构建网络教学资源库系统.doc

构建网络教学资源库系统Constructing a Web-Based Instructional Resource System马勃民 程建钢 韩锡斌 杨超 曹 岩清华大学教育软件研究中心 E-mail: 本文分析了网络教学资源三个层次之间的关系，公共资源与个人资源的关系，资源数据库与相关功能模块的关系，探讨了网络教学资源库系统的功能与结构。阐述了“清华教育在线”网络教学资源库系统的具体实现方法。关键词：网络教学资源 资源管理 资源层次 基于Web1 引言网络教学资源是开展网络教育的前提和基础。随着网络教育的逐步拓展，网络教学资源越来越丰富，教学资源的有效管理成为开展网络教育的关键。为各类学习内容对象提供高效的存储管理，为各种使用者提供方便快捷的存取功能，为教学管理者提供资源访问效果评价分析，从而提高教学资源对象的利用率，促使教学资源更好地为实际教学系统服务。本文根据充分利用、高度共享网络教学资源的原则，讨论一个安全稳定、可广泛共享、方便易用的网络教学资源库系统的结构形式和功能，提出 “清华教育在线”网络教学资源库系统的具体实现方法。2 网络教学资源库系统的总体结构和功能网络教学资源库系统由公共资源数据库、个人资源库、资源管理系统、资源查询系统、教师角色应用接口学生角色应用接口六部分构成（如图1）。公共资源数据库内的数据因其粒度与构成方式分为三个层次，分别是基础资源、集成单元和课件。基础资源包括网络课程教学中用到文本、图形图像、动画、音频库、视频库、学科基本符号和学科基本图形库。集成单元包括微教学单元库、案例库、试题库、常见问题库、名词术语库、参考资料库、网址库和共享软件库等。课件有网络课件、视频流课件、电子图书、电子讲稿和光盘课件等几种形式。公共资源数据库内的资源被系统统一管理，教师无权直接将教学资源上载至该库。同时为了满足教师使用资源的灵活性，教师拥有属于个人的个人资源库，该库内的资源以文件格式存在，由教师自主管理。教师如果需要将个人资源库内的资源上载到公共资源数据库，需要经过管理系统的严格审核，但是可以将公共资源数据库中的教学资源下载到个人资源数库中。这种资源库的结构既保证了公共资源数据库中教学资源的安全和统一，又兼顾了教师个性化资源的管理。教师可以利用教师接口提供的功能，可以将公共资源数据库中的基础资源按照教学要求进行任意组织，并将结果以电子教案的形式发布给学生，也可以利用集成单元完成特定的教学活动，还可以直接将课件库的各种课件直接发布给学生。学生只能通过学生角色应用接口使用指定资源。网络资源库管理系统只对资源数据库内的资源进行严格管理，不会干涉教师个人资源。对于在清华教育在线教育支撑平台上进行实际应用的用户，公共资源数据库可按实际使用的功能分为10个子库：课件库、微教学单元库、案例库、试题库、常见问题库、名词术语库、参考资料库、网址资源库、共享软件库以及基础资源库。网络资源库管理系统个人资源库个人资源库个人资源库教师角色应用接口资源查询系统公共资源数据库上载资源需审核学生角色应用接口课件网络课件、视频流课件、电子图书、电子讲稿、光盘课件等集成单元微教学单元、案例、试题、常见问题、名词术语、资料、网址、共享软件基础资源文本、图形图像、动画、音频、视频、学科符号、学科基本图形图1 网络教学资源库系统的结构（1）基础资源库：是公共资源中最“低级”的资源，其中包含与课程相关或无关的素材，包括文本、图形图像、动画、音频、视频、学科符号、学科基本图形等构成上一级别素材的基本元素。（2）案例库按学科分类存储案例。（3）试题库的建设涉及到教师组织试卷，学生对自己学习效果的评测等相关系统，因此题库中设置专门的字段记录反馈信息。（4）名词术语库：按学科分类的名词术语。（5）常见问题库：经过整理组织的教学相关问题与解答，此子库内的条目很大程度上是由教师提供，经管理系统审核加入的。（6）参考资料库：参考资料库为用户提供了包括电子文档，图书资料等多种载体资料的相关信息。（7）共享软件工具库与资源网址库：共享软件工具库、资源网址库为教师提供相关的共享软件下载与网址资源信息。（8）微教学单元库：微教学单元是由多种资源组成的独立教学单元，是一种小型的课件，不同的微教学单元按照教学要求可以组成课件。（9）课件库：课件库是教学资源库的主要组成部分，教师角色在组织课程教案的时候，需要以课件库内的课件为主体，组织扩展成适合本课程使用的教学课件。在教学活动中，通过清华教育在线提供“课程结构管理”与“知识点管理”，教师可以按自定义的结构对上述资源进行编辑教案、组织试卷等教学活动。3 构建公共资源数据库以课件库为例说明公共资源数据库的设计方法。3.1 分析课件库内存储资源的特点课件是制作完成的多媒体网络软件，其类型可能包括：C/S或B/S模式的程序包；可在网上浏览的视频文件；但多数情况下是一个由大量静态网页组成的整体。因此不考虑将某一个课件本身作为独立的资源加入到课件库内，而采用由管理员将课件上载到服务器，同时在数据库内加入课件相关描述信息与路径的方式。3.2 分析用户对课件的使用方式在清华教育在线中，学员仅仅是浏览课件（同时提供笔记功能），而没有对课件本身进行修改的权力；教师在备课时候利用已有的课件为基础，加入自己的评语或其他补充素材，组成新的教案发布给学生供学生学习。就是说，无论学生还是教师在教学活动中都不会对课件本身进行任何修改，他们所做的工作是以课件为核心进行扩展或是单纯的使用课件。因此教师所使用的课件均为“公共资源”，不用根据不同的用户而在数据库内进行相应的“复制”工作。3.3 分析课件必需描述信息课件在使用过程中所必需的描述信息分为几部分：定位信息：用来在系统内定位到此课件的信息，如全局id，课件所述课程的id等。分类信息：对课件按照适用对象、学科、课件等方面进行分类的信息。描述信息：对课件内容、课件运行方式进行描述的信息。版权信息：著作者，制作单位的相关信息在确定信息的同时，不能认为信息越复杂越好，过多必须填写的核心元素虽然会增加资源的利用价值，但同时会大大加剧资源采集的工作量，给资源的采集工作带来巨大困难，并使得数据维护变得十分困难，抬高资源进入资源库的“门槛”。因此清华教育在线的网络教学资源库建设，考虑了一些折中方法，如适当减少核心元素的数量，将资源入库标准放宽，而将完善资源描述信息的工作放在资源使用过程中。3.4 定义课件表关于学习资源的元数据规范，国外起步于1997年，并正在研究之中，并没有达到完善的程度。相当部分的规范和标准都正在制订之中，并没有形成正式的标准发布，其中少数相对完备。但这些标准不能不经消化的拿到我国使用，即使在进行标准本土化工作的同时，也应当考虑到其可行性。在前述各项分析的前提下，以教育部2001年的现代远程教育技术规范为基础，并参考了LOM、SCORM等模型，定义出如下字段（如表1）。表1 课件表字段字段名页面显示名称含义ID课件全局惟一的标识符COURSEID标识课件所属课程STATUS标识课件是否可以被使用COURSEWARENAME课件名称课件名称KEYWORDS课件关键词用作查询的关键字FABRICANT编著者课件教本的编著者OBJECTTYPE适用对象建议使用本课件的学员类型，如本科生、研究生COURSEWARESTYLE课件类型课件的媒体类型，如网络教材、多媒体光盘PRODUCER制作单位课件的制作单位CONTENT内容说明对课件内容的简单说明RUNTIMEENVIRONMENT运行环境使用课件所必需的运行环境FILENAME文件名主文件名称，如default.html、run.exeCOURSEWARESIZE课件大小课件的总数据量COURSEWAREMEMO课件说明课件的补充说明PATH存储位置课件在服务器上的存储位置3.5 定义课件资源编码规则课件总编码为14位，其中前7位为课程编码，依次2位为素材库类别编码，依次5位为课件序号编码。其中课程编码是以国务院学位委员会 国家教育委员会1997年颁布的高等学校专业目录5位编码为基础，进行扩展的课程编码。如其中编码为0801001 01 00001 的课件含义为：工学学科力学专业理论力学课（0801001）课件库（01）第一个课件（00001）3.6 定义课件资源入库规范根据课件的编码，指定课件上载到服务器的位置：课件目录结构：root01哲学02经济学03法学08工学 11军事学 12管理学32食品科学与工程01力学001理论力学0001课件库00001课件100002课件2其他的资源子库采用同样的分析方式，分别构建，鉴于篇幅所限，不再赘述。4 构建网络资源库管理系统网络资源库管理系统是资源库系统管理的核心模块。下面以基础资源子库为例说明网络资源库管理系统的设计方法。4.1 用户角色分析参与教学及教学管理的角色主要为教师，学生和管理员三种，考虑到网络教学平台的实际应用，还应当包括访客角色，下面分别讨论四种不同角色与资源的关系。管理员管理资源、教师使用资源、学生浏览资源、访客浏览部分受限的资源。4.2 用户权限分析要建造具有灵活性、开放性的稳定而安全的教学资源系统，保证资源系统健康运行，必须明确和划分用户权限，将权限与角色合理搭配，分配管理职责与义务。用户权限可细分为12个类型：查询资源、定制浏览方式、预览资源、预定资源、修改资源、修改资源描述信息、上载资源、批量上载资源、资源上载审核、收藏资源、定义资源知识结构、删除资源。4.3 管理方式分析资源管理系统是构建在教学资源库之上，并与教学资源库一起为教学活动服务的。由于教学资源类型的多样性，使得教学资源管理系统也很难用一个完全通用的模式来设计。可以采用两种不同的方式构建：（1）对资源通用的信息采用通用的管理模块，对于特殊的资源增加特殊的管理模块（2）对不同的资源采用不同的管理模块由于清华教育在线是一个综合了实用性与研究性的平台，在对某个子库进行系统升级的时候可能采用更先进的全新的结构，因此采用分别管理的方式针对每一个资源子库进行管理。这样既可以避开不同子库间的相互干扰，同时使得平台更利于拆分与移植。4.4 分析资源的来源由于课件，素材的制作需要专业化，因此基础资源库中的素材绝大部分取自专业制作的成品课件，只有小部分教师在教学活动中创建的与课程有关的多媒体素材。但由于课件类型的不确定性，很难将课件中所包含的素材自动分拣，直接入库，所以在课件入库的同时，需人工将这些资源提出，并按规范整理入库，这种方式虽然产生了服务器上文件的冗余，但将大大减轻数据库中课程素材信息的维护工作。4.5 分析用户对资源的使用方式在教学活动中，教师可以利用查询系统对课程素材进行定位，并利用指定的资源编辑教案，甚至可以将资源下载到个人资源库中进行二次编辑，同时教师也可以申请将属于自己的个人资源上载到资源库中。学生不直接对原始的课程素材进行操作，仅在学习过程中使用教师发布的此类资源。在对课程素材进行管理的过程中，管理员在整理并上传新资源的同时，一方面需要对已有资源信息进行维护，另一方面负责批准教师提供的上载资源申请。4.6 分析资源的稳定程度对于基础资源库来说，其中的资源会经常增加，在极少的情况下会进行修改，但不会被删除。4.7 构建课程素材管理模块利用客户端软件进行课程素材的批量上载，资源信息直接入库；提供Web方式的个体资源上传功能；提供Web方式的资源信息修改功能；提供从个人资源库到基础资源库的资源转移功能；不提供资源删除功能。其他的资源子库管理模块采用同样的分析方式，分别构建，鉴于篇幅所限，不再赘述。5 构建资源查询系统清华教育在线采用多种方式进行资源的查询定位。5.1 关键字查询采用统一的站内搜索引擎，对资源进行查询，同时出于对知识产权保护的考虑，在查询的同时根据用户权限，限制用户浏览范围。5.2 列表导航针对资源的所具有的不同级别的分类，将资源的一级分类，二级分类显示在页面上，用户可以逐步深入的定位到所需资源。5.3 智能选择教师角色的用户在进行备课的时候，按照其所授课程的性质确定资源显示范围，节省教师查找时间。以上所有查询方式并不是绝对孤立的，可以综合使用，方便教学工作。6 构建教师角色应用接口教师角色的应用接口除了一般的参数传递之外，还由以下两个专门服务于教学的模块6.1 个人资源库在对教师使用资源的方式进行分析的基础上，为了方便任课教师编辑教案，为教师设置了完全由用户个人管理的个人资源库，其中的资源不存在多人公用的现象，因此不再以数据库的形式出现，而是采用给用户分配硬盘空间，在不违背资源版权的同时，由用户自行支配。这不仅避免了数据库并发任务繁重的问题，也给教师提供了更加便利的操作。6.2 索引共用资源教师利用“定义资源知识结构”、“编辑教案”等功能的时候，实际上是将教学资源库内的资源按照负荷自己教学活动的方式进行索引，资源本身虽然没有被复制，但资源的组织方式对于不同的教师可能产生相应的变化。7 构建学生角色应用接口在教师角色应用的基础上，学生角色的应用接口将资源与学生角色联系起来，学生所能浏览与使用到的资源由教师全权控制。这样既增强了资源的针对性，有在一定程度上限制了资源的使用范围，保护了资源的知识产权。8 结论本文根据网络教学活动的实际需求，分析了网络教学资源的三个层次，考虑了网络教学资源之间的关系，公共资源与个人资源的关系，资源数据库与相关功能模块的关系，确定了网络教学资源库系统的结构与功能。并以清华教育在线网络教学资源系统为例，说明了网络教学资源系统的设计方法。参考文献1 袁志斌, 张利华. Web资源库建设中的主动服务技术. 山东大学出版社, 2000.17.(4).2 朱凌云, 余胜泉. 教育信息资源库建设的观念与方法. 北京师范大学现代教育技术研究所.3 谢新观. 远程教育概论. 北京：中央广播电视大学出版社, 2000.4 高等学校专业目录. 国务院学位委员会、国家教育委员会. 1997.5 现代远程教育技术规范. 教育部现代远程教育技术标准化委员会. 2001.6 章伟民. 曹揆申. 教育技术学. 人民教育出版社, 2000.7 Jiawei Han、Micheline Kamber著. 范明, 孟小峰等译. 据挖掘概念与技术. 北京：机械工业出版社, 2001.8 W.H.Inmon. 王志海等译. 数据仓库. 机械工业出版社, 2001.9 J.Corey、Mucheal Abbey、Ian Abramson、Ben Taub，Oracle 8 Data Warehousing A Practical Guide to SuccessfulData Warehouse Analysis，Build，and Roll-out Michael，北京