（管理科学与工程专业论文）基于RDFXML的教育资源元数据解析和查询方案研究.pdf

a j i j ：i暂，。j。r otf 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 除本文己经注明引用的内容外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得凼蓥直太堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 地薹垄 指尊教师签名： 日 期：山啦l 厶k 日 期：儡吐l 丑止 t 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将 学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允 许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。 为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使 用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意：若用于 。发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名：二窆型薹k 指导教师签名： 学位论文作者签名：二之型垒k 指导教师签名： 日期：盆爻l ! ：! 生 日期： f ，r，r!、；：，j k4，；f 内蒙古大学硕士学位论文 基于r d f x m l 的教育资源元数据解析和查询方案研究 摘要 随着计算机网络技术的成熟和广泛应用，信息资源管理与共享工作显得越 来越重要。教育现代化建设初期，客观条件、自身意识、资金投入、整体规划 等诸多原因大大限制了这方面工作的深入展开，没有形成一个整体建设格局， 教育资源的交流与共享工作做的相对较少。 本课题从元数据的基本概念和应用技术入手，结合r d f x m l 文档解析查询 方法，研究一种基于x m l r d f 的教育资源元数据解析和查询方案，以便更好地 实现教育资源的统一管理和共享利用。 论文主要工作：首先，论文引入了教育资源元数据相关知识，。对描述元数 据信息的r d f x m l 方法进行讨论，进而提出基于r d f x m l 缝合机制，并应用这 种方法对教育资源元数据信息进行置标，通过置标解决了各种元数据实现互操 作的问题，为元数据广泛应用于教育领域奠定基础。其次，通过分析，提出一 套有效的解析方法来解析元数据信息，最终采用d o m s a x 解析方法对r d f x m l 文档进行解析，这样既克服了d o m 解析占内存大的困难，又解决了s a x 解析更 改数据难的问题，在这个基础上又实现了对教育资源元数据信息的查询功能， 从而改变过去单一实现的弊端。最后，以一个完整的实例说明如何实现教育资 源元数据的置标、解析、查询功能，从而得到了一个以教育资源管理利用和共 享为目的的基于r d f x m l 的教育资源元数据解析和查询的可行解决方案。 关键词：r d f x m l ，教育资源，元数据，解析，查询 b 基丁r d f 瑚l 教育资源元数据解析和查询方案研究 r e s e a r c h o ne d u c a t i o n a lr e s o u r c em e t a d a t a p a r s ea n d q u e r yp l a n b a s e d o nr d f x m l a b s t r a c t w i t ht h em a t u r i t yo fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g ya n de x t e n s i v ea p p l i c a t i o n ， i n f o r m a t i o nr e s o u r c em a n a g e m e n ta n ds h a r i n g h i g h l i g h t st h e m o r ea n dm o r e i m p o r t a n c e a l t h o u g h ，t h ee a r l ys t a g e so fm o d e r n i z a t i o ni ne d u c a t i o n ，t h e r ea r e o b j e c t i v ec o n d i t i o n s ，s e l f - a w a r e n e s s ，c a p i t a li n v e s t m e n t ，o v e r a l lp l a n n i n ga n dm a n y o t h e rr e a s o n sg r e a t l yl i m i tt h ed e e p g o i n gw o r ki nt h i sa r e a t h e r ei sn op a t t e mt o f o r maw h o l e ，i nw h i c hc a s et h ee x c h a n g ea n ds h a r i n go fe d u c a t i o n a lr e s o u r c e s w o r kd o n ew a sr e l a t i v e l ys m a l l t h i ss u b je c tb e g i n sf r o mt h eb a s i cm e t a d a t ac o n c e p ta n da p p l i e dt e c h n o l o g y , c o m b i n n gw i t hp a r s ea n dq u e r ym e t h o do fr d f x m ld o c u m e n t ，s t u d y i n gap l a no f e d u c a t i o n a lr e s o u r c e sm e t a d a t ap a r s ea n dq u e r yb a s e do nr d f x m li no r d e rt o r e a l i z et h eu n i f i e dm a n a g e m e n ta n ds h a r e de d u c a t i o n a lr e s o u r c e sb e t t e r i nt h i sp a p e r , t h em a i nw o r ki s ：f i r s t ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ek n o w l e d g eo f e d u c a t i o n a lr e s o u r c e sm e t a d a t a ，a n dd i s c u s st h ea p p r o a c ho fm e t a d a t ai n f o r m a t i o n b a s e do nt h er d f x m l ，t h e n ，p u t t i n gf o r w a r dt h er d f x m l s t i t c h i n gm e c h a n i s m ， a n du s i n gt h i sm e t h o dt om a r k u pe d u c a t i o n a lr e s o u r c e sm e t a d a t ai n f o r m a t i o n ，i n o r d e rt oa c h i e v ed i f f e r e n t t y p e so fm e t a d a t ai n t e r o p e r a b i l i t y , w h i c hl a y st h e f o u n d a t i o nu s i n gm e t a d a t aw i d e l yi nt h ef i e l do fe d u c a t i o n s e c o n d l w ep u tu pa s e to fe f f e c t i v ep a r s em e t h o dt op a r s et h em e t a d a t ai n f o r m a t i o na n dw ea d o p t d o m s a xt op a r s er d f x m ld o c u m e n t s ，b yw h i c hw eo v e r c o m ed o mt h a tu s e s l a r g em e m o r ya n ds a x t h a ti sd i f f i c u l tt oc h a n g ed a t a o nt h i sb a s i s ，w er e a l i z et h e q u e r yf u n c t i o n ，t h u s ，c h a n g i n gt h es h o r t c o m i n g so fas i n g l er e a l i z a t i o ni nt h ep a s t f i n a l l y , w eg e taf e a s i b l es o l u t i o nt h a tt h eg o a li st ou t i l i z ea n ds h a r ee d u c a t i o n a l r e s o u r c e st h r o u g hac o m p l e t ee x a m p l ew h i c hd e s c r i b eh o wt om a k e u p ，p a r s e ，q u e r y k e y w o r d s ：r d f x m l ，e d u c a t i o n a lr e s o u r c e ，m e t a d a t a ，p a r s e ，q u e r y ； 摘要 a b s t r a c t 一一 目录一 图表目录一一一 第一章绪论 1 1 研究背景 1 2 研究目标一 1 3 研究意义 1 4 本文 二作一一 1 5 论文组织 第二章元数据与教育资源技术规范 2 1 元数据一一 2 1 1 什么是元数据 i i i 一一i i i v 一3 二一一4 一一一5 2 1 2 元数据的优点 2 1 3 元数据的种类一 、 2 1 4 元数据在教育领域中的应用 2 2 教育资源建设技术规范一 2 2 1 教育资源的范围 - - 一6 7 2 2 2 教育资源的分类体系一一 2 2 3 教育资源系统功能结构 2 2 4 教育资源建设存在的问题_ - _ 2 2 5 有效教育资源建设模式 2 3 教育资源元数据 2 4 本章小结 第三章x m l 语言与资源描述框架r d f 一 3 1 x m l 语言一一 3 1 1 什么是x m l 语言 3 1 2x m l 的特点 i i i 7 7 8 9 1 2 1 3 1 3 1 3 基于r d f ) ( m l 教育资源元数据解析和查询方案研究 3 1 3x m l 的优势与不足一一一一一一 3 2 资源描述框架r d f 3 2 1 什么是资源描述框架r d f 一一 3 2 2r d f 数据模型 3 2 3r d f 模式 3 2 4r d f 语法 一一1 5 8 3 3 x m l 与r d f 关系一一一一一一 3 4r d f x m l 在教育资源建设中的作用一 3 5 本章j 、结一一一一- - 一一一 第四章基于r d f x m l 教育资源元数据解析与查询方案描述 4 1r d f x m l 缝合机制 4 2 d o m 与s a x 一一一 4 2 1 d o m 一一一 4 2 2s a x 一一 4 2 3s a x 与d o m 比较 4 3 基于r d f x m l 的教育资源元数据的解析 2 0 2 1 2 2 2 2 2 3 2 3 2 3 2 4 2 5 - - - - 2 6 2 7 4 3 1 基于d o m 解析r d f x m l 文档一一二一_ _ 一2 7 4 3 2 基于s a x 解析r d f x m l 文档 4 4 基于r d f x m l 的教育资源元数据的查询 4 4 1 基于r d f x m l 查询过程的解析 4 4 2 基于r d f x m l 查询过程的算法分析 4 5 一个完整的实例一 4 6 本章小结 - 3 0 - - - - 3 2 第五章总结与展望一 5 1 本文总结 5 2 工作展望 参考文献一 致谢 攻读硕士期间发表的学术论文 3 2 3 4 3 6 4 0 4 1 4 l 4 2 4 3 4 5 4 6 内蒙古大学硕士学位论文 表2 1 元数据分类注解表一 图表目录 图2 1 教育资源分类体系图一 图2 2 教育资源系统功能结构图一 图2 3 教育资源元数据构成图 一一6 一一一一8 - 9 l1 图3 1r d f 数据模型图一一一一 图3 2r d f 数据模型实例图一一 表3 1 资源部分元素表一 图3 3r d f 数据模型图 表3 2r d f 类表一一一一 表3 3r d f 属性表 表3 4r d f x m l 常见的属性元素表一 表4 1d o m 节点类型注解一 1 7 图4 1d o m 解析x m l 文档图一 图4 2s a x 解析x l d l 文档图 表4 2 都柏林核心的1 5 个元素集一一一 图4 3 基于r d f 被查询子图一 图4 4 基于r d f 查询条件树一 图4 5r d f x m l 查询实现过程示意图一 2 4 - 3 0 3 2 3 5 3 5 图4 6r d f 数据模型图一一一一 v 3 7 一。 一 基丁r d f ) ( m l 教育资源元数据解析和夯询方案研究 v i !tij a#0；r；：，l，i， 内蒙古人学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 随着教育信息化建设的不断深入，全国大部分高校校园网建设取得了不同程度的成 果。以内蒙古大学为例，校园网建设过程中，专门成立以校领导牵头的信息化建设小组， 形成了各相关职能部门密切配合、协同工作的机制，系统建设的人力、财力、物力就得 到了保障。有了上面这样一个坚实的后盾，学校硬件、软件教育资源建设取得了阶段性 的成果。其中，管理人员从过去繁杂的行政事务中解放出来，进行无纸化办公，老师和 学生在这个建设中获得更多便捷的学习资源。但是，取得成绩的背后，却普遍存在着网 络教育资源复杂、分散、共享程度低等一系列问题。针对存在这样一些问题，国家信息 建设相关部门和知名院校相继研究并出台了一些资源共享交流方案。但是，就如何进行 大范围有效的资源检索、互操作的系统如何进行数据交换等方面，还没有比较完善的解 决方案。因此，教育资源大范围内共享和交流受到限制。那么，如何使这些复杂、分散、 共享程度低的网络教育资源得到更广泛的应用，便成为教育技术领域的一个热点。同时， 它也是高校信息化建设的一个重要研究课题。 国外从上世纪九十年代着手研究网络教育资源标准化课题，并且已经形成了一些规 范。尽管这些规范还需要不断发展、完善，但是对教育资源建设实践发展方向却有着巨 大的指导意义。其中影响较大的有，国际电子电气工程师委员会( i e e e ) 学习技术委员会 ( l t s c ) 编制的学习对象元数据模型，都柏林核心元数据计划( d c m i ) 教育资源工作组 提出的都柏林核心教育元数据( d c e d u c a t i o n ) ，还有i m s 全球学习联盟( i m sg l o b a l l e a r n i n gc o n s o r t i u m ) s 1 定的一些学习对象元数据规范。 我国从1 9 9 9 年开始探索基于网络的教育资源标准化方面的研究。2 0 0 0 年，教育信 息化技术标准委员会发布了一系列标准，关于教育资源描述的标准有学习对象元数据： 信息模型规范( c e l t s 3 1 ) 及教育资源建设技术规范( c e l t s 4 1 ) 。这两个标准主要 从资源的技术开发、方便用户使用、管理者三方面出发，对网络教育实施的一些技术要 求、数据类型与编写规范以及管理系统与支持平台具有的功能等进行了界定。这些标准 的制定为教育资源的广泛共享和教育资源系统的互相兼容奠定了基础。 目前，基于这些标准，科研人员对教育资源元数据的描述、互操作等方面做了一些 一弩。 基于r d f ) ( m l 教育资源元数据解析和查询方案研究 研究。但就如何采用统一的标准来描述资源，借助网络的优势来实现资源大范围内的共 享和互操作方面的研究，以及实现不同资源置标语言之间的转换等问题，至今尚未出现 一个成熟完善的解决方案。 1 2 研究目标 作者所在的课题组根据当前高校教育资源现状，以内蒙古大学等高校的教育资源建 设情况作为案例进行分析和研究，结合教育资源建设技术规范标准，理论结合实际； 希望最后形成一个有广泛应用的教育资源元数据描述方案。作者所做的工作是基于 r d f x m l 方法实现对教育资源元数据的置标、解析、查询方面的描述，完成这个元数据 描述方案的基础性工作。为课题组下一步研究工作做出一些贡献。图1 1 是教育资源建 设的框架图。 图1 1 教育资源建设框架图 f i g u r e1 1e d u c a t i o nr e s o u r c ed e v e l o p m e n tf r a m e w o r kp l a n 本课题的大致构想就是包括上图涉及到的几个部分，其一是教育资源系统管理者和 教育资源使用者。其二是教育资源元数据管理系统。其三是系统外的教育资源以及中间 纽带互联网。本文研究的是框架图中的第二部分内容的底层描述，作为整个项目研究的 子课题。 2 内蒙古大学硕士学位论文 1 3 研究意义 当前网络化教学、远程教育已经成为重要的教学途径，教育资源的数字化、网络化 已成为发展的必然。那么，网络教育资源的注册、保存、查询、共享等管理和应用变得 十分重要。很多同行也都在研究开发教育资源管理系统，特别是研究开发一些教育资源 注册系统、教育资源组织系统、分布式资源管理系统，来解决网络教育资源分散孤立、 信息不全面、描述不规范、查找不精确、大量重复建设、评价不完善等问题。本课题所 做的研究工作也正是朝着这个目标去的，针对教育资源的特点，把r d f 与x m l 相结合， 充分利用元数据应用技术，研究开发一个统一的教育资源管理平台，为教育资源大范围 内的共享和交- 瓦奠定良好的基础。 1 4 本文工作 作者在认真分析当前教育资源建设现状和相关技术，并结合前人己完成相关工作的 基础上，引入r d f x m l 方法，用以对教育资源元数据进行描述，论文主要研究了以下内 容：首先，论文引入了教育资源元数据相关知识，对描述元数据信息的r d f x m l 方法进 行讨论，进而提出r d f x m l 缝合机制，并应用这种方法对教育资源元数据信息进行置标， 以便不同种类的元数据实现互操作，为元数据广泛应用于教育领域奠定基础。其次，提 出一套有效的解析方法来解析元数据信息，用d o m s a x 解析方法对r d f x m l 文档进行解 析，认真分析两种方法解析r d f x m l 文档的过程、思路以及优势与不足，采用两者结合 的办法实现对教育资源的解析、查询功能。最后，以一个完整的实例对教育资源元数 据实现置标、解析、查询功能来结束本论文，基本上实现了基于元数据的教育资源管理 利用和资源共享的目标。 本文创新点：( 1 ) 提出基于r d f x m l 缝合机制对教育资源元数据信息进行置标，解决 了各种元数据实现_ 瓦操作的问题：( 2 ) 采用d o m s a x 解析方法对r d f x m l 文档进行解析， 这样既克服了d o m 解析占内存大的网难，又解决了s a x 解析更改数据难的问题：( 3 ) 在解 析基础上又实现了对教育资源元数据信息的查询功能，从而改变过去单一实现的弊端。 3 一。 4 紧接着 最后陈 目标和有 内蒙古大学硕士学位论文 2 1 元数据 第二章元数据与教育资源技术规范 2 1 1 什么是元数据 元数据，粗略的说就是关于数据的数据，具体的讲是关于数据的结构化数据。例如： 传统的图书馆卡片、磁盘的标签等都是元数据【l 】。本文的元数据是在网络环境下描述教 育资源的数据和教育资源数据管理。 元数据也是数据，其本身也可以作为被描述的对象，这时描述它的数据就是元数据。 在信息系统中一般把数据看成是独立的信息单元，不管这里的“数据”是一本书、一个 网页、或者一个虚拟的u r l 地址。元数据可以出现在数据内部、独立于数据、伴随着数 据、与数据包裹在一起等形式。 2 1 2 元数据的优点 对于一种更简单的编程模型来说，元数据是关键，该模型不再需要接口定义语言 ( i d l ) 文件、头文件或仟何外部组件引用方法【2 】。元数据允许n e t 语言自动以非特定语 言的方式对其自身进行描述，而这是开发人员和用户都无法看见的。另外，通过使用属 性，可以对元数据进行扩展。元数据主要有以下两个优点： 1 自描述文件，提高了应用程序的可靠性。公共语言运行库模块和程序集是自描述 的。模块的元数据包含与另一个模块进行交互所需的全部信息。元数据自动提供c o m 中i d l 的功能，允许将一个文件同时用于定义和实现。运行库模块和程序集甚至不需 要向操作系统注册。运行库使用的说明始终反映编译文件中的实际代码，从而提高应用 程序的可靠性。 2 语言互用性，提高了应用程序的灵活性。元数据提供所有必需的有关已编译代码 的信息，以供使用者从用不同语言编写的p e 文件中继承类。使用者可以创建用任何托 管语言( 任何面向公共语言运行库的语言) 编写的任何类的实例，而不用担心显式封送 处理或使用自定义的互用代码。 基7 - r d f x m l 教育资源元数据解析和查询方案研究 2 1 3 元数据的种类 对于元数据的种类有不同的分类方法。一般分为描述性元数据、结构性元数据、存 取控制性元数据、评价性元数据等。 1 描述性元数据( i n t e l l e c t u a lm e t a d a t a ) ，用来描述、发现和鉴别数字化信息对象， 如m a r c 、d c ，它丰要描述信息资源的主题和内容特征。 2 结构性元数据( s t r u c t u r a lm e t a d a t a ) ，描述数字还信息资源的内部结构，如书目 的目录、章节、段落的特征。 3 存取控制性元数据( a c c e s sc o n t r o lm e t a d a t a ) ，用来描述数字化信息资源能够被 利用的基本条件和期限，以及这些资源的知识产权特征和使用权限。 4 评价性元数据( c r i t i c a lm e t a d a t a ) ，描述和管理数据在信息评价体系中的位置。 还可以分为管理性、描述性、保存性、技术性和实用性元数据，如表2 1 所示： 雾、类戮 j 冀纛j 奄义j ? 羔_ | 。j oj 一一j i 二一? ：寝猕寰镦i j ：? 。j ；，7 ：gj 。j 篡 采购信息 版权及复制记录 厂仃于管理与控制信息资源的无获取权利控制( 密级) 管理性元数据 数据馆藏信息 数字化的选择标准 版本控制 口录记录 用于描述与标识信息资i 1 5 的元 专门索引 描述性元数据 数据，一般为手i 丁制作的元数据资源之间的超链接 用户所做的注解 与信息资源的保存管理相关的 资源的物理状态描述文档 保存性元数据有关保存资源物理或数字化版本的文档，例如数据 元数据 的更新与迁移 硬件及软件文档 与系统功能相关的元数据或元数字化信息，例如格式、压缩比及缩放比 技术性元数据 数据行为模式 系统响应时间的记录 许可及安伞数据，例如密码及加密密钥 与用、级别与类型相关的有关 展出记录 实用惟元数据用，、及利用记录 信息资源的元数据 内容重用及多版本信息 表2 1 元数据分类注解表 t l b l e2 1c l a s s i f i c a t i o no fm e t a d a t aa n n o t a t i o n 亿l b l e 6 2 1 4 提出 ( c e l t s 3 1 ) 1 3 1 、教育资源建设规范( c e l t s 4 1 ) 【4 1 是专门用来描述教育资源的标准。教 育资源描述标准的制定为教育资源大范围内的共享及教育资源管理平台间的交互奠定 了良好的基础。 我国这个领域研究有代表性的攻关者，例如：北京师范大学现代教育技术研究所所 长何克抗教授及其科研团队在教学资源建设、网络教学管理、教学方法等多方面做了大 量的理论研究和实践工作，代表着国内现代教育技术的领先水平；中科院文献情报中心 主任张晓林教授在数字资源领域的研究和应用也是走在国内同行的前面：另外上海科技 情报研究所所长吴建中教授及其研究小组在元数据应用( 特别是d c 元数据) 方面的研究 在国内也是属于领先的水平，等等。他们很多研究成果值得本人学习和参考。 国外在这个领域的研究和应用比较多。例如：美国政府教学部支持的教育资源网关 ( g e m ：t h eg a t e w a yt oe d u c a t i o n a lm a t e r i a l s ) ，致力于组织和整合美国各类网站上的教学 资源，以便方便地检索和获取资源；i e e e 学习技术标准委员会的学习对象元数据工作 组研究建立的学习对象元数据( i e e el o m ：i e e el e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a ) ，用以完整、 充分地描述一个学习对象的特征；d c e d u c a t i o n 是为更有效地利用d c 元数据来描 述教育资源，等等。 2 2 教育资源建设技术规范 2 2 1 教育资源的范围 教育资源的范围是教育资源建设技术规范首先要解决的问题，只有确定研究范 围才能有进一步实质性探索。结合教育资源建设的实际，2 0 0 0 年起草制定的教育资 源建设技术规范确定了教育资源的内容主要包括以下九类：媒体素材、题库、试卷素 材、课件( 包括网络课件) 、案例、文献资料、常见问题解答、资源目录索引、网络课 程【3 】。此外，本课题结合内蒙古大学的实际认为还涉及到得一类很重要的教育资源，它 包括：学科、专业、教学计划与排课、学籍管理、招生录取、师资科研、继续教育、教 材、设备器材、电子档案管理等信息。它们存在和出现的形式是多种多样的，有的是实 7 基于r d f ) ( m l 教育资源元数据解析和奄询方案研究 物存在形式，比如：教材、设备器材等。有的是数字形式存在，比如：继续教育、招生 录取等等。但是越来越多的是以单一数字形式或者组合数字形式存在于网络中，这就需 要用计算机来进行管理和共享。对它们的描述涉及资源内容、资源适用对象、资源使用 的教学和教学方法学要求、资源使用的技术与过程要求。利用元数据对它们进行开放的 和计算机可识别的描述，有助于用户通过智能代理搜寻、选择、利用和集成教育信息资 源，最终为教育资源使用者所有效利用。 2 2 2 教育资源的分类体系 根据我国制定的规范c e l t s 一4 1 1 ，教育资源分类体系，如图2 1 所示【4 1 ： 一、一一一 图2 1 教育资源分类体系图 f i g u r e2 1e d u c a t i o n a lr e s o u r c e sc l a s s i f i c a t i o ns y s t e mm 印 8 内蒙古大学硕士学位论文 2 2 3 教育资源系统功能结构 参照教育资源建设技术规范提出的模型j 作者构想了教育资源库系统功能结构， 如图2 2 所示： 8 管理员审核员，擘源使 系 统 管 理 教育资源库 圆圈圆圈圈匦 资 源 管 理 鬲习厂磊碉ll 蒋鬈翥i i 藉誊翥il 翥罂盖f f 蕃葚翥ij 蒋甚妻i i 荔鬈翥ll 薹篓芸l l 昌莩蠢 jul 上盈l jul 塑l 塑l ：图 试题库试卷库案例库多媒体j 车课什库文献库常见口j 题库目录索引库 图2 2 教育资源系统功能结构图 f i g u r e2 2e d u c a t i o n a lr e s o u r c e ss y s t e mf u n c t i o ns t r u c t u r ec h a r t 此系统包括三个大模块：其一是数据库模块，包括存取教育资源库( 试题库、试卷 库、案例库、多媒体库、课件库、文献库、常见问题库以及目录索引库) 、用户信息库 和访问记录统计库；其二是资源系统管理模块，包括系统管理子模块和资源管理子模块 ( 见上图) ；其三是资源管理与使用者模块，包括资源管理者( 各级系统管理员和审核 员) 和资源使用者。 2 2 4 教育资源建设存在的问题 像绪论中所述，我国的教育资源建设取得了阶段性成果，但还是存在很多问题，概 括总结如下几个方面： 第一，标准多，难取舍。目前有三个和教育资源建设相关的规范，分别是教育资 源建设技术规范、学习对象元数据和基础教育教学资源元数据规范。但在实 9 ， 基丁r d f x m l 教育资源元数据解析和查询方案研究 际的资源建设过程中，由于搞不清这三者的关系，经常使人迷惑，不知道应该采用哪个 标准，在一定程度上造成使用标准的混乱。 第二，资源内容质量低。在资源整合建设初期，由于意识不足、人手不够等原因， 出现了不少只重量而不重质的现象。因此，外表好似构建了海量的资源库，但真正可供 教师自己教学的材料很少，更不用说是面向学生的资源及拓展知识的个性化应用内容 了。另一方面，所搜集的教案库由于没有及时更新，其中的内容难免观念陈旧或过时， 不符合新课程改革的需要。因而，所形成的只是缺乏吸引力与亲和力的、应用无法普遍 开展的静态“教学材料仓库”，资源建设质量整体偏低。 第三，资源相似，缺乏有效性。现阶段由于国家政策鼓励与教育市场需求，一时间 各种资源产品源源不断。很多学校、地方教育行政主管部门纷纷购买了相关教育资源库。 然而由于建设初期缺乏相关人才和版权意识薄弱等原因，在使用中发现，这些资源库内 容几乎大同小异。另外，资源中心中很多资源是过时的或者根本用不上，真正有效的资 源非常匮乏，即便有，在庞大的资源数据库中要找到是非常费劲的。 第四，资源分散在网络中，效率低下。现在网络上有很多提供资源的个人网站，也 有各地自建的一些资源中心。但是个人建设的教育网站规模小而分布散，各学校的教育 资源不能够充分交流共享，国内大型公司和各级政府机构少有为教育服务的专门的教育 网站，国家基础教育网站建设则刚刚起步。各种各样的资源散落在网络的各处，无法集 中，不能为人所用，从而也就失去了自身的有效性。 第五，资源之间共享度极低。不少地方的资源建设一般通过自上而下的征集方式进 行整合，全国的资源建设形成以校级一地区级一省、国家级三层共建的模式。由于部分 地区缺乏对本地师生的相应现代教育技术及理念的培训，导致知识共享及开放资源的观 念未能普遍形成，各地往往只限于本地城域网共享使用。另一方面，市场上有很多种教 育资源产品。这些不同的资源库由于系统之间缺乏互操作，建设标准不一，导致接口规 范互不关联，使得资源建设的信息孤岛现象越来越严重，网络共享的功能与优势在资源 建设中没有得到充分发挥，为用户的使用带来非常大的麻烦。 例如某图书馆，安装有若干个厂商的资源库，这些资源库虽然装在一个单位，却相 互独立。老师要使用某些教育资源，需要先后登录到几个资源管理系统中，使用不同的 软件进行检索。这就造成管理与用户使用的极大不便。 1 0 “。旮是，j，壤” 2 2 源， 小部分人和部门是行不通的。教育信息化的真正主体是广大教师，只有通过他们去进行 教育资源的深度开发，才能建立真正意义上的资源共享。这就需要我们务必采取一种有 效的资源建设模式，找到一种合理的发展资源机制，既能够充分调动广大教师参与建设 资源的积极性，又能够保证教育资源大量、有效、共享。 所谓有效的资源建设模式，就是要充分考虑分布存储于各个学校或区域内资源站点 的资源，选择一种能进行有效管理的机制，能够共建共享，解决教育资源集中和分布的 两难问题【l3 1 。这个模式可以归纳为六个字：整合、共享、共建。整合就是广泛收集、筛 选现有的数字化资源，充分利用原有的资源，进行数字化再加工，避免资源的重复建设 和浪费。共享是指基础教育资源对外开放，与外界交流，避免重复开发，使已建成校园 网，实现“校校通”的学校充分共享资源。共建是指为了确保资源的丰富与不断更新， 调动所有能调动的相关人员，在统一规划与指导下参与到资源建设中来，以发挥每个人 的智慧与创造性，及时为教育资源库补充新鲜血液。只有这样才可能实现教育资源建设 的可持续发展，并保证教育资源运营的规范化和高效性【l 3 1 。 2 3 教育资源元数据 教育资源元数据共包括三大部分，分别为严格遵守的必须数据元素、作为参考的可 选数据元素和针对资源特色属性的扩展数据元素3 1 。如图2 3 所示， 图2 3 教育资源元数据构成图 f i g u r e2 3t h es t r u c t u r em a po fe d u c a t i o nr e s o u r c e sm e t a d a t a 基丁r d f ) ( m l 教育资源元数据解析和查询方案研究 ( 1 ) 必须的数据元素( l o m 核心集) 这类数据元素与学习对象元数据规范( l o m ) 中的必须数据元素一致。它是任何类 型的资源都必须具备的属性标注。开发者应严格遵循。 ( 2 ) 扩展的数据元素( 分类属性) 分类扩展集根据每类资源各自的特点，提供了资源的分类属性。 媒体素材类集合了对文本类素材、图形( 图像) 类素材、音频类素材、视频类素材、 动画类素材各自不同的技术属性。 试题库类集合了试题的教育测量属性。 课件与网络课件类集合了课件与网络课件内容组织属性。 案例类集合了案例内容组织属性。 文献资料类集合了文献资料有效范性方面的属性。 常见问题解答类集合了问题解答内容组织属性。 资源目录索引类集合了资源目录索引内容组织属性。 网络课程类集合了网络课程内容组织属性。 ( 3 ) 可选的数据元素 这类数据元素与学习对象元数据规范( l o m ) 中的可选的数据元素一致，在对资源 进行属性标注时可根据用户需求和开发者自身的工作过程作为参考属性有选择的使用， 如果木规范没有推荐的属性取值，要求与学习对象元数据规范( l o m ) 的取值相一致。 2 4 本章小结 本章丰要阐述了两部分内容。其一主要介绍元数据的相关概念及其在教育资源建设 领域的应用。分别对元数据的概念、优点、种类、以及元数据在国内外的应用情况。其 二主要引入了教育资源建设技术规范，由其映射下的教育资源的范围、体系结构、 教育资源建设存在的问题、有效的教育资源模式以及教育资源元数据的相关知识点。通 过上面两个方面的讨论给出了本论文研究对象，为论文后续工作做了铺垫。 1 2 c o n s o r t i u m ，w 3 c ) 定义的一种语言，称之为可扩展标记语言。 信息在语法描述上的差异，可以通过必要的数据格式转化，将信息转化为应用目标 能够处理的语法格式。当然，更为理想的情况应该是所有的信息都采用同样的语法来描 述，x m l 的出现使得不同类型的数据表示成同一格式成为了可能。x m l 已经成为了 w e b 数据表示和交换的事实标准，是应用之间或者机器之间共享数据的一种有效方式。 x m l 及其相关技术的发展极大地促进了信息表达和交换过程中语法描述上的统一，越 来越多的应用开始选用x m l 作为其数据、配置信息、消息以及服务的语法描述模式。 迄今为止，x m l 已经成为了w e b 上最理想的数据表达方式。x m l 的可扩展性是x m l 区别其他标记语言的最基本特征。x m l 的核心在于以一种标准化的方法建立数据表示 的结构，而将具体标记的定义留给了用户。x m l 的可扩展性使x m l 可以满足各种不 同领域数据描述的需要，并可以对计算机之间交换的任何数据进行编码。 3 1 2x m l 的特点 x m l 作为流行的语法描述语言，它有着与众不同的特点，主要有如下几点： 1 x m l 显示和处理进行分离。x m l 的功能强大之处，在于它保持结构化数据与用 户界面的独立。具体使用x m l 只要使用x m l 标注来描述数据，用样式表达式x s l 或 c s s 在浏览器中显示数据。x m l 将数据的显示和处理分隔开来，只需要套用不同的样 式表和应用程序，便可显示及处理数据，更可将数据由显示中分离，使得不同数据源的 1 3 。 基丁r d f ) ( f l 教育资源元数据解析和查询方案研究 数据可以完成集成。数据结构和显示的分离极大的提高了文档的处理效率，如果需要改： j 变文档的显示方式，那么只需改变x s l ( e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl a n g u a g e ) 和c s s ， ( c a s e a d i n gs t y l e s h e e t ) 就可以了。 “ 2 x m l 具有可扩展性。允许用广创建自己的d t d ( d o c u m e n tt y p ed e c l a r a t i o n ) ，自 ： 己定义标记和属性。不同的行业可以创建自己不同的行业词汇表。作为一个核心标准， x m l 为可能产生的别的标准提供了一个坚实的基础。可扩展性为各个行业定义自己的 标记语义和属性提供了方便。形成行业内信息共享和信息交换的基础。并且这种改变对 于一些具体的应用并不会产牛很大影响，比如浏览器显示x m l 文档，它并不关心x m l 的标记是什么，只是按照样式表单提供的信息来显示就可以了。 。 3 x m l 具有自描述性。x m l 有着良好的可读性，因为x m l 标签是对其所标识数 据的解释，应用程序在解析x m l 数据时，可以根据外层所套用x m l 标签( t a g ) f 口道数 据的逻辑含义，进而可以过滤x m l 数据，查找满足特定条件的x m l 数据。x m l 表示 数据的方式真正做到了独立于应用系统，并且这些数据能重用。 3 1 3x m l 的优势与不足 x m l 与其他描述性语言相比，尤其是与h t m l 比，其优势罗列如下几点： 1 易懂，与流行于i n t e r n e t 网上的文字式协议( 如h t t p ) 相容。 2 容易扩充，有利于快速软件开发。 3 已有多个免费x m l 分析器( x m lp a r s e r 如x m ls p y ) 可把x m l 文件转换成对象结 构。 同时，x m l 也存在不足，x m l 可用来标志源于数据库或对象模型的文字数据，虽然 可处理多种数据，但不是一个全面面向对象的语言。丰要体现如下几个方面： 1 x m l 不提供对象之间的l i n k ( 链接) 。用者( 客户) 可借助文字值来做连接，不 像h t m l 超链( h y p e r l i n k ) ，但这必须由应用程序对文字值做出诠释。 2 x m l 的元素可有多个部属内容，但部属内容不能隶属于多个元素。 3 x m l 无继承和运算等面向对象的特征。 1 4 3 2 资源 3 2 1 什么是资源描述框架r d f r d f ( 资源描述框架) 是一种元数据框架，它借助网络实现机器可识别应用程序之 间的瓦操作性。它主要作用在于网络资源的自动化处理。r d f 元数据可理解的信息可 以在多种应用领域中使用。例如在传统的信息程序中，一个人名j a c k 可能只是一个字 符串，人能够理解这个字符串是一个人的名字，但机器是没有办法理解的。又例如在传 统的数据库系统中，一个s q l 语句“s e l e c tn a m ef r o me m p l o y e ew h e r es a l a r y 3 0 0 0 0 ”， 机器不能真正地理解e m p l o y e e 和s a l a r y 。而通过对数据的数据，即元数据的描述，有可 能让机器理解这样的信息并进行相关的处理等等。r d f 的数字签名将会是建设可信任 w e b ，应用于电子商务，协作和其他应用程序的关键。 资源描述框架( r d f ) 提供了更一般的数据处理。r d f 是一种声明性语言，它提 供了一种标准方法，这种方法在w e b 中使用x m l 作为它的句法，用u r i 来规定实体、 概念、性质及关系等。这个方法通过提供一个网址几乎可以获得任何想要得资源。这就 意味着你可以以网页，图形，音频文件，影片剪辑，以及其他形式交- 瓦元数据信息。在 w 3 c 主持下发展起来的资源描述框架盼r d f 是一种能实现元数据编码、交换和再利用 的基础结构。该基础结构通过设计一种能支持语义、语法和结构的