面向领域和用户的教学资源组织及服务框架研究*

李晓锋，吴产乐

（1.武汉大学 教务部，湖北 武汉 430072；

2.武汉大学 计算机学院，湖北 武汉 430072）

面向领域和用户的教学资源组织及服务框架研究*

李晓锋1，吴产乐2

（1.武汉大学 教务部，湖北 武汉 430072；

2.武汉大学 计算机学院，湖北 武汉 430072）

资源组织方式是教学资源管理的一个主要问题，可以分为面向领域和面向用户两类，面向领域的方式包括分类法、叙词表以及本体等技术，面向用户的方式主要体现为各种Web2.0技术，两种方式是互相补充的。在研究构建教学资源管理系统时，融合了面向领域和用户两类资源组织方式，本文采用SOA方式设计了服务框架，包括领域索引服务、用户索引服务和学习对象服务，分析了各类服务所具有的主要功能，以此实现对教学资源的灵活、智能和个性化管理。

领域组织；用户组织；教学资源；资源组织；服务框架

教学资源管理是当前E-learning研究领域中的热点，它涉及的主要问题是教学资源组织。教学资源组织通常是按学科领域进行分类组织的，并且同时考虑教学资源的类型（比如课件、案例、练习、试题等）和所针对的用户群体（比如年级、学历等）。然而，我们知道任何面向用户的信息系统，在系统研究设计时都必须充分考虑用户的需求及使用反馈。就教学资源管理系统来说，用户信息对教学资源的共享和重用具有重要价值。一方面，某一用户检索、使用、评价、收集的教学资源对具有相同兴趣的用户来说非常有参考意义，这使得跟踪某一用户及其相关资源成为一种快捷、有效的资源利用方式；另一方面，用户对教学资源的使用、评价信息对资源重用以及效益分析也非常重要，它将为其他资源用户提供有益参考。因而，在教学资源组织上从一开始就有必要考虑用户信息的作用。另外，SOA是目前软件架构与开发的趋势，它是一种软件工程方法，其核心是开发一系列具有某一功能和标准接口的松散耦合的服务，这些服务与平台无关、可远程访问和进行组合调用，Web服务技术是SOA的主要实现手段。采用SOA技术进行E-learning系统开发是一种趋势，就教学资源管理系统来说，其主要思想是将其划分成功能模块并提供Web服务接口，从而实现教学资源的动态供应和集成管理。

因此，在构建教学资源管理系统时，笔者将同时考虑教学资源的领域语义和用户信息，按领域和用户组织学习对象资源，分别实现为领域索引服务和为用户索引服务，同时使用学习对象服务封装学习对象资源使其具有主动适应和协作能力。

一、教学资源组织方式

教学资源作为一种信息资源，其组织方式根据信息相关性标准可以分为面向领域和面向用户两大类。信息相关性标准是区分不同信息实体之间一致性程度的参考指标，面向领域是一种客观的、显性标准，面向用户则是一种主观的、隐性标准。

1．面向领域组织

诸如分类法、叙词表以及本体等技术[1]，都是面向领域的资源组织方式，它们均以主题概念作为基本元素对客观知识体系进行描述和显性表示。分类法是从学科角度组织资源，它将表达资源内容及形式特征的主题概念列举为类目并层层划分，构成类目等级体系，每个主题概念在该体系中都有相对固定的位置和次序，且一般只有一个上位类，基本形成一个树状结构。类目间除了上下位等级关系外，还有并列、相关等关系。分类法表达的知识体系比较完整、稳定，不会随着信息的增加而同比例增加，是组织海量信息的有效手段。作为一种传统的信息组织方式，分类法有着悠久的发展历史，著名的分类法有：杜威十进制分类法（DDC）、国际十进制分类法（UDC）、美国国会图书馆图书分类法（LCC）以及中国图书馆图书分类法（中图法）等。叙词表，也称主题词表，它由表达资源主题内容的概念词汇构成，是一个受控、动态的概念词汇集合，并按照等价（用/代）、层次（属/分）、相关（参）等表示概念词汇间的关系。叙词表一般具有特定用途、专指性较强，它也是一种传统的信息组织方式，国内最为著名的叙词表是中国汉语主题词表。本体是一种新型的信息组织方式，它是一个形式化、明确的共享概念模型，提供了对某一领域的共同理解，以避免词汇用语上的差异。本体主要由概念、关系及推理规则组成，是机器可以理解的，支持逻辑运算和自动推理。通过本体构建一种知识语义空间并用以组织资源，是未来信息资源组织的发展方向。分类法、叙词表等传统信息组织方式所产生的类目、词表都是构建本体的重要基础。现有的教学资源库系统通常采用面向领域的资源组织方式，即分学科专业、知识领域（课程）、知识单元、知识点等层次来建立学科领域的知识体系，形成一种树形结构，以此来组织各类教学资源。

2．面向用户组织

面向领域的资源组织方式本质上是客观地抽取信息资源的内、外部特征进而实现资源的标引和归类，没有考虑用户的主观信息。随着互联网技术的飞速发展和信息资源的急剧膨胀，信息加工的难度不断加大，同时信息服务日益自由化和个性化。因此，信息资源组织需要直接面向用户，发挥用户组织信息的作用。目前，已有许多研究和应用开始采用面向用户的资源组织方式。近年来兴起的 Blog、Twitter、Micro-Blogging、RSS、SNS等Web2.0技术都是按用户组织信息的方式。Web2.0为人们传播信息、交流思想提供了技术平台，它面向用户组织知识信息，促进了用户隐性知识的显性化。面向用户的资源组织方式是一种主观的、隐性方式，它隐含了用户对信息资源的理解、态度等主观因素。用户可以根据个人兴趣爱好自行组织和发布各种信息，也可以作为其他用户的跟踪者及时得到他们的信息资源，这样就很大程度上提升了用户群体的共同体验。这种技术思想对研究开发教学资源管理以及E-learning系统来说都很有指导意义。很显然，某一用户使用、收集的教学资源或者学习路径对于具有相同兴趣的其他用户来说是很有参考价值的。

由以上分析可见，两种资源组织方式是互相补充的，因此在进行教学资源组织管理时，我们将融合采用两种方式，这样既体现资源的学科领域体系，又体现用户的个性化特征。

二、面向领域和用户的教学资源服务框架

在融合面向领域和面向用户两种方式组织教学资源时，我们设计了三类服务来构成教学资源的组织管理框架，分别是领域索引服务、用户索引服务和学习对象服务，其逻辑关系如图1所示。

领域索引服务和用户索引服务分别针对学科领域和用户进行设计，用于实现按领域和用户索引组织学习对象。领域索引服务和用户索引服务都需要使用学习对象服务：基于领域索引服务建立的知识地图，需要使用学习对象服务来链接学习对象资源；用户索引服务为用户建立教学资源的用户视图，也要使用学习对象服务来链接学习对象资源，同时跟踪其他用户及其学习对象资源。

学习对象服务实现学习对象资源的动态供应。学习对象服务一方面要为学习对象库提供服务接口，从而与其他系统进行相互访问和集成；另一方面，它要参考领域索引服务建立的知识地图来寻找相关学习对象资源；或者参考用户索引服务建立的用户群体来寻找相关学习对象资源。领域索引服务和用户索引服务通常是集中式的，而学习对象服务则是分布式的。

1．领域索引服务

领域索引服务用于构建某一学科领域的知识本体，对该领域的知识概念及其关系进行描述，形成一个共享的概念空间，用来索引组织学习对象和实现对学习对象的语义操作（导航和检索）。将领域索引服务所构建的知识本体进行可视化就会形成一张完整的知识地图。知识地图不仅描绘了知识本体中概念的位置和相互关系，更重要的是它是一种有效的认知工具，为用户建立了显示的知识导航关系，有助于用户全面掌握领域知识。知识地图是一种图形化的索引工具，提供了学习对象资源的快速入口，需要借助学习对象服务找到实际的教学资源。

领域索引服务的主要功能包括领域本体构建、可视化和基于领域本体的语义索引、导航及检索等，如图2所示。

（1）领域本体构建。按照知识工程法构建领域本体包括五个步骤：①确定本体的领域与范围；②参考已有本体、词汇表，列举领域中的重要术语；③定义领域中的概念及层次关系，建立本体框架；④定义概念的属性和概念间的其他关系；⑤选用合适的本体描述语言进行编码和形式化。[2]

（2）领域本体可视化。使用可视化技术用直观的方式表示领域本体中的概念及其关系，概念被表示为节点，概念间的关系被表示为连接节点的边，从而形成一张知识地图，以图形化方式展示知识导航关系。目前可以使用可视化插件 Touch Graph或者开源可视化工具包 IVC、Prefuse等进行本体可视化开发。

（3）语义索引。与传统系统的索引不同，语义索引的建立不是以关键词为基础，而是依据领域本体的实例，它将资源表示为一组本体实例的向量来形成语义索引表，或者将本体实例隐式嵌入到描述资源的元数据中以实现与领域本体中概念的关联。

（4）语义导航和检索。语义导航和检索是在领域本体的支持下理解用户查询语义，从概念级别上实现对资源的浏览导航和语义检索。在这个过程中，利用概念间的语义关系和推理规则对概念进行语义扩展，从而实现复杂智能的语义查询，提高查准率和查全率。另外，还将根据领域本体定义的概念和关系对搜索到的结果进行分类组织，以方便用户使用。

2．用户索引服务

用户索引服务用于从用户出发组织教学资源，以充分体现以用户为中心和发挥用户组织资源的能力，进而更好地为用户服务。用户索引服务需要使用领域索引服务的本体概念来为用户构建个人知识体系，并允许用户添加个人标签，从而形成对所收集学习对象资源的个性化用户视图。当然，用户索引服务也仅是提供了对学习对象资源的检索入口，需要借助学习对象服务找到实际的教学资源。

用户索引服务的主要功能包括构建用户信息模型、维护用户个人的学习对象资源及其索引、建立用户群并进行成员跟踪和协作等，如图3所示。

（1）构建用户信息模型。IMS LIP（学习者信息包装规范，Learner Information Package specification）包含了身份识别(Identification)，目标(Goal)，资格、证明或执照(Qualifications、Certifications and Licenses(qcl))， 行为(Activity)，成绩表(Transcript)，兴趣爱好(Interest)，个人能力 (Competency)，从属单位 (Affiliation)，学习能力(Accessibility)，安全信息(Security Key)，关联(Relationship)等11类数据[3]，全面地描述用户的个人信息，是构建用户信息模型的重要参考。值得一提的是，要为用户提供个性化服务，必须首先描绘出用户的兴趣特征，构建用户兴趣树是一种重要的方法。

（2）用户资源索引。用户将收集到的教学资源参照领域本体进行分类组织，并且还可以按照个人意愿添加标签，从而形成对资源的个性化用户视图和索引。

（3）用户群跟踪。用户索引服务为用户提供跟踪其他用户的功能，使其成为其他用户的跟随者从而建立用户群，这样就可以通过跟踪用户群成员来得到其学习对象资源，进行协作学习。

3．学习对象服务

学习对象是对教学资源进行封装，使其成为具有一定教学语义的数字化资源实体，用学习对象元数据进行具体表示。学习对象库通常只存储和管理学习对象元数据信息，与实际的教学资源文件相分离。学习对象服务则是为学习对象库提供的一种服务接口，它针对学习对象提供元数据管理、用户评注、访问记录、访问控制、协作组合以及个性化推荐等功能，如图4所示。

（1）元数据管理。包括元数据标注、添加、更新、删除等操作。

（2）用户评注。即允许用户为学习对象添加评注信息，从而为其他用户使用该学习对象提供意见参考。

（3）访问记录。对检索使用过某一学习对象的用户进行记录，一方面了解该学习对象的使用情况，另一方面可以通过共引分析挖掘和建立具有相同兴趣的用户群。

（4）访问控制。对访问使用某一学习对象的用户权限进行管理和控制，保护该学习对象作者的知识产权。

（5）协作。即根据学习对象间的语义关系对学习对象进行组合，共同向用户提供学习对象资源。

（6）个性化推荐。即根据用户的兴趣特征来主动为用户推送学习对象资源，或者通过用户群成员关系向整个用户群成员推送学习对象资源。

三、结束语

本文分析了面向领域和用户组织教学资源的方式，指出需要融合两种方式进行教学资源组织，并研究采用SOA技术设计了服务框架，分别是领域索引服务、用户索引服务和学习对象服务。领域索引服务主要负责建立学科领域的知识本体并进行语义索引、导航和检索。用户索引服务则负责维护用户个人信息、个性化资源视图以及用户群跟踪。学习对象服务用来为学习对象库提供服务接口，负责学习对象的元数据管理、用户评价、访问记录、访问控制、协作组合和个性化推荐等。以上三类服务既相互联系，又各具独立性，共同构建灵活、智能、个性化的教学资源组织管理体系。

[1]Marcia Lei Zeng&Lois Mai Chan.“Trends and Issues in Establishing Interoperability Among Knowledge Organization Systems.Journal of the American Society for Information Science and Technology55(5).2004.

[2]Ming-Che Lee&Ding Yen Ye,Tzone I Wang. Java Learning Object Ontology.In Proceedings of the Fifth IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies.2005.

[3]IMS Global Learning Consortium:IMS Learner Information Package Information Model Specification[OL]，http://www.imsglobal.org/profiles/lipinfo01.html，2001-3-9.

（编辑：隗爽）

G203

A

1673-8454（2011）11-0051-04

*湖北省教育厅项目：网络教学资源共享知识体系与应用模式研究（2009010）。