基于網(wǎng)格思想課程資源庫系統(tǒng)的構(gòu)建

【摘要】隨著新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的推進，課程資源的重要性日益突顯。但由于長期以來，人們對課程資源的開發(fā)和管理缺乏應(yīng)有的重視，目前國內(nèi)的課程資源顯得貧乏，要解決這一問題，除加強課程資源開發(fā)外，另一個有效的方法是引入新的資源管理方式，對現(xiàn)有的課程資源進行有效管理，提高其利用率。本文分析了網(wǎng)格基本思想，并提出將它引入到課程資源庫系統(tǒng)的建設(shè)中來，此后本文詳述了構(gòu)建基于網(wǎng)格思想課程資源庫系統(tǒng)的方法。

【關(guān)鍵詞】資源庫系統(tǒng)，網(wǎng)格，課程資源，資源結(jié)點

【中圖分類號】G434【文獻標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009—8097（2007）01—0048—04

一、引言

隨著網(wǎng)絡(luò)教育的開展和新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的推進，課程資源的地位日益突顯。課程資源的數(shù)量和質(zhì)量直接關(guān)系著網(wǎng)絡(luò)教育存亡、新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的成敗。而縱觀國內(nèi)已有的教育教學(xué)資源庫系統(tǒng)，由于它們在宏觀資源管理方式上存在的缺陷，使得資源質(zhì)量低、資源數(shù)量少、資源重復(fù)率高等諸多問題存在，其中資源重復(fù)問題顯得尤為突出。

針對已有教育教學(xué)資源庫系統(tǒng)在資源管理方式上存在的缺陷，國內(nèi)外都積極進行研究：有的提出將資源的存儲由集中式轉(zhuǎn)向分布式；有的提出通過標(biāo)準(zhǔn)化接口，自動提取網(wǎng)上優(yōu)秀教育資源的元數(shù)據(jù)信息，進行標(biāo)準(zhǔn)化過濾后導(dǎo)入自身的數(shù)據(jù)庫中，形成一種自擴充式的教育資源庫系統(tǒng)^[1]；有的由政府投資建立了專門的資源門戶網(wǎng)站^[2]。盡管如此，已有資源庫系統(tǒng)中由于宏觀資源管理方式上的缺陷所帶來的問題還不能很好地得到解決。如何才能解決已有教育教學(xué)資源庫系統(tǒng)中存在的諸多問題，建設(shè)既能盡可能多地收集現(xiàn)有的課程資源又易于為資源使用者使用的高質(zhì)量資源庫系統(tǒng)，以緩解新一輪基礎(chǔ)教育課程改革所面臨的課程資源缺乏之急呢？

我們以為已有教育教學(xué)資源庫系統(tǒng)資源宏觀管理方式的缺陷主要是在于其封閉性——資源的來源由資源庫系統(tǒng)的建設(shè)自行解決（自己提供或指定人提供），資源的存儲由資源提供者指定服務(wù)器。因此，要解決已有教育教學(xué)資源庫系統(tǒng)存在的諸多問題，一個可行的辦法是引入新的資源管理方式。

二、網(wǎng)格及網(wǎng)格思想的本質(zhì)

網(wǎng)格是被稱為“下一代的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的新興技術(shù)。廣義上人們將網(wǎng)格定義為“網(wǎng)格就是一個集成的計算與資源環(huán)境，或者說是一個計算資源池”。而狹義上的網(wǎng)格一般指的就是主要用于解決科學(xué)與工程計算問題的計算網(wǎng)格^[3]。自從網(wǎng)格的概念被正式提出以后，國際上（各國合作）和各國內(nèi)部都積極啟動研究項目對網(wǎng)格進行研究^[4][5]。隨著世界各國網(wǎng)格研究項目的啟動、研究的進展，網(wǎng)格的概念已逐步擴大、關(guān)于網(wǎng)格建設(shè)的理論日趨成熟、網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域逐步拓展，同時，網(wǎng)格技術(shù)統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)也已逐漸形成。

目前為止，比較典型的網(wǎng)格系統(tǒng)有數(shù)據(jù)網(wǎng)格和計算網(wǎng)格。它們的基本框架是“物理資源結(jié)點+中間件”，其中中間件由“安全控制模塊”、“結(jié)點監(jiān)測模塊”、“資源復(fù)制模塊”、“資源查找模塊”等組成。安全控制模塊負(fù)責(zé)整個網(wǎng)格系統(tǒng)的安全問題；結(jié)點監(jiān)測模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測網(wǎng)格系統(tǒng)中各物理結(jié)點的網(wǎng)絡(luò)連接情況及硬件資源的閑置情況，為網(wǎng)格系統(tǒng)的任務(wù)劃分提供依據(jù)；資源復(fù)制模塊對一些重要數(shù)據(jù)進行動態(tài)復(fù)制，以避免因網(wǎng)絡(luò)連接問題造成的數(shù)據(jù)損失；而資源查找模塊的任務(wù)是根據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)中子任務(wù)對計算機資源的要求，在整個網(wǎng)格系統(tǒng)中尋找滿足這一要求的某一結(jié)點資源。^[6][7]

網(wǎng)格的概念是借鑒電力網(wǎng)的概念提出來的，計算網(wǎng)格的最終目的是希望用戶在使用網(wǎng)格計算能力時，不需要知道具體是由哪一臺計算機提供的，就如同現(xiàn)在使用電力一樣方便^[8]。網(wǎng)格利用高速互聯(lián)網(wǎng)把分布于不同地理位置的計算機、數(shù)據(jù)庫、存儲器和軟件等資源連成整體，就像一臺超級計算機一樣為用戶提供一體化信息服務(wù)，其核心思想是“整個因特網(wǎng)就是一臺計算機”。網(wǎng)格技術(shù)充分實現(xiàn)了資源共享，它使得網(wǎng)格結(jié)點上的任意一臺計算機都可以方便地使用網(wǎng)格系統(tǒng)內(nèi)其它計算機上的硬、軟件資源，同時，網(wǎng)格系統(tǒng)中任意一結(jié)點的計算機也將自己的硬、軟件資源無償?shù)靥峁┙o網(wǎng)格系統(tǒng)內(nèi)需要這些資源的其它結(jié)點使用。因此，網(wǎng)格思想的本質(zhì)是實現(xiàn)資源的充分共享，而其中的資源可為硬件資源也可為軟件資源。

網(wǎng)格通過開放對資源的宏觀管理實現(xiàn)了資源的充分共享，而目前國內(nèi)的資源庫系統(tǒng)因為宏觀資源管理方式上的封閉性不能很好地滿足當(dāng)前教育發(fā)展的要求，因此可考慮將網(wǎng)格引入到課程資源庫系統(tǒng)的建設(shè)、建設(shè)基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)，從而解決目前國內(nèi)資源庫系統(tǒng)建設(shè)存在的問題、使得當(dāng)前的基礎(chǔ)教育課程改革走出課程資源缺乏的困境。

三、基于網(wǎng)格思想課程資源庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型

1．功能分析

基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)引入了新的資源共享思想——網(wǎng)格思想，它的資源宏觀管理方式為：在資源的來源上吸納任何愿意提供資源供他人共享的資源提供者，在資源的存儲上采用將資源存在資源提供者選定的機器上的不定點存放方式，而在資源庫系統(tǒng)的服務(wù)器上僅收錄“哪里有什么資源”的信息。基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)試圖通過引入網(wǎng)格思想來實現(xiàn)課程資源的充分共享，它需具有以下幾方面的功能：

（1）為資源使用者提供資源信息記錄檢索

基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)雖然將網(wǎng)格思想引入到資源庫系統(tǒng)建設(shè)中來，但它還是一個資源庫系統(tǒng)。因此，基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)有著與目前已有的教育教學(xué)資源庫系統(tǒng)相似的功能，那就是它具有提供資源使用者對系統(tǒng)中收錄的有效資源信息記錄 行檢索 等功能。

（2）對資源結(jié)點進行檢測

資源結(jié)點是指存有可供共享資源的機器。為了提高人們獲取所需資源的效率，基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)需對提交資源信息的資源結(jié)點狀態(tài)進行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果對資源信息記錄進行相應(yīng)地處理，以保證所檢索到的資源信息記錄都是有效記錄。

（3）對檢索結(jié)果進行歸類排序

與計算網(wǎng)格、數(shù)據(jù)網(wǎng)格等網(wǎng)格系統(tǒng)不同，基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)檢索的是系統(tǒng)中符合資源使用者需求的所有有效資源信息記錄而非某一結(jié)點的資源。為了方便資源使用者對使用庫中的資源，基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)需對檢索到的眾多資源信息記錄進行歸類排序。

（4）對所提交的資源信息進行管理

與已有的資源庫系統(tǒng)不同，基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)采用的是開放的資源管理方式，它通過收集資源提供者提交的資源相關(guān)信息（“資源在機器上存放路徑”、“資源名稱”、“作者”、“資源所適用的年級”、“資源的媒體類型”、“資源的資源類型”、“可用于描述資源的關(guān)鍵詞”等）來收集資源。因此，基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)需對資源提供者所提交的資源信息進行收集、維護和更新等操作。

（5）對特殊資源進行復(fù)制

在基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)中，資源是由資源提供者自行管理的，不過在需要時，資源庫系統(tǒng)需對一些資源進行復(fù)制，以增加系統(tǒng)中的資源對資源使用者的可得性。

（6）授權(quán)

為了保證資源庫系統(tǒng)的安全，基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)需對能否使用資源庫的資源庫系統(tǒng)用戶（資源使用者和資源提供者）進行身份驗證。

2．結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)前面的功能需求分析，考慮資源庫系統(tǒng)需有易擴展性等特點，我們采用B/S結(jié)構(gòu)的WEB數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，構(gòu)建如圖1所示的基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)模型。

系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成：

資源結(jié)點

WEB服務(wù)器

資源信息管理服務(wù)器

資源服務(wù)器

資源結(jié)點是存有資源提供者提供的可共享資源的機器，在系統(tǒng)中有多個。

WEB服務(wù)器提供資源庫系統(tǒng)用戶與資源庫系統(tǒng)的接口——資源庫系統(tǒng)門戶網(wǎng)站，其上設(shè)用戶庫、資源信息管理服務(wù)器地址庫、由“資源名稱”、“作者”、“媒體類型”、“資源類型”、“關(guān)鍵詞”、“適用年級”、“內(nèi)容描述”、“所屬科目”、“資源結(jié)點地址”、“資源制作時間”、“存放路徑”、 “點擊數(shù)”、“資源大小”、“使用環(huán)境”等等描述資源的字段所組成的檢索結(jié)果庫；它是資源庫系統(tǒng)的“主管”，負(fù)責(zé)對資源庫系統(tǒng)用戶進行授權(quán)、獲取資源使用者提交的資源需求信息、將獲取的資源需求信息轉(zhuǎn)發(fā)給資源信息管理服務(wù)器、獲取資源信息管理服務(wù)器的資源信息記錄檢索結(jié)果及將檢索結(jié)果進行歸類排序等事務(wù)的處理。

資源信息管理服務(wù)器可有多個，其上設(shè)由“資源名稱”、“作者”、“電子郵件地址（資源提供者）”、“媒體類型”、“資源類型”、“關(guān)鍵詞”、“適用年級”、“內(nèi)容描述”、“所屬科目”、“資源狀態(tài)”、“資源結(jié)點地址”、“資源制作時間”、“存放路徑”、“資源編號”、“是否通過審核”、“點擊數(shù)”、“資源大小”、“使用環(huán)境”等等描述資源的字段所組成的資源信息數(shù)據(jù)庫；它是資源庫系統(tǒng)的“操作者”，對資源信息進行管理，檢索符合資源使用者所需的有效資源信息記錄。

資源服務(wù)器用于存放從資源結(jié)點處復(fù)制的特殊資源，以增加資源結(jié)點上的資源對資源使用者的可得性。

四、基于網(wǎng)格思想課程資源庫系統(tǒng)的實現(xiàn)

1．實現(xiàn)的平臺及工具

操作系統(tǒng)選用Windows 2000 Server；數(shù)據(jù)庫端采用Microsoft Access 2003；資源結(jié)點檢測采用XML；除結(jié)點檢測外，系統(tǒng)的其他功能實現(xiàn)都采用Asp來實現(xiàn)；網(wǎng)頁設(shè)計部分采用Macromedia公司開發(fā)的Dream Weaver MX。

2．相關(guān)處理

為了簡便，實現(xiàn)時由一臺服務(wù)器同時擔(dān)任資源信息管理服務(wù)器和WEB服務(wù)器，同時，設(shè)置每一個資源結(jié)點的服務(wù)器類型都為 WWW服務(wù)器。

3．具體實現(xiàn)

（1）通過資源提供者的表單提交收集資源信息

本資源庫系統(tǒng)在資源庫系統(tǒng)的門戶網(wǎng)站上設(shè)用于資源提供者描述所擁有資源相關(guān)信息的資源提供者界面，通過資源提供者填寫其所擁有資源相關(guān)信息的表單并提交來收集資源信息。本資源庫系統(tǒng)的資源提供者界面如圖2示：

（2）通過資源信息管理者的人工審核保證資源信息記錄的質(zhì)量及資源庫系統(tǒng)的安全

為了保證資源庫系統(tǒng)中所收錄資源信息記錄的質(zhì)量，需要對資源提供者所提交的資源信息進行審核。本資源庫系統(tǒng)的資源信息審核主要由資源信息管理者（課程資源專家）負(fù)責(zé)，他（們）通過點擊資源信息管理頁面上各資源信息的超鏈接判定資源信息所描述資源的質(zhì)量，并決定將該資源信息從資源信息數(shù)據(jù)庫中刪除或是將其真正入庫。

（3）通過資源使用者的表單提交獲取資源使用者所需資源的特征

與其他資源庫系統(tǒng)一樣，本資源庫系統(tǒng)通過資源使用者在資源庫系統(tǒng)門戶網(wǎng)站的所需資源信息描述界面輸入所需資源的相關(guān)信息來告知資源庫系統(tǒng)他的資源需求。為了使得資源使用者能盡好地享受資源庫系統(tǒng)提供的服務(wù)，本資源庫系統(tǒng)的所需資源信息描述界面如圖3示：

（4）通過對各資源的適時檢測保證提供給資源使用者的資源信息記錄都是有效記錄

獲取了資源使用者所需資源的信息后，本資源庫系統(tǒng)接下來要做的就是根據(jù)資源使用者對所需資源的描述檢索系統(tǒng)中滿足其需求的資源信息記錄。不過在檢索之前，為了提高資源使用者使用資源庫系統(tǒng)的效率，本資源庫系統(tǒng)先對各結(jié)點上資源的狀態(tài)進行檢測，然后根據(jù)檢測結(jié)果對資源信息庫中的資源信息記錄進行“凍結(jié)”或“解凍”處理，以保證提供給資源使用者的資源信息記錄都是有效記錄。

本資源庫系統(tǒng)對資源信息記錄的檢測通過資源信息管理服務(wù)器以客戶端的身份訪問各資源結(jié)點上的資源，由XMLHTTP獲取返回的狀態(tài)碼來完成^[8]，檢測結(jié)果的界面如圖4：

檢測后，本資源庫系統(tǒng)根據(jù)檢測結(jié)果對系統(tǒng)中收錄的資源信息記錄進行處理：當(dāng)檢測的結(jié)果是“成功，能訪問”時，將對應(yīng)資源信息記錄的“資源狀態(tài)”字段值設(shè)為是，將其“解凍”，以供資源使用者檢索；反之，則將對應(yīng)資源信息記錄的“資源狀態(tài)”字段值設(shè)為否，對其進行“凍結(jié)”，以將其排除在被檢索資源信息記錄范圍之外。

（5）根據(jù)媒體類型和資源的被點擊數(shù)對檢索到的資源信息記錄進行歸類排序

為了使得資源使用者能盡快地從檢索到的眾多資源信息記錄中找到符合需求的記錄，借鑒國內(nèi)已有教育教學(xué)資源庫的做法，本資源庫系統(tǒng)對檢索到的眾多資源信息記錄先根據(jù)媒體類型進行歸類，然后根據(jù)資源的被點擊情況進行排序，并通過表格的方式將他們呈現(xiàn)。

（6）通過用戶名和密碼驗證來對資源庫系統(tǒng)用戶等進行授權(quán)

為了保證資源庫系統(tǒng)的安全，與其他資源庫系統(tǒng)類似，本資源庫系統(tǒng)對資源使用者及資源提供者等資源庫系統(tǒng)用戶和資源信息管理者進行授權(quán)。授權(quán)操作通過對輸入的用戶名和密碼驗證來完成。其中資源庫系統(tǒng)用戶的用戶名和密碼用戶自己免費注冊時設(shè)定，而資源信息管理者的用戶名和密碼由資源庫系統(tǒng)管理者給定。

五、結(jié)語

本文將旨在實現(xiàn)資源充分共享的網(wǎng)格引入到課程資源庫系統(tǒng)建設(shè)中來，構(gòu)建了基于網(wǎng)格思想的課程資源庫系統(tǒng)。鑒于網(wǎng)格是一種新興的技術(shù)，雖然近幾年研究熱門，但應(yīng)用還不太成熟。本文所做的研究，旨在為解決國內(nèi)已有教育教學(xué)資源庫系統(tǒng)存在的問題、緩解當(dāng)前的基礎(chǔ)教育課程改革所面臨的課程資源缺乏問題提供一條思路，要想全面實現(xiàn)課程資源充分共享的基于網(wǎng)格思想課程的資源庫系統(tǒng)，還需要進行更廣泛更深入地研究。

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