基于e-Science的民族教育信息资源服务平台研究

徐天伟 甘健侯 李金绪等

[摘要]结合民族教育信息资源建设的科学研究、受教育者对民族教育信息资源获取和应用的具体需求，文章介绍了基于e-Science的民族信息资源服务平台总体设计，并对民族教育信息资源基础数据、应用服务、科研协同平台建设进行了研究。

[关键词]科研信息化；民族教育信息资源；服务平台

[中图分类号]G40-057[文献标识码]A[论文编号]1009-8097(2012)01-9107-03

引言

国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)明确提出：全面提高少数民族和民族地区教育发展水平；公共教育资源要向民族地区倾斜；加强优质教育资源开发与应用。加强网络教学资源体系建设；建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享。

云南是民族文化资源大省，聚集了全国近一半的少数民族，是我国少数民族的主要聚居地之一，如何有效地保护、传承其优质的民族文化遗产、开发民族教育信息资源是当前面临的重要研究课题。考虑利用当前国际前沿的信息处理技术，融合民族学、教育学等方面的知识，针对不同的民族特色和民族文化资源特点，以本体理论为基础，结合受教育者、大众对民族教育信息资源获取和应用的具体需求，研究如何综合集成信息技术和手段，研发支持跨学科的科研合作，跨越时间、空间、物理障碍的资源共享与协同工作的软件平台和工具。构建民族教育信息资源服务平台的目标是满足受教育者和大众对民族教育信息资源检索和知识服务需求，它是构建“科研人员+大众+基础数据平台+应用服务平台+协作共享平台”的综合平台，它能全方位、网络化、综合性的服务大众和科研人员，以此满足用户的多元化需求。

一、e-Science概述

e-Science由英国在2000年提出，是为了应对当时各学科研究领域所面临问题的空前复杂化，利用新一代网络技术(Internet)和广域分布式高性能计算环境(Grid)建立的一种全新科学研究模式，即在信息化基础设施支持下的科学研究活动。此后，该理念便席卷世界各科研领域，大家都试图用它来解决本学科在研究过程中遇到的种种难题。

e-Science的意义：(1)使得全球性的、跨学科的、大规模的科研合作，跨越时间、空间、物理障碍的资源共享与协同工作成为可能；(2)这将改变科学家们从事科研活动的方法和模式，极大地促进交流合作，推动科学研究的发展；(3)科研信息化是下一代互联网络技术及信息基础设施在科研领域的率先应用。

e-Science的特点：(1)开放式的科学研究；(2)资源共享，包括高性能计算机、实验数据、科学仪器等资源共享；(3)协同式的科学研究。协同式科研可以无空间障碍进行合作研究，并且可以是跨越多个领域的复杂的协同工作。

随着信息技术的发展，科研人员之间的合作和交流更加密切，需要根据科研活动和研究任务的需求，方便、灵活地创建虚拟组织，进行资源分配和共享，有效地组织开展相关活动。民族教育信息化科研协同包括虚拟工作台、数据集成与共享工具、学科文献检索与交流工具、协作工具集等模块。通过构建民族教育信息化的科研协同环境，可以开展系统性、集成性、综合性的科学研究，拓展科研能力。通过信息化的手段改善和优化科研人员开展科学研究的方法，使用信息技术促进科研人员进行跨学科、跨地域、跨组织的交流和协作，提高科研效率和拓展科研能力。

二、民族教育信息资源服务研究现状和研究意义

随着人们对资源建设重要性认识的深入，愈来愈多的学校、企业、机构涉足于这一领域，目前国内教育信息资源服务平台的开发模式主要有以下几种类型：(1)由学校或个人创办的学科资源或专题学习网站；(2)基于校园网的教学信息资源库；(3)由企业研发的大型数据资源系统；(4)分层开发的区域性教育资源库。

民族教育信息资源库建设虽然取得很多成果，但考虑基于e-Science的民族教育信息资源语义化融合管理与创新服务的研究还不多见。云南省民族教育信息资源服务相对落后。要紧跟信息时代的步伐，必须转变和创新服务模式。网络化和语义化融合管理可以解决边疆地区民族教育信息资源服务的共享和网络虚拟化，可以帮助改善和优化传统的民族教育信息资源服务研究方式。这项研究对民族教育信息资源服务和提高教育服务水平具有重要意义。

三、基于e-Scionce的民族信息资源服务平台的设计

基于e-Science的民族教育信息资源服务平台是构建“科研人员+受教育者+大众+基础数据平台+应用服务平台+协作共享平台”的综合平台，它能全方位、网络化、综合性服务大众和科研人员，以此满足用户的多元化需求。该平台能够使研究内容迅速有效的协作与交流，使研究成果在社会公众中得到快速传播。

民族教育信息资源服务平台主要基于数据库技术、数据挖掘技术、机器学习、本体技术、知识工程等先进技术与方法，对民族教育信息资源进行组织、管理与服务应用。民族教育信息资源服务平台包括五层：基础设施层、基础数据层、服务平台层、用户应用层和协作共享层。基于e-Science的民族信息资源服务平台总体设计如图1所示：

基础设施层包括网络设施、服务器、存储器、超级计算机和Internet，它为民族信息服务综合集成平台的基础性数据通讯、计算、存储和管理提供基本的硬件支持。

基础数据层包括民族信息资源数据库、领域本体知识库、民族信息资源文档库和其它资源数据库。涵盖了民族信息资源的所有数据，是整个系统的核心。数据的获取主要通过民族信息文档及文献资源等。

服务平台的技术支撑包括数据库应用、数据挖掘、文档挖掘、本体获取与映射、日志挖掘和决策支持。

用户应用层包括用户信息检索、民族信息资源网站和个性化推荐；技术支撑包括个性化推荐技术、可视化技术、智能搜索技术、知识推理与服务、网站自动生成。

协作共享层包括电子邮件系统、视频桌面系统、VOIP系统、在线通讯系统和协同工作平台。扩展服务层在民族信息资源服务的基础上，将现有的、成熟的应用系统无缝集成到平台中，方便用户使用。

四、民族教育信息资源服务平台基础数据建设

民族教育信息资源获取来源于Internet和Web页面、数据库应用系统中现有的与民族教育信息相关的资源和应用采集设备获取的数字化民族教育信息资源，采取的内容包括文字资源、图书资源、图片资源、音视频资源；民族教育信息资源获取、采集和组织管理机制是核心工作。

基础性数据获取是该课题的基础性工作，采集途径多种。重点在信息模型的建立上。获取的渠道主要有：(1)直接从云南省、州市、县现有的民族教育信息资源数据库系统获取数据，并与之保持信息的一致性；(2)利用各种人工方式和途径采集和更新民族教育信息资源；(3)利用互联网实现面向民族教育信息资源搜索和挖掘技术，获取民族相关信息资源；(4)利用文献搜索和挖掘技术获取民族教育信息资源。

基于本体工程方法论Methontology，根据前期工作积累的大量民族教育信息资源，提取民族领域基本术语，分析民族教育信息资源中概念和概念之间的关系，研究了民族教育信息资源中概念和关系的表示形式，定义与概念相关的词汇和实体，并构建一组该领域内的公理、定理和规则，构成形式化的民族教育信息资源本体知识。

五、民族教育信息资源服务平台的应用

1.民族教育信息资源检索技术

(1)基于本体的民族教育信息检索技术

基于查询扩展和关系代数扩展的语义检索：从用户查询到语义查询的转换规则，使用转换之后的查询检索数据库；利用本体知识库中的公理和规则来替换查询中的概念或关系，以扩大检索范围；将语义关系代数操作，如并、交、投影、连接等，应用到不确定知识的检索，实现对民族教育信息的复杂检索。

将民族教育信息资源知识本体作为知识描述和检索的语义基础，利用本体推理，研究查询请求的规范化处理、查询请求的冲突检测、语义查询扩展等内容，实现对查询请求及其隐含语义的检索。

(2)民族教育检索自动生成网页技术

建立基于本体的科学家信息资源网站自动生成模型，主要包括：个性化主题图导航学习，智能化知识获取与学习。智能化知识获取与学习可以在海量数据中进行智能知识获取，系统能自动地把检索的内容，组装成为一个界面，相当于一个门户网站。这个界面不是线性的罗列，它可以大大地提高用户的效率。

2.基于语义的民族教育信息资源知识服务

(1)本体知识库与数据库的集成技术

民族教育信息资源建立的本体知识库和现有的民族数据库管理信息系统，两者的集成能够为知识服务对象提供更多的资源信息，采用一定的机制基于数据库实现知识库的存储和推理。

将数据库中的数据转为语义Web格式的文档数据(如RDF、OWL等)，从而可以利用语义Web查询机构进行查询或推理；将数据库模式用更具有明确语义的本体来表示，在数据库模式与本体之间构建映射关系，可以将对本体的查询转换为对数据库的查询；使数据源在更高的抽象层进行语义交互，有助于不同系统之间的数据交换和融合。

(2)民族教育信息资源知识服务技术

民族教育信息资源知识服务技术主要包括：基于知识获取与学习的民族信息资源网站个性化推荐技术、可视化技术等。

个性化推荐技术：通过收集用户信息进行用户喜好的判断，用户信息收集方法包括显式收集和隐式收集。显式收集主要是依靠用户自己的个人信息输入，收集数据可能有用户的出生年月、婚姻状况、工作状况以及个人兴趣等。隐式收集则获取用户访问记录、日志等信息。考虑构建个性化推荐系统，把民族信息资源按需求推荐给用户。

可视化技术：在知识发现服务中使用可视化技术，可以用图像、表格来显示信息，让用户对信息含义的理解更加深刻。通过不同的展示机制将检索结果用可视化技术很直观的呈现给用户。

六、结语

结合民族教育信息资源建设的科学研究、大众对民族教育信息资源获取和应用的具体需求，研究如何综合集成信息技术，研发支持跨学科、跨时空的资源共享、信息检索的软件平台和工具；并且满足科学研究、受教育者、大众对民族教育信息资源检索和知识服务需求，这就是构建基于e-Science的民族教育信息资源服务平台的目标。

基金项目：本文受民族教育信息化教育部重点实验室开放基金项目；云南省人才计划项目(2009C1062)；云南省应用基础研究计划面上项目(2011)资助。

作者简介：徐天伟，云南师范大学信息学院教授，在读博士。研究方向：教育管理、智能信息处理。

收稿日期：2011年9月6日

编辑：小西