基于公共技術(shù)服務(wù)平臺的教學(xué)實踐資源庫研究

丁 睿

（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京210000）

0 前言

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)水平的不斷提高，大量數(shù)字化教學(xué)資源在網(wǎng)絡(luò)上涌現(xiàn)，但是由于種類繁雜、相互重復(fù)和缺乏有效的組織和管理，資源查找和共享十分困難。 許多高校或區(qū)域內(nèi)的資源站點中，系統(tǒng)集成是一種緊耦合的方式，加上信息傳輸協(xié)議和信息格式的非標(biāo)準(zhǔn)化，各資源庫在系統(tǒng)平臺的搭建、數(shù)據(jù)庫的選擇、以及資源歸類方法等方面存在較大的差異，從而導(dǎo)致了教學(xué)資源能在學(xué)校或企業(yè)中的局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)共享，可是在不同平臺、不同系統(tǒng)之間無法實現(xiàn)資源的共享和訪問。因此，建設(shè)一個規(guī)范的、具有良好擴展功能的教學(xué)資源庫的顯得尤為重要。

對于學(xué)校來說，教學(xué)資源庫建設(shè)工作的開展不僅代表了信息化教學(xué)的水平，也是實現(xiàn)教學(xué)資源共享必不可少的手段。 一個教學(xué)資源庫的建設(shè)需要全面而科學(xué)的分析和設(shè)計， 只有采用先進的設(shè)計思想、規(guī)范的資源庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)的資源組織和管理手段，才能建設(shè)出標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能完善、內(nèi)容豐富的教學(xué)資源庫，以改善過去教學(xué)資源孤立難尋的局面。

（面向服務(wù)的體系架構(gòu)）具有標(biāo)準(zhǔn)化、松散耦合、共享服務(wù)和粗粒度等特點，把它的架構(gòu)思想應(yīng)用到教學(xué)資源庫的建設(shè)中十分可行。 實現(xiàn)SOA 的技術(shù)——也具有跨系統(tǒng)、跨語言、可擴展、可重用的特點，利用其所開發(fā)的系統(tǒng)具有可跨平臺、松耦合、可重用以及較強的可擴展性等特點，能夠較好的實現(xiàn)系統(tǒng)的開放性和資源共享，使得不同平臺、不同編程環(huán)境的客戶端通過資信息系統(tǒng)提供的Web 服務(wù)， 充分利用信息資源。

基于SOA 的教學(xué)資源庫以資源共建共享為目的， 以創(chuàng)建精品教學(xué)資源和進行資源信息化為核心， 通過利用SOA 先進的架構(gòu)思想和松散耦合、共享服務(wù)和易于擴展的特點，將面向服務(wù)的體系架構(gòu)理念融入教學(xué)資源庫系統(tǒng)的建設(shè)過程中，提升了系統(tǒng)的開發(fā)效率，降低了系統(tǒng)維護的復(fù)雜度。面對海量的教學(xué)資源，創(chuàng)建一個集檢索和分類、資源管理和評價、資源存儲規(guī)范為一體的教學(xué)資源庫，為教學(xué)資源的充分共享和使用提供便捷的方式， 在教育信息化建設(shè)中具有美好的前景。

1 SOA 架構(gòu)的概念

SOA 中文譯為：面向服務(wù)架構(gòu)。是一種粗粒度、松耦合的系統(tǒng)構(gòu)造方法。 服務(wù)的接口通過中立的方式被封裝成組件，獨立于系統(tǒng)中的運行環(huán)境和編程語言。 SOA 是面向B/S 模型、XML/Web Service 技術(shù)之后的合理發(fā)展。

SOA 架構(gòu)規(guī)范是一個組件模型，它將軟件系統(tǒng)中的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過服務(wù)之間定義的接口和契約聯(lián)系起來，打破傳統(tǒng)的僵化垂直的構(gòu)建模式。 SOA 通過服務(wù)的部署和組合， 實現(xiàn)業(yè)務(wù)的獨特性，通過服務(wù)的松耦合實現(xiàn)業(yè)務(wù)隨時更改，通過服務(wù)的重用行降低系統(tǒng)的建設(shè)成本。

SOA “服務(wù)”是SOA 的基本組成部分。 通過W3C 給出的定義可以看出：“服務(wù)提供者每完成一項任務(wù)， 會為服務(wù)使用者提供一個結(jié)果。 這些結(jié)果可以是提供者的狀態(tài)進行了改變，也可以是使用者的狀態(tài)發(fā)生變化，或者兩者都發(fā)生不同的變化”

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）建立在分布式計算技術(shù)的基礎(chǔ)上，這種體系結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是動態(tài)的，它包括三個角色：服務(wù)提供者、服務(wù)請求者和服務(wù)注冊代理。 這些角色和操作一起作用于服務(wù)構(gòu)件。 這些角色的具體運作如圖1 所示。

服務(wù)提供者：服務(wù)提供者可以是擁有服務(wù)的平臺，也可以是一個或一組以無狀態(tài)方式執(zhí)行業(yè)務(wù)功能的組件， 它主要進行服務(wù)發(fā)布，同時響應(yīng)服務(wù)請求。

圖1 SOA 體系架構(gòu)模型

服務(wù)請求者：利用服務(wù)代理來查找、調(diào)用所需的服務(wù)，進而根據(jù)需要使用該服務(wù)。

服務(wù)注冊代理：服務(wù)提供者在注冊中心發(fā)布服務(wù)，對服務(wù)進行分類。而服務(wù)使用者訪問和搜索所提供的服務(wù)，并得到服務(wù)綁定的信息。

符合SOA 架構(gòu)的系統(tǒng)，必須具備上述的一種或多種角色。在這些角色之間，需要發(fā)生三種可能的操作：

發(fā)布：指服務(wù)提供者將服務(wù)發(fā)布至服務(wù)代理。 為了使服務(wù)能夠訪問，服務(wù)提供者需要發(fā)布服務(wù)描述，服務(wù)描述的位置可以根據(jù)應(yīng)用程序的要求而變化。

查找：服務(wù)請求者可以通過服務(wù)代理查找所需服務(wù)。 服務(wù)請求者可直接檢索服務(wù)描述，或者查詢所要求的服務(wù)類型，查找操作由服務(wù)請求者和服務(wù)代理共同完成。

綁定：使服務(wù)使用者能夠調(diào)用服務(wù)。 綁定操作發(fā)生在服務(wù)提供者和服務(wù)請求者之間，服務(wù)請求者通過服務(wù)描述中的信息來定位、聯(lián)系和調(diào)用所需服務(wù)。

2 系統(tǒng)功能需求分析

建設(shè)一個基于SOA 的教學(xué)資源庫， 首要任務(wù)是方便教師和學(xué)生使用教學(xué)資源，并實現(xiàn)對教學(xué)資源的科學(xué)管理、規(guī)范歸類和科學(xué)存儲。為了保證資源庫的規(guī)范性， 我們參考了LOM 標(biāo)準(zhǔn)和CELTS-41 規(guī)范，將教學(xué)資源進行了統(tǒng)一整理和歸類，方便資源使用和共享，從而提高教學(xué)資源的利用率，更好的促進教育信息化發(fā)展。 就本文所研究內(nèi)容而言，更加注重的則是系統(tǒng)各部分的功能的可利用率，資源的檢索、交換、共享的管理的可行性和互操作性是否良好。

資源庫應(yīng)該實現(xiàn)以下幾種基本功能：

用戶注冊登陸：系統(tǒng)用戶主要包括管理員、教師和學(xué)生。教師和學(xué)生在使用系統(tǒng)之前需要進行注冊。當(dāng)通過管理員審核之后才能登陸系統(tǒng)，進行相應(yīng)的操作。

用戶管理：管理員可以通過用戶管理模塊對已經(jīng)注冊的用戶進行審核、查詢及修改用戶信息等操作。 考慮到教師和學(xué)生用戶的不同需求，可以對用戶角色權(quán)限進行設(shè)定和委派。 比如教師用戶可以查看學(xué)生用戶，決定是否允許學(xué)生使用資源。

資源上傳：在上傳資源時，為了保證資源更好的管理和利用，系統(tǒng)會要求用戶按照LOM 標(biāo)準(zhǔn)提供資源的描述信息，并且上傳的資源需要經(jīng)過管理員審核。

資源檢索：系統(tǒng)提供了普通檢索和高級檢索兩種方式。 用戶可以按照資源的作者、學(xué)科分類或資源類型等條件進程搜索操作，通過結(jié)果查看資源信息。

資源反饋：已注冊用戶可以發(fā)表資源的反饋信息，便于資源管理者優(yōu)化資源信息。

資源統(tǒng)計：提供資源的訪問次數(shù)和資源排名，用戶可以通過統(tǒng)計功能，查看課件的統(tǒng)計結(jié)果和課件類型、所屬院校、課件格式等詳細(xì)信息。

資源管理：不同用戶擁有不同的權(quán)限對資源進行管理，包括資源管理、信息修改、評價和刪除等基本操作。 此外，管理員可以審核資源和推薦資源。

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

通過前面的系統(tǒng)功能需求分析，我們?yōu)榻虒W(xué)資源庫設(shè)計了六大功能模塊來滿足用戶的使用，這些功能模塊分別是：用戶管理模塊、資源管理模塊、資源檢索模塊、資源統(tǒng)計模塊、反饋信息模塊和系統(tǒng)幫助模塊，六大功能模塊還包含了若干小功能模塊，具體的模塊設(shè)計如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)功能模塊圖

下面我們詳細(xì)介紹各模塊實現(xiàn)的功能：

用戶管理模塊：主要包括用戶狀態(tài)審核、用戶的角色委派、角色分組、用戶信息管理、用戶信息查詢和個人資源管理等功能。管理員首先對新注冊的用戶進行審核并委派角色權(quán)限后才能進行資源上傳和下載，從而有效的避免了不安全的注冊情況發(fā)生。

學(xué)生用戶可以查看和下載資源，并可以選擇喜愛的教師，當(dāng)這些教師上傳資源后，這些資源可以直接顯示給學(xué)生用戶，而教師也可以瀏覽對自己喜愛的學(xué)生，方便教師和學(xué)生進行交流。

資源管理模塊：主要包括資源上傳、資源審核、資源信息管理、資源狀態(tài)管理、資源分類管理、優(yōu)秀資源推薦。 其中在資源庫使用前期，大量的教學(xué)資源可以通過資源導(dǎo)入直接放入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中供用戶使用。教學(xué)資源庫根據(jù)CETLS 規(guī)范對上傳資源的類型、大小和所屬專業(yè)等方面進行要求，用戶根據(jù)這些要求在上傳教學(xué)資源時填寫資源相關(guān)描述信息。 為了保證資源的質(zhì)量和安全，上傳的資源首先需要經(jīng)過管理員審核，并能決定資源是否顯示給用戶使用。 為了對資源庫進行規(guī)范管理，管理員需要對資源進行分類和推薦。

資源檢索模塊：包括普通檢查和詳細(xì)檢索。 普通檢索只需要用戶輸入關(guān)鍵詞進行搜索即可，高級搜索則可以選擇資源類型、資源所屬教師、資源所屬科目和資源作者等條件進行搜索。

資源統(tǒng)計模塊：主要對資源進行數(shù)字統(tǒng)計和下載統(tǒng)計。 資源統(tǒng)計顯示資源訪問的次數(shù)， 根據(jù)訪問次數(shù)可以實時排名。 網(wǎng)站注冊的用戶還可以根基統(tǒng)計結(jié)果查看課件的信息，并對資源進行反饋等。

信息反饋模塊： 包括用戶信息反饋和資源評價功能，需要系統(tǒng)注冊用戶進行實名反饋，不可以匿名發(fā)表反饋信息。 用戶反饋主要指用戶對資源使用后進行反饋評價， 并可以通過資源信息查看其他用戶對資源的反饋信息。 資源評價是指用戶可以對自己喜愛的資源進行打分。管理員通過反饋模塊了解課件的使用效果，以決定對課件進行推薦或是刪除。

系統(tǒng)幫助模塊：包括系統(tǒng)布局地圖、操作流程和在線咨詢等功能。 用戶可以反饋系統(tǒng)使用建議和修改建議，通過留言或發(fā)送電子郵件告知管理員，管理員可以通過系統(tǒng)公告和電子郵件對用戶的建議進行解答。

4 系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)

4.1 用戶注冊

用戶在使用資源庫首先要進入注冊頁面進行用戶注冊，并要填寫比如用戶名稱、賬號密碼、電子郵箱等必填信息，其他比如用戶性別、聯(lián)系電話等信息可以選擇不填或者在個人信息管理界面添加。

用戶注冊成功后，就能登陸到用戶管理界面，進行符合自己角色的操作。如果是學(xué)生用戶，可以修改個人資料、瀏覽資源、檢索資源、進行資源評價等。如果是教師用戶，除了具有和學(xué)生用戶相同的操作外，還有可以對自己發(fā)布的資源進行管理、查看自己發(fā)布資源的下載次數(shù)和評論等。

4.2 資源檢索

資源檢索的過程是用戶通過Web 服務(wù)器向應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)傳遞和返回的過程。在這個過程中，用戶需要提供檢索條件，選擇檢索的范圍才能得到所需的結(jié)果。資源檢索是教學(xué)資源庫實現(xiàn)資源使用必不可少的功能，資源庫中包含了各種類型的資源，因此資源檢索服務(wù)也應(yīng)該提供不同的檢索方式。 為了保證檢索質(zhì)量，還需要對檢索結(jié)果進行過濾、去重、排序等處理。

教學(xué)資源庫設(shè)計了快速檢索和高級檢索兩種檢索方式：普通檢索只需要在地址欄輸入關(guān)鍵字， 或者點擊地址欄下面的熱門搜索標(biāo)簽，就能快速的檢索資源；高級檢索可以選擇搜索時間、搜索模型、搜索欄目或者查找字段類型進行檢索，檢索條件更加多樣化。

資源檢索流程如圖3 所示：

我們可以把資源檢索的具體流程分解為九個具體步驟：

1）提交檢索條件：客戶端把檢索條件（關(guān)鍵字、類型等）提交給Web 服務(wù)器。

2）接口調(diào)用：Web 服務(wù)器通發(fā)送檢索信息，通過接口調(diào)用把檢索信息提交給應(yīng)用服務(wù)器。

3）數(shù)據(jù)請求：應(yīng)用服務(wù)器的檢索模塊將檢索信息進行格式轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)請求發(fā)送到本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)提供方。

4）數(shù)據(jù)響應(yīng)：本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)請求通過數(shù)據(jù)映射進行匹配，然后把檢索的結(jié)果發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)器。

5）轉(zhuǎn)換XML 文件：應(yīng)用服務(wù)器的檢索模塊把檢索的結(jié)果轉(zhuǎn)換成XML 文件，然后把數(shù)據(jù)傳輸給Web 服務(wù)器。

6）寫入緩存信息：Web 服務(wù)器把包含了返回結(jié)果的XML 數(shù)據(jù)文件寫入本地數(shù)據(jù)緩存中。

7）查詢檢索結(jié)果：Web 服務(wù)器把檢索結(jié)果傳遞給客戶端進行查詢。

8）讀取緩存信息：Web 服務(wù)器從本地數(shù)據(jù)緩存中讀取返回的信息。

9）返回檢索結(jié)果：系統(tǒng)將檢索到的資源信息結(jié)果顯示給用戶查看。

例如：在資源頁面輸入關(guān)鍵詞“教學(xué)”，檢索成功后如圖4 所示：

圖4

4.3 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理員通過管理登陸界面進入系統(tǒng)管理模塊對資源庫進行管理和維護，是整個系統(tǒng)的控制中心。 這里簡單介紹系統(tǒng)管理模塊的主要功能。

4.3.1 用戶管理

用戶管理包括用戶資料管理、用戶查詢、用戶審核、用戶添加、用戶刪除和用戶驗證等功能。 在這里管理員可以看到用戶的用戶名、最后登陸日期、用戶權(quán)限等基本資料。

4.3.2 資源管理

資源管理包括對資源的審核、修改、推薦和刪除等基本操作。點擊資源標(biāo)題還能查看資源的詳細(xì)資料，包括資源的具體內(nèi)容、瀏覽次數(shù)、評論信息等。

4.3.3 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理包括備份數(shù)據(jù)、還原數(shù)據(jù)、刪除備份數(shù)據(jù)和升級數(shù)據(jù)庫。其中備份數(shù)據(jù)又分為備份本系統(tǒng)數(shù)據(jù)、 備份資源數(shù)據(jù)和備份空間數(shù)據(jù)。管理員應(yīng)經(jīng)常備份數(shù)據(jù)，防止網(wǎng)站或服務(wù)器出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)能夠及時還原。 具體的數(shù)據(jù)管理頁面如圖5 所示：

圖5 數(shù)據(jù)管理頁面

4.3.4 網(wǎng)站內(nèi)容管理

網(wǎng)站內(nèi)容管理包括網(wǎng)站模板管理、網(wǎng)站風(fēng)格管理、網(wǎng)站頻道欄目管理、和排序方式管理等。 其中菜單管理包括網(wǎng)站圖片、導(dǎo)航條的設(shè)置；網(wǎng)站欄目管理包括創(chuàng)建欄目、修復(fù)出錯欄目和合并欄目等；資源類管理包括添加和刪除資源類型。 此外，管理員可以在這里發(fā)布系統(tǒng)公告，通知用戶最新消息。

4.3.5 其他功能管理

其他功能包括留言本、投票系統(tǒng)、不良詞語過濾和消息群發(fā)等小功能。 由于系統(tǒng)良好的系統(tǒng)擴展，管理員可以通過添加調(diào)用代碼后生成網(wǎng)頁或為系統(tǒng)添加其他功能，增加系統(tǒng)的可用性。

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)是以CELTS 標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)、架構(gòu)為基礎(chǔ)，通過Web 服務(wù)實現(xiàn)SOA 架構(gòu)思想的教學(xué)資源庫。 通過研究SOA 與教學(xué)資源庫的結(jié)合，建立一個具有可跨平臺、可重用性、松散耦合及較強的可擴展性，為以后系統(tǒng)的擴展留下了抽象的服務(wù)接口，盡可能的提高了系統(tǒng)的復(fù)用，并將新理論如何為教學(xué)資源庫實現(xiàn)的進一步發(fā)展和應(yīng)用提供新的途徑和方法， 進而為今后SOA 理論在不同信息系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用提供初步經(jīng)驗。 隨著教學(xué)資源庫的測試和試用，對論文的理論驗證有了一個良好的結(jié)果。

由于研究的時間和精力有限，論文只給出了教學(xué)資源庫的基礎(chǔ)架構(gòu)和系統(tǒng)的主要功能。所開發(fā)的系統(tǒng)難免存在考慮不周的地方，還需要對系統(tǒng)進一步的擴展和完善。

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