1、CELTS-1：系统架构与参考模型规范CELTS-1：系统架构与参考模型规范（一） 本规范的目的一般而言，开发系统体系架构的意义在于发现高层的框架以便理解某类系统、其子系统和与相关系统的交互作用。在远程网络教育领域，虽然可能有多种体系架构存在，这里提出的体系架构也不是设计单个系统的蓝图，但它是用于设计一般系统的框架，还可分析与比较这些系统。通过在一般化层次下揭示不同系统的共享构件，该体系架构有助于构件和子系统的设计与实现，这些构件与子系统是可复用的、便宜的、可修改的，并可确定关键的互操作性接口和服务。本标准有助于形成一般的网络教育技术系统的指导方针。本规范为以信息技术支撑的学习、教育和训练系统
2、指定了一个高级别的体系架构，它描述了高层系统的设计和这些系统的构件。本规范涵盖了很宽泛的系统范围，有我们熟知的网络教育技术、教育和训练技术、计算机化训练、计算机辅助教学、智能授导和元数据等。该规范具有内容无关性、文化无关性和平台无关性。本规范还带有以下目的：（1） 提供了用于理解现存和未来系统的框架。（2） 通过识别关键的系统接口来提高互操作性和可移植性。（3） 整合那些至少在 5-10 年内仍适应于新技术和网络教育技术系统的技术水平。（二） 本规范的范围本规范所用的网络教学系统模型是从 IEEE LTSC 提出的学习技术系统参考模型（将成为 IEEE 14841 标准）移植而来的。该模型的开
3、发包括六个步骤：* 第一步：从所有的利益关系者（具有共同利益的一群或一类人、组织、实体）那里搜集对系统的要求。* 第二步：从现有的系统、产品和服务中搜集所有的特征、可能和约束。* 第三步：产生主题范围内的抽象（概念上的理解） 。例如：某个系统由三个抽象层组成(1) 获得原始信息产生低层抽象；(2) 获得低层系统产生中层抽象； (3) 获得中层系统产生高层抽象。* 第四步：产生更高层次的抽象直至系统构件数量很少（如 37 个构件） 。抽象层的数目与要求系统简化构件所需采取的步骤数目相等。从这一点来看，系统可假想成是一个系统体系架构的候选者。* 第五步： 单独针对系统的标准从系统的最高抽象层（最一
4、般的概念）向下重新实现系统，在下一个低的层次重新生成系统的功能、接口和兼容性。例如：获得高层抽象然后重新实现中层抽象。精确地说，中层抽象和一般化是高层，高层通过约束加以实现是中层。从 CELTS 的观点来看，抽象和实现是相反的操作。* 第六步：在第五步的基础上，继续实现下面更低层次的功能。在候选的体系架构和实现约束的基础上，系统功能重新得到实现。如果重新实现的系统不符合所有的要求，或者不包括现有的系统（第二步） ，那么该候选体系架构不是系统的体系架构（返回到第三步） ，或者现有的系统需要重新评估（返回到第二步） ，或者系统的要求需要重新评估（返回到第一步） 。否则，如果候选体系架构符合所有的要
5、求，并且包含现有的系统，那么这个候选体系架构就是一个系统体系架构。当然它不是唯一的系统体系架构-可能存在几个适合的系统体系架构。图 1. CELTS 五个抽象-实现层次概貌。只有第三层（系统的构件）是规范性的这个体系架构开发过程的结论是：为了保持系统的功能性、兼容性和与相关系统的连接性，新的框架需要有重要的、公共的构件和可识别的接口来理解系统。换言之，新系统在某种程度上要与原始的系统具有同样的表现。CELTS 的第三层（系统构件）和第五层（编码，协议）提及了互操作性问题。第三层是基于构件的体系架构，它描述了网络教育技术系统的种类（从实现技术的观点） 。第五层支持工业标准和交叉的工业标准，该标准
6、直接支持较低层次的信息技术互操作性。在该标准中仅有第三层是标准化的。下面确定 CELTS 的系统构件，括号中的字母代码是 CELTS 系统构件的缩写。学习实体(LE)、从学习者实体到评估的行为数据流(B)、评价过程(E)、从评价到指导的评估数据流 (A)、在评价和学习者记录之间的绩效数据流 (P)、学习者记录数据存储 (R)、从学习者记录到指导者的绩效和偏好数据流 (P1)、从指导者到学习者记录的绩效和偏好数据流(P2)、在学习者实体和指导者之间的学习偏好 (LP)、指导过程(C)、从指导到学习资源的查询控制流 (Q)、学习资源数据存储(LR)、从学习资源到指导的分类信息数据流(QI)、从指导
7、到发送的定位数据流(L1)、发送过程 (D)、从发送到学习资源的定位控制流(L2)、从学习资源到发送的学习内容数据流 (LC)、从发送到评价的交互情景数据流 (IC)、从发送到学习者实体的多媒体数据流(M)。（三） CELTS 系统架构和参照模型CELTS 体系架构在广泛的学习和教育领域具有适用性。这些细化层从最高层到最低层依次为：* 学习者和环境交互：指明学习者通过与环境的交互对知识或信息的掌握、迁移、交换、陈述、发现等等。* 有关学习者的设计特征：涉及学习者对网络教育技术系统设计产生的影响。* 系统构件：正如在有关学习者的设计特征中所指出的那样，描述基于构件的体系架构。* 实现的观点和优先
8、权：参照系统构件层次子集从不同的视角描述网络教育技术系统。* 可操作的构件和互操作性-编码、APIs、协议：正如在利益关系者的观点中所指明的那样，描述一般的“即插即用“（互操作的）的构件和基于网络教育技术架构的信息技术接口。从管理者的角度来看：这五层代表了技术分析领域的五个独立的部分。如：独立于一个实现（如：编码、APIs 和一个实现的协议-第五层）来讨论一个抽象（如：CELTS 系统构件-第三层） 。换言之，即使第三层包括诸如“评价“和“指导“构件，这些构件仍是概念上的，因为在实际实现中没有必要指出“评价“和“指导“是可分的、可确定的构件。从教师与学习者的角度来看：CELTS 层次有助于把大
9、框架从细节中分离出来。层次的使用有助于读者一步一步地明白问题。（四） CELTS 的系统构件1. CELTS 构件类型：图 2 CELTS 系统构件CELTS 系统构件是:* 过程：学习者实体、评价、指导、发送。 * 存储：学习者记录、学习资源。 * 流程：学习偏好、行为、评估信息、绩效和偏好信息（三次） 、查询、分类信息、定位器（两次） 、学习内容、多媒体、交互情景构件的操作有下列形式：(1) 学习风格、策略和方法等作为学习偏好在学习者和其他的利益关系者之间协商和沟通； (2) 学习者在多媒体交互的情景中被观察和评价； (3)评价产生评估或绩效信息； (4)绩效信息存储在学习者的历史数据库中
10、； (5) 指导者评审学习者的评估、偏好、历史绩效及未来学习目标等信息； (6) 为了合适的学习内容指导者通过查询和分类信息搜寻学习资源； (7) 指导者从可用的分类信息里精选定位器并把定位器传送给发送过程，如：课程计划； (8) 传送过程基于定位器从学习资源中精选的学习内容并将学习内容通过交互的多媒体方式传递给学习者。在所给的学习情景中，在系统构件和个体间没有必要一一对应起来。一个个体可能代表所处学习情景里的多个系统构件，如：代表学习者实体的个体可能在自定步调的学习环境中代表指导者。同样，多个个体可以代表所处学习情景里的单个系统构件，如：由几个人组成的合作学习组可代表一个学习实体。虽然单一的
11、构件集合已被描述，但在所给的学习情景中可能同时存在不同的学习体验。如：虽然只有一门“物理“课程供学习者参加，但由数学系和计算机科学系联合开设的这门课程可培养两种不同的学习体验。2CELTS 子标准的系统构件运用 CELTS 体系架构来描述 CELTS 的子标准，下面是对学习者模型工作小组（CELTS-11 ）系统构件的描述。总结CELTS-11 学习者模型工作小组。CELTS设计优先权首要的:与学习偏好通信的协议。评估信息的协议和格式。绩效和偏好信息的协议和格式。学习者实体维护其学习者记录的能力。学习者记录的功能和协议。指导者支持学习者实体的目标的功能。次要的:可观察行为的协议和格式。为了评价过程，使多媒体与行为反应有关联的交互情景的协议与格式。非-CELTS重点首要的:用于课程编列、计划和学习体验日程安排的学习者模型。学习者进展的反馈评估。学习者历史记录的绩效和偏好信息。次要的: 可观察行为的编码。其他的观点学习者记录的安全性和完整性。1
