ＸＭＬ技术在网络教育中的应用

摘要：本文分析了ＸＭＬ的由来、特点、文档结构，探讨了基于ＸＭＬ的网络教育标准的开发与应用情况，并就基于ＸＭＬ的网络教材与其他多媒体网络教材进行了八个方面的比较。
关键词：ＸＭＬ技术  网络教育  链接
中图分类号：Ｇ４３４
一、ＸＭＬ概述
１．什么是ＸＭＬ？
ＸＭＬ是ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ（可扩展标记语言）的缩写。ＸＭＬ由万维网联盟（Ｗ３Ｃ：Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）的ＸＭＬ工作组于１９９６年开发成功。１９９８年Ｗ３Ｃ正式批准与公布了ＸＭＬ １．０。
ＸＭＬ主要是针对ＨＴＭＬ的不足而提出的。ＨＴＭＬ是目前仍十分流行的超文本标记语言，由欧洲粒子物理实验室（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）的研究人员在２０世纪８０年代末开发，并由Ｗ３Ｃ组织于１９９０年发布。ＨＴＭＬ是一种标示多媒体数据在网上的显示样式而不考虑其语义内容的语言。随着网络应用的迅速拓展，ＨＴＭＬ存在的不足也日益凸现出来：其一，造成网上信息的识别、抽取、检索、过滤、归类困难；其二，造成网上信息共享与重用困难；其三，造成网上带宽与服务器利用率低、运行效率低；其四，可扩展性差。为了克服这些缺点，Ｗ３Ｃ组织成立了专门的工作组，以１９８６年就已公布的庞大的标准通用标记语言ＳＧＭＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＩＳＯ８８７９）为基础，经过简化与改造，形成了一套标示数据语义内容与结构的语言——ＸＭＬ。ＸＭＬ包括：
●ＤＴＤ——文档类型定义（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｔｙｐｅ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）。
●ＸＳＬ——可扩展格式语言（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｓｔｙｌｅ Ｌａｎｇｕａｇｅ）。
●ＸＬＬ——可扩展链接语言（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｌｉｎｋｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ）。
ＸＳＬ是专门用于解决ＸＭＬ文档表现问题的语言，使用ＸＳＬ可将ＸＭＬ文档转换成ＨＴＭＬ文档加以显示。ＸＬＬ突破了ＨＴＭＬ中的链接限制，能支持可扩展的链接和多方向链接，如支持独立于地址的域名链接、双向链路、环路、多个源的集合链接等。
２．ＸＭＬ、ＨＴＭＬ与ＳＧＭＬ的关系
ＸＭＬ与ＨＴＭＬ是两个相对独立但并不对立的语言标准。ＨＴＭＬ的目的在于标示数据以便在浏览器上显示出来，而ＸＭＬ的目的在于标示数据语义以便机器自动进行深层次的加工处理。ＸＭＬ与ＨＴＭＬ都属于ＳＧＭＬ这种元语言（ｍｅｔａ－ｌａｎｇｕａｇｅ，用于定义语言的语言）的子集。
ＳＧＭＬ是描述电子文档的国际化标准。它是用于书写其他语言的元语言，以逻辑化和结构化的方式描述文本文档，主要用于文档的创建、存储及分发。ＳＧＭＬ十分庞大（例如，ＳＧＭＬ的语法说明即长达５００页），既不易学，也不易用，甚至在计算机上实现都较困难。
ＨＴＭＬ是ＳＧＭＬ的早期简化版。它简单、易学、易用，句法简明，普及迅速。但其对数据语义的回避与固化的标记策略，造成难以适应日益丰富、复杂、多样的网络应用的需要。
ＸＭＬ是ＳＧＭＬ的近期简化版。ＸＭＬ的主要特点有：
●语义性。是一种面向数据语义的标示语言，取消了ＨＴＭＬ的显示样式与布局描述。
●可扩展性。人们可以自定义元素，以满足个性化应用的需要。而ＨＴＭＬ的标记数量是固定的。
●结构化。ＸＭＬ文档应粘附一个特殊的结构，否则就不能成为ＸＭＬ文档。
●大小写敏感。比如〈ｐ〉与〈Ｐ〉是不同的，而这在ＨＴＭＬ中是等同对待的。
３．ＸＭＬ文档的基本结构
一个有效的ＸＭＬ文档是指拥有一个ＤＴＤ参考文件的文档。ＤＴＤ可以看成是标记语言的语法文件，它实质上是一套定义ＸＭＬ标记如何使用的规则。ＤＴＤ定义了元素、元素的属性和取值，以及哪个元素可以被包含在另一个元素中的说明。ＸＭＬ解析器就是使用ＤＴＤ来解释ＸＭＬ文档以便他人共享的。当然，如果ＸＭＬ文档采用的是一些国际标准协议中通用的标记与词汇，而没有什么需要特别说明的内容，则可以采用所谓“简化格式的ＸＭＬ文档”——不带ＤＴＤ。但不带ＤＴＤ的ＸＭＬ文档必须在开始处声明ｓｔａｎｄａｌｏｎｅ。
ＤＴＤ既可以作为一个独立的文档提供，也可以嵌入到ＸＭＬ文档内。当解释器接收到一个附带ＤＴＤ的ＸＭＬ文档时，会检查文档是否结构良好，是否符合ＤＴＤ的类型定义。但ＤＴＤ也有不足之处，例如，不能定义元素的数据类型。为此，有些开发者又提出所谓“ＤＣＤ”（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，文档内容定义）。
４．ＸＭＬ的应用领域
ＸＭＬ的应用领域日趋广泛。与ＸＭＬ相关的软件主要有三种：ＸＭＬ浏览器、ＸＭＬ解析器或应用程序、ＸＭＬ编辑器。正在展开的应用主要有：
●电子数据交换ＥＤＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄａｔａ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ）。ＸＭＬ文档可以描述多种票据、表单并加密，可用于各用户间的单据交换。
●数学标记语言ＭａｔｈＭＬ（Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）和化学标记语言ＣＭＬ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）。可用于描述数学公式、化学公式与物质结构。
●开放式软件描述格式ＯＳＤ（Ｏｐｅｎ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）。可用于详细描述软件的规格、使用说明及可运行平台等。
●通道定义格式ＣＤＦ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｆｏｒｍａｔ）。该格式是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司在ＩＥ ４．０浏览器中使用的数据格式，可用于描述活动通道的内容和桌面部件，指明通道的信息及其更新情况，使不同平台的互操作成为可能。
●开放式财务交换ＯＦＸ（Ｏｐｅｎ Ｆｉｎａｎｃｉａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ）标记集。用于描述会计事务所等与客户间的业务往来。
●语义检索（智能搜索）。
●按需点播。
●基于ＸＭＬ的网络教育资源（教材）标准。
二、关于基于ＸＭＬ的网络教育标准的开发与应用
ＸＭＬ作为网络数据开发、管理和利用的可扩展的新一代标记语言，对于网络教育中的课程、教学、管理、环境建设具有重要的规范、指导作用。由于ＸＭＬ有ＤＴＤ，可以作为派生其他置标语言的元语言，因而不少多媒体教育、网络教育、远程教育工作者努力开发适合教学需要的基于ＸＭＬ的行业标记语言及有关标准。国际国内较有影响的研究组织及研究成果有：
１、美国国防部基于ＸＭＬ的“高级分布式学习”研究项目
１９９７年，美国国防部启动了一个名为ＡＤＬ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ，高级分布式学习）的研究项目。通过该项目的研究，提出了ＳＣＯＲＭ（Ｓｈａｒｅａｂｌｅ Ｃｏｕｒｓｅ Ｏｂｊｅｃｔ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｏｄｅｌ，可共享课程对象参照模型）。该模型的建构，旨在解决分布式学习课程从一个平台到另一个平台的迁移问题、不同课程的可重用共享构件的创建问题、课程素材的快速准确查找问题。ＳＣＯＲＭ采用ＸＭＬ作为定义数据及其意义的共同语言，先后已推出了几套标准规范。如课程内容元数据规范，基于ＸＭＬ课程结构表示规范，及与运行环境有关的一组规范。
２、“全球学习联盟”（Ｇｌｏｂａｌ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）基于ＸＭＬ的ＩＭＳ标准
１９９６年，美国大学校际交流委员会（ＥＤＵＣＯＭ）设立了一个称为ＩＭＳ（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，教学管理系统）的研究项目。该项目的研究后来发展成非赢利性的ＩＭＳ“全球学习联盟”。该组织进一步制订出了基于ＸＭＬ的ＩＭＳ学习技术系统行业规范，在世界许多地区推广使用。目前，ＩＭＳ标准已提供如下规范：
●学习资源元数据规范（ＩＭＳ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｒｅｓｏｕｒｓｅ Ｍｅｔａｄａｔａ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）。
●内容包规范（ＩＭＳ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）。
●问题与测试规范（ＩＭＳ Ｑｕｅｓｔｉｏｎ ＆ Ｔｅｓｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）。
其中，ＩＭＳ的内容包规范简明而实用，已被微软公司进行了进一步的商业开发。ＩＭＳ规范要求每套网络教材文件系统中必须有一个名为“ｉｍｓｍａｎｉｆｅｓｔ．ｘｍｌ”的ＸＭＬ文件，在这个文件中定义出教材内容的来源与组织结构。
我国上海交通大学远程教育研究室在国家自然科学基金项目“智能化、标准化、开放式的远程学习模型”的子项目研究中，进行了“基于ＸＭＬ的Ｗｅｂ课件制作管理工具”的探讨。其中就采用过ＩＭＳ的内容包规范和ＩＭＳ的学习资源元数据规范。
３、华东师范大学基于ＸＭＬ的课件标记语言ＣｗＭＬ
１９９９年，华东师范大学的一些学者进行了用ＸＭＬ构造网络化多媒体课件的研究。在此基础上，该校多媒体技术研究室提出了一个课件标记语言（Ｃｏｕｒｓｅｗａｒｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＣｗＭＬ）。
ＣｗＭＬ的定义是：“一个行业可以使用ＸＭＬ来定义一套专用的ＤＴＤ（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｔｙｐｅ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）集合，来规范该行业的信息传递，使用ＸＭＬ来定义专用于课件点播系统的语言规范，我们称它为ＣｗＭＬ。”
ＣｗＭＬ的设计思想是：在课件的信息组织中记录课件的总体结构信息、页面信息、媒体信息、媒体之间逻辑联系及课件外部表现等信息，以便为课件的管理与共享使用奠定基础。
ＣｗＭＬ实质上是一系列标记语言的选用与集成。例如，课件的信息组织方式基于ＸＭＬ，课件的外部表现基于ＸＳＬ和ＨＴＭＬ，有关专业标记选用ＭａｔｈＭＬ与ＣＭＬ，同步控制选用ＳＭＩＬ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ），虚拟现实选用ＶＲＭＬ。
基于ＣｗＭＬ的课件点播系统的基本原理是：用户和课件服务器可通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ进行信息交换；用户的需求（Ｄｅｍａｎｄ）经过“用户需求处理器”转变为对课件的访问需求，并交给课件管理器；课件的播放过程与用户端的具体环境有关。若以Ｗｅｂ作为运行环境，课件视图生成器就把ＣｗＭＬ文档转换为网络浏览器可解释的格式ＨＴＭＬ或ＤＨＭＬ进行播放，若课件运行于专用环境中，可将课件转换为特定应用程序能够处理的格式再进行播放。
４、中国教育部的现代远程教育标准研究项目
２０００年，教育部科技司启动了现代远程教育标准（Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｌｅａｒｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ，简称ＤＬＴＳ）研究项目，同时成立了现代远程教育标准化委员会。ＤＬＴＳ项目的目标是：以国际国内现代远程教育的大发展与大竞争为背景，以促进和保护我国现代远程教育的发展为出发点，以实现资源共享、支持系统互操作、保障远程教育服务质量为目标，通过跟踪国际标准研究工作和引进相关国际标准，根据我国教育实际情况修订与创建各项标准，最终形成有中国特色的现代远程教育标准体系。同时，通过该项目的研究，形成一支我国信息化教育标准研究队伍，使我国今后有能力参与此领域的国际协作与竞争。其基本开发思路是七个“结合”：长期规划与短期目标相结合；国际引进与国际参与相结合；自由申请与政府指导相结合；技术条件与教育文化相结合；高校力量与企业力量相结合；标准沿用与开发创新相结合；国际化与本地化相结合。
ＤＬＴＳ委员会由华东师范大学、清华大学、湖南大学、华中科技大学、华南理工大学、上海交通大学、北京大学、北京师范大学等院校的专家及有关领导组成。该委员会已制定出ＤＬＴＳ的包括３０个子标准的研究计划，开通了“中国现代远程教育技术标准委员会”网站（ｗｗｗ．ｄｌｔｓ．ｍｏｅ．ｅｄｕ．ｃｎ），举办了研讨会（２００１年１２月，北京）。从该委员会２００１年１２月以光盘形式出版的《现代远程教育规范汇编（一）》来看，实际上已推出的ＤＬＴＳ规范征求意见稿已有１４项，内容涉及ＤＬＴＳ研究计划中的１１个子标准，见表１。
标准分类
子    标    准（编号）
总标准
系统架构与参照模型（DLTS-1，★）； 术语（DLTS-2，★）
教学资源相关标准
学习对象元数据（DLTS-3，▲）；语义与互换绑定（DLTS-4，▲）；数据互换协议（DLTS-5）；HTTP绑定（DLTS-6）；课件互换（DLTS-7）；课程编列（DLTS-8）；内容包装（DLTS-9，★）；问题/测试互操作（DLTS-10，★）
学习者相关标准
学习者模型（DLTS-11，★）；任务模型（DLTS-12）；学生身份标识（DLTS-13，★）；学力定义（DLTS-14，★）；终身学习质量描述（DLTS-15）；协作学习（DLTS-16）
教学环境相关标准
平台与媒体标准引用（DLTS-17，★）；工具/代理通信（DLTS-18）；企业接口（DLTS-19）；教学管理（DLTS-20，▲）；用户界面（DLTS-21）
教育服务质量相关标准
教学资源评价（DLTS-22）；教学环境评价（DLTS-23）；教育服务质量管理（DLTS-24）
本地化标准
标准本地化规范（DLTS-25）
跟踪研究课题
虚拟实验（DLTS-26）；自适应学习（DLTS-27）；标准上层本体（DLTS-28）；内容分级（DLTS-29）；教育管理信息系统（DLTS-30）
标准化开发支撑系统
标委会工作网站
表１ 中国ＤＬＴＳ研究概况
（注：所有这些标准的开发都有形成“草案”，试用和论证形成“参照标准”，然后成为“正式标准”的过程。全部工作计划于２００３年底完成。★表示已于２００１年１２月推出该规范的征求意见稿。▲表示已于２００１年１２月推出该规范部分内容的征求意见稿。）
通过对这些已推出的规范进行分析，笔者认为：
●该研究意义重大。它有助于克服网络教育资源开发中各自为政与低水平重复现象，提高教学资源开发的协作、共享与管理水平，增强我国加入ＷＴＯ以后在该领域的国际竞争力。
●应该在更广泛的参与面上引起学术界及所有教育工作者的重视，从而为该标准的推广应用奠定基础。
●加强对ＸＭＬ技术与ＤＬＴＳ的宣传普及与教育。
●建议开发出多个实用版本。目前已推出的１４项规范中，有关术语、参数、属性规定较详细，但对一般教师而言，很难花大量时间、精力去记或查找一大堆术语与规定。因此，将其按用途加以简化十分必要。
●建议开发出基于ＤＬＴＳ的实用工具平台，以提高网络资源开发的工作效率与标准化水平。
三、基于ＸＭＬ的网络教材与其他多媒体网络教材的比较
综上分析，基于ＸＭＬ的网络教材与基于ＨＴＭＬ的网络教材及传统的多媒体课件，在创作方式、信息抽取、资源重用、存储形式、教材管理、播放使用等许多方面存在不同，见表２。
基于XML的网络教材
基于HTML的网络教材
传统多媒体课件
开发思路
基于媒体素材内容的标识、共享与重组
基于媒体素材形式的标识与链接
按一定的教学策略整合媒体素材，并打包成固化的可执行文件
开发技术
利用XML语言、VC等高级编程工具、网络平台、XML解释器及SQL等数据库工具进行开发
利用HTML语音和FrontPage、 Dreamweaver等多种工具进行开发
利用Authorware、方正奥思等多媒体工具进行开发
标记方式
不限制，可自定义
受HTML语言限制，不能自定义
没有进行标记
教材形态
包括DTD文件，素材库文件及其它XML的支持文件
网页集
可执行的多媒体文件
信息抽取
可自动抽取教材内容信息
较难抽取教材内容信息
不能抽取课件内容信息
资源重用
结构化、可积化地组织教材，重用性好
结构化地组织教材，可链接使用，但较难重用
无法重用
存储方式
以分布的方式存储在多个教材资源服务器中
以分布的方式存储在多个网站中
大多存储于用户本地
使用方式
可智能重组使用
可远程浏览与下载使用
可个别播放与操作使用
表２　基于ＸＭＬ的网络教材与其它多媒体网络教材之比较
（作者单位：湖南师范大学教育技术系　湖南长沙　４１００８１）
参考文献
１ 祝智庭，《网络教育技术标准化全景透视》，《新世纪全国网络教育学术研讨会论文集》，中国电化教育协会，２００１年６月。
２ 申瑞民、许颜青，《基于ＸＭＬ的Ｗｅｂ课件制作管理工具》，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｌｃ．ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
３ 杨静、顾君忠、刘盈盈，《用ＸＭＬ构造网络化多媒体课件》，华东师范大学学报（自然科学版），１９９９年
４ 顾君忠、贺梁、王河著，《现代远程教育技术导论》，华东师范大学出版社２０００年版。
５ 彭绍东著，《信息技术教育学》，湖南师范大学出版社２００２年版。