學習計劃(Advanced Distributed Learning，ADL)，希望透過學習資源 再利用與共享機制的建立，縮短教材開發時間、減少開發成本、促使教材在各學習平台 間自由流動。ADL 集合學習資源開發商、使用者、IMS、AICC、IEEE 等標準推動單位， 研定出一套技術指引，稱為 Sharable Course Object Reference Model，簡稱 SCORM。 SCORM 的版本演進由 SCORM 1.0、SCORM 1.1、SCORM 1.2 到 SCORM 2004。
SCORM 標準主是為了提供下述功能： z 可獲取性 (Accessibility) ：任何時間地點都可以從網路上任一點連結至另一點來存 取教學資源，並可傳遞到其他的端點。 z 可溝通性(Interoperability) ：可以在任何系統中開發課程元件，並且相同的課程元 件可以在不同的系統平台上執行。 z 耐久性(Durability) ：當系統軟體改變時，並不須要重新設計課程元件和重新寫程式 z 可再使用性(Reusability)：在不同的應用環境下，課程單元易於修改，可重覆使用。 在最新版的 SCORM 標準中，組成內容主要為下列四項： z 綜論(SCORM Overview) 包含 ADL 計畫的整個介紹，以及 SCORM 的技術標準概要。 z 內容整合模型(Content Aggregation Model, CAM)
材的資訊。最後是內容包裹(Content Packaging) 的定義，使用一致的檔案(imsmanifest.xml) 來包裹教材和課程，透過 XML 來描述內容架構(Content Structure)怎麼呈現與學習元件 彼此間的行為關係，以及如何包裹學習元件以達成互換。內容包裹包含了四個部份，分 別為 Metadata：描述這個課程物件的特徵或屬性，Organizations：描述這個課程物件的 組織與結構，Resources：指出在這個課程物件中所需要用到的實體資源的位置， Manifest：描述這個課程物件的組成以及所需的其他資源。經過包裹後的課程會變成單 一的 PIF(Package Interchange File)檔。
圖 1 內容包裹概念圖(ADL,2006)
z 課程執行環境(Run-time Environment, RTE)
圖 2 課程執行環境概念圖(ADL,2006)
z 編序與導覽(Sequencing and Navigation, SN)
SCORM 中的 SN 描述了學習者與系統是如何引發及進行導覽，並且確定學習活動 的傳遞。
圖 3 Kolb 經驗學習模式
kolb 學習風格量表 (Learning Style Inventory, LSI)
Kolb 量表原有 9 題，Kolb 於 1985 年加以修正，題目增為 12 題。每一題都有四個 選項，分別代表 Kolb 所提出的四種學習向度，由受試者依其偏好優先順序加以排列。 受試者從四個選項選排優先順，將學習類型類別依兩個向度（AC-CE 與 AE-RO）計分。
Kolb 學習風格的計分方式為，在每一題的第一個答案（A 選項）代表具體經驗（CE） 的向度；第二個答案（B 選項）代表省思觀察（RO）的向度；第三個答案（C 選項） 代表抽象觀念（AC）的向度；第四個答案（D 選項）代表主動驗證（AE）的向度。統 計出 CE、RO、AC、AE 四個值後，求出 AC-CE 和 AE-RO 兩個值，在 X 軸和 Y 軸上
2.5 二階段診斷測驗
二階段診斷測驗（Two-tier Test）是 Treagust（1988, 1995）及 Harrison 與
一個 API，是由 Java 開發人員 Brett Mclaughlin 和 Jason Hunter 共同提出，並且是以開 放原始碼的方式開始研發，而 JDOM 的成長也是網路上許多的 JAVA 開發人員反覆回 饋與修正的結果，JDOM 提供了一個完整的在 Java 平臺上操作 XML 資料的解決方案， 使用 Java 程式碼來走訪、操作並輸出 XML 資料。 編輯者若選擇編輯新的課程架構，則使用 JDOM 來創建一個新的 imsmanifest.xml 檔，因為每個 xml 檔都要有一個唯一的根元素，而 imsmanifest.xml 的根節點，照 scorm 中定義只能為 manifest，所以我們必須先新增一個 Document，並創建 manifest 元素，設 置為 imsmanifest.xm 文檔的根節點：
Element manifest = new Element("manifest"); Document myDocument = new Document(manifest);
接著就是建立在根元素 manifest 中主要的三個子元素，metadata、organizations 和 resources： manifest.addContent(metadata); manifest.addContent(organizations); manifest.addContent(resources); 再來就可再建其它子元素和子元素屬性。 若編輯著要編輯舊有的課程結構，則先從課程結構資料庫中，取出該課程的 manifest 檔。接著我們透過 JDOM 利用 SAX 來剖析 imsmanifest.xml 檔。用 SAX 建立新的 Document：
Document myDocument;
SAXBuilder bSAX = new SAXBuilder(false);
docJDOM = bSAX.build(new File("../imsmanifest.xml");
若要刪除節點：
若要將輸出 imsmanifest.xml，則使用 JDOM 的 XMLOutputter 類別，將 XML 文件 輸出： OutputXML(myDocument, "../imsmanifest.xml"); 適性化教材選擇子系統運作流程 圖 9.適性化教材選擇子系統運作流程圖 適性化教材選擇子系統接收到由學生資訊管理子系統傳來的學生學習目標和學習時間 後，再由學生資料庫中找出該生的學習喜好與學習風格，將這些資訊提供給適性化教材 選擇演算法，藉而找出最適合之教材，再由教材資料庫中挑出教材，用 JDOM 去操控 imsmanifest.xml，使課程結構和教材結合，最後將 imsmanifest.xml 檔和教材包裹成符合 scorm2004 標準的 PIF 檔(Package Interchange File)。
數列、等差級數 6.4 簡單幾何圖形 7.3 三角形性質 5.3 平行與四邊形 6.2 相似形 5.8 圓 7.9 幾何証明 3.6 二次函數 4 資料統計 3.3 機率與抽樣 2.1
3.6 試題網頁製作
使用 Macromedia Dreamweaver 8 和 Reload Editor 2.5.4，利用 Macromedia Dreamweaver 8 來編製試題之網頁並在其中加入了 APIWarapper.js 程式使之網頁和平台 可以互相溝通與傳遞訊息 先製作出試題網頁並且包裝成符合 SCORM2004SN 之學習元件，但為了使試題網 頁學習元件能與學習平台做溝通，是必需經由 APIWarapper.js JAVA 程式做為溝通之橋 樑，讓學習平台後端可以紀錄學習者受測之成績與狀態。APIWarapper.js JAVA 程式提供 了 8 個 API 程式，使學習元件能與學習平台溝通：
1. Initialize：建立學習元件與平台之間的資料傳輸途徑，屬於 Execution State.。 2. Terminate：結束學習元件與平台之間的資料傳輸，屬於 Execution State。 3. GetValue：取得學習者的學習信息，屬於 Data Transfer。
4. SetValue：儲存學習者的學習信息，屬於 Data Transfer。
5. Commit：將所有暫存學習資料全部儲存到教學平台 LMS，屬於 Data Transfer.。 6. GetLastError：取得錯誤代碼，屬於 State Management。
7. GetLastString：由錯誤代碼取得錯誤之解釋，屬於 State Management。 8. GetDiagnostic：取得錯誤的處理方式，屬於 State Management.。
傳遞。
在設計試題網頁中，必須加入 Initialize 讓平台知道受測者已進入網頁了，而最後也 必須加入 Terminate 讓學習平台知道學習者結束測驗離開網頁。
六、參考文獻
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