（计算机应用技术专业论文）面向基础教育资源规划BERP的数字化校园的设计与实现.pdf

摘要 面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园的设计与实现 摘要 专业：计算机应用技术申请者：郑杰钊导师：李吉桂 随着网络技术的发展，各行各业都处于全面网络化的进程中，教育行业也不 例外。网络已作为信息交流的重要平台成了校园中不可缺少的基本设施，承载着 各种网络应用。面向教育的数字化校园在全国各地迅速发展，并已相当普遍，尤 其是发达地区，且其内容和技术水平已经达到了较高的水准。然而，内容上如何 有效地为提高教育水平，为学生的终生发展服务；在技术上如何充分运用it 新 技术，使数字化校园更加高效，更加人性化，仍是需要继续解决的关键问题。 本课题提出通过“企业资源规划”e r p 到“基础教育资源规划”b e r p 的迁移： 实现基于s o a 的基础教育资源整合和运用语义信息模型研究并实现教育资源管 理中心来实现面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园。其主要的创新体现在 以下几点： 1 应用面向服务架构( s o a ) 来实现对校园的原有资源进行整合，校园的所 有业务在一个统一松散耦合的架构下运作，整个系统体系更加灵活，能适应业务 的变更和扩展； 2 围绕教育资源的管理的问题，提出构建教育资源管理中心，实现对教育 资源的整合、分类、存储和搜索的智能化和个性化； 3 运用语义信息模型拟定出教育资源的本体模型，并用该本体模型来定义 教育资源以及用户对资源搜索的请求； 硕士学位论文面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园的设计与实现 4 通过拟定教育资源与用户对资源搜索请求匹配的相似函数，实现用户搜 索资源的个性化和智能化；还通过拟定过滤规则提高资源维护及系统运行的安全 性。 围绕实现面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园的过程： 1 从面向服务架构及相关技术出发，深入分析了基础教育资源整合的目标， 并以该目标出发，分析学生资料管理、教学管理、德育工作管理、教学资源管理、 家校合作等为适应现代教育和教学的数字化校园的业务逻辑需求； 2 结合并应用s o a 的技术特点，分析了为满足上述业务逻辑需求在s o a 框 架下实现信息资源整合的可行性，并给出了实现信息整合的框架模式； 3 详细分析并阐述了实现基于s o a 的基础教育资源整合的四个关键步骤： 构建原子业务数据，构建业务数据适配器，构建业务逻辑服务和部署业务逻辑服 务，并按上述四个步骤完成对原校园内的信息资源的整合； 4 从应用出发，在完成对学校信息资源整合的基础上，为解决教育资源管 理中的分类管理、资源的使用、资源的注册发布、搜索资源等问题，提出了构 建基础教育资源管理中心，并给出相应的逻辑结构图、功能说明、资源描述模型 及其关键业务过程； 5 详细分析并定义教育资源本体模型，然后使用教育资源本体模型来描述 教育资源及资源搜索请求，结合使用( ( w o r d n e t ) ) 拟定教育资源与资源搜索请求 描述进行匹配的相似函数，最后详细分析了教育资源搜索的实现、资源管理中心 的鉴别层( 过滤层) 的实现和资源接口的实现这几个关键技术。 经过上述的相关工作，最后实现了面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校 园，并对其应用作了简要的评价。 关键词：面向基础教育资源规划；面向服务架构；数字化校园；本体；教育资源 a b s t r a c t a b s t r a c t d e sig na n dlm p l e m e n tt h eb a s eice d u c a tlo n a l r e s o u r c ep l a n nin gdigit a lc a m p u ss y s t e m a b s t r a c t ：e v e r yw a l ko fl i f e ，i n c l u d i n gt h ee d u c a t i o nv o c a t i o ni si n t h ec o u r s eo fb e c o m i n gf u lln e t w o r k b a s e dw i t ht h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r k t e c h n o l o g y t h en e t w o r ka sa ni m p o r t a n ti n f o r m a t i o nc o m m u n i c a t i o n p l a t f o r mi sa ni n d i s p e n s a b i l i t ye s t a b l i s h m e n ti nt h ec a m p u sa n dt a k e s a p p l i c a t i o n si ni t d i g i t a lc a m p u ss y s t e mf a c e se d u c a t i o ni sd e v e l o p i n g f l e e t l ya l lo v e rt h ec o u n t r ya n db e c o m i n gv e r yp o p u l a r i z a t i o ne s p e c i a l l y i nt h ed e v e l o pz o n e i t sc o n t e n ta n dt h et e c h n o l o g yl e v e lh a v ea c h i e v e d ah i g h l e v e l h o w e v e r ，h o wt oe n h a n c et h ee d u c a t i o np r e c o g n i t i o n e f f e c t i v e l yi ni t sc o n t e n tt ow o r kf o rt h es t u d e n t s d e v e l o p m e n ti nt h e i r lif e t i m ea n dh o wt ou s et h en e wi tt e c h n o l o g y a d e q u a t e l yt om a k et h e d i g i t a lc a m p u s s y s t e mm o r ee f f i c i e n c ya n dm o r e h u m a n i t y a r et h e s i x t y f o u r d o l l a rq u e s t i o n st ob es o l v e dc o n t i n u a l i y t r a n s f e r sf r o me r pt ob a s i ce d u c a t i o n a lr e s o u r c e p l a n n i n g a r e p r o p o s e di nt h i sp a p e r ：t oi m p l e m e n tt h eb a s i ce d u c a t i o n a lr e s o u r c eb a s e d s o aa n dt oi m p l e m e n tt h eb a s i ce d u c a t i o n a lr e s o u r c ep l a n n i n gd i g i t a l c a m p u ss y s t e mb yu s i n gs e m a n t i ci n f o r m a t i o nm o d e la n di m p l e m e n t i n gt h e e d u c a t i o n a lr e s o u r c em a n a g e m e n tc e n t e r t h ei n n o v a t i v ep o i n t sa p p e a ri n t h e s ef o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 u s i n gs o at oi m p l e m e n tt h ei n t e g r a t i o nw i t ha l lt h ei n h e r er e s o u r c e i nt h ec a m p u st om a k ea l lo ft h eo p e r a t i o n si nt h ec a m p u sw o r k si nau n i f o r m a n di n c o m p a c ta r c h i t e c t u r e b yc o m p l e t i n gt h i s ，t h es y s t e mw i l lb em o r e v 硕士学位论文面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园的设计与实现 a g i l ea n dc a na d a p tt h ea l t e r a t i o nm o r ee a s i l y 2 i nd is c u s s i n gt h ep r o b l e mo fm a n a g i n gt h ee d u c a t i o nr e s o u r c e ，t o b u il da ne d u c a ti o nr e s o u r c em a n a g e m e n tc e n t e rw a sp r o p o s e dt oi m p l e m e n t i n t e g r a t i o n ，s o r t ，s t o r a g ea n ds e a r c hi nm a n a g i n gt h ee d u c a t i o nr e s o u r c e w i t hi n t e l l i g e n ta n di n d i v i d u a t i o n 3 u s i n gt h ee d u c a t i o nr e s o u r c eo n t o l o g ym o d e ld e f i n e db yas e m a n t i c i n f o r m a t i o nm o d e lt od e f i n et h ee d u c a t i o nr e s o u r c ea n dt h er e q u e s to f s e a r c h i n gr e s o u r c e 4 u s e r sc a ns e a r c ht h er e s o u r c ew i t hi n t e l l i g e n ta n di n d i v i d u a t i o n b yd e f i n e das i m i l i t u d ef u n c t i o nb e t w e e nt h ee d u c a t i o nr e s o u r c ea n dt h e u s e r sr e q u e s to fs e a r c h i n gr e s o u r c e t h em a i n t a i n a b i l i t yo ft h er e s o u r c e a n dt h es e c u r i t yo ft h es y s t e mw i i ib ee n h e n c e db yu s e dt h ef i i t r a t i o n r u l e t h ep r o c e s st oi m p l e m e n tt h eb a s i ce d u c a t i o n a lr e s o u r c ep l a n n i n g d i g i t a lc a m p u ss y s t e mw a sp r o p o s e di nt h i sp a p e r 1 f r o mt h es o aa n dt h ec o r r e l a t i o nt e c h n o l o g y ，i td e e p l y a n a l y z e d t h et a r g e to ft h ei n t e g r a t i o no fb a s i ce d u c a t i o nr e s o u r c ea n da n a l y z e d t h er e q u e s to fb u s i n e s sl o g i c t h em a n a g e m e n to fs t u d e n td a t a ，t h e t e a c h i n gm a n a g e m e n t ，t h em o r a l e d u c a tio nm a n a g e m e n t ，t h e t e a c h i n g r e s o u r c em a n a g e m e n t ，t h eo p e r a t i o nb e t w e e nf a m i l ya n ds c h o o la n ds oo n ， w h i c hi si no r d e rt os u i tf o rt h em o d e r n l ye d u c a t i o na n dt e a c h i n gi nt h e d i g i t a lc a m p u ss y s t e m 2 i ta n a l y z e dt h ef e a s i b i l i t yo fi m p l e m e n t i n gt h ei n f o r m a t i o n r e s o u r c ei n t e g r a t i o nu n d e rt h ef r a m eo fs o at os a t i s f yt h o s eb u s i n e s s l o g i cr e q u e s t sa n dp r e s e n t e dt h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nm o d e l 3 i ta m p l ya n a l y z e da n de x p o u n d e dt h ef o u rp i v o t a ls t e p s ：b u i i d i n g t h ea t o mb u s i n e s sd a t a ，b u i l d i n gt h eb u s i n e s sd a t aa d a p t e r ，b u i l d i n gt h e b u s i n e s sl o g i cs e r v i c ea n dd e p l o y i n gt h eb u s i n e s sl o g i cs e r v i c et o i m p l e m e n t t h eb a s i ce d u c a t i o nr e s o u r c e i n t e g r a t i o nb a s e ds o a a n d i m p l e m e n t e dt h e i n f o r m a t i o nr e s o u r c e i n t e g r a t i o n i nt h e c a m p u sb y - v i a b s t r a c t f o ll o w e dt h e s es t e p s 4 b a s e do nt h ei n f o r m a t i o nr e s o u r c ei n t e g r a t i o n ，i no r d e rt os o l v e t h ep r o b l e m so fs o r tm a n a g e m n e t ，t h eu s i n go fr e s o u r c e ，t h er e g i s t r a t i o n o rp u b li s ho fr e s o u r c ea n dr e s o u r c es e a r c h i n gi nm a n a g e i n gt h ee d u c a t i o n r e s o u r c e ，i tp r e s e n t e dt ob u i l dab a s i ce d u c a t i o nr e s o u r c em a n a g e m e n t c e n t e ra n da l s oa n a l y z e dt h ec o r r e s p o n d i n gl o g i cs t r u c t u r ed i a g r a m ，t h e f u n c t i o ne x p l a n a t i o n ，t h em o d e lo fr e s o u r c ed e s c r i p t i o na n dt h ep r o c e s s o ft h ep i v o t a lb u s i n e s s 5 i ta m p l ya n a l y z e da n dd e f i n e dt h ee d u c a t i o nr e s o u r c eo n t o l o g y m o d e l ，d e s c r i b e dt h ee d u c a t i o nr e s o u r c ea n dt h er e q u e s to fr e s o u r c e s e a r c h i n gb yu s e di t ，d e f i n e das i m i l i t u d ef u n c t i o nb e t w e e nt h ee d u c a t i o n r e s o u r c ea n dt h er e q u e s to fs e a r c h i n gr e s o u r c eb yu s e dt h e w o r d n e t a n dd e e p l y a n a l y z e dt h ep i v o t a l t e c h n o l o g y o f e d u c a ti o nr e s o u r c e s e a r c h i n g ，t h ef i l t r a t i nl a y e ri nt h er e s o u r c em a n a g e m e n tc e n t e ra n dt h e r e s o u r c ei n t e r f a c ea tt h ee n do fit a f t e rc o m p l e t e dt h e s ec o r r e s p o n d i n gw o r k s ， i ti m p l e m e n t e dt h eb a s i c e d u c a t i o n a lr e s o u r c ep l a n n i n gd i g i t a lc a m p u ss y s t e m ，a n dt h e ne s t i m a t e d t h ea p p l i c a t i o no fi t i nt h ee n d k e y w o r d s ：b e r p ( b a s i ce d u c a t i o n a lr e s o u r c ep l a n n i n g ) ；s o a ( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ) ；d i g i t a lc a m p u ss y s t e m ；o n t o l o g y ；e d u c a t i o nr e s o u r c e 华南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。 本人完全意识到此声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：凌产在纠 日期：年月日 学位论文使用授权声明 本人完全了解华南师范大学有关收集、保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南师 范大学。学校有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，允许学位论文被检索、查阅和借阅。学校可以公布学 位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、数字化或其他 复制手段保存、汇编学位论文。i 保密的论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，茌年后解密适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权 书。 导师签名： 日期：厶。眸_ 5 第1 章绪论 第1 章绪论 随着网络技术的发展，各行各业都处于全面网络化的进程中，教育行业也不 例外。网络已作为信息交流的重要平台成了校园中不可缺少的基本设施，承载着 各种网络应用。面向教育的数字化校园在全国各地迅速发展，现已相当普遍，尤 其是发达地区，且其内容和技术水平已经达到了较高的水准。然而，内容上如何 有效地为提高教育水平，为学生的终生发展服务；在技术上如何充分运用it 新 技术，使数字化校园更加高效，更加人性化，仍是需要继续解决的关键问题。 1 1 课题的研究背景 网络技术和信息技术的发展使得人们在日常生活和工作中产生的数据量呈 爆炸式的增长。在学校中，各类校园的信息系统，如学籍管理系统、校园办公系 统、数字图书馆管理系统、学生奖惩考评系统、远程教学系统和网络服务等，都 需要存储和管理大量的数据包括：电子邮件、办公文档、网页、p d f 、音频、 视频文件等。除外，信息管理还需要面对如下挑战： 海量：信息数量多、容量大，需要高性能的存储、检索和分发管理技术： 异构：信息来源不同、格式不同、载体不同，需要完备的搜索和处理技术； 复杂：信息加工在存储、检索、过滤、提取、挖掘、分析等方面，相对结构 化数据而言，具备独特的复杂性； 个性化：信息个性化增值服务方面存在广泛需求，更是信息化应用的热点。 在信息化的进程中，各类信息系统的开发技术和后台数据库系统，也经历了 许多重要的发展历程，导致各类信息系统采用了不同的开发技术和不同的后台数 据库系统。在信息系统使用的早期，各类系统单独使用，并没有出现急迫的跨系 统数据通信的需求。随着信息化的普及，学校与学校之间实现资源共享和信息交 互的需求以及校园中各类管理系统之间数据通信的需求越来越迫切，为了紧跟资 讯科技和教育改革发展，在改造和完善校园网的基础上结合一种通用且有效的架 构面向服务架构【l 】【2 】( s o a ) 来解决这类问题，以实现从“企业资源规划 到 “基础教育资源规划 b e r p ( b a s i ce d u c a t i o n a lr e s o u r c ep l a n n i n g ) 的迁移。 硕士学位论文一面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园的设计与实现 1 2 数字化校园研究概况 数字化校园的特点【3 。5 】：( 1 ) 计算机网络设施和广泛应用是建设数字化校园 的基础；( 2 ) 数字化包括信息资源的数字化、信息管理方式的数字化和沟通传播 方式的数字化等环节；( 3 ) 就应用功能而言，数字化涉及学校教学、科研、管理、 公共服务以及学校小区服务等各个领域中；( 4 ) 其深层意义在于促进和适应教育 和教学的改革。 在教学方面，利用数字化校园，促进高水平的师生互动，促进主动式、协作 式、研究型的学习，从而形成新的教学模式，更好地培养学生的信息素养以及问 题解决能力和创新能力。 在科研方面，利用数字化校园促进科研资源和设备的共享，促进国际性学术 交流，开展网上合作研究，以及科研成果的产业化，从而提高科研的创新水平和 辐射力。 在管理方面，利用数字化校园实现职能信息管理的自动化，实现不同职能部 门之间的数据共享与协调，提高决策的科学性和民主性。 在公共服务体系方面，数字化校园应建立覆盖学校教学、科研、管理、生活 等各个区域的宽带高速网络环境，提供面向全体师生的基本网络服务；要建设高 质量的数字化的图书馆、档案馆、博物馆、艺术馆等； 国内数字化校园建设现状【3 】【6 1 【7 】： 1 9 9 5 年，我国建立了“中国教育和科研计算机网( c e r n e t ) ”，并不断 完善和提速。到目前为止，全国主要高校都建立了与c e r n e t 相连接的校 园网。 1 9 9 8 年，教育部启动了现代远程教育工程，试图利用网络通讯等技术实 现优秀教育资源的共享，构筑具有中国特色的终身教育体系。 2 0 0 0 年1 2 月，教育部高教司在清华大学召开了1 0 个高校领导参加的“高 校数字化校园建设研讨会”，形成了“建设数字化学习环境规划方案 的讨论稿。 2 0 0 0 年教育部召开全国中小学信息技术工作会议，发布了三个主要文 件，其中关于“校校通 的文件，吹响了数字化校园建设和校间连接的 进军号角。 2 第l 章绪论 2 0 0 3 年1 0 月在浙江大学召开“全国高校信息化研究”学术年会，会议对 校园信息化的理论、规划、方案，高校信息化评价体系，高校信息化组 织、管理、机制创新等方面作了深入探讨。会议议题、内容表明我国高 校对“数字化校园”开始进入系统、深入的研究与实践阶段。 以上数字化校园的讨论都是基于高等院校而言的，而对基础教育的数字化校 园系统目前研究得还不多，或者研究得不够深入。 1 3 课题的提出 计算机技术经过了多年的发展，很多学校都会或多或少的运用计算机进行某 个方面的管理，例如，学生成绩表管理、图书馆管理、财务管理等，但都可能会 存在如下的几个问题： 第一，数据库系统不统一，无法实现数据的共享。因为历史的原因，一间学 校的不同应用系统在不同时期由不同的公司或人员开发，个体差异很大，其开发 平台、采用的数据库技术都可能不一样，无法实现资源的共享。举个例子：图书 馆管理系统和学生成绩管理系统都使用学生数据库，但由于两个系统是由两间不 同的公司开发，其使用的数据库系统不一样，因此无法实现校内数据库的共享。 第二，很多系统的开发，未有考虑到互联网的使用，因此很难有进一步的发 展。 第三，由于开发者不是学校第一线的人员，对学校的管理运作不是很熟悉或 不是很投入，因此其产品应用的广度及深度不够。 第四，校与校之间的原有架构，由于数字化校园在设计时没有考虑到与外界 的联接，耦合过紧，形成信息孤岛，无法共享资源和共享服务。 第五，校内教育资源的管理凌乱，无法实现对教育资源进行分类管理，实现 用户个性化的定制。 针对上述的问题，本课题提出了实现“企业资源规划 e r p t 8 。1 1 j 到“基础教 育资源规划 b e r p ( b a s i ce d u c a t i o n a lr e s o u r c ep l a n n i n g ) 的迁移，使得校 园网不再由于国家教育体系的变化而变换其原有的平台，能够共享再生，灵活变 化。为了实现“企业资源规划 e r p 到“基础教育资源规划”b e r p 的迁移，本文 提出分两步来完成：( 1 ) 实现基于s o a 的基础教育资源整合；( 2 ) 运用语义信息 硕士学位论文面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校同的设计与实现 模型研究资源在教育意义下，在发布和获取过程中的安全性，同时研究对原有的 教育资源进行重组、整合，使其满足课改后的教育教学要求即实现教育资源 管理中心。 1 4 研究的理论和实际意义 教育资源的管理和应用是教育信息化的重要组成部分，如何将学校管理、学 校的资源高效合理地数字化已经提到教育当局的日常议程中。数字化校园的建设 将涉及系统的架构设计、运作平台的设计、数据库的设计及软件系统的设计。数 字化校园的设计需要遵从先进的教育模式、以s o a ( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，面向服务架构) 为中心的b e r p ( 基础教育资源规划) 架构为架构， 以适应网络高度发展、不断提高的教育信息化和实现教育跨越式发展的需求。为 此，本项目研究和设计基于基础教育资源规划架构的数字化校园，最后实现其主 要功能： ( 1 ) 资源整合：新的应用丌发或同时访问多个数据源的需求，对提供统一 的数据访问接口提出了迫切的需求，统一的数据访问和集成接口将大大降低新应 用开发的成本。 ( 2 ) 数据传输：校园数据网络平台的一种基本功能是数据传输及交换功能， 数据的部署、发布、访问和集成都要用到它。 ( 3 ) 数据交换：在信息系统集成的过程中，异构数据源之间需要交换数据， 而彼此之间数据的格式是不一样的。因此，在数据真正导入到另一个异构的数据 宿之前，需要将数据格式进行转换。多数据管理系统之间需要数据转换时，一种 通用的数据交换格式是必不可少的。 ( 4 ) 数据发布：数据的产生、处理和展示常常是一起的，许多信息管理系 统的数据都有可能需要发布到一个或多个w e b 应用的数据库中，发布功能支持将 一个数据源的数据推送到多个异构的数据管理系统中。 ( 5 ) 存储：校园数据网络中聚合各类异构的存储资源，形成庞大的虚拟存 储资源池；存储管理子系统统一管理网络环境下的存储资源。 第1 章绪论 1 5 课题研究的主要内容 本课题提出主要通过两个步骤：实现基于s o a 的基础教育资源整合和运用语 义信息模型研究并实现教育资源管理中心，最终实现面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园。在课题中： ( 1 ) 深入分析基础教育资源整合的目标，提出数字化校园的应有的功能： 学生资料管理、教学管理、德育工作管理、教学资源管理、家校合作等，并对这 些适应现代化教育和教学的数字化校园的业务逻辑进行详细的分析； ( 2 ) 结合s o a 的技术特点，提出基于s o a 的基础教育资源整合的框架模式 并分析在s o a 框架下实现资源整合的可行性； ( 3 ) 深入分析实现基于s o a 的基础教育资源整合的关键步骤：构建原子业 务数据，构建业务数据适配器，构建业务逻辑服务和部署业务逻辑服务，最后按 上述四个步骤完成对原校园内的信息资源的整合； ( 4 ) 为解决教育资源管理中的分类管理、资源的使用、资源的注册发布、 搜索资源等问题，提出构建基础教育资源管理中心，并给出相应的逻辑结构图及 功能的说明； ( 5 ) 拟定并描述内置于资源管理中心的资源类型及资源描述模型，分析资 源管理中心的关键业务过程； ( 6 ) 运用语义信息模型研究资源在教育意义下，拟定教育资源本体模型， 并定义使用教育资源本体模型来描述教育资源及资源搜索请求； ( 7 ) 运用语义信息模型研究并拟定教育资源在发布、搜索和获取过程中的 教育资源与资源搜索请求描述进行匹配的相似函数； ( 8 ) 详细分析实现教育资源管理中心的关键技术：教育资源搜索的实现、 资源管理中心的鉴别层( 过滤层) 的实现和资源接口的实现。 1 6 本章小结 本章首先分析了本课题的研究背景，并分析了数字化校园研究的概况及现 状，以实际应用出发分析了课题的提出、课题的研究的理论和实际意义，最后详 细阐述了课题研究的主要内容。 硕士学位论文一面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园的设计与实现 第2 章实现面向基础教育资源规划的关键技术综述 2 1 软件应用架构概述 i t 技术的发展日新月异，软件及其应用架构也是在不断发展，从而能更好 更快地为企业应用服务。软件系统的复杂性不断增长，为了提高软件质量、缩短 软件的开发周期、更好的满足企业应用需求，各种开发技术、开发方法也不断地 创新、发展和完善。 软件设计的发展总体说来经历了以下几个阶段【1 2 】： ( 1 ) 结构化设计。其核心思想可以概括为：程序= 算法+ 数据结构，这种设 计思想的中心是对数据流的分析，通常也称为是面向过程的分析设计。 ( 2 ) 面向对象的分析设计。其思想的核心可以简单概括为几个术语：对象、 类、封装、继承、多态性。 ( 3 ) 面向服务的分析设计。面向服务( s e r v i c eo r i e m e d ) 是最近提出的理 念，它是一种更高层次上的封装，它强调以“服务”为中心。面向服务架构( s o a ， s e r v i c e o r i e m e da r c h i t e c t u r e ) 强调透过服务的概念来提供i t 各项基本应用功能。 一个服务可能需要多个对象来协同实现，一个服务也可能会包含( 调用) 其它服 务。s o a 的重要目标，就是以服务为导向在软件系统之间搭建横向的沟通桥梁。 软件应用架构的发展伴随着软件设计方法的发展，应用架构的变化也经历了 类似的历程： ( 1 ) 主机终端结构。二十世纪六、七十年代开始，以典型的批处理、联 机交易、消息传递和数据库为技术方向，也称为单层模式系统。 ( 2 ) 客户端h i 务器结构( c s 模式) 。这种架构以前台图形界面和后台关 系型数据库为技术方向，它使得企业可以采用更好的性价比去构建自己的业务应 用系统，可充分发挥客户端的处理能力，很多应用业务逻辑可以在客户端处理后 在提交给服务器，但是客户端需要安装专用的客户端软件，只使用于局域网环境。 ( 3 ) 浏览器j t l 务器结构( b s 模式) 。浏览器通过w e b 服务器( w e bs e r v e r ) 与服务器交互，所有的应用业务逻辑和数据都放在服务器端，可维护性和可扩展 性好。 ( 4 ) 三层、n 层应用体系结构。将软件服务系统划分为多个服务层次，将 第2 章实现面向基础教育资源规划的关键技术综述 应用服务分离，业务逻辑分布于不同的应用程序和计算机，数据服务可以由不同 的数据源提供，以提高系统的可扩展性、可维护性和运行效率。 ( 5 ) w e b 应用架构。能比较有效解决开放的信息交互和远程调用，实现多 方共同合作、相互协作，能打破现有信息交流“壁垒”，能横向沟通、构建适应 企业发展的业务系统的架构。 2 2o n t o l o g y ( 本体) 技术概述 2 2 1o n t o l o g y ( 本体) 定义 o n t o l o g y 1 3 - 1 7 1 最早是一个哲学的范畴，后来随着人工智能的发展，被人工智 能界给予了新的定义。然后最初人们对o n t o l o g y 的理解并不完善，这些定义也 出在不断的发展变化中，比较有代表性的定义列表如下： 表2 - 1o n t o l o g y 定义 范畴提出时间提出入定义 客观存在的一个系统的解释和说明， 哲学 客观现实的一个抽象本质 1 9 9 1 n e c h e s 等给出构成相关领域词汇的基本术语 和关系，以及利用这些术语和关系构成的 规定这此词汇外征的规则的定义 计算机 19 9 3 g r u b e r 概念模型的明确的规范说明 19 9 7 b o r s t 共享概念模型的形式化规范说明 19 9 8 s t u d e r 共享概念模型的明确的形式化规范 说明 关于最后一个定义的说明体现了o n t o l o g y 的四层含义： ( 1 ) 概念模型( c e r p t u a l i z a t i o n ) 通过抽象出客观世界中一些现象( p h e n o m e n o n ) 的相关概念而得到的模型， 其表示的含义独立于具体的环境状态 ( 2 ) 明确( e x p l i c i t ) 所使用的概念及使用这些概念的约束都有明确的定义 ( 3 ) 形式化( f o r m a l ) o n t o l o g y 是计算机可读的。 ( 4 ) 共享( s h a r e ) 0 n t o l o g y 中体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域中公认的概念集， 它所针对的是团体而不是个体。 硕士学位论文一面向基础教育资源规划b e r p 的数宁化校冈的设计与实现 o n t o l o g y 的目标是捕获相关的领域的知识，提供对该领域知识的共同理解， 确定该领域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇( 术 语) 和词汇之间相互关系的明确定义。 2 2 2o n t o l o g y 在信息系统中的应用 表2 - 2 目前信息检索技术的分类和及其描述【1 7 1 分类特点缺点 全文检索( t e x t 把用户的查洵请求和全文中的每虽然可以保证查全率，但是查准 r e t r i e v a l )一个词进行比较，不考虑查询请求率大大降低。 和文件语义上的匹配。 数据检索( d a m查询要求和信息系统中的数据都性能取决于所使用的字段标识 r e t r i e v a l ) 遵循一定的格式，具有一定的结方法和用户对方法的理解，具有 构，允许对特定字段检索。需要有很大的局限性，支持语义匹配的 标识字段的方法。 能力较著。 知识检索基丁知识的、语义上的匹配，在查 ( k n o w l e d g e 准率和查全率上有更好的保证。是 r e t r i e v a l )信息检索的重点，特别是面向w e b 信息的知识检索的重点。 o n t o l o g y 具有良好的概念层次结构和对逻辑推理的支持，在知识检索中有广 泛应用。基于o n t o l o g y 的信息检索的基本思想有： 在领域专家的帮助下，建立相关领域的o m o l o g y ； 收集信息源中的数据，并参照已建立的o n t o l o g y 把收集来的数据按规定 格式存储在元数据库( r d b ，k d b 等) 中； 对用户检索界面获取的查询请求，查询转换器按照o m o l o g y 把查询请求 转换成规定的格式，在o m o l o g y 的帮助下从元数据库中匹配出符合条件 的数据集合； 检索的结果经过定制处理返回给用户。 2 3 面向服务架构( s o a ) 与w e b 服务 s o a s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，面向服务架构【2 】【1 8 】【19 1 ，它可以被 看成一种面向服务的组件模型，是为了在解决在i n t e r n e t 环境下应用业务集成 问题的一种软件系统架构；w e b 服务即w e bs e r v i c e ，它使用了标准的、跨语言 的基于x m l 消息传递的通信机制，是s o a 可依赖用于构建面向服务并基于部件的 应用软件体系结构的一系列标准。s o a 与w e b 服务的结合是为了消除软件系统问 第2 章实现面向基础教育资源规划的关键技术综述 “信息孤岛”，搭建异构应用软件系统之间通信及协作的横向沟通桥梁。 2 3 1 面向服务架构( s o a ) 现代企业i t 系统的开发与应用存在着许多困惑和难题：如何聚集开发的各 个模块? 如何提高代码模块的灵活性? 如何让开发出的系统更易维护? 如何提高 系统模块的可重用性? 诸如此类企业在应用中遇到的难题，关键在于能否设计出 一种先进的体系结构。s o a 来源于早期的基于组件的分布式计算方式，在o m g 和 i o n a 的推动下，成为一个大家所广泛认可的规范。2 0 世纪9 0 年代，c o r b a 和 微软的c o m 编程模式，促进了s o a 的发展。随着j a v a 编程语言、e j b 构件模式 的发布以及j 2 e e 应用服务市场的成熟，s o a 得到了进一步发展。现在，随着w e b s e r v i c e 技术的兴起与逐渐成熟，为s o a 的研究与发展提供了新的契机。 2 0 0 4 年i b mc o r p o r a t i o n 主要的电子商务技术倡导者m a r kc o l a n 在文献【2 】 中指出面向服务的体系结构s o a ( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e s o a ) ， 是一个组件模型也是一种用于构建分布式系统的方法，是一种松散耦合、位置透 明、协议独立的系统架构，它将应用程序的不同功能单元作为服务，并将这些服 务交付给终端用户，或者是构建起其他的服务。简单来说，s o a 就是一种进行系 统开发的新的体系架构，在基于s o a 架构的系统中，具体应用程序的功能是由一 些松耦合并且具有统一接口定义方式的组件( 也就是s e r v i c e ) 组合构建起来的。 本质上说，s o a 体现的是一种新的系统架构，s o a 的出现，将为整个企业级的软 件架构设计带来巨大的影响。 s o a 由一系列相互交互的服务组成，每种服务都能提供对该定义功能集的访 问。s o a 整体上设计和实现为一系列相互交互的服务，这种将业务功能实现为服 务的方法可以增强系统的灵活性，系统通过增加新的服务来实现演化。s o a 定义 了系统由哪些服务组成，描述了服务之间的交互，并将服务映射到一个或多个具 体技术的实现。总体来讲，s o a 的优势在于它的高可复用性、灵活性，以及更好 的扩展性和可用性【2 0 j 。 s o a 具有以下几个特点：l 、业务驱动；2 、松散耦合：不同的服务通过服务 之间定义良好的接口和约定( 这些接口和约定可以独立于实现服务的硬件平台、 操作系统合程序设计语言) 联系起来，服务请求者通过统一格式的消息进行操作 ( 请求响应消息) ；3 、明确定义的接口；4 、遵循开放标准和协议的远程调用。 硕士学位论文面向基础教育资源规划b e r p 的数字化校园的设计与实现 目