高等教育的電子市場

宋　超　沈備軍

數字化內容的出現為大學和出版商創造了一個改進市場的好機會。

但是，教育電子市場并非沒有風險。障礙之一是缺乏一種構建可信賴的數字版權管理系統（DRM）的標準技術。數字版權管理系統可以決定、記錄、傳輸、解釋和執行數字版權。人們已經在著重完善DRM和內容保護措施，但是實際的挑戰是如何設計一個端對端系統，它可以將社會不斷變化中的需求和動態的商務世界整合在一起。

作為設計這樣的系統的第一步，MERLOT和IBM一起合作研究這些問題及其可能的解決方案。此項合作提出了一個框架，IBM的設計師用此框架構建了一個教育電子市場的原型，IBM和MERLOT用一個實地測試進行了評估。測試表明這個框架提供了一個可信賴的環境，它適合于出版商和用戶安全地創建、管理和傳送數字化信息。在真實環境下測試端對端系統也幫助了我們理解各種商務規則、用戶角色以及系統必須為每個用戶角色提供的服務。

一、合作建設

技術公司、出版商和學生以及高等教育機構中的教職人員常常缺少合作，因為客戶和供應商的關系經常阻礙真正的伙伴。MERLOT-IBM的合作卻極為有效，因為他們的技術開發團隊中加入了那些使用系統的人。合作的目標強調了這一伙伴關系，目標是設計一種技術服務，它能為客戶提供更多價值，并且建立一種節省成本并及時的方法來開發這種服務。

MELOT管理著一個擁有大約12000種在線教學資料的電子圖書館，并提供各式各樣的服務，包括同級評審、職業開發以及聯合搜索。在2004年，這個協會有大約200200名用戶和23000名注冊會員，這些會員來自教職工、職員、學生、圖書管理員、管理者和其他教育社區的成員。MERLOT的用戶社區和匯集的資源意味著我們可以將商業材料加入一個活動并成為流通場所，而不是從頭開始建設一個教育電子市場。

IBM在合作中提出了電子媒體管理系統（EMMS, www.ibm.com/software/data/emms) 的通用模型。EMMS和其他技術一起，構成一個開放的架構，為管理電子學習內容提供了靈活的服務。有了這些工具和服務，內容擁有者和分發者可以在網上安全地出版電子內容，在開放的網絡環境中可靠地保護相關的知識產權。

二、基礎技術

圖1顯示了EMMS的操作流程，這是最初的一個用于安全分發數字化內容的系統。有了這個系統，出版商可以通過中介（零售商）在網上向客戶銷售他們的數字化內容。票據交換所設立了認證點，并跟蹤內容使用情況，內容提供商、Web零售商和用戶都可以信任它。內容主機設備保證用戶可以在任何地方收到正確的投送服務，而零售商不用在他們自己的服務器上存儲巨量內容并直接傳給他們的客戶。

(1) 內容出版商分發內容；（2）用戶從網上零售商處瀏覽和購買內容；（3）終端用戶應用程序收到用于對內容解密的密鑰；(4)應用程序接收加密過的內容；(5)票據交換所為內容的版稅結賬。

IBM最初將此方案用于互聯網媒體分發，但隨后將它擴展到支持廣播網絡，以允許參與者延遲對賬。這個系統也運行在移動電話網絡上，并且已經商業應用于音樂、視頻片斷和電子圖書的分發。

正如圖1所示，EMMS有五個主要操作步驟。

這套方法的基本原則是建立一種機制，以保護內容不被非授權地使用。為了確保系統中端對端的安全，我們使用了用于訪問控制的系統管理員機制、確保內容完整性的技術和擁有足夠計算復雜性與穩固性，可以抵擋攻擊的加密算法。我們還給內容加了水印，以鑒別盜版內容的原始出處。

三、在線學習（e-Learning）的功能改進

為了說明處理教育數字化內容的獨特需求，我們對EMMS和端對端安全控制進行了多處DRM設計和實現擴展。進行這些擴展是為了讓內容在整個生命周期的三個階段中都符合新興的在線學習（e-Learning）標準。這三個階段是：創作和打包、管理和分發、消費。

這些標準及其相關工作包括可分享內容對象參考模型（SCORM，Shareable Content Object Reference Model）、IEEE學習對象元數據（LOM,IEEE Learning Object Metadata）、IMS全球學習論壇的內容打包信息模型（Content Packaging Information Model），以及IEEE正在研究的一種數字版權表達語言的功能和技術要求。

我們的擴展之一是建立了一個學習內容管理系統（LCMS, Learning content management system）,它為在線學習的人們提供了一個安全的虛擬學習環境，可以導入、設計、開發、管理、導出、復用學習對象和課件。LCMS背后的思想是讓教育機構外包定制的教育服務，不用購買和維護運行這些應用程序的基礎架構。

LCMS容納了大范圍的參與者：服務提供者是系統的主人，其管理員為所有訂閱者提供訪問和服務。訂閱組織是各大學和在線學習內容的其他生產者和消費者，他們可以分布在若干遠程站點。他們也可以是內容提供者。專業從事在線學習內容創建和出版的第三方供應商也可以提供內容。

關于內容保護，LCM有五個基本子系統（陰影部分模塊），如圖 2所示：DRM內容打包器、在線商店、內容庫、DRM許可證服務器（票據交換所）和DRM客戶瀏覽器。LDAP服務器給服務管理員和所有應用程序提供單一注冊機制，以及用戶和賬號管理功能。使用LCMS,教育機構可以外包定制的教育服務，不用購買和維護運行這些應用程序的基礎架構。

通過這五個基本子系統，LCMS提供了一個安全的虛擬環境，可以導入、設計、開發、管理、導出和重用學習對象和課件。陰影模塊是對原始的LCMS的數字版權管理（DRM）擴展。

1.內容打包器

內容的擁有者可以用DRM內容打包器加密和打包數字化內容。內容包必須與SCORM兼容以保證互操作性。SCORM提供描述和打包基于網頁的學習內容的標準規范。SCORM內容聚集模型提出了一種與教學方法無關的手段，為教學設計者和實施者聚集學習資源，以幫助傳送所需的學習經驗。模型包括：

* SCORM內容模型，它定義了有關學習經驗的內容組件。

* SCORM元數據，用以描述內容模型組件的特定實例的機制。

* 內容打包，它定義了怎樣表達學習經驗的預期行為和怎樣打包學習資源，以便在不同的環境中移動。

通過基于網絡的界面，內容擁有者規定使用權限，同時提供諸如價格等的銷售信息，以及促銷材料。DRM內容打包器負責抽取學習內容和它的元數據，以及相關的數字化版權信息，同時將促銷材料分別發送到內容庫和電子商店。它使用一種數字版權表達語言，以擴展SCORM兼容的元數據，使之能表達復雜的數字化版權信息。這個擴展為在學習資源上執行版權策略提供基本的必要條件。

2.電子商店

這個模塊的功能是推銷學習內容，以及以電子證書（或許可證）的形式保證個人用戶的使用權利。電子商店用基于網絡的界面向用戶提供搜索學習內容的工具，以及將反饋信息提供給作者。它還生成有關每一塊內容的下載和購買交易的詳細報告。從技術角度說，電子商店跟蹤每一塊內容的接收者，這樣，當內容更新時，內容提供者就可以通知他們。但是，顯然，隱私保護是一個需要關注的問題。

3.內容庫

存儲內容的知識庫包括三個主要模塊。內容管理裝載器接收DRM內容打包器的關于更新、插入或刪除內容包的請求。內容管理器將內容包和它的組成文件存入知識庫，并處理相關的數字化版權文件。最后內容遞送模塊將所購內容傳送到學習管理系統(LMS, Learning management system)，相關的版權信息被送到DRM許可證服務器（票據交換所）。如果用戶正進行離線學習，它還能直接將所購內容送到客戶機器上。

通過在邏輯上將知識庫從電子商店分離出來，LCMS在選擇分銷渠道上更為靈活和獨立。LMS提供學習管理、內容傳送、進度跟蹤和評估，并支持LMS用戶間進行基于Web的同步和異步協作。

4.許可證服務器

DRM許可證服務器將內容解密密鑰傳送給授權用戶，并授權和跟蹤內容的使用。一般而言，這是各當事人（內容擁有者、分銷者和消費者）都能信任的唯一組件。服務器從第一次注冊的用戶那里收到一個公共密鑰，并在傳送內容給用戶時用它加密版權信息。為了易于審核，服務器把和受保護內容有關的購買交易寫入日志。

5.客戶瀏覽器

在消費內容時，作者和學生用支持DRM的客戶端處理受保護的內容。當用戶第一次登錄時，他們要下載一個軟件插件，讓瀏覽器在抗篡改環境中展現受保護的內容。這個插件讓客戶瀏覽器實時解密和顯示內容，并控制瀏覽器菜單，讓它只出現允許的操作（比如只能讀但不能復制）。

四、實地測試計劃

教育電子市場實地測試有兩個目標。其一是測試教育電子市場的生命力，重點在DRM服務上，并提出改進建議；其二是讓大家對教育電子市場的能力有所認識，從而產生對其服務的需求。

測試計劃的一個至關重要的部分是開發出使用案例，它將促進大家共同理解教育電子市場所提供的服務以及其優先級。我們開發的使用案例將單個教師和商業出版社作為內容提供者，將全體教師和學生作為客戶。這些用例幫助了我們選擇想要開發和測試的功能。

1.識別服務

使用案例從某個提供內容的教師開始，這將幫助我們勾勒出可能使用教育電子市場的內容提供者和客戶的需求的輪廓。

Bob教授為初級和高級學生講授地震課程，他花了兩年多時間開發和測試了一個模擬系統。他相信這個應用程序會讓很多專業的學生從中受益，但他發現要擴大它的使用范圍，存在著很大的障礙。

2.兩個測試階段

從教師作者的使用案例中，IBM和MERLOT識別出教育電子市場在實地測試中需要評估的兩個基礎功能：購物的便易性和存貨能力是它們引起出版者對教育電子市場所提供服務的興趣。在第一階段，我們評估了當教師、職員和管理者在自己的計算環境中搜索、尋找、獲取和使用資源時教育電子市場的表現。在這一階段，資源是MERLOT為其合作伙伴創作的內容（MERLOT Reserve，資源集），訪問限制在MERLOT授權的個人用戶中，他們可以運行、打印和下載這些內容。

在第二階段，我們考慮了出版者感興趣的三個主要功能：

* 上傳、存放內容和定義使用條件，出版者從而可以在一個受控環境中分發自己的成果。

* 接收和評估關于學習對象的用戶（包括教師和學生）使用情況的報告。

* 通過他們的本地課程管理系統分發訪問受限的內容包。

第二階段有幾個主要步驟。首先，IBM團隊成員與一位出版者一起合作創建與SCORM兼容的包，包中的內容是由出版者為本次測試選擇的教育內容。出版者然后將內容包上傳到IBM的主機環境，定義兩個使用條件（為了簡單起見，我們限制了條件個數），管理內容包的不同版本，并且評估IBM服務的表現和價值。

接下來，教師和學生搜索、選擇、下載和使用在線材料，并且評估IBM服務的表現和價值。最后，IBM將材料使用情況的報告提交給出版者。

五、實地測試1：購物

第一階段測試的參與者是MERLOT理事會的成員，由來自不同領域的系統級學術科技管理者和教師組成。所有24位參與者對使用MERLOT和在線資源都有豐富的經驗。他們使用保護在各類機構防火墻內的PC，所有的PC都裝有Windows XP或2000。教育電子市場的原型還不支持Macintosh操作系統。

1.過程

MERLOT的工作人員將MERLOT Reserve內容上傳到IBM系統中，通過DRM服務設置了兩個使用條件，并在上傳后管理這些內容。MERLOT提供了MERLOT Reserve目錄和搜索/瀏覽服務，這些服務與存放MERLOT Reserve內容的IBM系統進行交互。參與者先在IBM系統中注冊并下載一個需要安裝在本地的客戶端，由此訪問這些內容，并評估這些服務。客戶端讓本地計算機可以使用從IBM系統中獲取的內容包。

在參與者安裝和測試了客戶端后，他們接著搜索MERLOT Reserve，選擇其中三個材料下載、打開并使用。參與者故意試圖違背使用條件。比如，某個條件是只能顯示材料。我們要求他們試著打印它。在盡可能完成這些步驟后，參與者填寫了一份在線調查，回答以下四個問題：

* 在用戶符合所規定使用條件時，系統能否有效地提供對內容包的訪問？

* 系統的使用方法是否容易掌握？

* 系統是否容易使用？

* 你喜歡用這個系統嗎？

2.測試結果

第一階段的測試給了我們一些關鍵的認識，包括確認了沒有人能夠違背內容包的使用條件。我們認識到其中存在很多問題，這些問題將阻礙學術團體采用這個教育電子市場原型。幸運的是，我們正在逐步修正這些問題中的大部分。

（1) 實施中的問題。大多數大學都有防火墻，用以保護他們的網絡和系統。參與者使用的是大學的電腦，而防火墻阻止他們上傳內容、下載客戶端、獲取許可證和內容等等。在測試中，我們用異步Web服務協議代替同步TCP/IP協議解決了這個問題。

實地測試重點指出：應該開發可靠的協議來下載和安裝單獨的客戶端應用程序。在原型的一次升級中，我們改變了設計，將客戶代碼作為一個Java小程序，它不僅進行了數字簽名，而且讓客戶端的升級更靈活。測試還暴露了DRM客戶端和查閱材料所需要軟件的某些版本不兼容。最后這個問題指出在一個不斷演化的基礎上有效管理互操作性的必要性。

（2) 可用性問題。原型報告指出，系統在獲取內容上增加了幾層復雜性。這種復雜性是由于我們關注技術而不是關注用戶便利性造成的。

我們識別出兩個主要問題。第一，用戶發現很難在三個程序（在線內容目錄、客戶端和LMS）間穿梭瀏覽同一塊內容。IBM已經修改了系統，使用了門戶技術以提高瀏覽的便易性。改進后的導航系統仍舊需要測試，以檢驗易用性的改進程度。

第二，用戶提到了大量的不方便的用戶界面特性，比如有些窗口調整大小的能力受到限制，以至于不能方便地水平滾屏，以及一些警告信息很模糊。但是我們不認為它們是主要障礙，因為我們的設計包括了系統核心組件和用戶界面之間的API。因此，我們可以實現各種各樣的用戶界面，甚至可以為某個機構或用戶組量身定做。

（3) 有條件使用限制。用戶感到基于計數器（記錄訪問次數）的DRM控制很不方便，而且與高等教育的需求相沖突。他們傾向于基于時間的限制，比如讓內容在一個學期內可用。我們在新的原型升級版本中實現了這一改變。開發一個關于使用條件的模型，既讓它在學術界可以被接受，又在商業上可行，是一個需要繼續研究的重要議題。

六、實地測試2：存貨

在第一階段測試的基礎上，我們開始了第二階段的測試，這一階段測試是在加州大學長灘分校的可用性設計和評估實驗室的受控環境中進行的。

IBM與一位出版者緊密合作創建和上載與SCORM兼容的內容包，這些包隨后由教師和學生搜索、找到并評估。出版者接著評估了教育電子市場服務的可用性和價值。

參與這一階段的三名學生成員和四名教師成員都有至少一年的使用Blackboard系統的經驗。六名參與者都是心理學專業的教師和學生，他們的專業與出版者提供的材料是一致的。第七名參與成員是計算機科學與信息系統的教師。所有的參與者使用Pentium II的計算機，操作系統是Windows XP，軟件有Internet Explorer 6.0以及Adobe Acrobat Reader 5.1。

1.過程

當參與者來到后，我們向他們概述了他們的任務，并告訴他們我們將在為期90分鐘的一段時間觀察他們執行這些任務。我們要求參與者在執行任務時想到什么就說出來，并且設置了一名CUDA工作人員在一面單向鏡后通過詢問有關他們的表現和決策提示他們怎么做。在過程中，參與者盡其所能不斷提出評述，包括所做、所見、所想，他們喜歡和不喜歡的，以及所期待的。我們同時鼓勵他們對系統改進提出建議。

教師參與者在開始測試前收到這些背景設置指示：

夏季快結束了，你需要為你的心理學105班級的學生準備《心理學導論》這門課的教學材料。請根據給出的使用指南和這個系統，搜索和找到內容，并將這些內容放入學生課程管理系統。

學生參與者在開始測試前收到這些背景設置指示：

臨近期末，而你錯過了兩堂課，那兩堂課討論了有關期末考試的一些重要議題，你必須知道它們。你必須趕上并回答布置的問題。為了做這些，你將需要訪問在線課程和作業系統。

在完成搜索和購買任務后，參與者查閱了在線材料。他們接著給出了關于訪問內容和在線課程的內容可接受性的反饋。CUBA人員將整個過程錄了像，并分析了參與者的反應和行為。在測試的最后階段，每位參與者完成了一份調查問卷，從問卷中可以獲得有關DRM的更多信息。

2.測試結果

為了給出版者創建與SCORM兼容的內容包以及可靠地上傳這些包，我們必須克服若干困難。

其中一個挑戰是如何將所有原始內容轉換為PDF或HTML文檔。在測試中，這個系統可以保護這兩種文檔。我們原先認為下一階段將會簡單而可靠，因為出版者的內容都被假設與SCORM兼容。然而，我們發現SCORM的一些域的說明很模糊。比如，SCORM的一份清單文件如果包含了專有擴展信息，也不會被認為不合法，這導致了一些不與SCORM兼容的包被當成了與之兼容的。因而，教育電子市場系統處理它們存在一些問題。

為了解決這個互操作性問題，我們不得不開發一個專門的工具，用以把內容包分解成更小的學習對象，然后以與SCORM實施相兼容的方式生成各清單文件和元數據文件。在這一步驟中，對于作者和出版者來說，唯一長久的解決方案是確保他們為教育電子市場開發內容時將某些參數設定為一些特定的值，或者使用教育電子市場系統所提供的特殊工具。改進SCORM元數據標準的規范對教育電子市場的可用性十分重要。

教師和學生對教育電子市場的各種可能用途表現得十分主動。他們對系統和用戶界面進行了卓有成效的探索，并向測試監控者詢求了大量的幫助以完成任務。參與者一致提出：他們希望尋找、選擇和獲取材料是一個無縫且合乎邏輯的過程。

七、教育電子市場服務

這兩個測試環節都檢驗和擴展了IBM和MERLOT的關于一個成功的教育電子市場的假設和需求。無論教師還是出版者，或他們的客戶，都列出了這個系統必須擁有的以下六個特性。

* 可靠的內容貯存，用戶可以控制訪問和可用性；

* 友好的用戶界面，提供無縫且合乎邏輯的服務；

* 高效的版本控制協議，用于數字圖書館；

* 有效的加密和分發協議，用于DRM；

* 方便的互操作性，從而更好地傳輸內容至桌面和LMS系統；

* 值得信任的報表協議，用以報告使用情況。

八、結論

在真實環境中測試一個端對端系統讓我們理解了業務規則、系統用戶不同的角色，以及提供給每個系統用戶角色的一組服務集。在實地測試中獲得的信息將幫助所有和教育電子市場相關的人員，讓他們在開發能提供有用服務且節省成本的系統時進行恰當的折衷。

我們更重要的目標是研究出一種策略，它能夠同時讓技術公司、出版者以及高等教育機構都達成各自的目標，以高性價比的方式交付電子內容。為了達到這一目標，我們必須進一步評估以及實地測試一些創造性的建議，這些建議將影響學術出版和高等教育的業務前景，變所學為所用。

（Source: http://www.computer.org）