云環境中智能教育資源管理系統設計

郭秋葉　余琦

摘要：教育資源庫建設是我國教育信息化建設的重要目標，由于教育資源內容豐富、形式多樣、資源異構、動態變化等特性，構建共享程度高的異構資源統一規范存儲是一個亟待解決的問題。文章提出云環境智能教育資源管理系統模型，闡述以智能知識庫作為資源庫，以知識樹形式邏輯存儲知識點，知識形式劃一表示，異構資源集中存儲等內容；說明系統采用B/S模式，用戶認證進入后可以對資源進行瀏覽、檢索、評價、制作等操作，實現教育資源的共享互訪。

關鍵詞：教育資源庫；智能性；云存儲；管理信息系統

1.背景

近年來，隨著網絡技術、多媒體技術的飛速發展，教育信息化形勢愈演愈烈，人們對網絡教育的研究也不斷深入，課件、視頻、案例題庫、文獻資料、網站課程等教育資源大量存在于網絡中。如何構建合理、高效存儲的教育資源庫是一個亟待解決的問題。目前，我國教育資源庫的建設現狀是：資源庫水平低、重復多，教育資源制作規范不統一，異構資源無法跨平臺互訪，共享程度低，許多教育網站資源更新速度慢，與用戶的交互性差、反饋少，資源可重用率低，更新緩慢。大容量存儲、有效交互、高效查詢是教育資源庫建設的關鍵。針對我國教育資源庫現狀，筆者提出了云環境智能教育資源管理系統IERMSC（intelligent education resources management system in cloud）的設計。

在IERMSC中，資源庫是一個動態的、自適應的知識庫，由已注冊用戶上傳資源以及資源管理員制作存儲，用戶采用統一認證的方式進入系統，通過頁面指引進行操作。為了在內容豐富的系統中快速準確地查找資源，IERMSC模型設計簡單檢索和高級快速檢索兩種方式定位資源，用戶可以根據資源名稱、類型、關鍵字等進行檢索。為了優化查詢速度，系統將設計一個智能推薦助手，利用智能化推理技術實現資料的篩選，并向用戶推薦相關資源。為了方便用戶瀏覽資源，系統采用分頁方式按類別呈現資源。

2.研究現狀

目前，各種教育資源庫仍在不斷地研究建設。文獻采用分布式的系統架構，結合層次結構和對等結構設計對等結構的分布式資源庫，使資源庫建設范圍變大，提高資源存儲量的同時保證了數據訪問率。隨著網格計算研究興起，文獻利用數據網格在解決跨組織資源的協調共享問題上的優越性，研究一種基于網格平臺的分層模型，能夠安全有效地管理我國廣泛的教育資源，具有可擴展性。文獻中研究者從學習對象出發提出用學習對象的理念設計資源庫系統，利用技術手段將學習對象元數據LOM轉換成教育資源庫的建設理念，提高資源的利用率，可擴展性得到增強。在各種計算機語言中，XML語言標準開放，具有跨平臺兼容等特性，文獻利用SQL Server與XML開發教育資源系統，它的優點是優化存儲和查詢處理，大大提高系統的性能。目前，隨著物聯網技術興起，文獻結合物聯網技術的特點，提出基于物聯網教育資源庫的下一代物聯網教育應用模式，以物聯網教育資源的共享出發，提供一種隨時隨地的學習方式。文獻以學習材料為對象建立模型管理學習材料，為遠程教育提供有效幫助。

無論基于何種對象，如果沒有很好的模型，建構在平臺之上的系統就會缺乏系統性。通過文獻中以模型驅動的MIS（managementinformation system）系統研究，了解到系統模型構建的重要性。如今MIS已經在各領域廣泛利用，文獻中提到一種MIS在醫學管理上的成功例子可以借鑒到教學領域的研究中。

3.系統設計思路和體系架構

3.1設計思路

近年來，云計算技術取得了突飛猛進的發展。云計算是高度依賴互聯網、按需提供服務、高擴展性、大量資源集中共享的一種新計算技術，能夠提供大量存儲空間，高度實現資源的共享，它是支持教育資源庫進一步建設的十分重要的技術。目前，網絡中的數字化教育資源類型豐富，它們不僅僅以結構化的形式存在，還有許多半結構化和非結構化的資源，資源表現形式多樣化，用戶與系統交互多。本系統運用智能推理技術，采用B/S模式設計，知識庫中的知識點采用樹形組織形式，復雜知識劃一形式表示，運用面向對象技術實現，完成用戶響應并生成用戶要求的任務和問題的解釋。

3.2系統體系架構

文獻中提到的云存儲具有備份機制，系統中的教學資源以數據塊的形式存儲在云的各個節點中，當某個節點損壞時，不會影響教學資源的正常使用，提高了系統的可靠性。

針對我國國情以及數字化教育資源內容豐富多樣的特點，筆者設計云環境智能教育資源管理系統，該系統邏輯結構主要分為4個層次：用戶訪問層、事務處理層、數據訪問層和物理層。

用戶訪問層：用戶通過瀏覽器訪問系統，與系統形成互動。

事務處理層：封裝大部分的實際操作，為上層提供服務；同時，由下層提供支持實現本層的操作功能。

數據訪問層：作為系統與數據庫之間的數據交互的通道，用來處理系統中的所有數據操作。

物理層：用來存放系統的知識庫。

系統體系結構圖如圖1所示：

4.IERMSC模型介紹

4.1系統功能描述

IERMSC是一個層次結構模型，各層在自己的層級上實現一些功能，下層為上層提供服務，上層為下層的操作提供實現接口。在IERMSC模型中，用戶可以快速瀏覽資源、智能檢索并對資源進行評價。本系統根據用戶上傳的資料可用價值的大小，判定級別的高低，資源管理員一般為該領域的專家和級別高的用戶，他們可以對資源進行制作、評價、審核、維護、推薦等。系統管理員可以進行系統設置、用戶管理、信息統計等。系統功能結構如圖2所示。

1）瀏覽資源。

基于教育資源內容豐富性、表現多樣化，系統采用分頁方式進行瀏覽，按類別呈現資源，用戶可以快速瀏覽某一類別的資源。

2）上傳/下載資源。

系統的主要功能之一是用戶利用系統上傳、下載資源，通過IERMSC模型保證資源的共享，同時提供用戶與系統的交互通道，這也是知識庫知識更新的方式之一。

3）資源的采集和檢索。

資源采集主要來自資源管理員制作資源并將資源保存入庫。在IERMSC系統中設計兩種檢索資源的方式，分別是簡單檢索和高級檢索。簡單檢索中用戶通過輸入資源名稱進行搜索；高級檢索提供資源類型、關鍵字等字段檢索，這種方式便于用戶查看特定研究領域的所有資源。

4）資源評價。

資源評價是表征資源可用性的一個標準，同時也是用戶提升等級的渠道。IERMSC設定評價得分區間為[0，5]。評價越高的資源，在搜索時排位越靠前。

5）后臺管理。

系統管理員通過用戶注冊數量統計用戶量，管理用戶信息，同時對系統進行設置。

4.2核心模塊設計

教育資源內容多、形式多樣，因此，首先要構建一個合理的知識庫；其次，需要設計人性化的操作，方便用戶尋找資源。為了解決以上的問題，我們進行如下的設計。

4.2.1知識庫的設計

在IERMSC中，知識根據《教育部資源建設技術規范》分為媒體素材、題庫、試卷、網絡課件、案例、文獻資料、網絡課程、常見問題解答、資源目錄索引等九大類。為了使各類資源在IERMSC系統中更好地表示，我們設計資源代碼表示各類資源，具體代碼如表1所示。

針對資源結構復雜的特點，我們采用以知識點為單位的知識點邏輯結構形式劃一表示，知識點字段分為固定屬性和拓展屬性（索引號、節點信息、優先級等），以表的形式存儲于數據庫中。

數據庫中的節點信息以節點表的形式存放在數據庫中，節點表用于管理節點，可以修改、添加、刪除節點信息，提高系統檢索速度，優化查詢。節點信息編號、節點名、父節點、子節點和類型。

4.2.2用戶信息設計

用戶信息是系統進行信息統計的重要依據，用戶注冊后具有用戶屬性和對應操作，根據系統功能設計將用戶分為3類，用戶信息以表的形式存儲于數據庫中，方便統計。

利用面向對象技術設計用戶的操作管理，將用戶類（User）設為父類，下面有3個子類，分別是注冊用戶類（RegisteredUser）、資源管理員類（ResourceManager）和系統管理員類（SystemManager）。父類具有用戶共有屬性和方法，各子類根據自身的功能實現父類抽象化方法的具體操作。

4.2.3資源推薦助手的設計

在IERMSC模型中，為了更好地向用戶呈現資源，同時優化檢索速度，系統設計資源推薦助手，以機器學習方式，將資源推薦給用戶。智能化推理規則設置如下：資源評價得分高低的判定，得分越高，優先級越高，優先級高的數據在調度的過程中優先選擇，達到優質資源推薦的目的。

5.結語

云環境智能教育資源管理系統將大量資源存儲在云端，可以有效解決存儲容量問題；知識庫采用了復雜知識統一化的形式，領域知識采用樹形結構構造知識節點；系統采用分頁方式，用戶根據資源類型有序瀏覽資源；采用簡單檢索和高級檢索兩種方式快速檢索資源；利用智能推理機制為用戶設計資源推薦助手。另外，通過用戶對資源的評價以及資源管理員的審核，保證資源的質量和更新。

（編輯：孫怡銘）