云环境中智能教育资源管理系统设计

郭秋叶　余琦

摘要：教育资源库建设是我国教育信息化建设的重要目标，由于教育资源内容丰富、形式多样、资源异构、动态变化等特性，构建共享程度高的异构资源统一规范存储是一个亟待解决的问题。文章提出云环境智能教育资源管理系统模型，阐述以智能知识库作为资源库，以知识树形式逻辑存储知识点，知识形式划一表示，异构资源集中存储等内容；说明系统采用B/S模式，用户认证进入后可以对资源进行浏览、检索、评价、制作等操作，实现教育资源的共享互访。

关键词：教育资源库；智能性；云存储；管理信息系统

1.背景

近年来，随着网络技术、多媒体技术的飞速发展，教育信息化形势愈演愈烈，人们对网络教育的研究也不断深入，课件、视频、案例题库、文献资料、网站课程等教育资源大量存在于网络中。如何构建合理、高效存储的教育资源库是一个亟待解决的问题。目前，我国教育资源库的建设现状是：资源库水平低、重复多，教育资源制作规范不统一，异构资源无法跨平台互访，共享程度低，许多教育网站资源更新速度慢，与用户的交互性差、反馈少，资源可重用率低，更新缓慢。大容量存储、有效交互、高效查询是教育资源库建设的关键。针对我国教育资源库现状，笔者提出了云环境智能教育资源管理系统IERMSC（intelligent education resources management system in cloud）的设计。

在IERMSC中，资源库是一个动态的、自适应的知识库，由已注册用户上传资源以及资源管理员制作存储，用户采用统一认证的方式进入系统，通过页面指引进行操作。为了在内容丰富的系统中快速准确地查找资源，IERMSC模型设计简单检索和高级快速检索两种方式定位资源，用户可以根据资源名称、类型、关键字等进行检索。为了优化查询速度，系统将设计一个智能推荐助手，利用智能化推理技术实现资料的筛选，并向用户推荐相关资源。为了方便用户浏览资源，系统采用分页方式按类别呈现资源。

2.研究现状

目前，各种教育资源库仍在不断地研究建设。文献采用分布式的系统架构，结合层次结构和对等结构设计对等结构的分布式资源库，使资源库建设范围变大，提高资源存储量的同时保证了数据访问率。随着网格计算研究兴起，文献利用数据网格在解决跨组织资源的协调共享问题上的优越性，研究一种基于网格平台的分层模型，能够安全有效地管理我国广泛的教育资源，具有可扩展性。文献中研究者从学习对象出发提出用学习对象的理念设计资源库系统，利用技术手段将学习对象元数据LOM转换成教育资源库的建设理念，提高资源的利用率，可扩展性得到增强。在各种计算机语言中，XML语言标准开放，具有跨平台兼容等特性，文献利用SQL Server与XML开发教育资源系统，它的优点是优化存储和查询处理，大大提高系统的性能。目前，随着物联网技术兴起，文献结合物联网技术的特点，提出基于物联网教育资源库的下一代物联网教育应用模式，以物联网教育资源的共享出发，提供一种随时随地的学习方式。文献以学习材料为对象建立模型管理学习材料，为远程教育提供有效帮助。

无论基于何种对象，如果没有很好的模型，建构在平台之上的系统就会缺乏系统性。通过文献中以模型驱动的MIS（managementinformation system）系统研究，了解到系统模型构建的重要性。如今MIS已经在各领域广泛利用，文献中提到一种MIS在医学管理上的成功例子可以借鉴到教学领域的研究中。

3.系统设计思路和体系架构

3.1设计思路

近年来，云计算技术取得了突飞猛进的发展。云计算是高度依赖互联网、按需提供服务、高扩展性、大量资源集中共享的一种新计算技术，能够提供大量存储空间，高度实现资源的共享，它是支持教育资源库进一步建设的十分重要的技术。目前，网络中的数字化教育资源类型丰富，它们不仅仅以结构化的形式存在，还有许多半结构化和非结构化的资源，资源表现形式多样化，用户与系统交互多。本系统运用智能推理技术，采用B/S模式设计，知识库中的知识点采用树形组织形式，复杂知识划一形式表示，运用面向对象技术实现，完成用户响应并生成用户要求的任务和问题的解释。

3.2系统体系架构

文献中提到的云存储具有备份机制，系统中的教学资源以数据块的形式存储在云的各个节点中，当某个节点损坏时，不会影响教学资源的正常使用，提高了系统的可靠性。

针对我国国情以及数字化教育资源内容丰富多样的特点，笔者设计云环境智能教育资源管理系统，该系统逻辑结构主要分为4个层次：用户访问层、事务处理层、数据访问层和物理层。

用户访问层：用户通过浏览器访问系统，与系统形成互动。

事务处理层：封装大部分的实际操作，为上层提供服务；同时，由下层提供支持实现本层的操作功能。

数据访问层：作为系统与数据库之间的数据交互的通道，用来处理系统中的所有数据操作。

物理层：用来存放系统的知识库。

系统体系结构图如图1所示：

4.IERMSC模型介绍

4.1系统功能描述

IERMSC是一个层次结构模型，各层在自己的层级上实现一些功能，下层为上层提供服务，上层为下层的操作提供实现接口。在IERMSC模型中，用户可以快速浏览资源、智能检索并对资源进行评价。本系统根据用户上传的资料可用价值的大小，判定级别的高低，资源管理员一般为该领域的专家和级别高的用户，他们可以对资源进行制作、评价、审核、维护、推荐等。系统管理员可以进行系统设置、用户管理、信息统计等。系统功能结构如图2所示。

1）浏览资源。

基于教育资源内容丰富性、表现多样化，系统采用分页方式进行浏览，按类别呈现资源，用户可以快速浏览某一类别的资源。

2）上传/下载资源。

系统的主要功能之一是用户利用系统上传、下载资源，通过IERMSC模型保证资源的共享，同时提供用户与系统的交互通道，这也是知识库知识更新的方式之一。

3）资源的采集和检索。

资源采集主要来自资源管理员制作资源并将资源保存入库。在IERMSC系统中设计两种检索资源的方式，分别是简单检索和高级检索。简单检索中用户通过输入资源名称进行搜索；高级检索提供资源类型、关键字等字段检索，这种方式便于用户查看特定研究领域的所有资源。

4）资源评价。

资源评价是表征资源可用性的一个标准，同时也是用户提升等级的渠道。IERMSC设定评价得分区间为[0，5]。评价越高的资源，在搜索时排位越靠前。

5）后台管理。

系统管理员通过用户注册数量统计用户量，管理用户信息，同时对系统进行设置。

4.2核心模块设计

教育资源内容多、形式多样，因此，首先要构建一个合理的知识库；其次，需要设计人性化的操作，方便用户寻找资源。为了解决以上的问题，我们进行如下的设计。

4.2.1知识库的设计

在IERMSC中，知识根据《教育部资源建设技术规范》分为媒体素材、题库、试卷、网络课件、案例、文献资料、网络课程、常见问题解答、资源目录索引等九大类。为了使各类资源在IERMSC系统中更好地表示，我们设计资源代码表示各类资源，具体代码如表1所示。

针对资源结构复杂的特点，我们采用以知识点为单位的知识点逻辑结构形式划一表示，知识点字段分为固定属性和拓展属性（索引号、节点信息、优先级等），以表的形式存储于数据库中。

数据库中的节点信息以节点表的形式存放在数据库中，节点表用于管理节点，可以修改、添加、删除节点信息，提高系统检索速度，优化查询。节点信息编号、节点名、父节点、子节点和类型。

4.2.2用户信息设计

用户信息是系统进行信息统计的重要依据，用户注册后具有用户属性和对应操作，根据系统功能设计将用户分为3类，用户信息以表的形式存储于数据库中，方便统计。

利用面向对象技术设计用户的操作管理，将用户类（User）设为父类，下面有3个子类，分别是注册用户类（RegisteredUser）、资源管理员类（ResourceManager）和系统管理员类（SystemManager）。父类具有用户共有属性和方法，各子类根据自身的功能实现父类抽象化方法的具体操作。

4.2.3资源推荐助手的设计

在IERMSC模型中，为了更好地向用户呈现资源，同时优化检索速度，系统设计资源推荐助手，以机器学习方式，将资源推荐给用户。智能化推理规则设置如下：资源评价得分高低的判定，得分越高，优先级越高，优先级高的数据在调度的过程中优先选择，达到优质资源推荐的目的。

5.结语

云环境智能教育资源管理系统将大量资源存储在云端，可以有效解决存储容量问题；知识库采用了复杂知识统一化的形式，领域知识采用树形结构构造知识节点；系统采用分页方式，用户根据资源类型有序浏览资源；采用简单检索和高级检索两种方式快速检索资源；利用智能推理机制为用户设计资源推荐助手。另外，通过用户对资源的评价以及资源管理员的审核，保证资源的质量和更新。

（编辑：孙怡铭）