高等教育的电子市场

宋　超　沈备军

数字化内容的出现为大学和出版商创造了一个改进市场的好机会。

但是，教育电子市场并非没有风险。障碍之一是缺乏一种构建可信赖的数字版权管理系统（DRM）的标准技术。数字版权管理系统可以决定、记录、传输、解释和执行数字版权。人们已经在着重完善DRM和内容保护措施，但是实际的挑战是如何设计一个端对端系统，它可以将社会不断变化中的需求和动态的商务世界整合在一起。

作为设计这样的系统的第一步，MERLOT和IBM一起合作研究这些问题及其可能的解决方案。此项合作提出了一个框架，IBM的设计师用此框架构建了一个教育电子市场的原型，IBM和MERLOT用一个实地测试进行了评估。测试表明这个框架提供了一个可信赖的环境，它适合于出版商和用户安全地创建、管理和传送数字化信息。在真实环境下测试端对端系统也帮助了我们理解各种商务规则、用户角色以及系统必须为每个用户角色提供的服务。

一、合作建设

技术公司、出版商和学生以及高等教育机构中的教职人员常常缺少合作，因为客户和供应商的关系经常阻碍真正的伙伴。MERLOT-IBM的合作却极为有效，因为他们的技术开发团队中加入了那些使用系统的人。合作的目标强调了这一伙伴关系，目标是设计一种技术服务，它能为客户提供更多价值，并且建立一种节省成本并及时的方法来开发这种服务。

MELOT管理着一个拥有大约12000种在线教学资料的电子图书馆，并提供各式各样的服务，包括同级评审、职业开发以及联合搜索。在2004年，这个协会有大约200200名用户和23000名注册会员，这些会员来自教职工、职员、学生、图书管理员、管理者和其他教育社区的成员。MERLOT的用户社区和汇集的资源意味着我们可以将商业材料加入一个活动并成为流通场所，而不是从头开始建设一个教育电子市场。

IBM在合作中提出了电子媒体管理系统（EMMS, www.ibm.com/software/data/emms) 的通用模型。EMMS和其他技术一起，构成一个开放的架构，为管理电子学习内容提供了灵活的服务。有了这些工具和服务，内容拥有者和分发者可以在网上安全地出版电子内容，在开放的网络环境中可靠地保护相关的知识产权。

二、基础技术

图1显示了EMMS的操作流程，这是最初的一个用于安全分发数字化内容的系统。有了这个系统，出版商可以通过中介（零售商）在网上向客户销售他们的数字化内容。票据交换所设立了认证点，并跟踪内容使用情况，内容提供商、Web零售商和用户都可以信任它。内容主机设备保证用户可以在任何地方收到正确的投送服务，而零售商不用在他们自己的服务器上存储巨量内容并直接传给他们的客户。

(1) 内容出版商分发内容；（2）用户从网上零售商处浏览和购买内容；（3）终端用户应用程序收到用于对内容解密的密钥；(4)应用程序接收加密过的内容；(5)票据交换所为内容的版税结账。

IBM最初将此方案用于互联网媒体分发，但随后将它扩展到支持广播网络，以允许参与者延迟对账。这个系统也运行在移动电话网络上，并且已经商业应用于音乐、视频片断和电子图书的分发。

正如图1所示，EMMS有五个主要操作步骤。

这套方法的基本原则是建立一种机制，以保护内容不被非授权地使用。为了确保系统中端对端的安全，我们使用了用于访问控制的系统管理员机制、确保内容完整性的技术和拥有足够计算复杂性与稳固性，可以抵挡攻击的加密算法。我们还给内容加了水印，以鉴别盗版内容的原始出处。

三、在线学习（e-Learning）的功能改进

为了说明处理教育数字化内容的独特需求，我们对EMMS和端对端安全控制进行了多处DRM设计和实现扩展。进行这些扩展是为了让内容在整个生命周期的三个阶段中都符合新兴的在线学习（e-Learning）标准。这三个阶段是：创作和打包、管理和分发、消费。

这些标准及其相关工作包括可分享内容对象参考模型（SCORM，Shareable Content Object Reference Model）、IEEE学习对象元数据（LOM,IEEE Learning Object Metadata）、IMS全球学习论坛的内容打包信息模型（Content Packaging Information Model），以及IEEE正在研究的一种数字版权表达语言的功能和技术要求。

我们的扩展之一是建立了一个学习内容管理系统（LCMS, Learning content management system）,它为在线学习的人们提供了一个安全的虚拟学习环境，可以导入、设计、开发、管理、导出、复用学习对象和课件。LCMS背后的思想是让教育机构外包定制的教育服务，不用购买和维护运行这些应用程序的基础架构。

LCMS容纳了大范围的参与者：服务提供者是系统的主人，其管理员为所有订阅者提供访问和服务。订阅组织是各大学和在线学习内容的其他生产者和消费者，他们可以分布在若干远程站点。他们也可以是内容提供者。专业从事在线学习内容创建和出版的第三方供应商也可以提供内容。

关于内容保护，LCM有五个基本子系统（阴影部分模块），如图 2所示：DRM内容打包器、在线商店、内容库、DRM许可证服务器（票据交换所）和DRM客户浏览器。LDAP服务器给服务管理员和所有应用程序提供单一注册机制，以及用户和账号管理功能。使用LCMS,教育机构可以外包定制的教育服务，不用购买和维护运行这些应用程序的基础架构。

通过这五个基本子系统，LCMS提供了一个安全的虚拟环境，可以导入、设计、开发、管理、导出和重用学习对象和课件。阴影模块是对原始的LCMS的数字版权管理（DRM）扩展。

1.内容打包器

内容的拥有者可以用DRM内容打包器加密和打包数字化内容。内容包必须与SCORM兼容以保证互操作性。SCORM提供描述和打包基于网页的学习内容的标准规范。SCORM内容聚集模型提出了一种与教学方法无关的手段，为教学设计者和实施者聚集学习资源，以帮助传送所需的学习经验。模型包括：

* SCORM内容模型，它定义了有关学习经验的内容组件。

* SCORM元数据，用以描述内容模型组件的特定实例的机制。

* 内容打包，它定义了怎样表达学习经验的预期行为和怎样打包学习资源，以便在不同的环境中移动。

通过基于网络的界面，内容拥有者规定使用权限，同时提供诸如价格等的销售信息，以及促销材料。DRM内容打包器负责抽取学习内容和它的元数据，以及相关的数字化版权信息，同时将促销材料分别发送到内容库和电子商店。它使用一种数字版权表达语言，以扩展SCORM兼容的元数据，使之能表达复杂的数字化版权信息。这个扩展为在学习资源上执行版权策略提供基本的必要条件。

2.电子商店

这个模块的功能是推销学习内容，以及以电子证书（或许可证）的形式保证个人用户的使用权利。电子商店用基于网络的界面向用户提供搜索学习内容的工具，以及将反馈信息提供给作者。它还生成有关每一块内容的下载和购买交易的详细报告。从技术角度说，电子商店跟踪每一块内容的接收者，这样，当内容更新时，内容提供者就可以通知他们。但是，显然，隐私保护是一个需要关注的问题。

3.内容库

存储内容的知识库包括三个主要模块。内容管理装载器接收DRM内容打包器的关于更新、插入或删除内容包的请求。内容管理器将内容包和它的组成文件存入知识库，并处理相关的数字化版权文件。最后内容递送模块将所购内容传送到学习管理系统(LMS, Learning management system)，相关的版权信息被送到DRM许可证服务器（票据交换所）。如果用户正进行离线学习，它还能直接将所购内容送到客户机器上。

通过在逻辑上将知识库从电子商店分离出来，LCMS在选择分销渠道上更为灵活和独立。LMS提供学习管理、内容传送、进度跟踪和评估，并支持LMS用户间进行基于Web的同步和异步协作。

4.许可证服务器

DRM许可证服务器将内容解密密钥传送给授权用户，并授权和跟踪内容的使用。一般而言，这是各当事人（内容拥有者、分销者和消费者）都能信任的唯一组件。服务器从第一次注册的用户那里收到一个公共密钥，并在传送内容给用户时用它加密版权信息。为了易于审核，服务器把和受保护内容有关的购买交易写入日志。

5.客户浏览器

在消费内容时，作者和学生用支持DRM的客户端处理受保护的内容。当用户第一次登录时，他们要下载一个软件插件，让浏览器在抗篡改环境中展现受保护的内容。这个插件让客户浏览器实时解密和显示内容，并控制浏览器菜单，让它只出现允许的操作（比如只能读但不能复制）。

四、实地测试计划

教育电子市场实地测试有两个目标。其一是测试教育电子市场的生命力，重点在DRM服务上，并提出改进建议；其二是让大家对教育电子市场的能力有所认识，从而产生对其服务的需求。

测试计划的一个至关重要的部分是开发出使用案例，它将促进大家共同理解教育电子市场所提供的服务以及其优先级。我们开发的使用案例将单个教师和商业出版社作为内容提供者，将全体教师和学生作为客户。这些用例帮助了我们选择想要开发和测试的功能。

1.识别服务

使用案例从某个提供内容的教师开始，这将帮助我们勾勒出可能使用教育电子市场的内容提供者和客户的需求的轮廓。

Bob教授为初级和高级学生讲授地震课程，他花了两年多时间开发和测试了一个模拟系统。他相信这个应用程序会让很多专业的学生从中受益，但他发现要扩大它的使用范围，存在着很大的障碍。

2.两个测试阶段

从教师作者的使用案例中，IBM和MERLOT识别出教育电子市场在实地测试中需要评估的两个基础功能：购物的便易性和存货能力是它们引起出版者对教育电子市场所提供服务的兴趣。在第一阶段，我们评估了当教师、职员和管理者在自己的计算环境中搜索、寻找、获取和使用资源时教育电子市场的表现。在这一阶段，资源是MERLOT为其合作伙伴创作的内容（MERLOT Reserve，资源集），访问限制在MERLOT授权的个人用户中，他们可以运行、打印和下载这些内容。

在第二阶段，我们考虑了出版者感兴趣的三个主要功能：

* 上传、存放内容和定义使用条件，出版者从而可以在一个受控环境中分发自己的成果。

* 接收和评估关于学习对象的用户（包括教师和学生）使用情况的报告。

* 通过他们的本地课程管理系统分发访问受限的内容包。

第二阶段有几个主要步骤。首先，IBM团队成员与一位出版者一起合作创建与SCORM兼容的包，包中的内容是由出版者为本次测试选择的教育内容。出版者然后将内容包上传到IBM的主机环境，定义两个使用条件（为了简单起见，我们限制了条件个数），管理内容包的不同版本，并且评估IBM服务的表现和价值。

接下来，教师和学生搜索、选择、下载和使用在线材料，并且评估IBM服务的表现和价值。最后，IBM将材料使用情况的报告提交给出版者。

五、实地测试1：购物

第一阶段测试的参与者是MERLOT理事会的成员，由来自不同领域的系统级学术科技管理者和教师组成。所有24位参与者对使用MERLOT和在线资源都有丰富的经验。他们使用保护在各类机构防火墙内的PC，所有的PC都装有Windows XP或2000。教育电子市场的原型还不支持Macintosh操作系统。

1.过程

MERLOT的工作人员将MERLOT Reserve内容上传到IBM系统中，通过DRM服务设置了两个使用条件，并在上传后管理这些内容。MERLOT提供了MERLOT Reserve目录和搜索/浏览服务，这些服务与存放MERLOT Reserve内容的IBM系统进行交互。参与者先在IBM系统中注册并下载一个需要安装在本地的客户端，由此访问这些内容，并评估这些服务。客户端让本地计算机可以使用从IBM系统中获取的内容包。

在参与者安装和测试了客户端后，他们接着搜索MERLOT Reserve，选择其中三个材料下载、打开并使用。参与者故意试图违背使用条件。比如，某个条件是只能显示材料。我们要求他们试着打印它。在尽可能完成这些步骤后，参与者填写了一份在线调查，回答以下四个问题：

* 在用户符合所规定使用条件时，系统能否有效地提供对内容包的访问？

* 系统的使用方法是否容易掌握？

* 系统是否容易使用？

* 你喜欢用这个系统吗？

2.测试结果

第一阶段的测试给了我们一些关键的认识，包括确认了没有人能够违背内容包的使用条件。我们认识到其中存在很多问题，这些问题将阻碍学术团体采用这个教育电子市场原型。幸运的是，我们正在逐步修正这些问题中的大部分。

（1) 实施中的问题。大多数大学都有防火墙，用以保护他们的网络和系统。参与者使用的是大学的电脑，而防火墙阻止他们上传内容、下载客户端、获取许可证和内容等等。在测试中，我们用异步Web服务协议代替同步TCP/IP协议解决了这个问题。

实地测试重点指出：应该开发可靠的协议来下载和安装单独的客户端应用程序。在原型的一次升级中，我们改变了设计，将客户代码作为一个Java小程序，它不仅进行了数字签名，而且让客户端的升级更灵活。测试还暴露了DRM客户端和查阅材料所需要软件的某些版本不兼容。最后这个问题指出在一个不断演化的基础上有效管理互操作性的必要性。

（2) 可用性问题。原型报告指出，系统在获取内容上增加了几层复杂性。这种复杂性是由于我们关注技术而不是关注用户便利性造成的。

我们识别出两个主要问题。第一，用户发现很难在三个程序（在线内容目录、客户端和LMS）间穿梭浏览同一块内容。IBM已经修改了系统，使用了门户技术以提高浏览的便易性。改进后的导航系统仍旧需要测试，以检验易用性的改进程度。

第二，用户提到了大量的不方便的用户界面特性，比如有些窗口调整大小的能力受到限制，以至于不能方便地水平滚屏，以及一些警告信息很模糊。但是我们不认为它们是主要障碍，因为我们的设计包括了系统核心组件和用户界面之间的API。因此，我们可以实现各种各样的用户界面，甚至可以为某个机构或用户组量身定做。

（3) 有条件使用限制。用户感到基于计数器（记录访问次数）的DRM控制很不方便，而且与高等教育的需求相冲突。他们倾向于基于时间的限制，比如让内容在一个学期内可用。我们在新的原型升级版本中实现了这一改变。开发一个关于使用条件的模型，既让它在学术界可以被接受，又在商业上可行，是一个需要继续研究的重要议题。

六、实地测试2：存货

在第一阶段测试的基础上，我们开始了第二阶段的测试，这一阶段测试是在加州大学长滩分校的可用性设计和评估实验室的受控环境中进行的。

IBM与一位出版者紧密合作创建和上载与SCORM兼容的内容包，这些包随后由教师和学生搜索、找到并评估。出版者接着评估了教育电子市场服务的可用性和价值。

参与这一阶段的三名学生成员和四名教师成员都有至少一年的使用Blackboard系统的经验。六名参与者都是心理学专业的教师和学生，他们的专业与出版者提供的材料是一致的。第七名参与成员是计算机科学与信息系统的教师。所有的参与者使用Pentium II的计算机，操作系统是Windows XP，软件有Internet Explorer 6.0以及Adobe Acrobat Reader 5.1。

1.过程

当参与者来到后，我们向他们概述了他们的任务，并告诉他们我们将在为期90分钟的一段时间观察他们执行这些任务。我们要求参与者在执行任务时想到什么就说出来，并且设置了一名CUDA工作人员在一面单向镜后通过询问有关他们的表现和决策提示他们怎么做。在过程中，参与者尽其所能不断提出评述，包括所做、所见、所想，他们喜欢和不喜欢的，以及所期待的。我们同时鼓励他们对系统改进提出建议。

教师参与者在开始测试前收到这些背景设置指示：

夏季快结束了，你需要为你的心理学105班级的学生准备《心理学导论》这门课的教学材料。请根据给出的使用指南和这个系统，搜索和找到内容，并将这些内容放入学生课程管理系统。

学生参与者在开始测试前收到这些背景设置指示：

临近期末，而你错过了两堂课，那两堂课讨论了有关期末考试的一些重要议题，你必须知道它们。你必须赶上并回答布置的问题。为了做这些，你将需要访问在线课程和作业系统。

在完成搜索和购买任务后，参与者查阅了在线材料。他们接着给出了关于访问内容和在线课程的内容可接受性的反馈。CUBA人员将整个过程录了像，并分析了参与者的反应和行为。在测试的最后阶段，每位参与者完成了一份调查问卷，从问卷中可以获得有关DRM的更多信息。

2.测试结果

为了给出版者创建与SCORM兼容的内容包以及可靠地上传这些包，我们必须克服若干困难。

其中一个挑战是如何将所有原始内容转换为PDF或HTML文档。在测试中，这个系统可以保护这两种文档。我们原先认为下一阶段将会简单而可靠，因为出版者的内容都被假设与SCORM兼容。然而，我们发现SCORM的一些域的说明很模糊。比如，SCORM的一份清单文件如果包含了专有扩展信息，也不会被认为不合法，这导致了一些不与SCORM兼容的包被当成了与之兼容的。因而，教育电子市场系统处理它们存在一些问题。

为了解决这个互操作性问题，我们不得不开发一个专门的工具，用以把内容包分解成更小的学习对象，然后以与SCORM实施相兼容的方式生成各清单文件和元数据文件。在这一步骤中，对于作者和出版者来说，唯一长久的解决方案是确保他们为教育电子市场开发内容时将某些参数设定为一些特定的值，或者使用教育电子市场系统所提供的特殊工具。改进SCORM元数据标准的规范对教育电子市场的可用性十分重要。

教师和学生对教育电子市场的各种可能用途表现得十分主动。他们对系统和用户界面进行了卓有成效的探索，并向测试监控者询求了大量的帮助以完成任务。参与者一致提出：他们希望寻找、选择和获取材料是一个无缝且合乎逻辑的过程。

七、教育电子市场服务

这两个测试环节都检验和扩展了IBM和MERLOT的关于一个成功的教育电子市场的假设和需求。无论教师还是出版者，或他们的客户，都列出了这个系统必须拥有的以下六个特性。

* 可靠的内容贮存，用户可以控制访问和可用性；

* 友好的用户界面，提供无缝且合乎逻辑的服务；

* 高效的版本控制协议，用于数字图书馆；

* 有效的加密和分发协议，用于DRM；

* 方便的互操作性，从而更好地传输内容至桌面和LMS系统；

* 值得信任的报表协议，用以报告使用情况。

八、结论

在真实环境中测试一个端对端系统让我们理解了业务规则、系统用户不同的角色，以及提供给每个系统用户角色的一组服务集。在实地测试中获得的信息将帮助所有和教育电子市场相关的人员，让他们在开发能提供有用服务且节省成本的系统时进行恰当的折衷。

我们更重要的目标是研究出一种策略，它能够同时让技术公司、出版者以及高等教育机构都达成各自的目标，以高性价比的方式交付电子内容。为了达到这一目标，我们必须进一步评估以及实地测试一些创造性的建议，这些建议将影响学术出版和高等教育的业务前景，变所学为所用。

（Source: http://www.computer.org）