郭秋葉　余琦

摘要：教育資源庫建設是我國教育信息化建設的重要目標，由于教育資源內容豐富、形式多樣、資源異構、動態(tài)變化等特性，構建共享程度高的異構資源統(tǒng)一規(guī)范存儲是一個亟待解決的問題。文章提出云環(huán)境智能教育資源管理系統(tǒng)模型，闡述以智能知識庫作為資源庫，以知識樹形式邏輯存儲知識點，知識形式劃一表示，異構資源集中存儲等內容；說明系統(tǒng)采用B/S模式，用戶認證進入后可以對資源進行瀏覽、檢索、評價、制作等操作，實現(xiàn)教育資源的共享互訪。

關鍵詞：教育資源庫；智能性；云存儲；管理信息系統(tǒng)

1.背景

近年來，隨著網(wǎng)絡技術、多媒體技術的飛速發(fā)展，教育信息化形勢愈演愈烈，人們對網(wǎng)絡教育的研究也不斷深入，課件、視頻、案例題庫、文獻資料、網(wǎng)站課程等教育資源大量存在于網(wǎng)絡中。如何構建合理、高效存儲的教育資源庫是一個亟待解決的問題。目前，我國教育資源庫的建設現(xiàn)狀是：資源庫水平低、重復多，教育資源制作規(guī)范不統(tǒng)一，異構資源無法跨平臺互訪，共享程度低，許多教育網(wǎng)站資源更新速度慢，與用戶的交互性差、反饋少，資源可重用率低，更新緩慢。大容量存儲、有效交互、高效查詢是教育資源庫建設的關鍵。針對我國教育資源庫現(xiàn)狀，筆者提出了云環(huán)境智能教育資源管理系統(tǒng)IERMSC（intelligent education resources management system in cloud）的設計。

在IERMSC中，資源庫是一個動態(tài)的、自適應的知識庫，由已注冊用戶上傳資源以及資源管理員制作存儲，用戶采用統(tǒng)一認證的方式進入系統(tǒng)，通過頁面指引進行操作。為了在內容豐富的系統(tǒng)中快速準確地查找資源，IERMSC模型設計簡單檢索和高級快速檢索兩種方式定位資源，用戶可以根據(jù)資源名稱、類型、關鍵字等進行檢索。為了優(yōu)化查詢速度，系統(tǒng)將設計一個智能推薦助手，利用智能化推理技術實現(xiàn)資料的篩選，并向用戶推薦相關資源。為了方便用戶瀏覽資源，系統(tǒng)采用分頁方式按類別呈現(xiàn)資源。

2.研究現(xiàn)狀

目前，各種教育資源庫仍在不斷地研究建設。文獻采用分布式的系統(tǒng)架構，結合層次結構和對等結構設計對等結構的分布式資源庫，使資源庫建設范圍變大，提高資源存儲量的同時保證了數(shù)據(jù)訪問率。隨著網(wǎng)格計算研究興起，文獻利用數(shù)據(jù)網(wǎng)格在解決跨組織資源的協(xié)調共享問題上的優(yōu)越性，研究一種基于網(wǎng)格平臺的分層模型，能夠安全有效地管理我國廣泛的教育資源，具有可擴展性。文獻中研究者從學習對象出發(fā)提出用學習對象的理念設計資源庫系統(tǒng)，利用技術手段將學習對象元數(shù)據(jù)LOM轉換成教育資源庫的建設理念，提高資源的利用率，可擴展性得到增強。在各種計算機語言中，XML語言標準開放，具有跨平臺兼容等特性，文獻利用SQL Server與XML開發(fā)教育資源系統(tǒng)，它的優(yōu)點是優(yōu)化存儲和查詢處理，大大提高系統(tǒng)的性能。目前，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術興起，文獻結合物聯(lián)網(wǎng)技術的特點，提出基于物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫的下一代物聯(lián)網(wǎng)教育應用模式，以物聯(lián)網(wǎng)教育資源的共享出發(fā)，提供一種隨時隨地的學習方式。文獻以學習材料為對象建立模型管理學習材料，為遠程教育提供有效幫助。

無論基于何種對象，如果沒有很好的模型，建構在平臺之上的系統(tǒng)就會缺乏系統(tǒng)性。通過文獻中以模型驅動的MIS（managementinformation system）系統(tǒng)研究，了解到系統(tǒng)模型構建的重要性。如今MIS已經(jīng)在各領域廣泛利用，文獻中提到一種MIS在醫(yī)學管理上的成功例子可以借鑒到教學領域的研究中。

3.系統(tǒng)設計思路和體系架構

3.1設計思路

近年來，云計算技術取得了突飛猛進的發(fā)展。云計算是高度依賴互聯(lián)網(wǎng)、按需提供服務、高擴展性、大量資源集中共享的一種新計算技術，能夠提供大量存儲空間，高度實現(xiàn)資源的共享，它是支持教育資源庫進一步建設的十分重要的技術。目前，網(wǎng)絡中的數(shù)字化教育資源類型豐富，它們不僅僅以結構化的形式存在，還有許多半結構化和非結構化的資源，資源表現(xiàn)形式多樣化，用戶與系統(tǒng)交互多。本系統(tǒng)運用智能推理技術，采用B/S模式設計，知識庫中的知識點采用樹形組織形式，復雜知識劃一形式表示，運用面向對象技術實現(xiàn)，完成用戶響應并生成用戶要求的任務和問題的解釋。

3.2系統(tǒng)體系架構

文獻中提到的云存儲具有備份機制，系統(tǒng)中的教學資源以數(shù)據(jù)塊的形式存儲在云的各個節(jié)點中，當某個節(jié)點損壞時，不會影響教學資源的正常使用，提高了系統(tǒng)的可靠性。

針對我國國情以及數(shù)字化教育資源內容豐富多樣的特點，筆者設計云環(huán)境智能教育資源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)邏輯結構主要分為4個層次：用戶訪問層、事務處理層、數(shù)據(jù)訪問層和物理層。

用戶訪問層：用戶通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，與系統(tǒng)形成互動。

事務處理層：封裝大部分的實際操作，為上層提供服務；同時，由下層提供支持實現(xiàn)本層的操作功能。

數(shù)據(jù)訪問層：作為系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互的通道，用來處理系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)操作。

物理層：用來存放系統(tǒng)的知識庫。

系統(tǒng)體系結構圖如圖1所示：

4.IERMSC模型介紹

4.1系統(tǒng)功能描述

IERMSC是一個層次結構模型，各層在自己的層級上實現(xiàn)一些功能，下層為上層提供服務，上層為下層的操作提供實現(xiàn)接口。在IERMSC模型中，用戶可以快速瀏覽資源、智能檢索并對資源進行評價。本系統(tǒng)根據(jù)用戶上傳的資料可用價值的大小，判定級別的高低，資源管理員一般為該領域的專家和級別高的用戶，他們可以對資源進行制作、評價、審核、維護、推薦等。系統(tǒng)管理員可以進行系統(tǒng)設置、用戶管理、信息統(tǒng)計等。系統(tǒng)功能結構如圖2所示。

1）瀏覽資源。

基于教育資源內容豐富性、表現(xiàn)多樣化，系統(tǒng)采用分頁方式進行瀏覽，按類別呈現(xiàn)資源，用戶可以快速瀏覽某一類別的資源。

2）上傳/下載資源。

系統(tǒng)的主要功能之一是用戶利用系統(tǒng)上傳、下載資源，通過IERMSC模型保證資源的共享，同時提供用戶與系統(tǒng)的交互通道，這也是知識庫知識更新的方式之一。

3）資源的采集和檢索。

資源采集主要來自資源管理員制作資源并將資源保存入庫。在IERMSC系統(tǒng)中設計兩種檢索資源的方式，分別是簡單檢索和高級檢索。簡單檢索中用戶通過輸入資源名稱進行搜索；高級檢索提供資源類型、關鍵字等字段檢索，這種方式便于用戶查看特定研究領域的所有資源。

4）資源評價。

資源評價是表征資源可用性的一個標準，同時也是用戶提升等級的渠道。IERMSC設定評價得分區(qū)間為[0，5]。評價越高的資源，在搜索時排位越靠前。

5）后臺管理。

系統(tǒng)管理員通過用戶注冊數(shù)量統(tǒng)計用戶量，管理用戶信息，同時對系統(tǒng)進行設置。

4.2核心模塊設計

教育資源內容多、形式多樣，因此，首先要構建一個合理的知識庫；其次，需要設計人性化的操作，方便用戶尋找資源。為了解決以上的問題，我們進行如下的設計。

4.2.1知識庫的設計

在IERMSC中，知識根據(jù)《教育部資源建設技術規(guī)范》分為媒體素材、題庫、試卷、網(wǎng)絡課件、案例、文獻資料、網(wǎng)絡課程、常見問題解答、資源目錄索引等九大類。為了使各類資源在IERMSC系統(tǒng)中更好地表示，我們設計資源代碼表示各類資源，具體代碼如表1所示。

針對資源結構復雜的特點，我們采用以知識點為單位的知識點邏輯結構形式劃一表示，知識點字段分為固定屬性和拓展屬性（索引號、節(jié)點信息、優(yōu)先級等），以表的形式存儲于數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)庫中的節(jié)點信息以節(jié)點表的形式存放在數(shù)據(jù)庫中，節(jié)點表用于管理節(jié)點，可以修改、添加、刪除節(jié)點信息，提高系統(tǒng)檢索速度，優(yōu)化查詢。節(jié)點信息編號、節(jié)點名、父節(jié)點、子節(jié)點和類型。

4.2.2用戶信息設計

用戶信息是系統(tǒng)進行信息統(tǒng)計的重要依據(jù)，用戶注冊后具有用戶屬性和對應操作，根據(jù)系統(tǒng)功能設計將用戶分為3類，用戶信息以表的形式存儲于數(shù)據(jù)庫中，方便統(tǒng)計。

利用面向對象技術設計用戶的操作管理，將用戶類（User）設為父類，下面有3個子類，分別是注冊用戶類（RegisteredUser）、資源管理員類（ResourceManager）和系統(tǒng)管理員類（SystemManager）。父類具有用戶共有屬性和方法，各子類根據(jù)自身的功能實現(xiàn)父類抽象化方法的具體操作。

4.2.3資源推薦助手的設計

在IERMSC模型中，為了更好地向用戶呈現(xiàn)資源，同時優(yōu)化檢索速度，系統(tǒng)設計資源推薦助手，以機器學習方式，將資源推薦給用戶。智能化推理規(guī)則設置如下：資源評價得分高低的判定，得分越高，優(yōu)先級越高，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)在調度的過程中優(yōu)先選擇，達到優(yōu)質資源推薦的目的。

5.結語

云環(huán)境智能教育資源管理系統(tǒng)將大量資源存儲在云端，可以有效解決存儲容量問題；知識庫采用了復雜知識統(tǒng)一化的形式，領域知識采用樹形結構構造知識節(jié)點；系統(tǒng)采用分頁方式，用戶根據(jù)資源類型有序瀏覽資源；采用簡單檢索和高級檢索兩種方式快速檢索資源；利用智能推理機制為用戶設計資源推薦助手。另外，通過用戶對資源的評價以及資源管理員的審核，保證資源的質量和更新。

（編輯：孫怡銘）