CN101819724B - 基于scorm的虚拟训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SCORM的虚拟训练系统，由虚拟课程运行模块及虚拟课程创作模块组成；虚拟课程运行模块包括服务器端、客户端、API实例端；虚拟课程创作模块主要由：课程结构设计部件、可共享内容对象划分部件、可共享内容对象制作部件、课程包聚合与输出部件及标准课程测试部件组成。本发明将三维虚拟训练内容封装到SCORM学习系统框架下，使虚拟培训具有在线学习、考核、记录等功能，从而真正成为实用化的培训系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种模块平台，尤其涉及一种基于SCORM的虚拟训练系统，属于三维虚拟训练技术领域。
背景技术
三维虚拟技术常用于复杂装备(飞机、汽车、舰船等)的驾驶、操作任务训练(起飞着陆程序、特情处置、战术对抗等)和维修、维护任务训练(日常维护任务、设备拆装程序、故障排查流程等)。
目前，市场上的三维虚拟训练系统平台不能在常规学习管理系统架构下运行，虚拟课程由专门厂家设计，缺乏通用性，无法重用，价格高昂，训练课程的更新极为受限；通用的E_Learning(网络化学习)平台只支持文字、二维对象，不能支持三维交互对象，也无法支持三维交互操作的学习、考核全过程记录，更无法支持实时仿真(如飞行仿真)的自主学习、在线反馈、考核过程记录等。
发明内容
针对目前市场上的三维虚拟训练系统平台不能在常规学习管理系统架构下运行，虚拟课程由专门厂家设计，缺乏通用性的问题，通用的E_Learning(网络化学习)平台不能支持三维交互对象及实时仿真训练的问题，本发明提供了一种基于SCORM的虚拟训练系统。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于SCORM的虚拟训练系统，由虚拟课程运行模块及虚拟课程创作模块组成；虚拟课程运行模块包括：至少一服务器端、客户端、API适配器；虚拟课程创作模块主要由：课程结构设计部件、SCO划分部件、SCO制作部件、课程包聚合与输出部件及标准课程测试部件组成。
服务器端主要包括LMS服务器，客户端包括API适配器、SCO模块及微单元模块；
服务器端实现：服务器端的控制器负责监听LMS服务器上的活动，LMS服务器负责把监听到的活动交付于API实例适配器；当有请求保存数据的活动时，API适配器将数据模型的元素保存值存入数据库；将全部的通信信息序列化到服务器工作目录下的运行环境交互信息文件夹中；当请求读取数据时，将已有的交互文件读出，放入相应流中；
客户端实现：由SCO发起所有的SCO和API实例适配器之间的通信；由于SCO需要发起同LMS的通讯，所以SCO在被交付给网络浏览器之后，必须找到API适配器的方法；SCO资源发起同API适配器的所有通讯，之后API适配器再同LMS通讯；SCO找到了API适配器后，SCO调用API方法，SCO由LMS启动后，自动搜索API适配器；
API适配器实现：为了让SCO能找到API适配器，IEEE为API适配器对象在DOM树中定义了一个强制性名字：API_1484_11；API适配器使用Javascript实现之前所提之API函数，如果LMS是微软平台，API适配器使用COM技术实现；
虚拟课程运行模块对三维交互仿真课程和三维实时仿真课程依据SCORM规范进行组织和封装，使虚拟课程在符合SCORM规范的LMS下正常运行；三维交互仿真课程包括三维知识对象和虚拟仪表对象。虚拟课程运行模块支持三维交互仿真课程和三维实时仿真课程的加载、运行和数据管理；虚拟课程运行模块是一种通过SCORM API实现SCO与LMS之间、基于HLA的SCO与实时仿真进程间通讯的系统，将虚拟训练纳入SCORM学习系统规范。
本发明将三维虚拟训练内容封装到SCORM学习系统框架下，使虚拟培训具有在线学习、考核、记录等功能，从而真正成为实用化的培训系统。三维训练课程按SCORM标准封装，可在异构的运行平台上执行，进而达到课程内容可共享的目的。支持按S1000D标准生成的技术手册导入，生成培训课程。实现了虚拟课程内容的结构化、模块化、标准化，制作流程化。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的虚拟课程运行模块LMS与SCO之间通讯原理图。
图2为本发明的虚拟课程运行模块SCO与实时仿真进程之间通讯原理图。
图3为本发明的虚拟课程创作模块部件图。
图4为本发明的构成框图。
具体实施方式
SCORM：为可共享内容对象参考模型，是由美国ADL(高级分布式学习)组织提出的一个学习系统标准。可共享内容对象(SCO)。LMS：学习管理系统.XML：可扩展标记语言CMS：为内容管理系统。API：应用程序接口。Asset：SCO中的组件，内容聚合的最小单元。HLA：分布式实时仿真通讯的高层架构。
如附图4所示，本发明由虚拟课程运行模块及虚拟课程创作模块组成，虚拟课程运行模块包括服务器端和客户端，服务器端主要包括LMS服务器，客户端包括API实例适配器模块、SCO模块、及微单元模块。虚拟课程创作模块主要由课程结构设计部件、可共享内容对象(SCO)划分部件、可共享内容对象(SCO)制作部件、课程包聚合与输出部件(SCOM包<zip>)、标准课程测试部件组成。
虚拟课程运行的LMS与SCO间的通讯原理如图1所示，一、服务器端实现：服务器端的控制器(action servlet)负责监听LMS服务器上的活动，LMS服务器负责把监听到的活动交付于API实例适配器；当有请求保存数据的活动时，API实例适配器将全部信息序列化到SCO(可共享的内容对象)中，将必要的信息(数据模型的元素保存值)存入数据库(微单元)；将全部的通信信息序列化到服务器工作目录下的运行环境交互信息文件夹中；当请求读取数据时，将已有的交互文件读出，放入相应流中。二、客户端实现：由SCO发起所有的SCO和API实例适配器之间的通信；由于SCO需要发起同LMS(学习管理系统)的通讯，所以SCO在被交付给网络浏览器之后，必须找到API适配器的方法。SCO资源发起同API适配器的所有通讯，之后API适配器再同LMS通讯；SCO找到了API实例后，SCO就可以调用API方法，如启动和结束。SCO由LMS启动后，自动搜索API适配器。三、API适配器实现：为了让SCO能找到API实例，IEEE为API实例对象在DOM树中定义了一个强制性名字：API_1484_11。API适配器可使用Javascript(描述语言，为一种程序语言)实现之前所提之API函数，如果LMS(学习管理系统)是微软平台，API适配器可使用COM等技术实现。
虚拟课程运行模块中基于HLA的SCO与实时仿真进程之间通讯原理如图2所示。一、客户端发送请求，通过Applet初始化并运行SCO；SCO执行学习对象和学习内容(如，对于实时仿真，需具备初始化参数)。二、SCO发送HLA包初始化实时仿真(使用HLA)。三、学员在实时仿真中执行任务；实时仿真向SCO发送飞行器和学员数据(使用HLA)。四、SCO评估学员动作；SCO向学员显示反馈(使用HLA)；SCO通过对cmi数据模型元素的读写，向LMS发送信息(通过api函数及cmi数据模型)。五、SCO向实时仿真发送“撤销指令”，通讯结束(使用HLA)；SCO运行结束，通过CMI数据收集Applet将训练过程数据存入LMS数据库中。
虚拟课程运行模块的作用：
(1)内容聚合导入与处理部件：实现包的导入、处理与清单文件解析；
(2)SCO加载与运行部件：启动、运行SCO，以便SCO与API适配器通讯；
a、启动SCO及SCO中的组件，如图元类素材、仿真类素材、仪表类素材；
b、发现LMS提供的API实例；
c、使用API实例与LMS服务器进行初始化通信和读取或设置值。
d、使用API实例通知LMS服务器结束。
(3)API适配器创建部件：通过Javascript实现API适配器，以便与LMS通讯；
(4)数据模型元素存储与追踪部件：数据模型即LMS和SCO资源之间交互数据元素描述。通过SCO获取和设置这类数据元素，LMS负责在用户会话期间维护这些数据元素的状态，进行数据存储与追踪。
虚拟课程创作模块部件组成：如图3所示，
(1)课程结构设计部件
根据内容和学习的需要，进行章节内容的分配。
(2)可共享内容对象(SCO)划分部件
SCO可以是教材中的：章、节、主题、单元，也可以是任何大小，依据需求而定，要保证的是SCO至少要包含一个学习目标，而且它是可被记录的单位。
(3)可共享内容对象(SCO)制作部件
在具体页面中引入脚本文件及加入跟踪代码。
(4)课程包聚合与输出部件(SCOM包<zip>)
导出符合SCORM规范的课件，对元数据信息、资源文件、项目的嵌套结构进行组织，最终生成符合SCORM标准的清单文件，并加入命名空间信息；同时组装物理文件，压缩导出zip文件。
(5)标准课程测试
通过SCORM包测试工具，如ADL的合规性测试套件，对课程包进行测试，保证其符合SCORM标准，符合对应的SCORM版本。
虚拟课程创作模块工作原理：
(1)课程包聚合原理：
导出符合SCORM规范的课件，首先导出元数据信息，导出课件的资源信息和对应的资源文件，资源导出时必须将资源的内部表示方式转换为网页的形式；然后导出基于内容表的组织信息：为每一个文件夹生成一个条目的嵌套结构，每一个知识项作为其父目录的子条目；随后导出基于索引表的组织信息：为每一个文件夹生成一个条目的嵌套结构，每一个问题作为其父目录的子条目，所有基于索引查找到的知识项作为该问题的子条目.
(2)课程包输出原理：生成符合SCORM标准的的imsmanifest.xml清单文件，并加入命名空间信息；将所有的xml，javascript和html格式的文件转UTF-8的编码格式；压缩导出的内容为zip文件，并删除导出时建立的临时目录。
Claims (4)
1.一种基于SCORM的虚拟训练系统，其特征在于：由虚拟课程运行模块及虚拟课程创作模块组成；
虚拟课程运行模块包括：服务器端、客户端、API适配器；
虚拟课程创作模块主要由：课程结构设计部件、SCO划分部件、SCO制作部件、课程包聚合与输出部件及标准课程测试部件组成；
服务器端包括LMS服务器，客户端包括API适配器、SCO模块及微单元模块；
服务器端实现：服务器端的控制器负责监听LMS服务器上的活动，LMS服务器负责把监听到的活动交付于API适配器；当有请求保存数据的活动时，API适配器将数据模型的元素保存值存入数据库；将全部的通信信息序列化到服务器工作目录下的运行环境交互信息文件夹中；当请求读取数据时，将已有的交互文件读出，放入相应流中；
客户端实现：由SCO发起所有的SCO和API适配器之间的通信；由于SCO需要发起同LMS的通讯，所以SCO在被交付给网络浏览器之后，必须找到API适配器的方法；SCO资源发起同API适配器的所有通讯，之后API适配器再同LMS通讯；SCO找到了API适配器后，SCO调用API方法，SCO由LMS启动后，自动搜索API适配器；
API适配器实现：为了让SCO能找到API适配器，IEEE为API适配器对象在DOM树中定义了一个强制性名字：API_1484_11；API适配器使用Javascript实现之前所提之API函数，如果LMS是微软平台，API适配器使用COM技术实现。
2.根据权利要求1所述的基于SCORM的虚拟训练系统，其特征在于：所述的虚拟课程运行模块对三维交互仿真课程和三维实时仿真课程依据SCORM规范进行组织和封装，使虚拟课程在符合SCORM规范的LMS下正常运行；所述三维交互仿真课程包括三维知识对象和虚拟仪表对象。
3.根据权利要求1所述的基于SCORM的虚拟训练系统，其特征在于：所述的虚拟课程运行模块支持三维交互仿真课程和三维实时仿真课程的加载、运行和数据管理。
4.根据权利要求1所述的基于SCORM的虚拟训练系统，其特征在于：所述的虚拟课程运行模块是一种通过SCORM API实现SCO与LMS之间、基于HLA的SCO与实时仿真进程间通讯的系统，将虚拟训练纳入SCORM学习系统规范。
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