基于中間件的數字化教學資源共享技術研究*

劉桂峰，李曉麗，盛麗華

（南通大學 現代教育技術中心，江蘇 南通226019）

引言

隨著教育信息化的發展，許多高校通過自建、購買、租用等方式建設了自己的數字化教學資源庫，數字化教學資源的規模和質量都得到了質的發展，并在教學活動中發揮著越來越重要的作用[1]。由于這些教學資源庫相互孤立，缺乏統一的建設標準，數據模式異構現象嚴重，接口規范不一致，這導致資源庫之間無法進行資源的交換與共享，造成了大量的低層次重復建設和資源浪費，優質資源也無法得到廣泛使用，嚴重制約了我國現代教育事業的發展[2-3]。由于制度、知識產權、利益、技術等多方面的原因，又不可能將各個資源庫的內容集成到一個資源庫中來解決這個問題，在此背景之下，如何在保持現有數字化教學資源庫的結構、建設標準以及相互獨立關系不變的情況下實現資源的共享已成為亟待解決的問題。本文將對這個問題進行研究，提出相應的理論和解決方法。

一、研究現狀

目前已有許多學者和教育者對數字化教學資源的共享問題開展了研究，從管理體制、教育視角、技術探討、建設標準、效益分析等多種角度提出了各自的看法，如文獻[4]對網絡教學資源進行共享的必要性、目前存在的問題進行了詳細的闡述；文獻[5]通過問卷調查從應用視角對我國數字化教學資源共享的難點及其形成因素進行了分析；文獻[6]分析了數字化資源共享應具備的條件，并借鑒電子商務運營模式提出了基于第三方運營的基礎教育信息化教學資源共享模式；文獻[7]提出了基于軟件即服務（SaaS）的思想構建資源共享平臺以實現數字化教學資源的共享；文獻[8-9]將云計算的概念應用到教學資源的共享研究上，力圖通過云計算的相關技術實現數字化教學資源的共享。目前對數字化教學資源共享的研究已經取得了一些成果，但在很多關鍵問題上還不夠成熟，在實際應用上更是缺乏切實可行的方案，有待于教育界和業界做進一步的研究。

二、基于中間件的數字化教學資源共享基本原理

由于要保持現有數字化教學資源庫的結構、建設標準、相互獨立的關系不變，所以不能對教學資源庫本身進行更改。本文考慮引入中間件技術來實現教學資源的共享。中間件是一種獨立的系統軟件或服務程序，用于連接不同的立應用程序或系統，其關鍵作用是信息傳遞，管理計算資源和網絡通信[10]。在數字化教學資源共享這個難題上，可以引入中間件來屏蔽不同的資源庫之間的結構異構、標準異構、接口異構、操作異構等問題。教學資源庫之間不直接通信，當某個教學資源庫需要與其他教學資源庫進行資源交換與共享時，該資源庫只需按自己的標準方式與中間件進行通信，所有資源查詢、發送、處理等操作的實質過程都由中間件來完成，進而在保持各資源庫現狀不變的情況下實現資源的共享。

中間件存儲著各個數字化教學資源庫的基本信息，如資源庫的結構模式信息、查詢接口信息、數據結構信息、數據傳輸模式、數據收發方式等信息。另外，該中間件還內置一個映射表，存儲著不同的數字化教學資源庫之間結構模式的對應關系；包含一個模式轉換元件、資源封裝元件、查詢重構元件和資源收發元件。模式轉換元件根據映射表負責不同資源庫之間資源模式的轉換，將具體的資源從源結構模式轉換成目標結構模式，實現不同資源庫底層模式異構的透明化處理；資源封裝元件通過分析來源資源庫中資源的數據結構與資源庫底層結構模式的對應關系、調用模式轉換元件將源資源的數據結構與目標資源庫的底層結構模式對應起來，然后再通過分析目標資源庫的底層結構模式與數據結構的對應關系，實現源資源的數據結構到目標資源的數據結構的轉換，最終將來源資源庫中的資源按照目標資源庫的標準規范封裝成特定格式 （如在數據結構上封裝成JSON對象、自定義的類對象），并通過特定的方式（如html文件、txt文本文件、xml文件或者字節流等形式）進行網絡傳輸，以此實現傳輸的透明處理。不同的資源庫提供的查詢接口和查詢方式（單條件查詢、多條件查詢、是否支持布爾查詢等）以及資源的使用方式（如http方式下載、ftp方式下載、用戶自定義的傳輸方式等）是不一樣的，查詢重構元件便負責將用戶通過某一資源庫平臺提交的查詢重構成對其他某個或若干個資源庫的子查詢，以此實現通過一個統一的查詢接口來查詢多個不同的資源庫。這一過程也以映射表為基礎，需要對涉及到的兩方的查詢接口與資源庫底層結構模式的對應關系以及映射表進行關聯分析，這一過程也可能會用到資源封裝元件，以使重構后的查詢符合目標資源庫的處理要求。資源收發元件用于不同資源庫之間在數據的收發方式的協調，比如有些系統通過http的方式進行收發，而另一個系統采用ftp協議收發，還有一些系統通過底層Socket通信的方式進行收發，資源收發元件將完成不同收發方式之間的透明轉換。

三、數字化教學資源的交換與共享

借助于中間件可以在保持現有數字化教學資源庫現狀不變的前提下實現資源的交換與共享。根據控制權，或者主動權所在位置的不同，資源的交換與共享可分為以下三種模式：

（1）以本地資源庫為中心。采用這種方式，中間件所需信息的收集、映射表的建立、轉換規則、封裝規則的設置、查詢重構機制、數據收發的協調等都由本地系統維護管理，也即中間件的構建、使用都在本地進行，本地資源庫和遠程資源庫之間進行通信的所有階段的所有問題都由本地平臺主動調用中間件完成，這一過程對于其他資源庫是透明的，其他資源庫無需做任何的特殊處理，只需按照自己的標準規范和接口進行正常的查詢、資源的收發等操作即可。這一過程的示意圖如圖1所示。

（2）以遠程資源庫為中心。采用這一方式，本地資源庫和遠程資源庫交互的原理與以本地資源庫為中心的方式一致，但方向相反，即中間件的構建、使用都由遠程資源庫負責，不同資源庫進行通信的所有階段的所有問題都由遠程資源庫主動的調用中間件完成，這一過程對于本地資源庫是透明的。采用這一方式的資源庫交互過程可參考圖1，只需將本地資源庫和遠程資源庫的位置對調一下即可。

（3）中介模式。這一模式將中間件獨立出來，中間件的構建、管理和使用等整個生命周期都由第三方維護。不同的教學資源庫進行交互時，由于本地與目標資源庫的標準規范以及使用接口的不一致造成的特殊處理都由第三方中間件系統負責。對于交互的資源庫來講，所有階段的所有轉換都是透明的，資源庫平臺只需按照本地的接口規范進行查詢、收發等操作即可，這一過程的示意圖如圖2所示。在實際應用當中，如果需要進行資源交換與共享的教學資源庫的數量較少，且控制權及職責的協調較為方便，那么中間件的構建與維護較為簡單，成本較低，可以采用第一種或第二種模式，由通信的某一方集成中間件即可；如果需要進行資源交換與共享的教學資源庫的數量較多，各方控制權和職責分配的復雜性會急劇上升，中間件的構建難度及運維成本也會大大增加，在此情況下可以以中介模式為主，推選具有一定資質和實力的一方作為第三方構建核心中間件；對于其他少數具有特殊要求的教學資源庫，可以根據實際情況綜合使用這三種模式。

四、資源交換與共享模式的應用研討

目前數字化教學資源庫在地域上分布于全國各地，隸屬于不同的單位，在服務對象上針對不同的機構和人群開放，在建設標準上少數采用或參考了某種國家標準或國際標準，如IEEE學習技術標準委員會制訂的學習對象元數據模型LOM、在線計算機藏書中心制定的Dublin Core、我國“全國信息技術標準化技術委員會教育技術分技術委員會”暨“教育部教育信息化技術標準委員會”制定的 “學習對象元數據規范”、“現代遠程教育資源建設技術規范”等系列規范標準，多數未采用規范的標準或者采用的是自行制定的標準，再加上制度限度，各方利益交錯等問題，要在短時間內實現大量教學資源庫的交換與共享不太現實。本文認為可以從以下三條主線切入，有步驟的、循序漸進的實現大規模的資源庫的資源交換與共享。

（1）建設標準。對于采用或者基于同一種標準規范建設的數字化教學資源庫，在源頭上存在著近乎一致的結構模式和使用接口，基本上只要協調好控制權的歸屬即可實現資源的互通。因此，可以針對這一類資源庫構建中間件，實現同類或者相似標準的資源庫之間的交換與共享。由于建設標準一致或者基本一致，中間件的構建與管理難度非常小，建議采用第一種或第二種模式實現資源的互通。

（2）隸屬單位。隸屬于同一單位或由同一上級部門主管的各個部門之間存在著必然的聯系，相互之間有業務往來和數據共享的需求。由于同屬一個系統，內部協調起來較為簡單，加之業務往來的需要，各方在很大程度上都希望能夠實現資源的交換與共享。因此，可以針對這類資源庫構建中間件，建議采用第三種模式，由主管部門或者核心部門出面構建維護中間件。

（3）區域。每個數字化教學資源庫都有自己的特色和優質資源，可以依靠這些特色和優質資源的吸引力，先在本地區、小范圍內與那些具有與本地資源庫可以互補、不存在競爭和利益瓜葛的教學資源庫進行協商建立中間件，形成區域優勢，擴大影響力，進需實現更大范圍的資源共享。

資源交換與共享的實現是一個傳遞的過程，如果數字化教學資源庫A可以與B進行互通，而B可以與C進行互通，那么A通過B便也可以與C進行互通，這樣，不管是從哪一條主線入手都可以逐步的實現多個數字化教學資源庫的資源交換與共享。

五、結束語

本文對數字化教學資源的共享技術進行了研究，通過引入中間件技術，由中間件完成不同教學資源庫之間的接口調用、模式轉換等過程，達到了在保持現有教學資源庫現狀的情況下實現資源共享的目的。結合教學資源共享的控制權問題，本文提出了三種不同的共享模式，并從數字化教學資源庫的建設標準、隸屬單位、區域三條主線切入，對各種共享模式的應用進行了探討，為數字化教學資源的共享提供了較好的解決方案。

[1]楊娟,韓錫斌,何良春.構建大學網絡教學資源中心[J].中國遠程教育,2005(12上):52-55.

[2]顧正剛,畢海峰.高校網絡教學資源建設與共享機制研究[J].中國教育信息化,2009(19):44-46.

[3]陳炳木.教學資源平臺的共享性研究[J].現代遠距離教育,2004(2):62-65.

[4]李華偉,邱可非,李國國,張曉冬.優化高校網絡教學資源的對策分析[J].北京交通大學學報(社會科學版),2006,5(2):77-80.

[5]林亮亮.網上教學資源共享研究[J].現代教育技術,2010,20(13):85-87.

[6]高鐵剛,張佳,馬鑒.基礎教育信息化教學資源共享模式研究[J].中國電化教育,2009(6):70-74.

[7]廖汗成.基于SaaS的高校教學科研資源共享平臺的設計[J].現代教育技術,2009(9):103-107.

[8]陳巧,袁紅,熊秋娥.基于云計算的區域高校教學資源共享[J].中國教育信息化,2011(15):53-56.

[9]朱曉紅.精品課程中的網絡教學資源共享問題研究——采用云技術解決精品課程資源共享[J]軟件導刊(教育技術),2010(5):86-87.

[10]Philip A.Bernstein,Middleware:a model for distributed system services[J].Communications of the ACM,1996,02 Vol.39(2):86-98.