基于XML的網絡課程資源元數據共享研究

杜志強，董 方

（南昌大學 教育學院，江西 南昌，330031）

基于XML的網絡課程資源元數據共享研究

杜志強，董 方

（南昌大學 教育學院，江西 南昌，330031）

針對網絡課程資源存在的“信息孤島”問題，分析了網絡課程資源的元數據功能和標準，提出了一個基于XML的網絡課程資源元數據共享構想．

網絡課程資源；元數據；XML

隨著現代計算機技術及教育信息化的發展，網絡課程學習引起了各級各類教育部門的重視、開發與建設．網絡課程學習不是簡單地將以教師為中心的課堂面授搬到網絡上的課程平臺，而是更注重在網絡環境中提供以學習者為中心的課程系統，這就實現了課程資源的全民共享．現實中網絡課程缺乏統一的系統格式及存儲方式，無法面向用戶提供便捷有效的檢索及處理，各種課程資源系統間缺少互通和共享的基礎，相似性高，缺少一種資源共享與及時更新的機制，難以根據學習者的實際情況提供相適應的課程組合，使資料庫建設重復及閑置，既浪費又難管理．因此，構建一個統一的、便利的多學科多課程信息共享交換平臺，形成以學習者為中心的開放式、交互式網絡課程教學數據系統，對于實現網絡課程資源的共享管理具有重要意義．

1 XML的簡介

XML（可擴展標記語言 Extended Markup Language縮寫）是一種有助于實現網絡教育的標準化和個性化的實用技術．在數據存儲方面，XML有將數據的內容和形式分離的特點，開發者可以根據自己的需要來著錄信息，使所形成數據庫中的每條記錄成為一條元數據．而數據的形式可以是多種多樣的，并不干涉到內容的存儲，這就為數字化資源的永久性保存提供了技術支持．同時，XML也是一種通用的語言規范，支持幾乎所有的網絡傳輸協議，并不依賴于平臺，可以輕易地實現在各異構數據庫之間的文檔轉換，達到“信息無障礙”的目的．

隨著XML的不斷發展和應用，各種基于XML的網絡教學系統也應運而生．網絡課程作為網絡教學信息的載體，在網絡教學系統中無疑是教學的核心．使用 XML作為異構數據庫之間信息交換使用的數據描述語言，不用對現有網絡課程資源庫的結構做出任何變動，單個的網絡課程資源庫也可以根據需要來選用不同的應用程序管理．這既能保持自身系統的特色，又能充分享受到數字化跨庫服務的優越性，達到最大限度的信息共享．作為目前各種數據的首選格式，XML的廣泛使用必然帶動著包括網絡課程庫在內的網絡課程應用方面的發展．

2 網絡課程資源的元數據規范

2.1 元數據概念

元數據（Metadata）一詞最早出現在1988年美國國家航空航天局發布的《目錄交換格式》手冊中，是為了解決網絡資源無序化而提出來的．目前，國際上關于元數據的定義有很多種，但一般認為比較確切的說法是國際圖聯提出的“元數據是關于數據的數據．”隨著網絡技術的發展和數字化資源的猛增，元數據作為數據資源存放、管理和應用的重要手段，其作用愈發明顯．在信息資源共享過程中，通過元數據，一方面能夠專門用來描述數據的特征和屬性，包括數據資源的格式、質量、處理方法和獲取方法等細節，其目的是提供比查看內容本身更多的有用信息；另一方面借助它能夠實現網絡共享，使用數據資源的用戶可以根據關鍵詞、所有者等已知的屬性值來迅速地發現與其需求匹配的數據資源，進而通過網絡或其他途徑取得這些數據資源并加以利用．可以看出，在數據的共享平臺中，元數據為各種形態的數據提供規范、靈活的描述方法和檢索工具，離開元數據的各種數據信息將是一盤散沙，無法提供有效的檢索和處理．因而，對網絡課程中的資源基于元數據的這些屬性進行分類管理，分類查找，既方便了資源的檢索，也提高了應用率，保障了網上教育資源質量和資源共享互訪，從更深層意義上方便了大型數據庫的管理、檢索和交流．

2.2 元數據與網絡課程資源

對于網絡中大量異構的課程資源，為了使課程學習者方便地知道什么地方存在什么樣的課程，課程的質量如何，課程信息是以何種方法和手段采集的，以及怎樣訪問、獲取和使用這些課程資源，這就要求在網絡課程資源共享管理中引入元數據技術、研究探討元數據的技術標準，建立元數據，為實現數據的實時在線、可擴展的共享管理提供了一種強有力的手段．然而，網絡課程通常沒有按建立元數據標準框架來生成標準元數據，應用系統數據沒有按統一標準存放在公共框架中，不能通過一個兼容多標準的資源共享平臺對外提供服務．因此，建立統一數據標準和規范，統一元數據內容（元數據項），將分布廣泛的異構數據源有效地統一管理，是實現不同應用系統之間的數據信息資源共享和透明訪問的關鍵．

2.3 網絡課程資源元數據定義

網絡課程資源元數據是指描述網絡課程資源的類型、規格、屬性、聯系、約束等信息的數據，包括：基本元數據和信息特征元數據．基本元數據，即直接對課程資源進行描述的元數據，主要用于描述課程資源的內在特征，包括內容屬性、粒度屬性、存儲屬性、關聯屬性和應用特征，主要是為了方便用戶應用．信息特征元數據，描述課程資源的外在特征，包括資源創建維護、版權保護、遷移同步、訪問控制等，主要是為了便于系統管理．現代遠程教育資源建設技術規范中要求：當網絡課程提交到統一的中心網站時，需要納入到整個遠程教育體系中，為此需要對課程的基本情況進行屬性標注，如表1所示．

3 基于XML的網絡課程資源元數據的共享

3.1 元數據與XML相結合

元數據是一個行業或領域的核心數據，也是行業或領域數據交換的標準．XML是一種元標記語言，有著良好的結構性、可擴展性和自校驗等優點，使它成為行業數據交換的首選技術．

表1 網絡課程資源元數據定義

采用資源庫系統進行網絡課程的設計，其優點已有目共睹，它使得網絡課程的收集和管理自動化、標準化，并且網絡課程資源庫的建立可以集中該學科所有的優質課程，使得從資源庫選取生成的網絡課程更加綜合、全面．為此，各類網絡課程資源庫應運而生．但往往由于學科、專業之間的差異，多數資源庫在通用性、擴展性、智能備課、課程輸出等方面存在嚴重不足．要充分發揮網絡課程的教學優勢，就必須有優秀、豐富、開放和動態交互的課程資源支持．XML技術的出現，以其良好的數據存儲格式、可擴展性、高度結構化、網絡化和易于編程的特點，為解決上述問題提供了可行方案．

元數據和 XML相結合，使得用戶可以在更大范圍內高效查找、正確理解和使用這些對象數據，實現不同學科網絡課程間元數據的互操作，數據間共享．通過元數據來描述各學科網絡課程的特征，為網絡課程資源提供了共享的來源．XML作為網絡數據傳輸的載體，為數據共享提供了共享的渠道．同時元數據本身也可以由 XML來描述，不管元數據是否是結構化數據，都可以由XML動態描述．

3.2 基于XML的網絡課程資源元數據共享的設計

以基于 XML的網絡課程——計算機應用技術的元數據結構設計為例，如圖1所示．按照教材的組織形式把教材的目錄分為章（或單元）、節、小節、知識點四個層次．章、節、小節三級序號及名稱分別作為XML文件節點的屬性，知識點作為節點的元素．根元素名稱用＜Teaching_Unit＞來表示；接下來是章節點，名稱用＜Chapter＞表示；下一級是節節點，名稱用＜Section＞來表示；節節點下有小節節點，名稱用＜SubSection＞來表示．在章、節、小節三級節點中分別設置了兩個屬性，ID和NAME，ID用來表示章、節、小節的序號，NAME用來表示章、節、小節的名稱．最后一級節點是知識點，名稱用＜knowledge_Point＞表示，設置了一個屬性 ID表示知識的序號．基于 XML的網絡課程元數據結構設計程序如下：

傳統網絡課程的教學內容、目標、課時等信息一般情況下會寫入數據庫，在需要時才被調用．教學內容可以組織成大文本存放于數據庫中，用戶的有關信息也要存放入數據庫中保存起來．對基于 XML的網絡課程來說，在有關內容的組織上，將教學內容文本部分用XML文件來存放，可以利用XML的特性實現網絡課程的個性化設計．用 XML存放的內容包括教學目錄、教學目標、教學單元的課時安排、按章節知識點的粒度組織的教學內容．網絡課程管理中的其他信息則主要通過數據庫來管理．

3.3 基于XML的網絡課程資源元數據共享的優勢

利用 XML技術構建網絡課程資源元數據庫可以利用已有的資源，將同一課程被多處調用，減少了數據冗長，提高了系統的性能．各個網絡課程資源可以重新組合，實現不同的功能，加大了系統的靈活性．基于 XML的網絡課程資源元數據庫的建設在現代教育的信息化程度、管理水平以及整體綜合實力等方面具有明顯優勢．

(1) 適合網絡課程資源領域內的數據交換．就開發者而言，用 XML可構造自己需要的標記．所創建的標記可用文檔類型定義制作成資源描述文檔，使創建的課程資源可供網絡教育領域內不同人之間共享和使用，從而可在最大程度上實現資源的重復利用．

(2) 給網絡課程資源標準化帶來了極大的方便．網絡課程資源信息標準化主要包括網絡課程資源信息分類編碼與文件格式標準化、網絡課程資源信息處理過程標準化、網絡課程資源信息交換標準化等．XML在網絡課程資源信息標準化方面具有廣闊的應用前景，可在網絡教學方面以更小粒度實現標準化，如網絡課件等．如此一來，我們只要按照一定的規范用XML描述各種網絡課程資源信息，就可以實現網絡課程資源信息數據結構的標準化．

(3) 為網絡課程資源信息的提取、發布、查詢提供標準．目前分布式的網絡課程資源在各自的信息結構、存儲組織、發布方式、檢索方法、查詢約束條件等方面都存在很大的差異．在使用 XML提供一套標準的資源描述方法的同時，它也解決了信息提取、發布、查詢的標準化問題．課程資源的客戶端根據標準提出需要提取和查詢的 XML標志，服務端根據這些標志生成包含相應信息的 XML文檔，響應客戶端的請求．由于文檔使用 XML結構化的具有具體意義的標記，所以客戶端可容易地從文檔中識別和獲取所需信息．發布資源信息時，服務端根據行業標準生成包含了資源信息的 XML文檔，任何授權的客戶都可編制自己的應用來獲取其中的信息．這樣就使既定的標準能方便地應用到資源信息的提取、發布和查詢中．

(4) 實現了網絡教學的個性化．XML的優勢之一就是內容和樣式分離．XML既可通過統一的數據結構傳輸和處理數據，非常方便地實現數據交換，而且也可以讓用戶根據需要將這些數據以不同的形式表現出來，從而對數據內容本身和數據的外在表現形式分別加以描述．把網絡教學資源用 XML文件定義出來，再開發出基于這些教學資源的各種不同風格的顯示樣式，由用戶參與進行個性化設置，最后根據用戶定義的顯示風格來實現網絡教學呈獻形式的個性化．

[1] Peng W H，Yang Z K，Liu Q T，Zhao C L．Design and development of learning resource management system based on CELTS[J]．Journal of Computational Information Systems，2006(1)：27―35.

[2] 王海燕，周思方，支建飛．基于XML元數據交換的電子試卷管理系統[J]．計算機工程，2009(10)：272―273，276．

[3] 劉根萍．XML在網絡教育信息標準化中的應用[EB/OL]．http://www.vschool.net.cn/xml/xn10514.htm．

[4] 黃寅．XML在遠程教育中的應用[J]．計算機應用研究，2003(12)：12―15．

The Study of Metadata Sharing of XML Online Curriculum Resources

DU Zhi-qiang, DONG Fang

(Nanchang University, Nanchang Jiangxi 330031, China)

The function and standard of Metadata of online curriculum resources are analyzed to put forward the idea of metadata sharing based on XML for dealing with the problem of “Information Island” in online curriculum resources.

online curriculum resources; metadata; XML

TP393.09

A

1006-5261(2011)02-0023-04

2010-09-12

江西省高等學校教學改革省級課題（JXJG-09-1-6）

杜志強（1968―），男，河南許昌人，副教授，碩士生導師，博士．

〔責任編輯 牛建兵〕