基于widget的数字化资源建设与集成模型的研究与实现

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【摘 要】

传统的学习管理系统在通用的课程管理方面具有良好的性能，然而其网络学习资源局限于静态资源建设，或通过URL链接方式加载开放教育资源，其融合度不强。本文提出了一种基于widget技术的资源建设模型，一方面结合HTML/XML和Javascript等多种技术，自主开发个性化、交互式widget资源，另一方面通过在Moodle系统中部署嵌入“Widget Space （WS）”模块，引入更多的开放教育资源widget，使其无缝集成到Moodle课程中，在学生端呈现个性化、交互式自主学习的网络课程环境。实施结果表明，该模式大大提高了学生的学习兴趣和学习效果，改善了学习体验，在现代远程教育中具有推广意义。

【关键词】 widget技术；媒体资源；资源集成；远程教育

【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009—458x（2013）03—0054—05

引 言

学习管理系统（Learning Management System，LMS）是一种利用计算机的数据管理功能和网络的交互功能对教务教学等事务进行管理的平台，也是对教学过程进行信息化实现的系统。在众多的LMS系统中，开源LMS的优点不仅是完全免费，更重要的是可以做比较自由的二次开发。开源LMS系统很多，常用的有Moodle、aTutor、Sakai 等[1]。这些系统都具有良好的课程管理功能，如课程管理、作业管理、交互模块、教学资源建设等，教师利用系统中的各种工具为学生开发网络课程，然而课程资源主要局限在一些静态页面或链接到开放资源上，如Moodle课程管理系统的资源包括网页、标签、文件、文件夹和URL等。此外，当学生利用浏览器学习时，学习资源与学习活动分开，呈现给学生的资源满足不了学生在自主学习过程中对交互的需求。因此，本文在对Moodle学习管理系统进行二次开发的基础上，结合现代远程教学的特点，研究了交互式资源建设的方法和多方位开放教育资源的集成模式。通过当前流行的微件技术，结合Javascript及动画技术，实现了多种交互式资源制作，开发了一个可以集成开放教育资源的课程建设平台，其结果呈现给学生的是多模式资源高度聚合的课程网站，增强了学生体验度，提高了网络学习效率和效果。

Moodle是一个建立在计算机和网络技术基础之上的网络教学平台，教师利用平台制作课程的学习资源，学生利用浏览器在网络上学习课程。教师和学生主要通过论坛、即时讨论、博客等形式进行交流。尽管Moodle功能强大，但在实际教学应用过程中，由于环境和课程的差异性，总会出现一些新的个性化需求。虽然在Moodle开发社区中可以找到很多第三方开发的各种模块插件，但是对特定需求还是不能完全满足。因此就有大量关于Moodle二次开发的方法研究[2][3][4][5][6][7]。文献[8]对Moodle的二次开发过程进行了详细阐述，不仅对Moodle的基本架构做了详细的分析，而且就二次开发的形式和设计方法等作了基本研究。此外，创建在线动态学习小区[9]，开发考试插件，构建在线考试系统[10]等也是Moodle二次开发的具体应用领域。总之，对Moodle进行二次开发主要包括语言包、主题风格、功能模块以及插件开发等形式。

Widget可以看作是利用互联网编程模式通过XML和Javascripts实现的小应用，通常是一个插件，通称为微件，也是一块可以在任何基于HTML的Web页面上执行的代码，通常使用HTML、Javascript、Flash或iframe方式嵌入终端快速运行。微件能够主动从互联网获取信息，其表现形式多样，如视频、音频、动画、地图、新闻、小游戏、幻灯秀等。自2004年widget以来，由于它同时支持Windows和Mac操作系统，又具有身材小、方便嵌入终端快速运行、个性化强、易制作等特点，很快由静态widget发展到动态widget，并随着Web2.0和社会性网络软件（Social Network Software，SNS）网站的兴起，具有社会化属性的widget出现了。社会化属性的widget是指网站向用户提供可嵌入到网页的代码，嵌入到网页的内容具有用户自身的个性。一般，一个界面可以有多个widgets，即通过不同的widget可以在一个界面上分别显示来自不同网络服务的信息。用户可以根据自己的喜好，将多个widget重新排列组合成自己的界面，实现个性化的人机交互界面。Widget可以同时与多个Web服务器上的不同Web服务交互。

Widget应用广泛，一般表现为桌面微件和网页微件两种。微件开发技术基于标准的Web技术，如基于HTML、CSS、JavaScript等Web技术开发，易于部署，因此大量的应用是基于静态widget的嵌入提供网站更为丰富的动态效果，向其他网站提供服务。Microsoft、Yahoo！、Google等纷纷建设自己的微件产品，构建widget资源库，如YahooWidget，AppleDashboard，MicrosoftGadgets，以及Google Adsense系统中的网站流量统计脚本等。现在众多Web2.0网站向用户提供社会化widget，或为特定的大型SNS网站开发专门的widget，如Slide Show为Facebook、Youtube开发的照片幻灯程序。

随着移动互联网和嵌入式系统的发展，移动终端设备如手机和电视上的移动微件、TV微件技术的研究与应用也应运而生。国外运营商纷纷推出内置微件业务的定制手机，国内运营商联合各企业共同创建与微件相关的实验室和平台，积极探索微件的发展应 用[11]。文献[12]对手机客户端widget的应用需求、问题、技术方案等作了一些研究，介绍了OpenFace Widget技术方案的特点、结构及支持手机的基本功能调用。文献[13]则是面向移动终端，提出了在自有平台上进行widget引擎开发的方法，引擎选择Webkit浏览器内核作为页面处理引擎，进而实现移动widget的应用。

文献[14]在探索企业利用微件技术进行门户和应用的建设方面的不同途径，利用微件技术与开放系统对接，向中小企业提供各类微件应用，实现管理的标准化和能力的最大集。此外，一些基于微件技术的移动互联网应用聚合和分发平台的开发也随之兴起。如Mobee通过手机和互联网的无缝连接，向用户提供互联网信息获取和个人信息管理，信息采集通过添加页签和组件、RSS的方式设定自己的个人首页，聚合互联网上各种感兴趣的新闻、内容或工具、服务。

本文在研究widget技术的集成功能基础上，在学习管理系统Moodle平台上部署widget服务，将“Widget Space（WS）”嵌入到Moodle的资源建设的标准模块中，实现了微件技术与开放学习系统对接，一方面使课程建设者（专业教师）可以如同应用标准资源建设的功能一样直接应用，将任何Web服务器上任何形式的资源的URL直接加入到WS中，在学生端，一门课程的学习页面形式即呈现出来。另一方面，也可为某些课程的特定的应用开发专门的应用，即Widget App。

这种模式突破了学习管理系统（LMS）的传统资源建设模式，拓展了资源建设的功能与方式，是值得借鉴与推广的资源建设与集成模式。

基于微件的媒体资源制作与集成模式

1. 依托Moodle平台部署Widget Space

为了能够在课程管理系统中方便地使用widget资源及各种优质的开放教育资源，并将来自不同开放服务器的教学资源集成到同一课程，甚至同一页面中，本节基于Moodle课程管理系统的二次开发，在Moodle中部署“Widget Space（WS）”模块。

Moodle按功能封装的函数库面向对象的方法构建，实现其模块化架构，因此对于特殊需求可以通过模块（Modular）扩展的方式满足，通过服务器端各种插件实现Moodle的灵活性和适应性。然而其插件只能由系统管理员来完成操作，教师端和学生端都无法定制插件。与Moodle 的内置插件不同，widget是客户端的应用，其设置和制作可以跳过服务器直接添加，并通过使用HTML、Javascript、Flash或iframe方式嵌入到用户桌面、网页等地方。本文利用widget的这一特征，通过研究在“Windows+SQL server”环境中实现shindig[https：///vohtaski/shindig-moodle-mod]，在Moodle中部署添加模块（Modular） “Widget Space（WS）”，无缝嵌入到Moodle的资源建设模块中（如图1所示），该模块的应用方法与标准模块相同。一旦安装成功，教师可以通过WS模块定制一系列的微件应用资源，实现在单个课程页面上集成不同的服务，包括不同的学习资源、学习工具，以拓展个性化、交互式教学资源等，补充Moodle资源建设的方式。图2所示为教师端应用该模块添加Widget App的界面，在此，教师可以添加Widget App的URL或直接添加外部资源的URL、定义页面显示的列数等信息。

2. 基于“Widget Space”模块的资源集成模型框架

基于“Widget Space（WS）”模块的资源集成模式如图3所示。任何课程学习资源，都可以通过两种形式聚合到Moodle课程中：一是任意的开放教育资源，包括外部网络上的页面、文本、视音频、动画等，教师可以在WS模块中直接添加资源的URL，集成到Moodle课程中；二是通过自主开发，制作Widget app的方式，开发widget应用资源库，再通过WS模块集成到课程平台。通过这两种方式，所有的资源都可以聚合到Moodle课程中。

此外，现有的微件资源很多，常见的有Google Widget，Yahoo！ Widget，Opera Widget等，通过WS模块，专业教师也可以在课程中引入这些widget工具，增加课程学习的趣味性，改善学习体验。

Widget设计与应用开发

Widget开发主要基于Netvibes发起的标准UWA（Universal Widget API）[http：//]，所有基于UWA开发的widget，都可以顺畅地应用于iGoogle、、Opera、Yahoo！Widget等平台上。

本文在开发过程中采用HTML+CSS+Javascript的开发方式，并构建了一个widget服务器，将所有开发出来的widgets存储在服务器中，供教师调用。图4给出了数据结构课程中一个widget代码，其中标签说明这个XML文件包含了一个widget。标签说明了该widget的特征描述信息，说明这个widget应用在HTML上，其中封装了HTML和JS代码，是这个widget的主要内容。

应用及评估

1. 应用

本文首先将公共开放资源和自主开发的widget相结合，在Moodle平台上，采用资源集成模式，综合应用于网络远程教学的语言类课程学习中。图5所示是一个法语课程主页面，该法语课程是面向英语专业的学生开设的第二外语课，为了弥补语言类学习在远程学习过程中对发音自我检查、口语练习、翻译、查询等的需求，课程在设计过程中结合微件技术集成了6个不同的工具，包括：Google翻译、拼写检查、文本音频合成器、录音和播放模块、协同编辑等，学生在语言学习过程中，能非常方便地运用这些工具，在拼写、阅读、校正发音等诸多方面，都能很好地满足学生的学习需求。

Widget在计算机类课程中也得到了充分的应用，不仅利用已有的开放资源，而且还自主开发了一系列个性化的widget资源，包括将基于silverlight的交互资源二次开发成Widget app，这些widget的开发应用为学生提供了个性化、自主的学习环境，图5和图6为“数据结构”网络课程的学习页面，集成了自主开发的交互操作练习、活动跟踪模块、资源评价模块，以及igoogle上的一些小工具，如时钟、记事本、wiki搜索、小游戏、翻译等，学生在学习过程中可以随时了解基本信息，添加学习的事件备忘，搜索所需资源等。

在上述的应用实例中，我们在“法语”课程中做了对比试验。将参加学习的128个学生随机分成两组，第一组64位学生在传统的网络课程上学习，该课程没有应用微件技术，第二组64位学生则采用了集成微件技术的网络课程学习。一学期后，统计学习期末成绩结果发现，第二组的平均成绩比第一组高6.5分。同时从学生端的问卷调查反馈信息获知，这些工具的嵌入得到了学生的高度评价，学生们表示大大提高了他们的学习效率，增添了学习的趣味性、交互性和体验感。

2. 评估

为了评估该模式的实用性和用户的体验效果，本文实施了两个不同的调查，分别从教师角度调查评估该方法在网络课程建设中的可行性和实用性，从学生端调查评估该模式生成的课程学习环境的用户体验和有效性。整个问卷包括20个问题，其中10个问题是关于widget工具的可用性，另10个问题是关于系统的用户体验效果，问卷设计如表1所示。共59名参与课程建设的教师全部填写了系统可用性调查问卷。关于系统的用户体验效果的问卷，采取网络调查形式，所有参与采用集成微件技术的网络课程学习的387名学生都可以在网上填写问卷，最后有295位学生完整提交问卷，给予了反馈。

在调查系统实用性的过程中，本文采用的是SUS（System Usability Scale）[15]方法，该方法是人机交互设计领域中经常使用的方法。它包括10个调查用户对系统的实用性的满意程度的项目。本文在其标准的10个问题基础上根据该系统的实际情况略作修改，同时采用其标准的统计方法，对每个反馈者都可以根据反馈统计得到一个介于0～100之间的分数，分数越高说明对系统的实用性评价越好。根据59位教师对该问卷的反馈，最后统计结果为：最高分91分，最低分为58分，平均分为77分。根据文献[16]，这个分数显示该系统的实用性评价是比较好的。

另一方面在调查学生端的用户体验过程中，本文应用的是AttrakDiff2 [17]的简化版，即包含了10个问题。该方法被文献[18]证明是可以有效调查用户体验的。该方法中的统计方法与SUS类似，最后根据295名学生填写的问卷调查统计得出平均分为74.5，结果表明该系统具有较好的用户体验。

结论及展望

本文突破传统课程管理平台上静态资源建设的局限，充分应用现有的widget技术，并综合应用JavaScript、HTML/XML等技术，研究并实现了个性化widget资源的开发。此外，提出了基于Moodle系统的资源集成模式，通过在Moodle系统中部署类似于标准模块的“Widget Space”模块，实现了多种来源、多方位资源的集成，从而给学生呈现了个性化交互式的学习环境，实践表明该个性化的学习环境被学生接受，并且学习效果显著提高。

然而，在使用微件技术开发widget技术的过程中，教师在没有专业技术人员支持的情况下，当发现了很好的开放教育资源时，只能通过WS标准模块将其URL嵌入到课程页面中，其融合度远远不如Widget app。因此针对教师无法自行建设Widget app问题，下一步的工作是开发Widget app 制作工具，使得教师可以自主开发widget应用资源。另一方面本文提出的资源集成模式，将在今后的网络教学中大力推进，同时将组织更多的技术开发人员与专业教师组成工作小组，设计并实现更多适用于网络远程教学的widget资源。