面向領域和用戶的教學資源組織及服務框架研究*

李曉鋒，吳產樂

（1.武漢大學 教務部，湖北 武漢 430072；

2.武漢大學 計算機學院，湖北 武漢 430072）

面向領域和用戶的教學資源組織及服務框架研究*

李曉鋒1，吳產樂2

（1.武漢大學 教務部，湖北 武漢 430072；

2.武漢大學 計算機學院，湖北 武漢 430072）

資源組織方式是教學資源管理的一個主要問題，可以分為面向領域和面向用戶兩類，面向領域的方式包括分類法、敘詞表以及本體等技術，面向用戶的方式主要體現為各種Web2.0技術，兩種方式是互相補充的。在研究構建教學資源管理系統時，融合了面向領域和用戶兩類資源組織方式，本文采用SOA方式設計了服務框架，包括領域索引服務、用戶索引服務和學習對象服務，分析了各類服務所具有的主要功能，以此實現對教學資源的靈活、智能和個性化管理。

領域組織；用戶組織；教學資源；資源組織；服務框架

教學資源管理是當前E-learning研究領域中的熱點，它涉及的主要問題是教學資源組織。教學資源組織通常是按學科領域進行分類組織的，并且同時考慮教學資源的類型（比如課件、案例、練習、試題等）和所針對的用戶群體（比如年級、學歷等）。然而，我們知道任何面向用戶的信息系統，在系統研究設計時都必須充分考慮用戶的需求及使用反饋。就教學資源管理系統來說，用戶信息對教學資源的共享和重用具有重要價值。一方面，某一用戶檢索、使用、評價、收集的教學資源對具有相同興趣的用戶來說非常有參考意義，這使得跟蹤某一用戶及其相關資源成為一種快捷、有效的資源利用方式；另一方面，用戶對教學資源的使用、評價信息對資源重用以及效益分析也非常重要，它將為其他資源用戶提供有益參考。因而，在教學資源組織上從一開始就有必要考慮用戶信息的作用。另外，SOA是目前軟件架構與開發的趨勢，它是一種軟件工程方法，其核心是開發一系列具有某一功能和標準接口的松散耦合的服務，這些服務與平臺無關、可遠程訪問和進行組合調用，Web服務技術是SOA的主要實現手段。采用SOA技術進行E-learning系統開發是一種趨勢，就教學資源管理系統來說，其主要思想是將其劃分成功能模塊并提供Web服務接口，從而實現教學資源的動態供應和集成管理。

因此，在構建教學資源管理系統時，筆者將同時考慮教學資源的領域語義和用戶信息，按領域和用戶組織學習對象資源，分別實現為領域索引服務和為用戶索引服務，同時使用學習對象服務封裝學習對象資源使其具有主動適應和協作能力。

一、教學資源組織方式

教學資源作為一種信息資源，其組織方式根據信息相關性標準可以分為面向領域和面向用戶兩大類。信息相關性標準是區分不同信息實體之間一致性程度的參考指標，面向領域是一種客觀的、顯性標準，面向用戶則是一種主觀的、隱性標準。

1．面向領域組織

諸如分類法、敘詞表以及本體等技術[1]，都是面向領域的資源組織方式，它們均以主題概念作為基本元素對客觀知識體系進行描述和顯性表示。分類法是從學科角度組織資源，它將表達資源內容及形式特征的主題概念列舉為類目并層層劃分，構成類目等級體系，每個主題概念在該體系中都有相對固定的位置和次序，且一般只有一個上位類，基本形成一個樹狀結構。類目間除了上下位等級關系外，還有并列、相關等關系。分類法表達的知識體系比較完整、穩定，不會隨著信息的增加而同比例增加，是組織海量信息的有效手段。作為一種傳統的信息組織方式，分類法有著悠久的發展歷史，著名的分類法有：杜威十進制分類法（DDC）、國際十進制分類法（UDC）、美國國會圖書館圖書分類法（LCC）以及中國圖書館圖書分類法（中圖法）等。敘詞表，也稱主題詞表，它由表達資源主題內容的概念詞匯構成，是一個受控、動態的概念詞匯集合，并按照等價（用/代）、層次（屬/分）、相關（參）等表示概念詞匯間的關系。敘詞表一般具有特定用途、專指性較強，它也是一種傳統的信息組織方式，國內最為著名的敘詞表是中國漢語主題詞表。本體是一種新型的信息組織方式，它是一個形式化、明確的共享概念模型，提供了對某一領域的共同理解，以避免詞匯用語上的差異。本體主要由概念、關系及推理規則組成，是機器可以理解的，支持邏輯運算和自動推理。通過本體構建一種知識語義空間并用以組織資源，是未來信息資源組織的發展方向。分類法、敘詞表等傳統信息組織方式所產生的類目、詞表都是構建本體的重要基礎。現有的教學資源庫系統通常采用面向領域的資源組織方式，即分學科專業、知識領域（課程）、知識單元、知識點等層次來建立學科領域的知識體系，形成一種樹形結構，以此來組織各類教學資源。

2．面向用戶組織

面向領域的資源組織方式本質上是客觀地抽取信息資源的內、外部特征進而實現資源的標引和歸類，沒有考慮用戶的主觀信息。隨著互聯網技術的飛速發展和信息資源的急劇膨脹，信息加工的難度不斷加大，同時信息服務日益自由化和個性化。因此，信息資源組織需要直接面向用戶，發揮用戶組織信息的作用。目前，已有許多研究和應用開始采用面向用戶的資源組織方式。近年來興起的 Blog、Twitter、Micro-Blogging、RSS、SNS等Web2.0技術都是按用戶組織信息的方式。Web2.0為人們傳播信息、交流思想提供了技術平臺，它面向用戶組織知識信息，促進了用戶隱性知識的顯性化。面向用戶的資源組織方式是一種主觀的、隱性方式，它隱含了用戶對信息資源的理解、態度等主觀因素。用戶可以根據個人興趣愛好自行組織和發布各種信息，也可以作為其他用戶的跟蹤者及時得到他們的信息資源，這樣就很大程度上提升了用戶群體的共同體驗。這種技術思想對研究開發教學資源管理以及E-learning系統來說都很有指導意義。很顯然，某一用戶使用、收集的教學資源或者學習路徑對于具有相同興趣的其他用戶來說是很有參考價值的。

由以上分析可見，兩種資源組織方式是互相補充的，因此在進行教學資源組織管理時，我們將融合采用兩種方式，這樣既體現資源的學科領域體系，又體現用戶的個性化特征。

二、面向領域和用戶的教學資源服務框架

在融合面向領域和面向用戶兩種方式組織教學資源時，我們設計了三類服務來構成教學資源的組織管理框架，分別是領域索引服務、用戶索引服務和學習對象服務，其邏輯關系如圖1所示。

領域索引服務和用戶索引服務分別針對學科領域和用戶進行設計，用于實現按領域和用戶索引組織學習對象。領域索引服務和用戶索引服務都需要使用學習對象服務：基于領域索引服務建立的知識地圖，需要使用學習對象服務來鏈接學習對象資源；用戶索引服務為用戶建立教學資源的用戶視圖，也要使用學習對象服務來鏈接學習對象資源，同時跟蹤其他用戶及其學習對象資源。

學習對象服務實現學習對象資源的動態供應。學習對象服務一方面要為學習對象庫提供服務接口，從而與其他系統進行相互訪問和集成；另一方面，它要參考領域索引服務建立的知識地圖來尋找相關學習對象資源；或者參考用戶索引服務建立的用戶群體來尋找相關學習對象資源。領域索引服務和用戶索引服務通常是集中式的，而學習對象服務則是分布式的。

1．領域索引服務

領域索引服務用于構建某一學科領域的知識本體，對該領域的知識概念及其關系進行描述，形成一個共享的概念空間，用來索引組織學習對象和實現對學習對象的語義操作（導航和檢索）。將領域索引服務所構建的知識本體進行可視化就會形成一張完整的知識地圖。知識地圖不僅描繪了知識本體中概念的位置和相互關系，更重要的是它是一種有效的認知工具，為用戶建立了顯示的知識導航關系，有助于用戶全面掌握領域知識。知識地圖是一種圖形化的索引工具，提供了學習對象資源的快速入口，需要借助學習對象服務找到實際的教學資源。

領域索引服務的主要功能包括領域本體構建、可視化和基于領域本體的語義索引、導航及檢索等，如圖2所示。

（1）領域本體構建。按照知識工程法構建領域本體包括五個步驟：①確定本體的領域與范圍；②參考已有本體、詞匯表，列舉領域中的重要術語；③定義領域中的概念及層次關系，建立本體框架；④定義概念的屬性和概念間的其他關系；⑤選用合適的本體描述語言進行編碼和形式化。[2]

（2）領域本體可視化。使用可視化技術用直觀的方式表示領域本體中的概念及其關系，概念被表示為節點，概念間的關系被表示為連接節點的邊，從而形成一張知識地圖，以圖形化方式展示知識導航關系。目前可以使用可視化插件 Touch Graph或者開源可視化工具包 IVC、Prefuse等進行本體可視化開發。

（3）語義索引。與傳統系統的索引不同，語義索引的建立不是以關鍵詞為基礎，而是依據領域本體的實例，它將資源表示為一組本體實例的向量來形成語義索引表，或者將本體實例隱式嵌入到描述資源的元數據中以實現與領域本體中概念的關聯。

（4）語義導航和檢索。語義導航和檢索是在領域本體的支持下理解用戶查詢語義，從概念級別上實現對資源的瀏覽導航和語義檢索。在這個過程中，利用概念間的語義關系和推理規則對概念進行語義擴展，從而實現復雜智能的語義查詢，提高查準率和查全率。另外，還將根據領域本體定義的概念和關系對搜索到的結果進行分類組織，以方便用戶使用。

2．用戶索引服務

用戶索引服務用于從用戶出發組織教學資源，以充分體現以用戶為中心和發揮用戶組織資源的能力，進而更好地為用戶服務。用戶索引服務需要使用領域索引服務的本體概念來為用戶構建個人知識體系，并允許用戶添加個人標簽，從而形成對所收集學習對象資源的個性化用戶視圖。當然，用戶索引服務也僅是提供了對學習對象資源的檢索入口，需要借助學習對象服務找到實際的教學資源。

用戶索引服務的主要功能包括構建用戶信息模型、維護用戶個人的學習對象資源及其索引、建立用戶群并進行成員跟蹤和協作等，如圖3所示。

（1）構建用戶信息模型。IMS LIP（學習者信息包裝規范，Learner Information Package specification）包含了身份識別(Identification)，目標(Goal)，資格、證明或執照(Qualifications、Certifications and Licenses(qcl))， 行為(Activity)，成績表(Transcript)，興趣愛好(Interest)，個人能力 (Competency)，從屬單位 (Affiliation)，學習能力(Accessibility)，安全信息(Security Key)，關聯(Relationship)等11類數據[3]，全面地描述用戶的個人信息，是構建用戶信息模型的重要參考。值得一提的是，要為用戶提供個性化服務，必須首先描繪出用戶的興趣特征，構建用戶興趣樹是一種重要的方法。

（2）用戶資源索引。用戶將收集到的教學資源參照領域本體進行分類組織，并且還可以按照個人意愿添加標簽，從而形成對資源的個性化用戶視圖和索引。

（3）用戶群跟蹤。用戶索引服務為用戶提供跟蹤其他用戶的功能，使其成為其他用戶的跟隨者從而建立用戶群，這樣就可以通過跟蹤用戶群成員來得到其學習對象資源，進行協作學習。

3．學習對象服務

學習對象是對教學資源進行封裝，使其成為具有一定教學語義的數字化資源實體，用學習對象元數據進行具體表示。學習對象庫通常只存儲和管理學習對象元數據信息，與實際的教學資源文件相分離。學習對象服務則是為學習對象庫提供的一種服務接口，它針對學習對象提供元數據管理、用戶評注、訪問記錄、訪問控制、協作組合以及個性化推薦等功能，如圖4所示。

（1）元數據管理。包括元數據標注、添加、更新、刪除等操作。

（2）用戶評注。即允許用戶為學習對象添加評注信息，從而為其他用戶使用該學習對象提供意見參考。

（3）訪問記錄。對檢索使用過某一學習對象的用戶進行記錄，一方面了解該學習對象的使用情況，另一方面可以通過共引分析挖掘和建立具有相同興趣的用戶群。

（4）訪問控制。對訪問使用某一學習對象的用戶權限進行管理和控制，保護該學習對象作者的知識產權。

（5）協作。即根據學習對象間的語義關系對學習對象進行組合，共同向用戶提供學習對象資源。

（6）個性化推薦。即根據用戶的興趣特征來主動為用戶推送學習對象資源，或者通過用戶群成員關系向整個用戶群成員推送學習對象資源。

三、結束語

本文分析了面向領域和用戶組織教學資源的方式，指出需要融合兩種方式進行教學資源組織，并研究采用SOA技術設計了服務框架，分別是領域索引服務、用戶索引服務和學習對象服務。領域索引服務主要負責建立學科領域的知識本體并進行語義索引、導航和檢索。用戶索引服務則負責維護用戶個人信息、個性化資源視圖以及用戶群跟蹤。學習對象服務用來為學習對象庫提供服務接口，負責學習對象的元數據管理、用戶評價、訪問記錄、訪問控制、協作組合和個性化推薦等。以上三類服務既相互聯系，又各具獨立性，共同構建靈活、智能、個性化的教學資源組織管理體系。

[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.

（編輯：隗爽）

G203

A

1673-8454（2011）11-0051-04

*湖北省教育廳項目：網絡教學資源共享知識體系與應用模式研究（2009010）。