基于XML的網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)共享研究

杜志強(qiáng)，董 方

（南昌大學(xué) 教育學(xué)院，江西 南昌，330031）

基于XML的網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)共享研究

杜志強(qiáng)，董 方

（南昌大學(xué) 教育學(xué)院，江西 南昌，330031）

針對網(wǎng)絡(luò)課程資源存在的“信息孤島”問題，分析了網(wǎng)絡(luò)課程資源的元數(shù)據(jù)功能和標(biāo)準(zhǔn)，提出了一個基于XML的網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)共享構(gòu)想．

網(wǎng)絡(luò)課程資源；元數(shù)據(jù)；XML

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)及教育信息化的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)引起了各級各類教育部門的重視、開發(fā)與建設(shè)．網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)不是簡單地將以教師為中心的課堂面授搬到網(wǎng)絡(luò)上的課程平臺，而是更注重在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供以學(xué)習(xí)者為中心的課程系統(tǒng)，這就實(shí)現(xiàn)了課程資源的全民共享．現(xiàn)實(shí)中網(wǎng)絡(luò)課程缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)格式及存儲方式，無法面向用戶提供便捷有效的檢索及處理，各種課程資源系統(tǒng)間缺少互通和共享的基礎(chǔ)，相似性高，缺少一種資源共享與及時更新的機(jī)制，難以根據(jù)學(xué)習(xí)者的實(shí)際情況提供相適應(yīng)的課程組合，使資料庫建設(shè)重復(fù)及閑置，既浪費(fèi)又難管理．因此，構(gòu)建一個統(tǒng)一的、便利的多學(xué)科多課程信息共享交換平臺，形成以學(xué)習(xí)者為中心的開放式、交互式網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，對于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課程資源的共享管理具有重要意義．

1 XML的簡介

XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言 Extended Markup Language縮寫）是一種有助于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教育的標(biāo)準(zhǔn)化和個性化的實(shí)用技術(shù)．在數(shù)據(jù)存儲方面，XML有將數(shù)據(jù)的內(nèi)容和形式分離的特點(diǎn)，開發(fā)者可以根據(jù)自己的需要來著錄信息，使所形成數(shù)據(jù)庫中的每條記錄成為一條元數(shù)據(jù)．而數(shù)據(jù)的形式可以是多種多樣的，并不干涉到內(nèi)容的存儲，這就為數(shù)字化資源的永久性保存提供了技術(shù)支持．同時，XML也是一種通用的語言規(guī)范，支持幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，并不依賴于平臺，可以輕易地實(shí)現(xiàn)在各異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的文檔轉(zhuǎn)換，達(dá)到“信息無障礙”的目的．

隨著XML的不斷發(fā)展和應(yīng)用，各種基于XML的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生．網(wǎng)絡(luò)課程作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息的載體，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中無疑是教學(xué)的核心．使用 XML作為異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間信息交換使用的數(shù)據(jù)描述語言，不用對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的結(jié)構(gòu)做出任何變動，單個的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫也可以根據(jù)需要來選用不同的應(yīng)用程序管理．這既能保持自身系統(tǒng)的特色，又能充分享受到數(shù)字化跨庫服務(wù)的優(yōu)越性，達(dá)到最大限度的信息共享．作為目前各種數(shù)據(jù)的首選格式，XML的廣泛使用必然帶動著包括網(wǎng)絡(luò)課程庫在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)用方面的發(fā)展．

2 網(wǎng)絡(luò)課程資源的元數(shù)據(jù)規(guī)范

2.1 元數(shù)據(jù)概念

元數(shù)據(jù)（Metadata）一詞最早出現(xiàn)在1988年美國國家航空航天局發(fā)布的《目錄交換格式》手冊中，是為了解決網(wǎng)絡(luò)資源無序化而提出來的．目前，國際上關(guān)于元數(shù)據(jù)的定義有很多種，但一般認(rèn)為比較確切的說法是國際圖聯(lián)提出的“元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)．”隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化資源的猛增，元數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)資源存放、管理和應(yīng)用的重要手段，其作用愈發(fā)明顯．在信息資源共享過程中，通過元數(shù)據(jù)，一方面能夠?qū)ｉT用來描述數(shù)據(jù)的特征和屬性，包括數(shù)據(jù)資源的格式、質(zhì)量、處理方法和獲取方法等細(xì)節(jié)，其目的是提供比查看內(nèi)容本身更多的有用信息；另一方面借助它能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，使用數(shù)據(jù)資源的用戶可以根據(jù)關(guān)鍵詞、所有者等已知的屬性值來迅速地發(fā)現(xiàn)與其需求匹配的數(shù)據(jù)資源，進(jìn)而通過網(wǎng)絡(luò)或其他途徑取得這些數(shù)據(jù)資源并加以利用．可以看出，在數(shù)據(jù)的共享平臺中，元數(shù)據(jù)為各種形態(tài)的數(shù)據(jù)提供規(guī)范、靈活的描述方法和檢索工具，離開元數(shù)據(jù)的各種數(shù)據(jù)信息將是一盤散沙，無法提供有效的檢索和處理．因而，對網(wǎng)絡(luò)課程中的資源基于元數(shù)據(jù)的這些屬性進(jìn)行分類管理，分類查找，既方便了資源的檢索，也提高了應(yīng)用率，保障了網(wǎng)上教育資源質(zhì)量和資源共享互訪，從更深層意義上方便了大型數(shù)據(jù)庫的管理、檢索和交流．

2.2 元數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)課程資源

對于網(wǎng)絡(luò)中大量異構(gòu)的課程資源，為了使課程學(xué)習(xí)者方便地知道什么地方存在什么樣的課程，課程的質(zhì)量如何，課程信息是以何種方法和手段采集的，以及怎樣訪問、獲取和使用這些課程資源，這就要求在網(wǎng)絡(luò)課程資源共享管理中引入元數(shù)據(jù)技術(shù)、研究探討元數(shù)據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立元數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時在線、可擴(kuò)展的共享管理提供了一種強(qiáng)有力的手段．然而，網(wǎng)絡(luò)課程通常沒有按建立元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)框架來生成標(biāo)準(zhǔn)元數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)沒有按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)存放在公共框架中，不能通過一個兼容多標(biāo)準(zhǔn)的資源共享平臺對外提供服務(wù)．因此，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，統(tǒng)一元數(shù)據(jù)內(nèi)容（元數(shù)據(jù)項(xiàng)），將分布廣泛的異構(gòu)數(shù)據(jù)源有效地統(tǒng)一管理，是實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息資源共享和透明訪問的關(guān)鍵．

2.3 網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)定義

網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)是指描述網(wǎng)絡(luò)課程資源的類型、規(guī)格、屬性、聯(lián)系、約束等信息的數(shù)據(jù)，包括：基本元數(shù)據(jù)和信息特征元數(shù)據(jù)．基本元數(shù)據(jù)，即直接對課程資源進(jìn)行描述的元數(shù)據(jù)，主要用于描述課程資源的內(nèi)在特征，包括內(nèi)容屬性、粒度屬性、存儲屬性、關(guān)聯(lián)屬性和應(yīng)用特征，主要是為了方便用戶應(yīng)用．信息特征元數(shù)據(jù)，描述課程資源的外在特征，包括資源創(chuàng)建維護(hù)、版權(quán)保護(hù)、遷移同步、訪問控制等，主要是為了便于系統(tǒng)管理．現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范中要求：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)課程提交到統(tǒng)一的中心網(wǎng)站時，需要納入到整個遠(yuǎn)程教育體系中，為此需要對課程的基本情況進(jìn)行屬性標(biāo)注，如表1所示．

3 基于XML的網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)的共享

3.1 元數(shù)據(jù)與XML相結(jié)合

元數(shù)據(jù)是一個行業(yè)或領(lǐng)域的核心數(shù)據(jù)，也是行業(yè)或領(lǐng)域數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)．XML是一種元標(biāo)記語言，有著良好的結(jié)構(gòu)性、可擴(kuò)展性和自校驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，使它成為行業(yè)數(shù)據(jù)交換的首選技術(shù)．

表1 網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)定義

采用資源庫系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)已有目共睹，它使得網(wǎng)絡(luò)課程的收集和管理自動化、標(biāo)準(zhǔn)化，并且網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的建立可以集中該學(xué)科所有的優(yōu)質(zhì)課程，使得從資源庫選取生成的網(wǎng)絡(luò)課程更加綜合、全面．為此，各類網(wǎng)絡(luò)課程資源庫應(yīng)運(yùn)而生．但往往由于學(xué)科、專業(yè)之間的差異，多數(shù)資源庫在通用性、擴(kuò)展性、智能備課、課程輸出等方面存在嚴(yán)重不足．要充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)優(yōu)勢，就必須有優(yōu)秀、豐富、開放和動態(tài)交互的課程資源支持．XML技術(shù)的出現(xiàn)，以其良好的數(shù)據(jù)存儲格式、可擴(kuò)展性、高度結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡(luò)化和易于編程的特點(diǎn)，為解決上述問題提供了可行方案．

元數(shù)據(jù)和 XML相結(jié)合，使得用戶可以在更大范圍內(nèi)高效查找、正確理解和使用這些對象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科網(wǎng)絡(luò)課程間元數(shù)據(jù)的互操作，數(shù)據(jù)間共享．通過元數(shù)據(jù)來描述各學(xué)科網(wǎng)絡(luò)課程的特征，為網(wǎng)絡(luò)課程資源提供了共享的來源．XML作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，為數(shù)據(jù)共享提供了共享的渠道．同時元數(shù)據(jù)本身也可以由 XML來描述，不管元數(shù)據(jù)是否是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，都可以由XML動態(tài)描述．

3.2 基于XML的網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)共享的設(shè)計(jì)

以基于 XML的網(wǎng)絡(luò)課程——計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，如圖1所示．按照教材的組織形式把教材的目錄分為章（或單元）、節(jié)、小節(jié)、知識點(diǎn)四個層次．章、節(jié)、小節(jié)三級序號及名稱分別作為XML文件節(jié)點(diǎn)的屬性，知識點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)的元素．根元素名稱用＜Teaching_Unit＞來表示；接下來是章節(jié)點(diǎn)，名稱用＜Chapter＞表示；下一級是節(jié)節(jié)點(diǎn)，名稱用＜Section＞來表示；節(jié)節(jié)點(diǎn)下有小節(jié)節(jié)點(diǎn)，名稱用＜SubSection＞來表示．在章、節(jié)、小節(jié)三級節(jié)點(diǎn)中分別設(shè)置了兩個屬性，ID和NAME，ID用來表示章、節(jié)、小節(jié)的序號，NAME用來表示章、節(jié)、小節(jié)的名稱．最后一級節(jié)點(diǎn)是知識點(diǎn)，名稱用＜knowledge_Point＞表示，設(shè)置了一個屬性 ID表示知識的序號．基于 XML的網(wǎng)絡(luò)課程元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序如下：

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容、目標(biāo)、課時等信息一般情況下會寫入數(shù)據(jù)庫，在需要時才被調(diào)用．教學(xué)內(nèi)容可以組織成大文本存放于數(shù)據(jù)庫中，用戶的有關(guān)信息也要存放入數(shù)據(jù)庫中保存起來．對基于 XML的網(wǎng)絡(luò)課程來說，在有關(guān)內(nèi)容的組織上，將教學(xué)內(nèi)容文本部分用XML文件來存放，可以利用XML的特性實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課程的個性化設(shè)計(jì)．用 XML存放的內(nèi)容包括教學(xué)目錄、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)單元的課時安排、按章節(jié)知識點(diǎn)的粒度組織的教學(xué)內(nèi)容．網(wǎng)絡(luò)課程管理中的其他信息則主要通過數(shù)據(jù)庫來管理．

3.3 基于XML的網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)共享的優(yōu)勢

利用 XML技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)庫可以利用已有的資源，將同一課程被多處調(diào)用，減少了數(shù)據(jù)冗長，提高了系統(tǒng)的性能．各個網(wǎng)絡(luò)課程資源可以重新組合，實(shí)現(xiàn)不同的功能，加大了系統(tǒng)的靈活性．基于 XML的網(wǎng)絡(luò)課程資源元數(shù)據(jù)庫的建設(shè)在現(xiàn)代教育的信息化程度、管理水平以及整體綜合實(shí)力等方面具有明顯優(yōu)勢．

(1) 適合網(wǎng)絡(luò)課程資源領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)交換．就開發(fā)者而言，用 XML可構(gòu)造自己需要的標(biāo)記．所創(chuàng)建的標(biāo)記可用文檔類型定義制作成資源描述文檔，使創(chuàng)建的課程資源可供網(wǎng)絡(luò)教育領(lǐng)域內(nèi)不同人之間共享和使用，從而可在最大程度上實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用．

(2) 給網(wǎng)絡(luò)課程資源標(biāo)準(zhǔn)化帶來了極大的方便．網(wǎng)絡(luò)課程資源信息標(biāo)準(zhǔn)化主要包括網(wǎng)絡(luò)課程資源信息分類編碼與文件格式標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)課程資源信息處理過程標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)課程資源信息交換標(biāo)準(zhǔn)化等．XML在網(wǎng)絡(luò)課程資源信息標(biāo)準(zhǔn)化方面具有廣闊的應(yīng)用前景，可在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方面以更小粒度實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，如網(wǎng)絡(luò)課件等．如此一來，我們只要按照一定的規(guī)范用XML描述各種網(wǎng)絡(luò)課程資源信息，就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課程資源信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化．

(3) 為網(wǎng)絡(luò)課程資源信息的提取、發(fā)布、查詢提供標(biāo)準(zhǔn)．目前分布式的網(wǎng)絡(luò)課程資源在各自的信息結(jié)構(gòu)、存儲組織、發(fā)布方式、檢索方法、查詢約束條件等方面都存在很大的差異．在使用 XML提供一套標(biāo)準(zhǔn)的資源描述方法的同時，它也解決了信息提取、發(fā)布、查詢的標(biāo)準(zhǔn)化問題．課程資源的客戶端根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)提出需要提取和查詢的 XML標(biāo)志，服務(wù)端根據(jù)這些標(biāo)志生成包含相應(yīng)信息的 XML文檔，響應(yīng)客戶端的請求．由于文檔使用 XML結(jié)構(gòu)化的具有具體意義的標(biāo)記，所以客戶端可容易地從文檔中識別和獲取所需信息．發(fā)布資源信息時，服務(wù)端根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生成包含了資源信息的 XML文檔，任何授權(quán)的客戶都可編制自己的應(yīng)用來獲取其中的信息．這樣就使既定的標(biāo)準(zhǔn)能方便地應(yīng)用到資源信息的提取、發(fā)布和查詢中．

(4) 實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的個性化．XML的優(yōu)勢之一就是內(nèi)容和樣式分離．XML既可通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳輸和處理數(shù)據(jù)，非常方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，而且也可以讓用戶根據(jù)需要將這些數(shù)據(jù)以不同的形式表現(xiàn)出來，從而對數(shù)據(jù)內(nèi)容本身和數(shù)據(jù)的外在表現(xiàn)形式分別加以描述．把網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源用 XML文件定義出來，再開發(fā)出基于這些教學(xué)資源的各種不同風(fēng)格的顯示樣式，由用戶參與進(jìn)行個性化設(shè)置，最后根據(jù)用戶定義的顯示風(fēng)格來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)呈獻(xiàn)形式的個性化．

[1] Peng W H，Yang Z K，Liu Q T，Zhao C L．Design and development of learning resource management system based on CELTS[J]．Journal of Computational Information Systems，2006(1)：27―35.

[2] 王海燕，周思方，支建飛．基于XML元數(shù)據(jù)交換的電子試卷管理系統(tǒng)[J]．計(jì)算機(jī)工程，2009(10)：272―273，276．

[3] 劉根萍．XML在網(wǎng)絡(luò)教育信息標(biāo)準(zhǔn)化中的應(yīng)用[EB/OL]．http://www.vschool.net.cn/xml/xn10514.htm．

[4] 黃寅．XML在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2003(12)：12―15．

The Study of Metadata Sharing of XML Online Curriculum Resources

DU Zhi-qiang, DONG Fang

(Nanchang University, Nanchang Jiangxi 330031, China)

The function and standard of Metadata of online curriculum resources are analyzed to put forward the idea of metadata sharing based on XML for dealing with the problem of “Information Island” in online curriculum resources.

online curriculum resources; metadata; XML

TP393.09

A

1006-5261(2011)02-0023-04

2010-09-12

江西省高等學(xué)校教學(xué)改革省級課題（JXJG-09-1-6）

杜志強(qiáng)（1968―），男，河南許昌人，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士．

〔責(zé)任編輯 牛建兵〕