教學(xué)資源信息庫的建設(shè)與實現(xiàn)

劉一鷗， 李艷紅

（西安外事學(xué)院 陜西 西安710077）

伴隨現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，教育資源信息化進(jìn)程也在不斷提速，因此在今后的教學(xué)過程中，教學(xué)資源信息化的建設(shè)將是未來的發(fā)展趨勢[1-2]。 現(xiàn)代化的教學(xué)資源信息庫將計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)同步技術(shù)、多媒體技術(shù)等相融合，實現(xiàn)一個可進(jìn)行資源共享和交流的教學(xué)資源信息庫供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)[3]。 因此，文中在結(jié)合現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行教學(xué)資源信息庫的建設(shè)，文中采用J2EE 開發(fā)平臺，以簡單的方式進(jìn)行教育資源信息庫的建設(shè)，同時對信息庫的建立過程中的重點部分進(jìn)行深入的分析和嚴(yán)格的探討，提供一種基于B/S 結(jié)構(gòu)的教學(xué)資源信息庫的創(chuàng)新思想[4-5]。 所設(shè)計開發(fā)的數(shù)字化教學(xué)資源信息庫具有較強(qiáng)的實用性。

1 教學(xué)資源信息體系

目前我國教學(xué)過程中多會使用大量的教學(xué)資源，如果采用對外訪問開放的開發(fā)模式，則可進(jìn)行教學(xué)資源信息庫的共享與整合，實現(xiàn)教學(xué)資源最大化的利用。 然而現(xiàn)有的教學(xué)資源系統(tǒng)中相關(guān)的資源往往都無法滿足現(xiàn)有的教學(xué)需求，其原因主要包括資源內(nèi)容不夠豐富，在傳統(tǒng)的教學(xué)資源系統(tǒng)中往往只有視頻、Word 以及PPT 等基本類型，無法滿足需求現(xiàn)在教學(xué)的需求，因此根據(jù)教育部教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范， 文中建立了相關(guān)的教學(xué)資源信息體系，所開發(fā)的教學(xué)資源信息庫中包含了以下方面：

1）媒體素材：其是教學(xué)信息資源中核心的資源，其主要包括視頻類、動畫類、文本類、音頻類以及圖形類等資源；

2）文獻(xiàn)資料：文獻(xiàn)資源主要包括與學(xué)科相關(guān)的文章以及書籍等材料；

3）試題庫：試題庫主要存儲某專業(yè)的試題集合，同時包含了各種試題組合的試卷；

4）案例：其主要采用各種媒體元素組合形成相關(guān)的技術(shù)文檔，用有現(xiàn)實指導(dǎo)意義的事件對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)；

5）資源目錄索引：應(yīng)用資源目錄索引可以羅列出不同學(xué)科中相關(guān)的資源的索引；

6）常見問題解答：可以針對不同學(xué)科的相關(guān)問題進(jìn)行詳細(xì)的回答，同時對回答問題形成詳細(xì)問題列表，以便用戶在后期的學(xué)習(xí)中遇到相同問題可以直接在問題列表中查找答案。

2 開發(fā)技術(shù)背景

2.1 J2EE 開發(fā)平臺及關(guān)鍵技術(shù)

J2EE（java2 platform enterprise edition）是建立在Java2 平臺上的開發(fā)多層分布式企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)[6]。J2EE 技術(shù)提供了基于組件的設(shè)計方法，開發(fā)、集成、部署應(yīng)用程序。 J2EE 平臺提供了多層分布式應(yīng)用模式，使具有重要的能力， 并集成了基于XML 的數(shù)據(jù)交換——一個統(tǒng)一的安全模式及靈活的事務(wù)控制。

J2EE 平臺使用多層分布式的應(yīng)用模式。應(yīng)用模式根據(jù)其功能分成多個組件，各種不同的應(yīng)用組件構(gòu)成分布在不同的依賴層的機(jī)器上的J2EE 程序。 盡管J2EE 應(yīng)用程序可以由3層或4 層構(gòu)成，但是J2EE 應(yīng)用程序通常由3 層構(gòu)成，因為他們分布于3 個不同的位置：客戶及，服務(wù)器，后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 通過這種方式運行的3 層應(yīng)用模式拓展了基于客戶／服務(wù)的兩層模式。J2EE 應(yīng)用服務(wù)器架構(gòu)如圖1 所示。一個典型的J2EE 平臺包括了一個或者多個容器，J2EE 容器是一個用來管理應(yīng)用程序組件， 提供訪問J2EE API 的運行環(huán)境。 因此， 采用J2EE 技術(shù)來構(gòu)建教學(xué)資源信息庫的建設(shè)具有先進(jìn)性、高可靠性、開放性和可移植性等優(yōu)點，是目前實現(xiàn)教學(xué)資源信息庫的最好途徑之一。

圖1 J2EE 應(yīng)用服務(wù)器架構(gòu)Fig. 1 The application server of J2EE architecture

2.2 B/S 框架結(jié)構(gòu)

B/S 結(jié)構(gòu)是一種對C/S 結(jié)構(gòu)的改進(jìn)， 由C/S 結(jié)構(gòu)演化而來。 其主要的邏輯結(jié)構(gòu)組成有3 部分：Web 瀏覽器、Web 服務(wù)器加中間組件、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 B/S 模式從結(jié)構(gòu)上來看，實質(zhì)上就是一種特殊的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，只是它的客戶端被簡化成為只能單一辨識HTML 語言的客戶軟件，這樣就大大降低了客戶端系統(tǒng)的管理難度，使用起來顯得更加方便。B/S 模式可以使管理和維護(hù)兩項工作都集中在服務(wù)器端完成。

B/S 3 層結(jié)構(gòu)是一種成熟、 簡單且得到普遍應(yīng)用的程序架構(gòu)模型。 它從下至上依次分為：數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層、表示層。

1）表示層

表示層處于分層模型的最上層。 簡單地講，表示層就是用戶界面層，它是通過瀏覽器顯示出的當(dāng)前用戶界面。 它是由UI（User Interface）和UI 控制邏輯兩個部分組成的。

2）業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層是整個分層模型的中間層，故其也充當(dāng)了上下兩個層的交流中介。 它是分層模型中最重要的一層。 在應(yīng)用系統(tǒng)中，該層實現(xiàn)的是系統(tǒng)大部分的邏輯控制功能。

3）數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層的存在就是為數(shù)據(jù)源提供一個可供外界訪問的接口。它位于整個分層體系的底層。這一層主要用來實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的交互， 即外界可以通過數(shù)據(jù)訪問層對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問操作，對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、添加、刪除或更新等。

2.3 SQL Server2000

SQL 數(shù)據(jù)庫是一個針對Microsoft 軟件開發(fā)的具有關(guān)系型的帶有訪問功能的數(shù)據(jù)庫，它的主要目的以及面向?qū)ο蠖际俏覀兯褂玫拇笮突蛘咧行偷臄?shù)據(jù)庫應(yīng)。 作為研究者，我們充分的考慮到大部分的個人計算機(jī)運行的都是Microsoft公司開發(fā)的Windows 操作系統(tǒng)，這種操作系統(tǒng)的普遍性使得我們對于本課題選用Microsoft 公司旗下的SQLSevrer2000[7-8]。

由Microsoft 公司開發(fā)研制的Microsoft SQL Sesvre2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一個具有完善功能的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫操作管理系統(tǒng)。 SQLServer2000 的主要特點:

1）數(shù)據(jù)保護(hù)功能完整，所有的內(nèi)容都可以保證其安全性第一的特點，無論是數(shù)據(jù)庫的隱式部分還是可以被用戶看見的顯示部分， 其中的隱式部分可以成為商業(yè)規(guī)劃的對象，并且受到整個數(shù)據(jù)庫的保護(hù)。

2）可以和Windows NT 進(jìn)行集成，并且可以成功滿足多線程應(yīng)用在對稱多處理系統(tǒng)中，并且操作對稱處理。

3）可以突出其性能，并且不要求有太高的代價，完全可以應(yīng)用在Windows 操作系統(tǒng)上，提高查詢檢索速度。

4）具有先進(jìn)的管理系統(tǒng)，并且可以與市面上的多種接口有兼容性。

本文采用SQL Server 企業(yè)管理器對本文中的教學(xué)資源信息庫中相關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行建立。 整體的建立過程包括：第一步建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，第二部在已經(jīng)建立的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中完成各個部分的表設(shè)計，第三步設(shè)置數(shù)據(jù)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的各種關(guān)系。

3 信息庫設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 資源信息庫的總體框架設(shè)計

文中所開發(fā)的教學(xué)資源信息庫系統(tǒng)在綜合大量用戶需求的基礎(chǔ)上，確定了系統(tǒng)的主要框架結(jié)構(gòu)，本文所設(shè)計的教學(xué)資源信息庫采用模塊化的設(shè)計思想進(jìn)行設(shè)計，其中系統(tǒng)主要設(shè)計模塊包括系統(tǒng)管理模塊、查詢統(tǒng)計模塊、資源管理模塊、 基礎(chǔ)信息管理模塊以及專業(yè)庫管理模塊等5 大方面，教學(xué)信息資源庫的整體框架結(jié)構(gòu)如圖2 所示。 整體框架結(jié)構(gòu)中主要通過資源上傳、資源審核、資源存儲、資源查詢與引用、權(quán)限控制與訪問日志以及其他相關(guān)功能進(jìn)行連接和通訊。

圖2 教學(xué)資源信息庫框架結(jié)構(gòu)Fig. 2 Teaching resources information base frame structure

其中相關(guān)模塊具體功能如下所示：

1）資源上傳模塊：在具備上傳資格的條件下可通過資源上傳模塊上傳各種教學(xué)資源

2）資源審核模塊：為了防止資源誤傳帶來不良影響，上傳教學(xué)資源需要滿足相應(yīng)的規(guī)定，因此所有發(fā)布的資源必須經(jīng)過審核才能公開。

3）資源存儲。 教學(xué)資源上傳，會將教學(xué)資源分為兩打部分?jǐn)?shù)據(jù)，即資源屬性數(shù)據(jù)和資源文件，資源屬性數(shù)據(jù)被存儲在數(shù)據(jù)庫中，資源文件會存儲在文件系統(tǒng)中。

4）資源查詢與引用。 登錄系統(tǒng)的用戶可通過搜索資源關(guān)鍵字來查詢教學(xué)資源信息庫中教學(xué)資源，同時其他系統(tǒng)可通過Web Service 接口訪問系統(tǒng)資源信息庫。

5）權(quán)限控制與訪問日志。 在教學(xué)資源信息數(shù)據(jù)庫中具有相對應(yīng)的權(quán)限控制體系，不同的用戶權(quán)限有所不同，同時當(dāng)用戶在教學(xué)資源信息庫中的涉及數(shù)據(jù)庫修改的操作都會被記錄，以便用于后續(xù)追蹤。

6）其他功能。 在除以上介紹相關(guān)功能以外，教學(xué)資源信息庫還提供資源管理、資源訪問等功能，以便清晰資源的應(yīng)用狀況。

3.2 資源信息庫詳細(xì)模塊設(shè)計

文中所開發(fā)的教學(xué)資源信息庫中主要涵蓋了信息庫管理模塊、查詢統(tǒng)計模塊、資源管理模塊、基礎(chǔ)信息管理模塊以及專業(yè)庫管理模塊等5 模塊。 文中給出5 大模塊的詳細(xì)功能介紹。

1）信息庫管理模塊：

系統(tǒng)管理模塊重要功能為用戶管理、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)等， 其中用戶管理功能主要為對信息庫中的任意用戶，當(dāng)其在操作信息庫功能之前，都需要進(jìn)行身份認(rèn)證，其身份認(rèn)證包括登錄名、登錄密碼以及驗證碼；數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)功能主要為管理員進(jìn)入教學(xué)資源信息庫中，可進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)資源數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)操作，以便處理數(shù)據(jù)故障。

2）查詢統(tǒng)計模塊

查詢統(tǒng)計模塊功能主要包括資源統(tǒng)計分析、專業(yè)庫導(dǎo)航以及元數(shù)據(jù)字段檢索等功能。 其中資源統(tǒng)計分析功能主要用于管理員進(jìn)行快速掌握不同時間段內(nèi)用戶訪問系統(tǒng)資源的次數(shù)。 專業(yè)庫導(dǎo)航功能主要用于將某一個專業(yè)的資源信息庫中的相關(guān)資源采用列表的形式進(jìn)行展示。 元數(shù)據(jù)字段檢索模塊主要是用戶進(jìn)入教學(xué)資源信息庫中，輸入相應(yīng)的查詢關(guān)鍵字，主要包括資源的標(biāo)題、作者、資源類型、資源格式，以及相應(yīng)的資源上傳時間等，當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中關(guān)鍵詞與之相對應(yīng)時就可以將與之相對應(yīng)的資源進(jìn)行羅列展示。

3）資源管理模塊

資源管理模塊主要包括資源上傳、資源下載、資源審核、資源刪除等功能。 其中資源上傳功能主要為管理員或者用戶將本地的教學(xué)資源上傳到教學(xué)資源信息庫中，其上傳過程包括單一文件上傳和批量文件上傳。 對于管理員上傳的教學(xué)資源不需要審核，而對于用戶上傳的資源需要相關(guān)的管理員進(jìn)行審核后公布。 資源審核功能主要為管理員接收到用戶新上傳的教學(xué)資源后，需對其進(jìn)行審核，對不符合教學(xué)資源信息庫的要求時，管理員會對其進(jìn)行刪除等處理。 資源刪除功能主要用于對于資源過時或者不滿相關(guān)規(guī)定的教學(xué)資源進(jìn)行刪除。

4）基礎(chǔ)信息管理模塊

基礎(chǔ)信息管理模塊主要包括資源類型管理和信息公告等功能， 其中基礎(chǔ)信息管理可以對上傳的資源類型進(jìn)行添加、刪除以及修改等操作。 信息公告功能主要用于發(fā)布系統(tǒng)的公告信息，其中包括公告主題以及公告內(nèi)容等。

5）專業(yè)庫管理模塊

專業(yè)庫管理模塊主要用于對專業(yè)庫進(jìn)行添加、刪除以及修改等工作。 以便對每個專業(yè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理。

3.3 教學(xué)資源信息庫的維護(hù)

文中采用SQL Server 2000 進(jìn)行教學(xué)資源信息庫的建設(shè)，對于一般應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)運行后，經(jīng)常會出現(xiàn)各種無法預(yù)料的軟硬件故障、用戶誤操作或惡意破壞等，這些突發(fā)狀況都會影響到后臺數(shù)據(jù)庫的正常運行， 嚴(yán)重地會造成數(shù)據(jù)損壞、服務(wù)器癱瘓等不良后果。 對于文中所開發(fā)的教學(xué)資源信息庫也如此。 因此，數(shù)據(jù)庫的備份對維持系統(tǒng)的可靠性具有重要的作用。 SQL Server 2000 可提供完全備份、事務(wù)日志備份、差異備份、文件備份。 其中完全備份這種方式就是對整個數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容進(jìn)行備份，其中包括數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)和對象。 備份整個的數(shù)據(jù)庫，就需要大量的存儲空間來存放數(shù)據(jù)，因此完全備份相比其它備份方法而言，更耗費空間和時間。 事務(wù)日志是一個記錄數(shù)據(jù)庫變動過程的文件。 事務(wù)日志備份就是只備份事務(wù)日志的內(nèi)容。 差異備份采用的是一種新的備份對象，它是數(shù)據(jù)庫的一部分，比完全備份小，只是記錄了自上次完全數(shù)據(jù)庫備份以來所有改變的數(shù)據(jù)庫，也就是一種增量備份。 結(jié)合本文開發(fā)教學(xué)資源信息庫數(shù)據(jù)量大的特點，采用以上相關(guān)方式不適合，因此文中采用文件備份方式進(jìn)行教學(xué)資源信息庫的備份，文件備份主要將數(shù)據(jù)庫內(nèi)容分散到多個文件中，對其中的部分文件進(jìn)行備份。 采用這種備份方式就可以只做幾次文件備份就能完成整個數(shù)據(jù)庫的備份。 同時文件備份還有個優(yōu)點：當(dāng)數(shù)據(jù)庫的某個文件或多個文件出現(xiàn)損壞時，只需對相應(yīng)的文件備份進(jìn)行恢復(fù)即可。

4 結(jié) 論

文中進(jìn)行了教學(xué)資源信息庫的建設(shè)與實現(xiàn)，其信息庫的整體框架結(jié)構(gòu)采用J2EE 開發(fā)平臺進(jìn)行開發(fā)， 其框架結(jié)構(gòu)采用了基于B/S 框架理論的3 層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對資源信息庫采用了SQL Server 2000 進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。本文開發(fā)的教學(xué)資源信息庫主要實現(xiàn)了管理模塊、查詢統(tǒng)計模塊、資源管理模塊、基礎(chǔ)信息管理模塊以及專業(yè)庫管理模塊功能，為現(xiàn)代教學(xué)資源共享提供了良好的設(shè)計方法。

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