电子课本与电子书包技术标准体系框架的研究_吴永和

第２期２０１２年３月华东师范大学学报（自然科学版）Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）Ｎｏ．２　Ｍａｒ．２０１２文章编号：１０００－５６４１（２０１２）０２－００７０－１１电子课本与电子书包技术标准体系框架的研究吴永和，　祝智庭，　何　超（华东师范大学教育信息化系统工程研究中心暨上海数字化教育装备工程技术研究中心，上海　２０００６２）摘要：随着信息技术的不断发展，电子课本与电子书包正日益成为社会各界关注的热点，其推广和普及也将成为主导趋势．本文首先分析了电子课本与电子书包需求情况，并确定标准体系框架研究视角，给出了电子课本与电子书包体系框架，包括概念框架、系统体系架构、系统层次结构图、功能建模等；最后给出了电子课本与电子书包标准体系及标准引用组谱．关键词：电子课本；　电子书包；　体系框架；　技术标准中图分类号：ＴＰ３９１；Ｇ４０－０５７ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－５６４１．２０１２．０２．００７　收稿日期：２０１１－１２　基金项目：国家社科基金重点项目（１１ＡＸＷ００１）；教育部人文社科一般项目（１０ＹＪＡ８８０１４８）；上海市科委研发基地建设项目（１０ＤＺ２２５３０００）；上海市科委科技攻关项目（１０ＤＺ１５０１４００）　第一作者：吴永和，男，博士，高级工程师，硕导，研究方向为学习技术系统、教育信息化技术标准．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｈｗｕ＠ｄｅｃ．ｅｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．　通信作者：祝智庭，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为教育信息化理论、教育信息化技术标准、中小学信息化教育、教师专业发展、网络远程教育、知识管理技术、技术哲学等．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｔｚｈｕ＠ｄｅｃ．ｅｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－ＳｃｈｏｏｌｂａｇＷＵ　Ｙｏｎｇ－ｈｅ，　ＺＨＵ　Ｚｈｉ－ｔｉｎｇ，　ＨＥ　Ｃｈａｏ（ｅ－Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　＆Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００６２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－Ｓｃｈｏｏｌｂａｇ　ｉｓｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｍｏｒｅ　ｃｏｎｃｅｒｎｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ，ｉｔｓ　ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｂｅｃｏｍｉｎｇ　ｔｈｅｔｒｅｎｄ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－Ｓｃｈｏｏｌｂａｇ　ｆｒｏｍ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｔｈｅｎ　ｉｔ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－Ｓｃｈｏｏｌｂａｇ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　ｍｏｄｅｌ，ｓｙｓｔｅｍ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｍｏｄｅｌ，ｈｉｅｒａｒｃｈｙ　ｄｉａｇｒａｍ　ｆｏｒ　ｅ－Ｔｅｘｔ－ｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－Ｓｃｈｏｏｌｂａｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｉｔ　ｇｉｖｅｓ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｆｏｒｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－Ｓｃｈｏｏｌｂａｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｆｉｌｅｓ　ｏｆ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｆｏｒ　ｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－ｓｃｈｏｏｌｂａｇ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ；　ｅ－Ｓｈｃｏｏｌｂａｇ；　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ；　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ０　引 言随着信息技术的发展，数字化学习终端及学习环境逐步完善，电子课本（ｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ）、第２期吴永和，等：电子课本与电子书包技术标准体系框架的研究电子书包（ｅ－Ｓｃｈｏｏｌｂａｇ）开始试点应用．全球知名机构“新媒体联盟”发布的２０１０　Ｈｏｒｉｚｏｎ和２０１１　Ｈｏｒｉｚｏｎ的两个报告均指出，对未来五年的数字化发展影响巨大的技术之一———电子书技术将在近两到三年内发展成熟，世界正进入“无纸书籍”学习新时代，电子课本与电子书包逐渐进入出版行业和教育领域．据克里夫兰市场咨询公司的调查报告，迄今世界上已有至少５０个国家计划推广电子课本（书包）．而标准作为重要技术支持和保障，其研制情况：“开放式电子书论坛”组织ＯｅＢＦ（Ｏｐｅｎｅ　Ｂｏｏｋ　Ｆｏｒｕｍ）制定了ＯｅＢＰＳ“开放电子书出版结构”标准；“国际数字出版论坛”组织ＩＤＰＦ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ）制定了ｅＰｕｂ标准；在我国国内，方正研制了ＣＥＢＸ，汉王主持了电纸书规范（草案）．国际标准化组织ＩＳＯ／ＩＥＣ　ＪＴＣ１　ＳＣ３６、英国ＪＩＳＣ和中国信标委开始关注电子课本相关标准，并就电子课本内容、体系架构和功能等开展研究．在ＩＳＯ／ＩＥＣＪＴＣ１　ＳＣ３６第２２届、第２３届、第２４届全体工作会议及工作组会议上，由中国代表团主导电子课本的国际标准研制工作［１，２］．我国工信部和新闻与出版总署都开展了电子书标准研究工作，并成立了相应标准研究机构．工信部信标委成立了电子书标准工作组，其中包括设备、基础、格式标准、平台和电子课本与电子书包标准等五个专题组．台湾成立了电子阅读产业推动联盟．上海也成立了电子书产业发展联盟，上海经信委启动了电子书产业专项研究．２０１０年１０月，由华东师范大学牵头向全国信标委申报成立电子课本与电子书包标准专题组（以下简称专题组），由工信部全国信息技术标准化技术委员会和教育部教育信息化技术委员会来联合组建．在１年多时间内，专题组召开了四次工作全会、两次较大规模的调研会，参加两次电子书工作组会议．专题组建立了电子课本、虚拟学具、学习服务、学习终端和总体架构等五个专题项目组，分别开展该标准的研制工作［１］．本文将研究电子课本与电子书包的整个标准体系、标准架构和标准引用组谱．１　需求分析１．１　文献调查梳理分析国内外相关标准．专题组开展了国际及国外电子书、电子课本及相关标准体系专题研究工作，涉及数字出版和数字化学习领域；着重研究了ＩＭＳ的学习资源标准、ＡＤＬ的ＳＣＯＲＭ、方正的ＣＥＢＸ、ＩＤＰＦ的ｅＰｕｂ标准，形成标准引用的组谱规范．在数字化学习方面，１９９６年，ＩＥＥＥ发布学习对象元数据（ＬＯＭ）标准；１９９７年，ＡＤＬ　ＳＣＯＲＭ学习资源包装标准发布；２０００年，我国开始制定国内的学习资源相关标准；２００７年，ＩＭＳ和ＡＤＬ分别发布了新一代的资源标准ＩＭＳ　ＣＣ和ＳＣＯＲＭ２．０；２０１０年，电子课本标准开始制定．在数字化出版方面，２００１年ＩＤＰＦ发布ｅＰｕｂ　１．０，２００８年发布ｅＰｕｂ　２．０１，２０１１年１０月发布ｅＰｕｂ３．０．２０１０年，我国的数字出版格式企业标准方正ＣＥＢＸ制定．在标准体系研究方面，中国教育信息化技术标准建立了ＣＥＬＴＳ的体系结构，其中体系架构与参考模型规范ＣＥＬＴＳ－１给出了网络教育技术规范体系结构规范［３］；肖君给出了学习技术系统谱系框架［４］；吴永和等指出了国际标准ＳＣ３６　ＩＴＬＥＴ的标准体系架构的发展［２］．（见图１）１．２　社会调查调研分析我国电子课本与电子书包应用需求．为了解电子课本（书包）相关产业的需求，专题组先后在北京和上海举行了多次多层次、多领域电子课本与电子书包需求研讨会，国内数十家相关单位出席会议并提出了宝贵意见．专题组联合相关单位及组织，包括用户、政府、１７华东师范大学学报（自然科学版）２０１２年国内外企业、国际组织、标准机构、研究院所，如中国电子技术标准化研究所、中国新闻出版研究院、方正科技、汉王科技、中国电信、大唐电信、ｉｎｔｅｌ、Ｄｅｌｌ、飞利浦、明基电通、高等教育出版社、龙芯梦兰、华师京城和华东师大等单位．为了更好地理解电子课本（书包）使用者或者潜在用户的需求，我们通过用例征集及其分析，以及实地调研和用户访谈的方式，对电子课本（书包）的教育应用需求进行了深入分析，形成项目建议书、用例和技术报告等需求文档．图１　数字化学习资源和数字出版相关标准发展时间线Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｉｍｅｌｉｎｅ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ （１）项目建议书：华东师范大学和明博教育分别提供电子书包系统框架、电子课本标准、虚拟学具、学习服务组和学习终端组研究建议书；华中师范大学提供电子书平台与媒体分类代码和电子书权利描述语言的新工作项目建议书；汉王的电子课本与电子书包学习终端技术要求建议书；华师京城的多媒体互动课堂终端、电子书包标准建议书．（２）提交的用例：有明基的高互动电子书智能学习教室；创而新的《小学华文动漫书》数字化教材；华师京城教育信息化云服务平台；上海意智成网络科技有限公司的电子书包的开发与应用———全国教育技术研究重点课题“十一五”规划；中国电信北京研究院的电子课本与电子书包标准研究用例；华东师范大学的电子课本作为教本和学本的用例———阅读使用、单词学习、随堂测验，使用电子书包软件中的“我的学习计划”和“我的学习档案”功能，使用电子课本中学习工具等；ｉｎｔｅｌ亚洲研究院的ｅ－Ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｅ－Ｑｕｉｚ、Ａｃｅｓｓ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．同时在国际标准化组织ＩＳＯ／ＩＥＣ　ＪＴＣ１　ＳＣ３６成员国中进行用例征集．征集活动从２０１０年１０月开始，分别进行了两个阶段６个月的新工作项目研究期，共收集到电子课本的国内外应用案例３２个，分别来自中国、英国、加拿大、澳大利亚、韩国、肯尼亚等国家［５］．（３）技术报告文档：创而新科技、汉王、华师京城分别提交了电子课本与电子书包标准技术报告；星火燎原提供了电子书包平台软件功能设计文档；上海意智成网络科技有限公司提供了电子书包的开发与应用标准技术报告；华东师范大学提交了电子课本与电子书包技术系列报告（共五个）．电子课本与电子书包标准专题项目组秘书处提交了２３份标准文档，逐步明确了电子课本与电子书包标准内容和标准体系的研究需求．２　标准体系框架研究视角［５］在标准组的标准研制过程中，确定了标准工作流程，制定了标准制定的原则，包括标准化工作原则、标准化程序原则、推荐专题项目组召集人原则等［１］．同时确定标准体系框架研２７第２期吴永和，等：电子课本与电子书包技术标准体系框架的研究究的视角，需要从生态观、融合观和产业观三个视角考虑．（１）生态观电子课本与电子书包涉及了多个领域，如教育、政府、信息技术、互联网、出版等；包含了许多的对象，如电子课本及内容、电子书包终端、学习工具、学习服务平台等；有着众多的利益相关者，例如学习者、教师、出版者、服务提供商、技术提供者等．Ｏｐｅｎ　ｅＢｏｏｋ　Ｆｏｒｕｍ（２０００）发布电子出版生态框架，从技术、社会和法律三个视角进行了分析［６］．吴永和研究了生态相关理论，并形式化描述了构建学习服务的生态环境模型［７］．电子课本与电子书包是一个复杂的非良构的系统，应用生态理论方法研究，构建电子课本（书包）的生态发展框架模型，指导整个标准和标准体系的建设．（２）融合观由于电子课本出版和发行是属于数字出版领域，而电子课本和电子书包应用是在教育领域，是数字化学习领域，因此电子课本与电子书包标准需要融合数字化学习领域和数字化出版领域的相关标准．同时，教师的教学、学生的学习都是围绕电子课本（书包）来展开的．电子课本（书包）既具有数字学习中学习对象的教学特性，还有着数字出版业中数字出版物的特性，融合了这两个行业的特点．韩绍伟（２０１０）提出，出版产业空间的重构，包括出版产业与其他产业之间边界的融合，出版与媒介产业的集中［８］．吴永和提出，电子课本作为数字出版和数字化学习领域的融合产物［９］．技术路线上，方正的ＣＥＢＸ内容格式融合出版的版式和流式技术．对电子课本的研究必须借鉴数字出版业和数字学习产业已有的技术标准和应用模式，从技术、应用和产业三个方面进行融合．（３）产业观电子课本（书包）作为一种新兴的教育媒介，它的出现对许多传统产业和领域产生了影响，例如：数字出版业、教育培训、硬件设备制造商等．２００３年２月，英国ＪＩＳＣ（联合信息系统委员会）发布的关于英国高校电子教科书发展战略与前景的研究报告，包括产业分析、市场分析、未来的前景、结论和战略建议［９，１０］．其中研究了电子教科书的生产和发行模式．对电子书包（课本）业态模式进行了研究，确定其体系架构和服务类标准．电子课本与电子书包系列标准研制的主要目的是规范、引领、推动相关产业发展和促进电子书包的教育应用创新．因此，必须从整个产业的视角来考虑整个电子书包标准体系．３　电子课本与电子书包体系框架从生态观、融合观和产业观三个研究视角，对获取电子课本与电子书包需求进行分析，构建电子课本与电子书包体系框架模型．３．１　电子课本与电子书包概念框架电子课本作为一种特殊的教育专用电子书，是教科书电子化或数字化之后形成的具有教育教学属性的数字出版物，是学习者使用电子书包进行学习的主要内容，在功能上兼具阅读性与教学性；而电子书包是整合了电子课本阅读器、虚拟学具以及连通无缝学习服务的个人学习终端［１］．标准是解决互操作性的问题，电子课本（书包）标准是解决电子课本与电子书包的学习内容、学习平台、学习工具和学习终端（人机交互）的互操作需求．图２为电子课本与电子书包概念框架图，从互操作层面体现概念框架．３７华东师范大学学报（自然科学版）２０１２年图２　电子课本与电子书包概念模型图Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｆｉｇｕｒｅ　ｏｆ　ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－Ｓｃｈｏｏｌｂａｇ（１）学习内容互操作：学习内容互操作指的是电子课本内容的互操作，包括学习者与内容的交互以及内容与内容之间的互操作．（２）学习工具互操作：学习工具互操作涉及虚拟学具的互操作问题，例如不同学具之间的组合使用、不同终端上学具之间的交互与协作等．（３）学习平台互操作：学习平台互操作涉及学习服务的互操作问题，例如在不同平台间学习资源的共享等．（４）学习终端互操作：在学习终端硬件设备层面的互操作，涉及软、硬接口规范和兼容性规范与环境适用性规范．特别是人机界面．３．２　电子课本与电子书包系统的体系框架模型电子书包系统主要包括学习内容、学习终端、学习工具和学习平台四大部分，如图３所示．其中，学习内容包括电子课本、电子书以及其他泛资源，是学习者使用电子书包时的学习对象．学习终端则是为学习活动的开展提供硬件支撑的设备，是使用电子书包进行学习时的主要媒介，学习工具和本地的学习服务承载在学习终端上．学习工具以虚拟学具方式来提供．学习平台则为电子书包系统提供各种远程服务，如资源推送、活动管理等．因此，电子课本与电子书包体系框架可划分为电子课本、学习终端、学习服务和虚拟学具四个部分．（１）电子课本在电子课本与电子书包系统中，电子课本是最重要的学习内容，它不同于一般的数字化出版物，它不仅具有阅读性，还具有关联系、富媒体性、交互性和开放性．对电子课本的研究，既要吸收目前已有的电子出版物格式的优点，解决电子课本内容互操作问题，还要在电子课本的元数据定义、内部结构表征、媒体展现等方面考虑教育特性．（２）学习终端电子书包学习终端是一类对学习有辅助作用的电子教育装备统称．随着技术的发展，这类教育装备在新的发展中进一步增强了产品功能，支持不同学习形式和多种学科．学习终端提供较强的学习功能，有些还具备开放式操作系统、支持容量扩充、播放器等功能．对数字化４７第２期吴永和，等：电子课本与电子书包技术标准体系框架的研究学习终端的研究将有利于规范和引导学习终端的设计、开发和应用．图３　电子课本与电子书包系统的体系架构模型Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｅ－Ｔｅｘｔｂｏｏｋ　ａｎｄ　ｅ－Ｓｃｈｏｏｌｂａｇ　ｓｙｓｔｅｍ （３）学习服务学习服务解决学习平台的互操作性的问题，为电子课本与电子书包系统提供学习服务．学习服务分为本机服务和远程服务。