Oppisisällön metatieto

Oppisisällön metatieto Panu Kangas Helsinki 4.2.2004 HELSINGIN YLIOPISTO Tietojenkäsittelytieteen laitos

Sisältö 1. Johdanto... 1 2. Oppisisällön metatieto... 2 2.1 Mihin LOM-standardia käytetään?... 4 3. LOM:n rakenne... 5 3.1 LOM ja XML... 7 4. Yhteenveto... 9 5. Lähteet... 10

1. Johdanto Samalla kun erilaisten oppimiseen liittyvien olioiden määrä kasvaa räjähdysmäisesti, yhtä merkittävästi kasvaa meidän tarve oppia lisää. Tiedon ja metatiedon merkitys olioille muodostuu erittäin tärkeäksi, jotta voisimme hallita ja käyttää näitä olioita. Tarvitaan yksi yleinen standardi määrittelemään oliota määräävää rakennetta, oppisisällön metatietoa [IEEE-LOM]. Useita toistensa kanssa kilpailevia standardeja on ollut jo kauan olemassa mutta ongelmaksi on tullut vastaan olioiden yhteensopivuus ja ylläpito [ThXML]. Standardien kehityksessä, alan uranuurtajana pidetään eurooppalaista ARIADNE-organisaatiota, jonka ansiosta metatieto ja oppisisällön indeksointi-järjestelmä kehitettiin 90-luvun puolivälissä. Hiukan myöhemmin kaksi muuta organisaatiota IMS(Instructional Management Systems) ja ADL(Advanced Distributed Learning) aloittivat kehittämään standardia hajautetuille oppimisteknologioille. Myöhemmin aloitettiin yhä enemmän painottamaan metatiedon merkitystä, ja syntyi SCORM (Sharable Content Object Reference Model), joka oli XML-pohjainen tietomalli oppisisällön rakenteen ja toimintaympäristön kuvaamiseen. Vaikka SCROM on hyvin laajennettavissa oleva, tunnettu ja hyväksytty standardi on se silti toteutustapasidonnainen. Lopulta IEEE sai standardoitua oman oppisisällön metatietonsa (Learning Objects Metadata, LOM), joka on täysin riippumaton implementaatiotavastaan. LOM perustuu ARIADNE:n ja IMS:n metatietorakenteisiin, ja molemmat organisaatiot, kuten monet opetukselliset organisaatiot ympäri maailmaa, ovat hyväksyneet ja tukevat IEEE:n LOM-standardia [ThXML]. 1

2. Oppisisällön metatieto Oppisisällön metatiedon määrittelemiseksi meidän tulee ensiksi määritellä mitä on metatieto. Lyhyesti ilmaistuna metatieto on tietoa tiedosta. Tässä tapauksessa LOMstandardi määrittelee, metatiedon informaatioksi jostakin oliosta, olkoon se sitten fyysistä tai digitaalista [IEEE-1484]. Toisin sanoen metatieto kuvaa oppisisällön oleellisen, tietorakenteen ja erityispiirteet määrittelevän tiedon rakenteen. Tämä rakenne on luokiteltu yhdeksään eri kategoriaan, joita ovat yleinen, elämänkaari, tekniset- ja opetukselliset ominaisuudet, meta-metatieto, oikeudet, suhteet, huomautukset sekä luokitus. Standardin mukaan oppisisältö on se olio, jota yllämainittu metatieto määrittelee, olio, jota voidaan käyttää hyväksi teknologia-avusteiseen oppimiseen. Standardi kuitenkin vain määrittelee metatiedon rakenteen, se ei ota millään tavoin kantaa siihen, miten metatieto tai varsinainen tieto todellisuudessa esitetään tai sitä käytetään. LOM on IEEE-standardoinnin, kesäkuussa 2002, hyväksymä oppisisällön metatiedon syntaksia ja semantiikkaa kuvaava standardi [IEEE-LOM]. Standardin kehittely aloitettiin vuonna 1997, IEEE:n Oppimisteknologia standardointikomitean(ltsc) toimesta. Standardi on kehittynyt nykyiseen muotoonsa kansainvälisen yhteistyön tuloksena, ja kehitys jatkuu edelleen yli 15:n maan aktiivisella osallistumisella. Vaikka standardi on kansainvälisesti hyvin tiedostettu, sen omaksuminen on vielä lapsenkengissään [IEEE-LOM]. Lisäksi LOM on edelleen kehittyvä standardi, jonka kehittymisestä ja ylläpidosta LTSC on vastuussa. Mahdollisten konfliktien, yhteensopivuusongelmien ja saman asian uudelleenstandardoimisen välttämiseksi, LTSC:n mukaan, kehittäjien tulisi ottaa huomioon nykyiset LOM-implementaatiot kehitettäessä uusia metadatalisäyksiä standardiin. IEEE:n LOM-standardin projektimäärittelyn mukaan standardin tarkoituksena on [IEEE-LOM]: avustaa oppijoita tai opettajia löytämään, arvioimaan ja käyttämään oppisisältöolioita mahdollistaa olioiden jakaminen ja uudelleenkäyttö erilaisten teknologiaavusteisten oppimisjärjestelmien välillä 2

mahdollistaa oppisisältöolioiden valmistamisen erillisissä komponenteissa ja valmiiden oppisisältökomponenttien yhdistämisen mahdollistaa useiden oppisisältöolioiden yhteistyö hajautetussa, avoimessa ympäristössä mahdollistaa yksilöllisesti jokaiselle oppijalle automaattisesti koottavan, personoidun oppisisällön luomisen tukea tietoturvaa ja käyttöoikeuksien hallintaa oppisisältöolioiden käytössä ja levityksessä tuottaa yksinkertainen ja laajennettava standardi oppisisällön rakenteen kuvaamiseen, joka voidaan helposti omaksua ja implementoida mahdollistaa uusien ja vanhojen oppisisältöolioiden kunnollinen dokumentaatio ja helpottaa niiden tunnistamista tukea oppisisältöolioiden maailman taloudellista kasvua ja niiden levitystä, niin kaupallisilla kuin ei-kaupallisilla markkinoilla mahdollistaa standardi oppisisällön kuvaamiseen, joka on täysin riippumaton oppisisällön implementaatiotavasta. Vaikka LOM on määritelty standardi, ei ylläesitetystä määritelmästä välttämättä vielä saa hyvää kokonaiskuvaa siitä, mihin standardia voidaan hyödyntää ja käyttää. Esimerkkeinä oppisisältöolioista, joita voitaisiin LOM:n avulla määritellä, voisi olla tietokoneavusteiset koulutusympäristöt, ohjeistusjärjestelmät sekä interaktiiviset oppimis- että etäoppimisympäristöt [IEEE-LOM]. Nämä ympäristöt voivat sisältää niin fyysisiä, abstrakteja kuin digitaalisia oppisisältöolioita, kuten multimediaa, oppimistavoitteita, ohjeistusohjelmia ja -työkaluja, henkilöitä tai organisaatioita. Hyötyinä oppisisältöolioiden käytöstä, saadaan mm. resurssien uudelleenkäyttönä, personalisoituna koulutuksena ja oppimateriaalin määrän kasvamisena [EduSpecs]. Kun jokaisella oppisisältöoliolla on oma metatietonsa määriteltynä ja metatieto noudattaa kaikille olioille samaa standardia, olioita voidaan helposti tunnistaa, luokitella ja arvioida niiden soveltuvuutta eri käyttötarkoituksiin. 3

2.1 Mihin LOM-standardia käytetään? LOM-standardin tarkoituksena on edistää erilaisten oppisisältöolioiden löytämistä, hankkimista, yhteistyötä ja käyttämistä. LOM:n avulla onkin luotu erilaisia tapoja hyödyntää oppisisältöolioita, kuten oppisisältövarastot, e-oppiminen tai jopa nk. älykkäät oppisisältöoliot. Oppisisältövarasto on tietokanta, joka sisältää oppisisältöolioita ja niiden metatietoa tai joissakin tapauksissa vain niiden metatiedon ja tiedon olion sijainnista [EduSpecs]. Tämä varasto on hyvin monikäyttöinen: metatiedon perusteella varastosta voidaan etsiä eri oppisisältöolioita. Varastosta voidaan myös toimittaa olioita suoraan kursseille, internetpalstoille tai lehtiin ja muihin digitaalisiin ympäristöihin. IMS-projekti on hyödyntänyt LOM:ia e-oppimisessa, eli oppimisessa sähköisen median välityksellä. IMS:n tuloksena on syntynyt XML-pohjaisia kuvauksia, jotka kuvaavat kurssien luonnetta, sisältöä, oppitunteja, opettajia ja oppimisryhmiä [IMS]. Nämä kuvaukset ja IMS-projektin tuloksena syntyneet ohjeistukset luovat pohjan e-oppimisen metatiedon esittämiseen. E-oppimisen metatiedon kuvaaminen auttaa oikean kurssin tai oppisisällön löytämisessä, resurssien ja tiedon jakamisessa sekä e-oppimisresurssien ylläpidossa koko niiden elämänkaaren ajan. Oppisisällön metatiedon ei tarvitse rajoittua kuvaamaan vain pelkkää staattista resurssia, kuten tekstiä tai kuvaa, vaan LOM:ia voidaan käyttää kuvaamaan myös multimediasisältöä [SmartLO]. Metatietoa voidaan käyttää muuttamaan multimediaolion käyttäytymistä meidän tarpeidemme mukaan. Antamalla oliolle eri parametreja, multimediasta, esimerkiksi animaatiosta, voidaan LOM:n avulla saada dynaaminen ja interaktiivinen. Tällaista oppisisältöoliota kutsutaan älykkääksi oppisisältöolioksi. 4

3. LOM:n rakenne LOM v.1.0 määrittelee perusskeeman, jonka osat ovat luokiteltu yhdeksään eri kategoriaan, eli luokkaan. Näiden osien, eli tietoelementtien avulla voidaan kuvata oppisisältö [ThXML], [IEEE-1484]: 1) Yleinen(General)-kategoria sisältää yleistä tietoa oppisisällön kokonaisuudesta. 2) Elämänkaari(Lifecycle)-kategoria sisältää oppisisällön historian, oppisisällön nykyisen tilan sekä tiedon siitä kuka tai ketkä siihen ovat milloinkin vaikuttaneet. 3) Meta-metatieto(Meta-metadata) kertoo tiedon metatieto-oliosta itsestään. 4) Tekninen(Technial)-kategoria sisältää oppisisällön tekniset vaatimukset ja ominaisuudet. 5) Koulutus(Educational)-kategoria sisältää oppisisällön koulutukselliset ominaisuudet. 6) Oikeudet(Rights)-kategoria sisältää oppisisällön immateriaalioikeudet ja käyttöehdot. 7) Suhteet(Relations)-kategoria sisältää tiedon, juuri kyseessä olevan oppisisältöolion suhteista toisiin oppisisältöolioihin. 8) Huomautukset(Annotations)-kategoria tarjoaa kommentteja oppisisällön opetuksellisesta käytöstä ja tiedot siitä, kuka kommentit on esittänyt. 9) Luokitus(Classification)-kategoria kuvaa juuri tämän oppisisältöolion suhdetta johonkin tiettyyn luokittelujärjestelmään. Nämä yhdeksän tietoelementtiä muodostavat hierarkkisen rakenteen LOM-puussa [IMS]. Puuhierarkian ylimpänä elementtinä on juurielementti (root), josta muut tietoelementit haarautuvat. Jos tällainen alielementti sisältää muita alielementtejä, tämä on haara (branch), muutoin se on lehti (leaf). Kuvassa 1 tämä puurakenne ja elementtien suhteet rakenteessa, on kuvattuna hyvin pinta-puolisella ja yksinkertaistetulla tavalla. 5

Kuva 1 LOM:n hierarkkinen puurakenne [IMS] Jokaisella alielementillä on oma määrittelynsä, tietotyyppinsä ja sallitut arvonsa, LOMstandardissa 1. Jos halutaan määritellä omia alielementtejä, ne tulee sijoittaa juurielementin alle, mutta ne eivät voi korvata LOM-standardissa määriteltyjä elementtejä [Tieke]. Esimerkiksi organisaatio ei voi korvata General-elementin titlekenttää omalla kentällään, name. Tämä aiheuttaisi oppisisältöolion semanttisen yhteensopimattomuuden muiden olioiden kanssa, joka rikkoisi LOM-standardin peruspilareita. Sen sijaan language elementti voidaan XML-esityksessä korvata XMLnimiavaruudessa määritellyllä xml:lang-elementillä, sillä nämä kaksi elementtiä on sovittu liittyvän yhteen. Oppisisällön metadata standardi pyrkii keskittymään oppisisällön ylläpitoa ja käsittelyä rajoittavien tekijöiden minimoimiseen. Sen sijaan standardi tukee implementaation kykyä laajentaa tietotyyppejä ja kenttiä [IEEE-LOM]. Oleellisia osia oppisisältöoliossa ovat olion tyyppi, omistaja, laatija ja olion rakenne. Oppisisältöolio saattaa myös sisältää opetuksellisia piirteitä, kuten esivaatimukset, opetus- tai 1 Tarkemmat määrittelyt jokaiselle elementille löytyy LTCS:n LOM-standardista: http://ltsc.ieee.org/wg12/index.html. 6

osallistumistapa. Millä tahansa oppisisältöoliolla on mahdollista olla useampia metatietomäärittelyitä. 3.1 LOM ja XML Kuten aikaisemmin mainittiin, LOM määrittelee vain metatiedon rakenteen, eikä ota minkäänlaista kantaa sen esitystapaan, kuten ohjelmointikieleen, arkkitehtuuriin tai tietovarastoratkaisuun.. LOM-standardin tarkoituksena on siis tukea erilaisia implementaatiotapoja, mutta se ei tarjoa tietoa siitä kuinka esittää metatietoa tietokoneluettavassa muodossa, mikä on erittäin tärkeää tiedon jakamisen ja ylipäänsä hyödyntämisen suhteen. Loogiselta voisi vaikuttaa tiedon esittäminen XML-muodossa, ottaen huomioon XML:n kehittyneet ja pitkälle jalostetut määrittelyskeemat sekä ohjelmointi-kieliin tehdyt, yleisesti tunnetut XML-työkalut. Yksi LTSC:n tärkeistä tehtävistä on ollutkin kehittää yhteys XML:n ja LOM:n välille [ThXML]. IEEE:ltä löytyykin tähän standardi 2 [IEEE 1484.12.3], jonka määrittely perustuu W3C:n XML-skeeman päälle. Noudattaakseen tätä standardia, tulee XML dokumentin: 1) noudattaa standardin määrittelemää XML-skeemaa (löyhässä XMLsidonnaisuudessa, riittää kun noudattaa loose-xml skeemaa) 2) XML-juurielementti tulee olla <lom> 3) juurielementin tulee sisältää viittaus LOM-nimiavaruuteen: http://ltsc.ieee.org/xsd/lomv1p0 4) toteuttaa IEEE:n LOM-standardin vaatimukset. Jotta dokumentti toteuttaisi tiukan (strict) XML:n vaatimukset, dokumentti: 5) ei saa sisältää mitään lisäyksiä IEEE:n standardoimaan LOM-tietomalliin. 2 Standardointi oli vielä 2003 maaliskuussa, vedosvaiheessa, eikä sitä oltu hyväksytty viralliseksi standardiksi. 7

Kuvassa 2 on yksinkertainen XML-esitys, kuinka LOM:lla voidaan kuvata oppisisältöä. <lom xmlns="http://ltsc.ieee.org/xsd/lomv1p0"> <general> <title> <string xml:lang="en">ecologues</string> <string xml:lang="la">bucolica</string> </title> <language>la</language> </general> <technical> <location type="uri"> http://classics.mit.edu/virgil/eclogue.html </location> </technical> </lom> Kuva 2 LOM-esimerkki, XML-muodossa [ThXML] Myös IMS-projektin tuloksena on syntynyt esitystapa, jonka avulla sovellukset voivat hyödyntää LOM:ia [IMS]. IMS tarjoaa esimerkkejä XML-tiedostoista sekä XML:n kontrollitiedostot, DTD:n ja skeeman implementaation avustamiseen. Myöskään IMS:n standardi ei ota kantaa tiedon todelliseen toteutustapaan. IMS kuitenkin tuottaa ja tarjoaa paljon tietoa siitä, kuinka LOM voidaan yhdistää XML:n kanssa ja LOM:n implementaatiosta esimerkiksi yritysten välisessä yhteistyössä, oppisisällön pakkaamisessa ja sen hallinnassa. 8

4. Yhteenveto Oppisisällön metatieto, eli LOM, on kansainvälinen, virallinen standardi, joka kuvaa jotakin digitaalista, fyysistä tai abstraktia oppimista avustavaa oliota. LOM:n tarkoituksena on mm. edistää näiden olioiden levittämistä, yhteiskäyttöä, ylläpitoa sekä avustaa sekä opettajia että oppijoita löytämään ja hyödyntämään heille tarpeellista oppimateriaalia. Erilaisia LOM:n sovelluksia ovat oppisisältövarastot, e-oppiminen ja älykkäät oppisisältöoliot. Metatieto sisältää olion rakenteesta yhdeksän eri pääkategoriaa, joita ovat yleinen, elämänkaari, tekniset- ja opetukselliset ominaisuudet, meta-metatieto, oikeudet, suhteet, huomautukset sekä luokitus. Näiden kategorioiden sisältö on hyvin määritelty: niillä on omat arvoalueensa ja tietotyyppinsä, mutta metatieto ei ota implementaatiotapaan minkäänlaista kantaa. Tiedon ja metatiedon esitykseen yleisesti soveltuva XML on myös sidoksissa LOM:n esittämiseen. IEEE:n, toistaiseksi vielä hyväksymättömän standardin mukaan XMLdokumentilla on tarkkoja määrityksiä dokumentin muodosta ja sisällöstä, kuten erilaisia skeemoja, riippuen kuinka tarkkaan standardia halutaan noudattaa. Myös IMS-projekti on tuottanut oman XML-implementaationsa LOM:lle. Vaikka standardi onkin toteutustapaan sitomaton, IMS tuottaa paljon implementaatioon liittyvää materiaalia. 9

5. Lähteet [IEEE-1484] Draft Standard for Learning Objects Metadata: http://ltsc. ieee.org/wg12/files/lom_1484_12_1_v1_final_draft.pdf (24.1.2004) [IEEE-LOM] Learning Objects Metadata, IEEE overview: http://ltsc.ieee.org/wg12/index.html (30.1.2004) [Tieke] Oppisisällön metatieto, TIEKE: http://www.tieke.fi/standardointi.nsf/8e4483ea7238da4c225 650f004a738d/66001655e78fb82cc2256bd80045d9c8/$FILE /LOM_fi.rtf (30.1.2004) [SmartLO] [ThXML] [IMS] Metadata for Smart Learning Objects http://www.site. uottawa.ca/~elsaddik/abedweb/publications/egfs00-1.pdf (3.2.2004) Uche Ogbuji, Thinking XML- Learning Objects Metadata: http://www-106.ibm.com/developerworks/xml/library/xthink21.html (29.1.2004) IMS learning resource metadata: http://www.imsproject.org/metadata/ims_md_bestv1p2.html #1184845 (31.1.2004) [IEEE 1484.12.3] [EduSpecs] IEEE 1484.12.3/D1 Draft Standard for extensible Markup Language (XML) Binding for Learning Object Metadata Data Model: http://www.cs.kuleuven.ac.be/~erikd/lom/ 20030214/ballot.pdf (31.1.2004) EduSpecs, Canada: http://eduspecs.ic.gc.ca/pub/ learningobjects/index.html (31.1.2004) 10