（计算机软件与理论专业论文）教育资源交换平台的研究与设计.pdf

摘要 摘要 随着互联网的发展，远程教育在我国甚至全世界有了长足的发展。世界各国 在研究现代远程教育时深刻认识到，学习资源的可共享性和系统的互操作对于网 络远程教育的实用性和经济性具有决定性意义。虽然我国的远程教育技术已经开 始进入以网络为基础的新阶段，但各网络教育系统的资源仍然自成体系，无法实 现有效的交流和共享，造成大量低水平的资源重复性开发工作，带来巨大的人力 和物力的浪费。 教育资源交换平台是针对以上问题提出的一种服务于教育资源库之间、教育 资源库与用户之间的中间服务平台，实现了跨平台跨系统的数据综合访问。教育 资源交换平台的实现需要解决资源描述模型的定义、资源描述的模式匹配、资源 信息的模式转换等关键技术。 本文分别对以上关键技术进行了研究，并在研究的基础上提出了华南教育资 源交换平台( s o u t h c h i n a e d u c a t i o n a l r e s o u r c e e x c h a n g i n gp l a t f o r m ) 的设计方案。 为了解决各教育资源库的资源描述模型的异构问题，本文提出了一种使用x m l s c h e m a 描述的灵活的可扩展的资源描述模型。为了减轻系统管理员人工匹配资源 描述模式的负担，本文提出了一种半自动模式匹配方案。在资源描述模式和资源 描述的模式匹配的基础上，本文提出了自动实现教育资源库间资源信息模式转换 的实现方法。在文章的最后，本文提出了华南教育资源交换平台的总体设计方案 和各个核心功能模块的详细设计。 关键字资源描述模式；模式匹配；模式转换：x m l x s l t x m ls c h e m a 华南理工大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t a st h ei n t e r n e ti s g r o w i n g ，t h er e m o t ee d u c a t i o nw i d e l yd e v e l o p si nn o to n l y c h i n ab u ta l s ot h ew h o l ew o r l d w h i l ed i f f e r e n tc o u n t r i e sa r o u n dt h ew o r l ds t u d y m o d e r nr e m o t e e d u c a t i o n ，t h e yd e e p l y r e a l i z et h a tt h es h a r ea n d s y s t e m a t i c i n t e r o p e r a t i o no f t h ee d u c a t i o n a lr e s o u r c e sa r ei n d i s p e n s a b l et ot h ep r a c t i c ea n dt h e e c o n o m i ce f f i c i e n c yo fn e t w o r kr e m o t ee d u c a t i o n a l t h o u g ht h ed o m e s t i ct e c h n o l o g y o fr e m o t ee d u c a t i o nh a sa l r e a d ye n t e r e dt h en e w a g eb a s e d o nn e t w o r k ，e a c hr e s o u r c e o fn e t w o r ke d u c a t i o n s y s t e m i s i n d e p e n d e n t ，n o t a b l et or e a l i z ee f f i c i e n t c o m m u n i c a t i o na n ds h a r e ，w h i c hl e a d st oe n o r m o u sr e p e a t e dd e v e l o p m e n tw o r ka n d f i n a l l yl a r g e l y w a s t e sh u m a na n dm a t e r i a lr e s o u r c e s t h ee d u c a t i o n a lr e s o u r c ee x c h a n g i n gp l a t f o r m ( e r e p ) f o c u s e so nt h ea b o v e p r o b l e m sa n db r i n g sak i n do fm e d i u mp l a t f o r m ，w h i c hs e r v e sa m o n ge d u c a t i o n a l r e s o u r c e r e p o s i t o r i e s a n db e t w e e ne d u c a t i o nr e s o u r c e r e p o s i t o r i e s a n du s e r s i t r e a l i z e st h eg e n e r a ld a t av i s i to v e r p l a t f o r m sa n ds y s t e m s t op r a c t i c et h ee r e p , i t i s r e q u i r e dt or e a l i z et h ek e yt e c h n o l o g yo f t h ed e f i n i t i o no ft h er e s o u r c ed e s c r i p t i o n s c h e m a ( r d s ) ，t h e s c h e m am a t c h i n go ft h er e s o u r c e d e s c r i p t i o n ，t h e s c h e m a t r a n s f o r mo ft h er e s o u r c ei n f o r m a t i o n ，a n ds oo n t h i s p a p e r s t u d i e st h e k e yt e c h n o l o g y m e n t i o n e da b o v e r e s p e c t i v e l y ，a n d a d v a n c e st h ed e s i g np r o j e c to ft h es o u t hc h i n ae d u c a t i o n a lr e s o u r c ee x c h a n g i n g p l a t f o r m ( s c e r e p ) t os o l v et h ee x c e p t i o n a ls t r u c t u r ep r o b l e mo f t h er d si nv a r i o u s e d u c a t i o n a lr e s o u r c er e p o s i t o r i e s ，i tf o r w a r d sf l e x i b l ee x t e n d a b l er d sb a s e do nx m l s c h e m a d e s c r i p t i o n a i m i n ga tl e s s e n i n gt h eh a r dw o r ko fm a n u a lm a t c h i n gr d s ，i t b r i n g so u tas e m i a u t o m a t i cs c h e m am a t c h i n gm o d u l e f o u n d e do nr d sa n dt h e s c h e m am a t c h i n go fr d s ，t h er e a l i z a t i o nm e t h o do fa u t o m a t i c a l l y t r a n s f o r m i n g r e s o u r c e si n f o r m a t i o na m o n ge d u c a t i o n a lr e s o u r c er e p o s i t o r yi sa l s oo f f e r e dh e r e a t t h ee n do ft h i s p a p e r , i ta d v a n c e st h eg e n e r a ld e s i g no fs c e r e pa n dt h ed e t a i l e d d e s i g n o fe a c hc o r ef u n c t i o nm o d u l e k e y w o r d r e s o u r c e d e s c r i p t i o ns c h e m a ；s c h e m am a t c h i n g ；s c h e m at r a n s f o r m ； x m l x s l l x m ls c h e m ax s l t 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进 行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容 外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作 品。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 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：林银久日期：t 鸪年f 月7 目 学位论文版权使用授权书 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，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密例。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 稀以 慝醋 隧舞| 日期：2 哆年月7 日 日期：2 加3 年6 月7 日 第一章绪论 1 。1 研究背景 第一章绪论 现代远程教育以计算机网络( 以及卫星数字通讯) 技术为支撵，具有时空自 由、资源共享、系统开放、便于协作等优点。世界各国在发展现代远程教育时深 刻认识到，学习资源的可共享性和系统的互操作对于网络远程教育的实用性和经 济性具有决定性意义。 1 1 1 国外远程教育现状 国际上已有不少国家和组织致力于远程教育技术标准的研究l 。在美国有航 空工业计算机辅助调练委员会 a i c c ) 最早提出的计算机管理教学标准；美国国 防部提出的可共享课程对象参照模型( s c o r m ) ；还有i m s 全球学习联合公司提 出的学习系统技术规范。在欧洲方面，有a r i a d n e ( 欧洲远程教育多媒体制作 与销售网联盟) 。p r o m e t e u s ( 促进欧洲社会教育和培训中使用多媒体工程) ， c e n l s s ( 欧洲标准委员化信息社会标准化系统) 等组织进行多媒体和远程教学 技术标准的研究、国际合作及本土化工作。目前在国际电气和电子工程师协会学 习技术标准委员会( 简称i e e el t c s ) 的主持下，若干个工作小组正开展网络远 程教育技术标准的制定和修订工作，将形成i e e e l 4 8 4 标准。国际标准化组织i s o 于1 9 9 9 年成立了一个j t c l s c 3 6 委员会，专门从事学习、教育、培谶技术标准 的征集、修订和批准工作，目前已有美国、英国、德国、r 本、乌克兰等国提交 了标准议案。世界上许多国家十分重视教育技术国际标准的采用。绍织力量参与 国际标准制定与本土化工作，其中法国、德国、西班牙已完成了部分i e e el t s c 标准的本土化工作，荷兰、希腊、意大刺等国家即将推出他们的教育技术标准草 案。美国i m s 公司从1 9 9 9 年开始在美国、英国、欧洲、澳大利甄和新加坡等国 家推广i e e el t c s 的标准并收集各地的反馈结果以丰富和完善标准。 1 1 。2 国内远程教育现状 我国的远程教育技术已经开始进入以网络为基础的新阶段f 20 1 。在基础教育方 面，近年来各地自发地涌现出一大批中小学教育网校；在高等教育方面，教育部 已经批准3 8 所重点高校开办网络远程教育：在成人教育方面，我国各地原有的远 程教育系统正在向网络转移，形成多种媒体共存的新格局。大力发展现代远程教 育，对于促进我国教育的普及和建立终生学习体系，实现教育的跨跃式发展，具 有重大的现实意义。虽然目前的网络技术已为教育资源在低水平上的自治与共享 华南理工火学工学硕士学位论文 ( 例如通过h t t p 和h t m l ) 、学习活动的合作( 例如通过各种通信工具) 提供 了基本技术条件，但是由于我国目前各网络教育系统的资源自成体系，系统间无 法实现有效交流和共享，而且允许教学资源在课程知识和教学管理水平进行交换 的标准却没有很好地认定，造成大量低水平的重复性开发工作，因此妨碍了教学 资源的大范围共享与交流。根据以上对国内外现代远程教育形势的分析，教育部 科技司于2 0 0 0 年启动了现代远程教育标准研究项目，简称d l t s ( d i s t a n c e l e a r n i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d s ) 项目，同时成立了现代远程教育标准化委员会( 以 下简称标委会) 。该项目以国际国内现代远程教育的大发展与大竞争为背景，以促 进和保护我国现代远程教育的发展为出发点，以实现资源共享、支持系统互操作、 保障远程教育服务质量为目标，通过跟踪国际标准研究工作和引进相关国际标准， 根据我国教育实际情况修订与创建各项标准，最终形成有中国特色的现代远程教 育标准体系。通过此项目还能够形成一支我国的信息化教育标准研究队伍，使我 国今后有能力参与此领域的国际协作与竞争。为了适应我国教育信息化的长远发 展，2 0 0 1 年1 2 月，教育部现代教育技术标准化委员会更名为教育部教育信息化 技术标准委员会，英文简称为c e l t s c ( c h i n e s e e l e a r n i n gt e c h n o l o g y s t a n d a r d i z a t i o nc o m m i t t e e ) 。 然而，由于我国目前刚刚指定出关于网络远程教育的技术标准一现代远程教 育标准d l t s ( d i s t a n c el e a r n i n gt e c h n o l o g ys t a n d a r d s ) 项目，但各网络教育系统 的资源仍然自成体系，无法实现有效交流和共享，造成大量低水平的重复性开发 工作，不仅带来人力物力的浪费，而且将无法与国际网上教育体系相沟通，其后 果是不堪设想的。 教育资源交换平台，是为了解决现存的各网络教育系统之间资源自成体系， 无法实现资源、信息的有效交流和共享等问题所提出的一个解决方案。通过教育 资源交换平台，可以实现跨平台跨系统的教育资源数据共享。教育资源交换平台 在整个资源交换过程中扮演一个h u b 角色，所有要进行资源交换的教育资源库 系统需要在教育资源交换平台上进行注册。每个教育资源库只需在注册的过程中 提供各自的资源描述模式，就可在注册后通过教育资源交换平台与所有其它的注 册教育资源库进行资源交换。 1 1 3 相关研究工作介绍 目前，世界上有很多标准化( 学术) 组织都正在致力于基于网络的教育资源 标准化的研究【2 ，并起草了一些相应规范，其中影响较大的有：i m s 的l e a r n i n g r e s o u r c e m e t a d a t a ( 学习资源元数据规范) 【2 2 ，2 3 】，i e e el t s c ( l e a r n i n g t e c h n o l o g y s t a n d a r d s c o m m i t t e e ，学习技术标准委员会) 的l o m ( l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a ： 学习对象元数据) 【2 ”、o c l c ( o n l i n ec o m p u t e rl i b r a r yc e n t e r ) d u b l i nc o r e 的 2 第一章绪论 d u b l i nc o r e 元数据标准【2 ，等等。关于学习资源的元数据规范，国外起步于1 9 9 7 年，并正在研究之中，并没有达到完善的程度。由于这些规范和标准都正在制订 之中，并没有形成正式的标准发布，其中相对完备的是i e e e 的l o m 模型，它规 定了在w e b 页面中呈献学习资源时，所应提供的一些基本元素，但并没有规定 这些元数据的实现，如它们的体系结构、编辑语言、数据存取方法等。因此，目 前主流的商品化软件对它们的支持力度不够。大多数商品化软件并不支持这些规 范草案。 在最近的研究当中发现，在同一行业领域或者是相关领域的信息交换中经常 会对异构信息采用到模式匹配技术，而通常在这种情况下这些异构信息的元数据、 模式定义在结构和语义上都十分相似，尽管模式间存在着异构的情况，但是在结 构和语义相似的情况下实现半自动的模式匹配可以很大地提高匹配精度并减轻手 工匹配的负担。因此有不少的研究学者提出了不同的模型实现模式之间的半自动 匹配，在文献【5 】中对当前自动模式匹配技术做了详细的介绍：l s d ( l e a r n i n g s o u r c ed e s c r i p t i o n ) 9 】和g l u e 1 0 】提出了将多种匹配器进行组合的思想；c u p i d 提 出了一种将元素名匹配和模式结构匹配相结合的复合匹配器的设计【8 1 ； c o m a ( c o m b i n i n gm a t c ha l g o r i t h m s ) 设计了一系列的匹配器并通过一种灵活的方 法实现了匹配器的组合【7 1 ；在文献 1 1 】中提出了采用机器学习( m a c h i n el e a r n i n g ) 的方法提高模式匹配结果的精确度，等等。尽管有关半自动模式匹配的原型系统 有很多，但是这些原型系统有很多只是处于在实验室研究的阶段，并没有商业或 实际上的应用。 1 2 研究目的 教育资源交换平台正是为了解决当前国内教育资源体系复杂混乱，无法实现 有效交流等困难而提出的。资源交换平台为远程教育系统内及系统间的资源、信 息交换和共享提供了一个集成化数据交互和共享空间，具有较好的开放性，可同 时满足用户各类平台、数据源及应用间的数据交换需求。因此，教育资源交换平 台应该具有以下的特点： ( 1 ) 教育资源库的注册。教育资源交换平台作为一个为各个教育资源库之间 进行教育资源和信息交换、共享的中间服务平台，应当在交换平台的数 据库中记录各个教育资源库的相关信息，如资源库名称、元数据、资源 描述模式、物理位置、网络地址等。各教育资源库的管理员在交换平台 提供的统一的资源库注册页面填入相应教育资源库的资料信息； ( 2 ) 对异构资源描述信息的整合。目前国内的各种教育资源库自成体系，资 源描述模式没有统一的标准，很多情况下，其采用的硬件、平台、数据 3 华南理工大学工学硕士学位论文 库和应用不尽相同，教育资源交换平台必须全面解决异构平台、异构资 源描述模式之间的信息交互问题，充分保护各个资源库已有的历史数据 和建设。由于这些教育资源库的应用领域相同，实际上在这些异构的资 源描述模式中存在很多共同点，可以通过对异构资源描述模式进行分解、 映射、合并等处理，实现异构资源描述模式的整合。因此，要实现各个 教育资源库之间的资源和信息交换，这是核心功能。 ( 3 ) 教育资源的检索和交换。教育资源存放在不同的教育资源库中，交换平 台提供统一的检索界面让用户输入检索条件并将检索请求发送到各个已 注册的教育资源库。由于各教育资源库的资源描述模式不尽相同，所以 交换平台在获取各教育资源库返回的检索结果后需要对检索结果进行模 式转换，最后合并结果展示给用户。 ( 4 ) 统一的用户管理。教育资源交换平台是一个集中访问分布在全国各地的 教育资源库的公共服务平台，其上的用户既可以是交换平台本身的注册 用户，也可以是各教育资源库的注册用户。采用统一的用户管理体制， 可以在各教育资源库与教育资源交换平台之间共享用户信息，实现消除 用户多次注册的繁冗。 ( 5 ) 基于w e b 的操作界面。现代远程教育以计算机网络( 以及卫星数字通 讯) 技术为支撑，具有系统开放、操作自由、便于协作等优点，基于 w e b 的操作界面可以尽可能少地限制用户的使用习惯，也减少客户端无 谓的软件安装。 ( 6 ) 教育资源库问的海量数据传送。一般情况下，教育资源库间海量数据的 传送发生的机会较小，但是也存在教育资源库间进行资源交换、资源备 份的情况。由于各个现存的各个教育资源库的资源描述模式不同，因此 教育资源交换平台的一个重要的工作是实现教育资源的模式转换，并完 成资源交换。 ( 7 ) 跨平台的数据交换特性。教育资源交换平台作为一个统一面向所有众多 资源库和用户的资源、信息交换中心，不仅应该具备与多种。采用j 2 e e 的n 层体系架构 1 3 研究内容 要实现教育资源交换平台，主要需要解决以下的技术难点： ( 1 ) 定义一套通用的、可扩展的资源描述模型。资源描述模型是教育资源交 换平台的基础，为了实现与现存的各个不同教育资源库之间有效地进行 资源和信息交换，教育资源交换平台应该遵循教育部教育信息技术标准 4 第一章绪论 化委员会制定的教育资源建设技术规范。在交换平台内部制定一套通用 的、可扩展的资源描述模型，进而可以有效地实现与其它资源描述框架 的交流。x m l 作为一种通用灵活的标记语言，并拥有一套完整的复杂数 据表示方法，应该考虑使用x m ls c h e m a 作为资源描述的语言。 ( 2 ) 异构教育资源描述模式的匹配和映射。在制定好的通用可扩展的资源描 述模型的基础上，提供一套完整的工具实现异构教育资源描述框架的模 式匹配并建立映射关系。应当考虑如何将模式匹配的结果和模式间元素 的映射关系保存下来作为资源信息模式转换的依据。 ( 3 ) 异构教育资源库间的资源和信息交换。教育资源交换平台提供工具根据 异构教育资源模式匹配和映射的结果，自动实现教育资源库之间的异构 资源信息和内容的模式转换，生成符合目标资源描述模式格式的信息。 通过x s l t 和x m l 、x m ls c h e m a 技术的结合，理论上可以有效地实现 该目标，但仍要对一些特别的情况进行考虑。 ( 4 ) 统一的用户管理机制。教育资源交换平台不仅是教育资源库之间资源、 信息交换的中间交换平台，更是为各教育资源库用户提供统一功能服务 的中间服务平台。若要求各教育资源库的原有用户在教育资源交换平台 上进行二次注册是不科学的做法。资源交换平台应该参考s i n g l es i g no n ( s s o ) 一站式登录的解决方案，提供一套完整统一的用户管理机制。 其中不仅设计到用户认证的问题，还牵涉到用户授权、安全审计等高级 话题。 5 华南理工大学：c 学硕士学位论文 第二章资源描述 数据模型是用来描述数据的一组概念和定义。使用数据模型描述数据时，对 某一类数据的结构、联系和约束的描述称为数据模式【l 2 l 。资源描述，是指对资源 属性及属性值的描述。基于元数据的描述和互操作正逐渐成为组织、交换电子资 源的一种有效技术，而由于资源的种类复杂，多种元数据并存是未来发展的必然 趋势，因此需要有一种适当的资源描述工具，可以同时兼容多种元数据在网路上 进行数据传送。下面我们将会对元数据、基于数据库和x m l 的资源描述、r d f 分别进行讨论。 2 1 元数据 2 1 1 元数据的定义 元数据( m e t a d a t a ) 最常见的英文解释是“d a t aa b o u td a t a ”，直译为描述数据 的数据 6 1 。元数据由描述资源特征的文字和符号元素组成，根据这些元素的相互 关系和不同组合进而形成具体的元数据，这些具体的元数据应用在不同的主题或 者专业领域。 元数据是资源特征与资源之间关系的集合： m = r e s o u r c e ， p ，r 】) 资源属性p 可以表示为： p = r e s o u r c e ， p r o p e r t y , v a l u e 】 如图2 1 所示： 撼性 p r o p e r t y ( 2 - 1 ) ( 2 2 ) 图2 - 1 资源属性 f i g2 - 1r e s o u r c ep r o p e r t y 两个资源之间的关系r 可以表示为： r 2 r e s o u r c e l ，p r e d i c a t er e s o u r c e 2 ( 2 3 ) 如图2 2 所示： 断言 p j - e d ic a t p 图2 - 2 资源问关系 6 第二章资源描述 f i g2 2r e l a t i o nb e t w e e n r e s o u r c e s 我们把对元数据的查询操作表示为式2 1 的逆操作，即根据属性集和对应的 属性值，得到匹配的资源，其精确匹配和范围匹配表达式分别为： q = p 一= ( p r o p e r t y ，v a l u e ，r e s o u r c e ( 2 4 ) q = p 一= p r o p e r t y ，v a l u e r a n g e ，r e s o u r c e ( 2 - 5 ) 元数据的主要目的是描述资源属性的信息，用来帮助用户识别资源、评价资 源、追踪资源、过滤资源和使用资源等。它既是资源信息的特征数据，也是资源 信息的框架性数据。一个简单的例子，书的内容是书的数据，而作者的名字、出 版社的地址或版权信息就是书的元数据。数据和元数据的划分不是绝对的有些 数据既可以作为数据处理，也可以作为元数据处理，例如可以将作者的名字作为 数据而不是元数据处理。同样的，关于物质世界的和初始事物的简单( 相对于源) 再描述所得到信息都可以称作元数据，这就是元数据的般定义。 2 1 2 元数据的特点 元数据具有以下特点【6 i ： - 引用性：元数据是资源管理的一种引用结构。元数据的引用可以分为直 接引用和间接引用。前者是将元数据嵌入资源描述对象中；后者则是作 为资源管理时的应用对象，可以独力进行管理。 - 动态性：元数据的动态性是指元数据的结构完整性依赖于信息资源的价 值和使用环境。w e b 搜索引擎的元数据通常是自动而简约的；而专家或 专业搜索服务提供的元数据则是精细而复杂的。 - 歧义性：元数据是在对资源共性认识的基础上提出的一种资源组织形式， 其格式与具体的应用和理解有密切的关系。因此，不同的资源用户、不 同的资源类型以及不同的资源提供者之间会提出不同的元数据格式，并 由此带来元数据间的互操作性问题，即资源信息交换中的格式转换等问 题。 - 共享性：元数据一经制定，就可以在业界、企业组织、网络化组织的范 围内共享。 2 1 - 3 元数据示例 不同的应用领域有着不同的描述方式，因此不同类型的元数据就应运而生。 在远程教育方面，有两种元数据的定义是比较深远的，它们分别是都柏林核心集 ( d u b l i nc o r e ) 和l o m 模型： 2 1 3 1d u b l i nc o r e d u b l i nc o r e 口o 2 1 1 是一个致力于规范i n t e r n e t 资源体系结构的国际性联合组 7 华南理工犬学工学硕士学位论文 织，它定义了一个所有w e b 资源都应遵循的通用的核心标准，标准内容较少， 也比较通用，因此，得到了其它相关标准的广泛的支持。其它关于学习资源的数 据标准，基本上都兼容d u b l i nc o r e 标准，并对它作了扩展。d u b l i nc o r e 规定了 w e b 资源1 5 个方面的信息： ( 1 ) t i t l e ( 标题) ：资源的名称； ( 2 )c r e a t o r ( 创建者) ：资源的创建者： ( 3 )s u b j e c ta n dk e y w o r d ( 主题和关键字) ：资源的主题内容与关键字； ( 4 ) d e s c r i p t i o n ( 描述) ：资源的内容、介绍信息： ( 5 ) p u b l i s h e r ( 出版者) ：正式发布资源的实体； ( 6 )c o n t r i b u t o r ( 贡献人) ：资源生存期中做出贡献的实体； ( 7 ) d a t e ( 日期) ：资源生存周期中的一些重大日期； ( 8 ) t y p e ( 类型) ：资源所属的类别； ( 9 )f o r m a t ( 格式) ：资源的物理或数字表现； ( 1o ) i d e n t i f i e r ( 标识符) ：关于资源的唯一标识； ( 1 1 ) s o u r c e ( 源信息) ：资源的来源； ( 1 2 ) l a n g u a g e ( 语言) ：资源的语言类型： ( 1 3 ) r e l a t i o n ( 关联) ：与其它资源的索引关系； ( 1 4 ) c o v e r a g e ( 覆盖范围) ：资源应用的范围； ( 1 5 ) r i g h t s ( 权限) ：使用资源的权限信息。 2 1 3 2l o m 模型 l t s c 是i e e e 下的一个专门对教育软件、教育资源、教育信息系统开发管理 和维护进行规范的标准化组织，l o m 是他们的一个重要标准【2 0 ，2 4 1 。该标准的影 响较大，是当前最重要的关于学习对象元数据的模型，它主要规范了九个类别的 数据信息： ( 1 ) 通用类( g e n e r a l ) ：包含对学习对象进行整体描述的通用信息。 ( 2 ) 生存期类( l i f e c y c l e ) ：包含同学习对象的历史和现行状态有关的属性信 息以及对学习对象的发展起到作用的个人和组织的信息。 ( 3 ) 元一元数据类( m e t a - m e t a d a t a ) ：包含元数据实例本身( 注意不是元数据 实例所描述的学习对象) 的一些信息。 ( 4 ) 技术类( t e c h n i c a l ) ：包含学习对象在技术要求和技术特征方面的信息。 ( 5 ) 教育类( e d u c a t i o n a l ) ：包含学习对象在教育和教学特征方面的信息。 ( 6 ) 权利类( r i g h t s ) ：包含学习对象知识产权和使用条件等信息。 ( 7 ) 关系类( r e l a t i o n ) ：包含学习对象同别的相关学习对象之间的关系信息。 ( 8 ) 评注类( a n n o t a t i o n ) ：包含对学习对象在教学使用上的一些评价，以及 8 第二章资源描述 这些评价的作者和创作时间等信息。 ( 9 ) 分类类( c l a s s i f i c a t i o n ) ：包含学习对象和某个些特定分类系统的关系信 息。 2 2x m l 可扩展标记语言 2 2 1x m l x m l l 3 ，1 4 】是e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( 可扩展标记语言) 的缩写，它描述 了一类称为x m l 文件的数据对象，同时也部分地描述了处理这些数据对象的计 算机程序的动作。x m l 是一种简单、灵活的文本格式语言，它是s g m l ( s t a n d a r d g e n e r a lm a r k u pl a n g u a g e ) 标准通用标记语言针对特定应用领域的一个子集，或 者说是s g m l 的一种受限形式。 x m l 具有以下特点。首先，x m l 以半结构化方式描述数据以及数据结构， x m l 的语法允许自定义任意复杂度的结构；第二，x m l 使用统一格式的普通文 本描述，而不是二进制的数据格式，易于实现跨平台跨系统的数据交换；第三， x m l 具有自描述性，通过对自身的描述，可以得到它所描述的数据的数据模型。 x m l 是用结构化的办法处理过去认为难以处理的非结构化的信息。x m l 是 创建文档结构的工具，而不单单是将结构用于界面显示。它所创建的文档结构可 以使管理系统精确地识别信息所在位置。它能提供数据库格式，通过交换格式以 及其它应用走进所有数据处理程序。x m l 可以将数据的存贮与数据的显现分开， 即内容与形式分离。用户可以创建和管理自己定义的标记，x m l 的语法是固定的， 但它的符号集是开放的。为了解决标记重名的冲突，x m l 还加入了命名空间 ( n a m e s p a c e ) 的特性，不同的组织、机构可以在自己的命名空间下定义标记而不 用担心在与对方交流的时候与对方的标记冲突。 2 2 2x m ls c h e m a x m ls c h e m a 是一种描述信息结构的模型3 ，1 6 , 1 7 , 体】。它是用来定义x m l 文 档的文本结构、数据类型等x m l 文档描述规则。尽管x m ld t d 与x m ls c h e m a 的作用都是定义x m l 文档描述规则，但是d t d 与s c h e m a 相比有着不少缺陷： 1 ) d t d 是基于正则表达式的，描述能力有限；2 ) d t d 没有数据类型的支持，在 大多数应用环境下能力不足：3 ) d t d 的约束定义能力不足，无法对x m l 实例文 档做出更细致的语义限制；4 ) d t d 的结构不够结构化，重用的代价相对较高：5 ) d t d 并非使用x m l 作为描述手段，而d t d 的构建和访问并没有标准的编程接口， 无法使用标准的编程方式进行d t d 维护。而x m ls c h e m a 正是针对d t d 的这些 缺点而设计的，x m ls c h e m a 完全使用x m l 作为描述手段，具有很强的描述能 9 华南理工大学工学硕士学位论文 力、扩展能力和处理维护能力。 x m ls c h e m a 的主要目的是用来定义一类统一格式的x m l 文档( 一个x m l a p p l i c a t i o n ) 。它可以定义实例文档使用的元素( e l e m e n t ) 、数据类型( d a t at y p c ) 和文档组织结构，因此模式的“实例文档”形式常常用来描述一个与特定x m l s c h e m a 相一致的x m l 文档，遵循s c h e m a 的x m l 文档会严格按照s c h e m a 定义 的标记、数据类型和层次关系来进行编写。 2 2 - 3 基于x m l 的资源描述 通过对x m l 和x m ls c h e m a 的介绍，我们可以知道x m l 结构规范、表达能 力强和基于文本格式的特点特别适合与信息交换领域。正如w 3 c 所说的最初提 出x m l 技术的目的是为了满足大规模电子出版的要求，不过现在x m l 最广泛应 用的场合是作为在网络中进行数据交换的载体。 因此，针对x m l 的这些特点，不少的组织和研究机构都将目光投入到元数 据和x m l 结合的领域。随着研究的深入，不少基于x m l 的资源描述模型逐渐涌 现，其中以w 3 c 牵头的r d f 脱颖而出，在下一节我们将详细地介绍r d f 的定义 及其运用。 2 3r d f 资源描述框架 r d f 是r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ( 资源描述框架) 的缩写，它是在 w 3 c 的倡导下，由一些著名的元数据团体、公司和研究机构集思广益共同制定出 的符合多种需要、功能强大并使用灵活的结构。r d f 以x m l 作为宿主语言，用 以支持w w w 甚至i n t e r n e t 上的元数据，推动i n t e r n e t 上的数据描述开发 1 3 , 1 5 1 。 2 3 1r d f 的定义 基于x m l 语法规范的资源描述框架r d f ，是一个支持结构化元数据的编码、 交换和重用的基础架构。r d f 描述( d e s c r i p t i o n ) 是统一资源描述符( u r i ) 和 声明( s t a t e m e n t ) 的集合，每个声明又可以表示为由主语( s u b j e c t ) 、谓语( p r e d i c a t e ) 和宾语( o b j e c t ) 组成的三元组 p r e d i c a t e ，s u b j e c t ，o b j e c t ) 。因此，其数据模型可 以表示为： s t a t e m e n t2 p r e d i c a t e ，s u b j e c t ，o b j e c t ) ( 2 6 ) d e s c r i p t i o n2 r e s o u r c eu r i ， s t a t e m e n t 】( 2 - 7 ) 综合起来，r d f 就是一种定义好的由资源和声明三元组组成的通用资源描述 框架( 如图2 1 所示) 。r d f 是一个处理元数据的x m l 应用。 - 资源( r e s o u r c e ) ：所有在w e b 上被命名、具有u r i ( u n i f i e dr e s o u r c e i d e n t i f i e r 统一资源描述符) 的东西。如网页、x m l 文档中的元素等。 1 0 第二章资源描述 描述( d e s c r i p t i o n ) ：对资源属性( p r o p e r t y ) 的一个陈述( s t a t e m e n t ) ， 以表明资源的特性或者资源之间的联系。 - 框架( f r a m e w o r k ) ：与被描述资源无关的通用模型，以包容和管理资源 的多样性、不一致性和重复性。 r d f 为w 曲资源描述提供了一种通用框架，它以一种机器可理解的方式表示 出来，可以很方便的进行数据交换，r d f 提供了w e b 数据集成的元数据解决方案。 通过r d f 的帮助，w e b 可以实现目前还很难实现的一系列应用，如可以更有效的 发现资源，提供个性化服务，分级与过滤w e b 的内容，建立信任机制，实现智能 浏览和语义w e b 等。 2 3 2r d f 的特点 易控制：r d f 使用简单的资源属性一值三元组，所以很容易控制，即使 是资源数量很大的时候。这个特点很重要，因为现在w e b 资源越来越多， 如果用来描述资源的元数据格式太复杂，势必会大大降低元数据的使用 效率。从功能的角度来看，可以直接使用x m l 对资源进行描述，但x m l 结构比较复杂，允许复杂嵌套。不容易进行控制。而r d f 则是以x m l 为宿主语言，既可以集成x m l 的有点，又可以控制其复杂性。采用r d f 可以提高资源检索和管理的效率，从而真正发挥元数据的功用。 - 易扩展：在使用r d f 描述资源的时候，词汇集和资源描述是分开的，所 以可以很容易扩展。例如如果要增加描述资源的属性，只需要在词汇集 中增加相应元数据即可，而如果使用的是关系数据库，增加新字段可不 是件容易的事情。 包容性：r d f 允许任何人定义自己的词汇集，并可以无缝的使用多种词 汇集来描述资源，以根据需要来使用，使各尽其能。比如，在上个例子 里描述网页资源时用d u b l i nc o r e 描述其作者属性，而在描述作者的姓 名时又使用了另外一个专门描述人的词汇集来描述。 - 可交换：r d f 使用x m l 语法，可以很容易的在网络上实现数据交换； 另外，r d fs c h e m a 定义了描述词汇集的方法，可以在不同的词汇集之间 通过指定元数据关系来实现含义理解层次上的数据交换。 - 易综合：在r d f 中资源的属性是资源，属性值可以是资源，关于资源的 陈述也可以是资源，都可以用r d f 来描述，这样就可以很容易的将多个 描述综合，以达到发现知识的目的。例如，在描述某书籍时指明其作者 属性值是另一资源，我们就可以根据描述作者的u r i 来获得作者的信息， 如毕业院校等，从而知道这本书是某一院校的毕业生写的，于是在表面 上看来没任何关系的两者间建立的联系，而这种联系往往是知识发现的 华南理工大学工学硕士学位论文 前奏。 2 4 教育资源描述规范 教育资源建设是教育信息化的基础，是需要长期建设与维护的系统工程。由 于教育资源的复杂性和多样性，使得人们对它的理解各不相同，会出现大量不同 层次、不同属性的教育资源，因而不易于管理和利用。为了更有效地建设好各级 各类教育资源库，促进各资源库系统之间的数据共享，提高教育资源检索的效率 与准确度，保证资源建设的质量，教育部教育信息化技术标准委员会( c e l t s c ) 制订了一套国家教育资源建设规范( c e l t s c - - 4 1 1 ) 1 2 “。在后面的章节中，我 们的研究和讨论都是建立在这套教育资源建设规范的基础上的。 教育资源建设技术规范的基本结构如下图所示，共包括三大部分，分别为严 格遵守的必须数据元素、作为参考的荠对每类资源都适用的可选通用数据元素和 针对资源特色属性的分类数据元素。 图2 - 3 教育资源建设技术规范基本结构 f i g2 - 3f u n d a m e n t a ls t r u c