开放的分布式教育资源管理平台的构建(部分供参考).doc

开放的分布式教育资源管理平台的构建（部分供参考）
Construction of open distributed education resource management platform
基于元数据标准建设可复用共享教育资源是现代远程教育的一个重要内容.本文分析了教育资源元数据描述的相关标准,在IEEE LOM[4]模型的基础上发展了一种资源描述的分层扩展模型,确定了教育资源元数据描述的核心集和扩展集.本文提出了一种基于分层扩展模型的开放性的教育资源管理应用系统,并分析了其体系结构.利用该系统,可以最大限度的利用现有的资源,构造一个统一资源库,提高资源的利用率.
关键词:教育资源 元数据 扩展模型 资源注册
1 引言
随着网络技术的迅猛发展,为教育模式的革新带来了一次新的机遇.现代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式,它结合现代网络技术、多媒体技术与传统教育学的优势,改变传统的面对面的教学模式,集中各种教学资源,提供更丰富更直观的教学内容,突破了时间和空间的局限,创造了一个满足个性化需求和随时随地学习的虚拟校园环境.
网络教育的最大优势就是它能实现教育资源的共享.广义的教育资源包括学习对象、学习者、教师、学习记录、学籍教务等与网络教育相关的信息.网络教育资源是开展网络教育的前提和基础,网络教育的核心是网络教育资源的建设,只有具备内容丰富、优质实用的网络教育资源库,各种网络教育应用系统才能真正发挥现代教育技术的威力.为各类教育资源提供高效的存储管理,为使用者提供方便快捷的检索工具,已经成为资源组织者当前的主要任务.
在国际上,现代远程教育的资源建设已成为许多国家的政府行为,很多国家都有自己的国家级教育资源中心,如美国教育部和国家教育图书馆(National Library of Education)共同资助的GEM(Gateway to Educational Materials)[3]项目,澳大利亚各个州共同建设的澳大利亚教育网(Education Network Australia)[2]等,这些远程教育资源库在各国的远程教育中发挥了重要的作用.需要说明的是,所谓国家级资源库并不是将所有资源都放置到一个站点上提供服务,而是通过相应的标准对资源进行规范化,并且进行统一的组织,提高资源的利用率.例如GEM项目将各个合作网站上的资源进行统一的索引,大大提高了查询的效率.
我国在网络教育方面开展工作的时间还不长,部分院校和机构在开展网络教育资源建设方面已经起步,建立了一定数目的资源库.但是,网络教育资源的建设在总体上缺乏标准性和规范性,技术上也没有形成完整的体系,无法用以构建符合要求的高质量的网络教育资源体系.国外的网络教育资源管理技术也在发展之中,而且不能完全适合中国网络教育的特色与国情.
现代远程教育资源库管理平台系统是教育部《面向21世纪教育振兴行动计划》重点工程之一——"现代远程教育工程"的关键项目,其目的要研究开发适合我国国情和教育科技现状的教育资源管理平台系统,促进网络教育资源的有效组织、管理和共享.下面就资源元数据描述和资源的应用体系结构方面进行简单的阐述.
2 教育资源的描述
2.1 教育资源元数据描述标准
Internet上的信息资源的描述及其交换问题是信息领域研究的重要课题之一,也是国内外的研究热点.面对容量巨大、无法进行人工管理的信息资源,一般采用元数据(metadata)来描述.元数据也被称为是关于数据的数据,是专门用来描述数据的特征和属性的,它能用来支持电子资源的定位、发现、评估和选择等.元数据规范提供了一个定义元素的结构,它可以根据元素的使用和表现要求来对资源提供描述和分类,使得寻找和使用资源的过程更有效.
目前,国际上许多标准化组织都在致力于网络教育资源标准化的研究,并提出了一些相应的元数据规范,其中影响较大的有:
(1)OCLC(Online Computer Library Center)Dublin Core的Dublin Core[8]元数据标准.
Dubin Core是一个致力于规范Internet资源体系结构的国际性联合组织,它定义了一个所有WEB资源都应遵循的通用的核心标准.Dubin Core规定了基于WEB资源15个方面的信息:Title标题)、Creator(创建者)、Subject(主题)、Description(描述)、Publisher(出版者)、Contributor(贡献人)、Date(日期)、Type(类型)、Format(格式)、Identifier(标识符)、Source(源信息)、Language(语言)、Relation(关联)、Coverage(覆盖范围)、Rights(权限).
(2)IEEE学习技术标准委员会LTSC(Learning Standards Committee)[4]的学习对象数据模型LOM(Learning Object Meatadata);
LTSC是IEEE成立的一个专门研究教育软件、教育资源、教育信息系统开发管理和维护规范的标准化组织,该组织所提出的LOM是当前最重要的关于网络教育资源的数据模型.LOM规范的元数据模型主要包括了九个类别的数据元素:通用信息(General)、生存周期(Lifecycle)、数据描述信息(Meta Metadatda关于数据的数据)、技术信息(Technical)、教育信息(Educational)、价值信息(Cost)、关联信息(Ralation)、注释信息(Annotation)和分类信息(Classification).
(3)IMS[5]的学习资源元数据规范(Learning Resource Metadata);

IMS是EDUCOM(现在为EDUCAUSE)协会下的一个项目组,该项目旨在发展开放的、基于市场标准的在线学习,包括学习内容的元数据规范.IMS目前的规范是IEEE的LOM基础上做了一些修正得到的.
关于学习资源的元数据规范,国外也正处于研究之中,还没有达到完善的程度.其中DublinCore由于诞生比较早,而且只规定了元数据属性的一个最小集合,用于描述类似文档一类的学习对象,标准内容较少,也比较通用,得到其他相关标准的广泛支持,在数字图书馆中得到了较为广泛的应用.而IEEE的LOM模型已经成为一个比较成熟,而且在国际上被广泛引用和参考的标准.IMS对LOM模型的XML绑定规范一文提供了一个XML的表示范例和一致性元数据记录的文档类型声明来帮助开发者实现元数据的应用.
我国远程教育技术标准委员会参照IEEE的LOM模型进行了本土化工作,制定了《教育资源建设技术规范(征求意见稿)》[10](以下简称《规范》),提出了教育资源元数据的描述框架.教育资源管理平台项目利用该《规范》作为资源描述模型的基础,并且按照资源建设的需要,在兼容规范的基础上做了一定的扩展.
对教育资源进行描述,必须解决资源描述元数据模型的复杂性和完备性之间的问题.因此,在实现过程中,采取了如下的解决方案:一方面,确定了一个所有资源都共同拥有的核心集,以便对所有资源进行某种方式的统一组织;另一方面,对元数据进行必要的扩展,保证元数据元素符合资源建设的需要.
2.2 资源描述的核心集
IEEE的LOM规范是针对教育资源对象的元数据规范,针对通用学习对象进行定义,较为宏观,指导面广.但是LOM学习对象元数据的基础文档中定义了大量的项目,总共有9类共80多项,如果选择所有元素作为描述信息,那么要求相应的教育软件产品支持一个数量超过80个元素的元数据集,对大多数提供商来说这样的负担是太大了.因此,大部分的软件提供商没有选择"与IEEE/IMS元数据相一致的文档"[6],而是更倾向于一个相对小型但定义准确并通用的元数据元素集.而Dublin Core目前只有15个元素,只规定了元数据属性的一个最小集合,实现起来比较简单,但是并不足以描述各种类型的教育资源,因此也无法直接采用.
许多教育院校、培训机构和有意把学习资源元数据融入其产品的软件提供商一般都会通过教育标准组织制定一个核心集作为协作的基础.核心集的定义是:"核心代表了一组被许多教育协会所认同的,用来描述学习资源的最基本的元素."[6] 由于将所有可能出现的元数据元素全集缩小成数量上便于管理的可预计元素集,所以核心元素集的实现将极大地帮助元数据工具和软件产品的生产者.例如IMS通过通过从各地协会的反馈信息从IEEE学习对象元数据的基础文档中选取出一个包含19项的元数据元素的核心集(IMS core);而加拿大的CanCore(The Canadian Core Learning Resource Metadata Protocol)[1]包含了36个子项;GEM项目则扩展了Dublin Core的数据元素形成自己的核心集GEM1.0,用于支持对文档以外的学习资源的描述.
同样,国家远程教育资源平台也采用了一个核心集,要求任何类型的资源都必须具备核心集规定的描述元素.我们采用的核心集也是由LOM规范中的元素组成,是在《规范》中必须元素的基础上制定的,共16项.核心集是教育资源元数据实现互操作的基础,也是我们采用的应用体系的基础.我们采用的核心集是网络教育资源的最基本的描述信息,利用这些基本信息,可以方便的对资源进行分类以及查询和定位.利用核心集,教育资源可以达到最基本的互用性,实现不同系统之间资源信息的交换和互用.在核心集的基础上可以进行资源的注册,从而实现对资源的统一索引,这将在后面一节进行阐述.
2.3 资源描述的学科扩展集
LOM模型是个较为通用的标准,而对资源的特定的描述信息、资源的使用信息、资源的内容组织等信息等不进行具体的规定,并不能满足特定的需要.而我们在对教育资源进行组织的过程中,需要考虑不同类型和不同学科资源之间的差异.因此,需要对不同类型和学科的教育资源的描述信息进行扩展.
我们资源管理平台的建设是按照学科来对资源进行建设的,按照教育部《普通高等学校本科专业目录(1998年颁布)》,我国学科设置为11个,分别是哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学.在《规范》中,已经将资源划分为8大类型,对每一类型的资源,在LOM规范的基础上添加了一些该类资源特有的扩展属性,每类资源的扩展集根据资源类别不同分别有1到12项元素.
结合LOM规范和《规范》,可以看到,对于一个教育资源的属性可以采用分层描述.在LOM规范中,所有的数据元素分必需数据元素和可选数据元素两类.所有的必需数据元素组成了学习资源属性的核心集,所有的可选数据元素组成了学习资源的可选集.而某些特定的资源需要特定的元数据来描述,例如上面所举的资源类型和资源所属学科不同需要相应的描述,就需要在标准的基础上进行相应扩展,增强灵活性和描述能力.《规范》中特定资源的扩展数据元素组成了学习资源的特定扩展集.
如图1左边所示,《规范》提出的是一个按资源类型的扩展模型,而不同学科的相同类型往往还需要一些和学科相关的数据元素.例如医学资源中的药物素材资源,需要药物的适用症状、药物的原料、药物的剂量等描述信息,而其他学科的素材资源是不需要的.因此,还需要针对每一个学科的特点,扩展相应的元素.《规范》的元数据模型是共同遵循的,不能直接更改,但是允许扩展.因此我们在《规范》的基础上加入了资源的学科扩展集,这四个集合组成了教育资源元数据的四层描述[11],如图1右边所示.严格遵循标准的元数据具有最好的互操作性,例如我们采用的核心集.越是内层的数据元素,互操作性越强,越外层的互操作性越差.但是可以将扩展集合看作是某一领域中的一个"协议",通过共同遵守"协议"来实现元数据实例或应用系统的互操作.教育资源管理平台可以通过统一采用学科扩展集来保证平台内部的互操作性.
图1 扩展的分层模型
因此,我们在制定学科元数据模型的过程中,根据相应学科专家的意见,根据LOM模型在《规范》的基础上,定制了资源描述元素的学科扩展集,作为平台最终采用的资源描述规范.而且,由于最终采用的规范是对《规范》的扩展,因此可以保证平台和采用《规范》的其他资源达到互操作.
3 教育资源的应用体系结构
教育资源管理平台的建设和管理过程中,最重要的问题是数据的存储与分布问题,存储与分布数据的方式决定了教育资源的应用体系结构.资源库系统涉及的资源具有形式多样、数据量庞大等特点,而且资源库的建设涉及到成百上千的单位,任何一个单位都没有能力建立完备的教育资源库.我们要构建一个开放性的平台,就必须解决这些问题.
在建设资源库的过程中,主要有两种存储方式:集中式存储和分布式存储.通常,集中式存储是在将资源描述信息和资源本身都存储到一个位置,使用统一的管理系统进行集中管理,具有资源集中存储的优势,用户可以检索所有的资源,但集中式存储会带来一系列问题,例如集中存储和集中使用必然会出现资源中心的拥塞瓶颈,从而导致资源的可用性不高.而且,资源集中存储会将资源管理与维护的任务集中到资源中心,增加了中心管理机构的负担.而分布式的存储则将资源分散存储在一定数目的节点上,从而可以避免集中式存储的瓶颈问题,也可以减轻中心管理机构的负担,但分布式存储存在一个很关键的问题,那就是如何能方便快速的查找使用资源.用户在某个分布节点只能检索到一部分资源,如果没有一个有效的机制将资源整合起来,要检索资源就需要在各个资源管理系统间切换,用户很难有效的检索到所有