基于自組織理論的數字教學資源管理研究

盛東方 劉友華

〔摘 要〕數字教學資源是教育資源的一個重要組成部分，它使教學資源共享和個性化學習變為現實。但在現有的數字教學資源管理中，存在著資源更新速度較慢、聚合程度不高、缺乏有效的質量控制等問題。我們通過將自組織理論引入數字教學資源管理，從內部條件和外部環境兩方面分析自組織演化的可行性，提出了數字教學資源庫入庫管理的自組織模型。基于自組織理論的數字教學資源管理既提高了資源管理的有效性又滿足了用戶對資源聚類的需求。

〔關鍵詞〕數字教學資源；管理；自組織；可行性

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１２．０１．００５

〔中圖分類號〕Ｇ２５０.７１ 〔文獻標識碼〕Ａ 〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１２）０１－００２０－０５

The Study of Digital Teaching Resources Management

Based on Self-organization TheorySheng Dongfang１ Liu Youhua１，２

（１．School of Engineering and Management，Nanjing University，Nanjing 210093，China；

２．School of Distance Education，Nanjing University，Nanjing 210093，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Digital teaching resources are the important component of the education resources,which guarantees sharing of teaching resources and personalized learning.But in the digital teaching resources management,there are some issues such as slow update rate of resources,low degree of polymerization,lack of effective quality control.This paper introduced self-organization theory to digital teaching resources management,analyzed the feasibility of self-organization evolution from the internal conditions and external environment,and proposed a self-organization model of digital teaching resources library storage management.Digital teaching resources management based on self-organization not only improve the effectiveness of resource management but also meet the need of user about resource type poly.

〔Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ〕digital teaching resources;management;self-organization;feasibility

《國家教育中長期改革和發展規劃綱要》提出“加強優質教育資源開發與應用”、“促進優質教育資源普及共享”，要求“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”［１］。美國等國家的政府和高校非常注重數字教育資源的建設，例如，ERCI（美國教育資源信息中心）、FREE（聯邦優質教育資源）［２］以及麻省理工學院的開放課程計劃（MIT OpenCourseWare）等［３］。國內自1998年起，教育部已批準了68所高校開展數字遠程教育［４］，各試點學校開發了一批網上教學課程和教學資源，適合自主學習的數字教學資源平臺正在豐富和完善。但是，數字教學資源的特性決定了其管理必然會面對一些棘手的問題。首先，存在于網絡上的數字教學資源和存在于現實中的亟待進行數字轉化的教學資源在日益增長，而教學資源平臺的資源更新速度往往遠遠落后于外部環境中的資源增長速度，這就造成了平臺中資源相對陳舊、種類不夠豐富、數量不夠充足等缺點；同時，海量的教學資源的質量良莠不齊、可用程度高低不同，不經過有效的檢查和篩選則會降低教學資源平臺的建設質量；再者，由于資源的開發者不完全遵照《教學資源建設技術規范》的標準對數字資源進行描述，導致資源的跨平臺利用率低，資源聚合程度不高，這大大降低了教學資源的可用性。這些現象都說明數字教學資源管理還存在很多缺陷。

被稱為20世紀60年代以來最偉大的理論和方法論［５］的系統科學自組織理論開辟了研究復雜問題的新路徑。近年來，我國已有學者提出自組織理論適用于信息資源管理［６］和圖書館管理與服務［７－８］。然而，在數字教學資源管理中應用自組織理論的研究還并不多見，因此，我們嘗試將自組織理論引入數字教學資源管理，以期進一步提高教學資源組織、管理和利用的有效性。本文將就這個問題從3個方面進行探討：①介紹數字教學資源管理系統的自組織演化機制；②分析數字教學資源管理系統自組織演化的內在條件和外部環境；③提出數字教學資源庫入庫管理的自組織模型。本文就我們的理解提出一些看法，希望獲得批評和指正。

１ 自組織與數字教學資源管理

１.１ 自組織理論

在1969年的“理論物理學與生物學”國際會議上［９］，比利時學者普利高津提出了耗散結構理論，在此基礎上他指出：遠離平衡態的開放系統，在一定的控制條件下，由于系統內部非線性的相互作用，通過漲落可以形成穩定的有序的結構。自組織理論對“自組織”（self-organization）的定義為：在系統形成空間的、時間的或功能的結構的過程中，如果沒有外界的特定干擾，僅是依靠系統內部的相互作用來達到的，我們便說系統是自組織的［１０］。德國理論物理學家哈肯在耗散結構理論、超循環論的基礎上，提出了一套分析與描述自組織問題的方法［１１］，揭示出了自組織的內在動力機制，即系統內部大量子系統的競爭、協同的效應。

因此，系統進行自組織演化必須具備一些特性：系統必須具有層次結構；系統必須是開放的；系統必須處于遠離平衡的狀態；系統的子系統之間存在非線性的相互作用；系統內部存在漲落現象。

２０１２年１月第３２卷第１期基于自組織理論的數字教學資源管理研究Ｊａｎ.，１.２ 數字教學資源管理系統的自組織演化

以系統科學的眼光將數字教學資源管理系統視為一個自組織系統，它的自組織演化過程是什么呢？數字教學資源平臺是以他組織的方式建立起來的，經歷了從無序到靜態有序的演化過程，系統建設完成時，達到了靜態有序的平衡狀態。當該系統投入應用后，新信息的錄入、新技術的應用、新政策的實施等外部因素必然打破原有的平衡。自組織演化方式是推動系統形成耗散結構，通過自身內部機制作用形成動態有序結構，并以此動態地調整系統行為，從而保證系統高效運行的演化形式，所以，在系統形成后的演化過程中，不能再單一地采用他組織的方式控制系統的演化，而是要創造系統自組織演化的條件，促進系統內部元素的競爭與合作，推動系統自主演化，從而促使系統運行效率不斷提高，從靜態有序向動態有序方向演化。

自組織系統運行的內在動力是系統各要素之間的交互作用，也就是系統內部元素間的競爭與協同。在開放的非平衡態的數字教學資源管理系統中，存在著系統與系統間、子系統與子系統間以及系統與子系統間的相互作用。其中占主導力量的元素逐漸支配其它的元素，當自組織系統進入臨界區時，數字教學資源管理系統的漲落現象會引起系統的突變，此時我們可以通過對一些參量的控制來影響自組織演化的軌跡，促使系統向更合理更高效的方向進行演化。對于數字教學資源管理自組織系統來說，由于其結構和功能對環境變化具有特有的適應性和靈活性，數字教學資源管理系統將會通過其內部機制隨時響應環境變化，與外部環境進行物質、能量和信息等交換，從原來混亂無序的狀態轉變為一種時空上或功能上有序的新結構［１２］，即形成耗散結構。如圖１所示，當數字教學資源管理系統與外界的信息環境、政策環境、技術環境等進行交換時，處于耗散結構的系統的結構與功能就隨著環境的變化而調整，從一個狀態點躍到另一個狀態點，動態地保持在特定的區域里，表現出動態有序。因此，我們需要為數字教學資源管理創造自組織演化的條件，促進系統內部元素的競爭與協作，使系統不斷地向更高一級演化，從而更好地滿足用戶的需求。

２ 數字教學資源管理自組織演化的內部條件

２.１ 層次結構

層次性是系統的最基本特性之一，數字教學資源管理系統是一個相互作用的諸要素的總體，從底層到上層可以分為存儲層、描述層、組織層和應用層。如圖２所示，數字教學資源管理系統的存儲層為該系統提供各種資源，包括多媒體、文檔、計算服務和Web服務等；描述層提供數字教學資源管理系統的理論、技術方面的支持，包括明確領域概念規范和業務服務規范、進行語義擴充和映射運算；組織層負責數字教學資源管理系統各項組織機制，包括檢索機制、版權控制、資源定位機制和社會性網絡應用機制等；應用層則是用戶和管理員進行操作的模塊。

存儲層、描述層、組織層和應用層之間具有并列關系，并且，它們又各自具有更小的子系統，這些子系統彼此間也不是簡單的線性關系，而是具有很強的耦合作用［１３］，這就構成了數字教學資源管理復雜系統的組成單元體系及其層次關系。對于數字教育資源管理來說，這些并列的子系統都可以隨著外部環境的變化而進行適應性的演化，最終滿足系統的需要。圖２ 數字教學資源管理系統結構

２.２ 開放性

熱力學第二定律指出：孤立系統的熵永遠不能減少［１４］。系統內部的演化必然造成熵的增加，只有開放的系統才可以隨著與外界的物質和能量的交換使熵減少，系統才有可能向有序方向轉化。

如果說數字教學資源管理是一個孤立的系統，既不能從外界獲得資源、人員和技術支持，也不能向用戶提供任何服務，那么這個系統就不可能存在下去。事實上，如資源陳舊或不符合新的技術標準而造成的資源不可利用等原因都在給系統不斷地增加熵，而教學資源管理系統與外界環境是進行著交換的，如，錄入新的教學資源，根據最新的技術改進數字教學資源平臺的功能模塊，依據新的技術標準對資源進行標注等，這個過程抵消了系統不可逆過程所引起的熵增加，使得整個系統的熵減少，數字教學資源管理系統走向有序。這說明數字教學資源管理具有作為自組織系統開放性的特點。

２.３ 遠離平衡態

按熱力學定義，平衡態（equilibrium）是孤立系統經過無限長時間后穩定存在的一種完全均勻無序的狀態。開放系統在外界作用下離開平衡狀態，開放逐漸加大，外界對系統的影響變強，將系統逐漸從近平衡區推向遠離平衡的非線性區，只有這時才有可能形成有序結構，否則即使系統開放，也無濟于事。

數字教學資源管理的平衡態是一種“死寂”狀態，這意味著系統內部不存在新舊資源的更替，也不存在舊的資源描述形式與新的描述規范的沖突，而系統內部的技術人員和管理人員也不需要為了維持系統的運轉而工作，這種完全理想的狀態是不存在的。要使系統保持演化，必須保證系統與外界環境存在足夠的物質與能量交換，保證系統處于遠離平衡的非線性區［１５］，促使系統形成有序的結構，這也是對系統開放的進一步要求。對于數字教學資源管理來說，系統外部力量和內部力量都是打破平衡態的因素，比如數字教學資源的激增、技術標準的修改等外部力量和系統功能模塊的增刪改等內部力量，數字教學資源管理因此被推向遠離平衡的非線性區，系統將形成更利于其功能的有序結構。

２.４ 諸要素之間存在非線性的相互作用

系統宏觀狀態之間的關系是線性關系時，則系統或者有穩定態，或者無穩定態而趨向無限或者震蕩，在耗散結構中所說的遠離平衡態實際上是指非線性（nonlinearity）關系不能被忽略的區域［１６］。非線性相互作用是使系統形成有序結構的內在原因。

數字教學資源管理內部存在著協同效應和競爭效應的非線性作用，它們共同承擔著系統演化的任務。各子系統之間的競爭使整個數字教學資源管理系統趨于非平衡，而它們之間的協同則促使某些趨勢進一步放大并最終支配系統整體的演化。如，應用層得到的用戶反饋資源即可成為存儲層的新資源，錄入到文檔庫，而文檔庫的豐富又促使系統需要增加相對資源匱乏的多媒體庫的多媒體資源，這就形成了一種復雜的非線性作用，推動教學資源管理向良性方向發展，最終達到豐富整體教學資源的目的。

２.５ 內部存在漲落現象

當系統處于非平衡狀態時，漲落（fluctuation）會使系統恢復到原來的狀態［１７］。一旦漲落突破了臨界點, 系統就進入了高一級的有序的新狀態，就會呈現出原有狀態所不具備的新功能。

事實上，任何影響數字教學資源管理的因素都可以視為漲落，它會促使數字教學資源管理打破平衡，偏離原有的穩定狀態進而達到新的穩定態。舉例來說，對于只有資源評價功能的數字教學資源管理系統，在用戶數量比較少的時候還可以滿足用戶對于資源評價的需求，系統產生漲落時，管理員只需對用戶的評價進行簡單的梳理和篩選。但當用戶達到一定數目后，用戶對于資源的要求就不局限于簡單的評價，用戶有進行相互討論、推薦類似資源的需求，這時候漲落突破臨界點，系統就需要建立新的在線討論模塊，以滿足用戶的需求。

３ 數字教學資源管理自組織演化的外部環境

任何系統總存在一定的邊界，環境是指存在于系統邊界外的物質的、經濟的、信息的和人際的相關因素的總稱［１８］。開放系統不僅要研究系統本身的結構與狀態，而且要研究系統所處的外部環境。外部環境的屬性和狀態一旦發生變化，與系統進行交換后，改變系統內的熵，系統內部發生相應的變化，這體現出自組織系統對于外部環境具有適應性。從系統的觀點看，數字教學資源管理的外部環境因素可以劃分為信息環境、技術環境和政策環境三大類。

３.１ 信息環境

信息環境是指計算機網絡環境，它將分布在世界各地的計算機通過通信設備和介質相互連接起來，為信息和資源的共享提供了基礎。數字教學資源管理面臨的信息環境主要是指教師、學生所提供的教學資源以及分散在網絡上已經存在的教學資源。這些資源總量巨大，且在不斷增長，數字教學資源管理系統需要對這些資源進行收集、篩選、加工，使其進入系統內部，更新和豐富舊的資源，降低系統內部的熵，使系統變得有序。

３.２ 技術環境

技術環境是指為數字教學資源管理提供支撐的技術因素。技術環境是系統得以存在的基礎，它是由事物的屬性產生的聯系而構成的因素和處理問題中的方法性因素。現代信息技術包括用以收集、獲取、加工、存儲、變換、顯示和傳遞文字、數值、圖像、視頻、音頻等多種信息資源的數字壓縮、數據庫構建和多媒體傳播的技術與方法［１９］。隨著現代信息技術的日新月異，數字教學資源管理面臨的技術環境也在不斷變化，本體技術、Web2.0、面向服務的計算（SOC）等都要求數字教學資源管理根據技術環境的變化而進行相應的調整，增刪改一些模塊，同時，技術人員和管理人員也應盡快掌握最新的技術以適應新的工作。數字教學資源管理系統隨著這些調整不斷進行演化，保持動態有序。

３.３ 政策環境

政策與規范對于系統的開發起到指導性的作用，它是數字教學資源管理在一定的時間內動態演化方向的環境約束。目前，世界上有很多標準化組織都在致力于教育資源標準化的研究，并起草了一些相應的規范。其中影響較大的有：IMS（全球學習聯合公司）的Learning Resource Metadata（學習資源元數據規范），IEEE LTSC（Learning Technology Standards Committee，學習技術標準委員會）的LOM（Learning Object Metadata，學習對象元數據模型）、OCLC（Online Computer Library Center聯機計算機圖書中心），Dublin Core的Dublin Core元數據標準等。2001年教育部成立現代遠程教育標準化委員會，制訂了《網絡教育技術標準體系》。這些不斷完善的規范制度要求數字教學資源管理系統自動演化內部各要素，調整它的功能和結構，以適應新規定的要求。

４ 數字教學資源庫入庫管理的自組織模型設計

前文已經提出了數字教學資源管理自組織演化模式，分析了其合理性和優越性，并且從數字教學資源管理自組織演化的內部條件和外部環境兩方面證明了其可行性。接下來根據數字教學資源管理自組織的理論模型，結合江蘇省教育廳重點項目《高校繼續教育立交橋及其優質教學資源建設研究與實踐》和“985工程”三期資助項目《優質教學資源建設及其共享利用服務與管理》的研究近況，我們提出了數字教學資源庫入庫管理的自組織模型，以數字教學資源自組織入庫為例來分析數字教學資源自組織過程。圖３為教學資源入庫模型，備選素材經過篩選、規范化、二次開發和存儲4個處理過程成為可用的數字教學資源。下面我們來詳細分析這4個過程：

備選素材篩 選素

材規范化資

源二次開發教學資源存 儲教學資源庫圖３ 數字教學資源庫入庫管理的自組織模型

４.１ 獲取和篩選

數字教學資源的備選素材主要是來自于分散在網絡上的已有資源和主要是由教師和學生組成的用戶所提供的新資源，包括課件、網絡課程、教學案例、作業總結以及模擬測試等。由于這些備選素材的質量參差不齊，門類和形式花樣繁多，所以還不能稱之為教學資源，系統需要對其進行篩選，剔除掉質量不高和內容不符合的素材。篩選時可采用自動篩選和人工篩選相結合的方式，提高篩選效率和質量。

４.２ 規范化

《教育資源建設技術規范》要求數字教學資源需要按照統一的標準和規范進行標準化屬性標注，以便于為資源的開發者提供統一的標準，使得資源基本屬性結構一致，實現資源在區域內的廣泛共享，為不同資源庫系統實現數據的共享和互操作提供支持，并為用戶對教學資源的查找、評估、獲取和使用提供支持。系統需要按照《教育資源建設技術規范》的要求對篩選出的素材進行標注，同時根據素材類型和學科等屬性對每個資源進行分類，使知識的內在聯系更加密切，提高資源的共享性和可復用性。

４.３ 二次開發

規范化后的資源仍然呈現出內容分散、聚合程度不高、實用性不強的特點。大量零散資源需要重新組織才能沉淀出有價值的信息，如果這些資源沒有被有效地組織，那么不僅不利于知識發現還會造成用戶疲于檢索。因此，需要對這些資源進行二次開發，主要指按各自的標注特征進行二次加工形成一定的“聚合”。二次開發時，依據資源的標注對資源按素材類型和學科進行分類，將課件、網絡課程、教學案例、作業總結等按類型歸類，每類素材又按學科屬性進行再分類，而課程和作業以及模擬測試又可按內容歸為一個學習系列貼上標簽，用戶進行學習時可以輕松地找到類似的資源，提高學習效率。

４.４ 存 儲

當系統審核了資源屬性標注是否正確、規范，資源分類是否正確后，數字教學資源即可組織分類入庫。由于數字教學資源數量龐大、類型豐富，因此要保證存儲系統具備大容量的存儲空間。另外，入庫時需要確保不同類型的資源歸入對應的資源庫。

５ 結 論

自組織是系統科學的一個重要概念，它是復雜系統演化時出現的一種現象，是自然界和人類社會在長期演化過程中形成的一種非常優化的系統形式。對于數字教學資源管理這個復雜系統，如果將其定義為一個靜態有序的系統，那么數字教學資源管理系統必定是孤立而沒有活力的。因此，在數字教學資源管理系統建設過程中，我們必須認識到：第一，理想的系統不應該是孤立的靜態系統，而應該是具有耗散結構的動態有序的系統，這是建立這個系統的主導思想；第二，努力創造使數字教學資源管理系統形成耗散結構的條件，使其在自身競爭與協同機制的作用下進行自組織演化，這是建立這個系統的追求目標。本文的主要工作是將自組織理論引到數字教學資源管理中，提出在構建數字教學資源管理系統時，必須為其創造形成耗散結構的條件，從而使數字教學資源管理可以通過自身競爭和協同機制持續接收外界的新資源并保持動態有序，這將很好地解決前文提到的數字教學資源管理遇到的問題，提高系統運行的效率，在此基礎上，我們從內部條件和外部環境兩方面證明了這個方法的可行性，最后，針對數字教學資源庫入庫管理環節我們提出了一個設計模型并對其自組織過程加以闡述。我們證明了數字教學資源管理自組織演化的理論基礎，為數字教學資源管理提出了新的思路，研究表明，基于自組織的數字教學資源管理一方面有效地提高了資源管理效率降低了資源管理的時間成本和人力成本，另一方面還極大程度上滿足了用戶對于資源有效組織的需求使得用戶可以方便地獲取目標資源。我們下一步的工作重點就是研究如何在技術層面上為數字教學資源管理創造形成耗散結構的條件，實現數字教學資源管理的自組織模式。

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２０１２年１月第３２卷第１期基于JIT的生產信息管理模型研究Ｊａｎ.，２０１２Ｖｏｌ.３２ Ｎｏ.１

收稿日期：２０１１－１０－１９