基于公共技术服务平台的教学实践资源库研究
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【摘 要】本文在 SOA 研究蓬勃发展的形势下提出的。一方面，教学资源库普遍在于各大的教育应用中，为教学资源的收集、开发和利用起到了不可代替作用；另一方面，理论的先进性已经得到理论界的普遍认可，对提教学资源库的灵活性可以起到至关重要的作用。所以，SOA 与教学资源库的结合发展也成为了顺理成章的事。本文从基于公共技术服务平台的教学实践资源库研究的相关背景入手，首先阐述了SOA架构的概念，接着详细的分析了系统的功能需求，然后进行了系统的功能设计，最后重点的进行了系统功能的实现。
【关键词】教学实践；资源库；SOA架构
0 前言
随着现代教育技术水平的不断提高，大量数字化教学资源在网络上涌现，但是由于种类繁杂、相互重复和缺乏有效的组织和管理，资源查找和共享十分困难。许多高校或区域内的资源站点中，系统集成是一种紧耦合的方式，加上信息传输协议和信息格式的非标准化，各资源库在系统平台的搭建、数据库的选择、以及资源归类方法等方面存在较大的差异，从而导致了教学资源能在学校或企业中的局域网内实现共享，可是在不同平台、不同系统之间无法实现资源的共享和访问。因此，建设一个规范的、具有良好扩展功能的教学资源库的显得尤为重要。
对于学校来说，教学资源库建设工作的开展不仅代表了信息化教学的水平，也是实现教学资源共享必不可少的手段。一个教学资源库的建设需要全面而科学的分析和设计，只有采用先进的设计思想、规范的资源库建设标准、科学的资源组织和管理手段，才能建设出标准统一、功能完善、内容丰富的教学资源库，以改善过去教学资源孤立难寻的局面。
（面向服务的体系架构）具有标准化、松散耦合、共享服务和粗粒度等特点，把它的架构思想应用到教学资源库的建设中十分可行。实现 SOA 的技术――也具有跨系统、跨语言、可扩展、可重用的特点，利用其所开发的系统具有可跨平台、松耦合、可重用以及较强的可扩展性等特点，能够较好的实现系统的开放性和资源共享，使得不同平台、不同编程环境的客户端通过资信息系统提供的 Web 服务，充分利用信息资源。
基于 SOA 的教学资源库以资源共建共享为目的，以创建精品教学资源和进行资源信息化为核心，通过利用 SOA 先进的架构思想和松散耦合、共享服务和易于扩展的特点，将面向服务的体系架构理念融入教学资源库系统的建设过程中，提升了系统的开发效率，降低了系统维护的复杂度。面对海量的教学资源，创建一个集检索和分类、资源管理和评价、资源存储规范为一体的教学资源库，为教学资源的充分共享和使用提供便捷的方式，在教育信息化建设中具有美好的前景。
1 SOA架构的概念
SOA中文译为：面向服务架构。是一种粗粒度、松耦合的系统构造方法。服务的接口通过中立的方式被封装成组件，独立于系统中的运行环境和编程语言。SOA 是面向 B/S 模型、XML/Web Service 技术之后的合理发展。
SOA架构规范是一个组件模型，它将软件系统中的不同功能单元（称为服务）通过服务之间定义的接口和契约联系起来，打破传统的僵化垂直的构建模式。SOA 通过服务的部署和组合，实现业务的独特性，通过服务的松耦合实现业务随时更改，通过服务的重用行降低系统的建设成本。
SOA “服务”是 SOA 的基本组成部分。通过 W3C 给出的定义可以看出：“服务提供者每完成一项任务，会为服务使用者提供一个结果。这些结果可以是提供者的状态进行了改变，也可以是使用者的状态发生变化，或者两者都发生不同的变化”
面向服务的体系结构（SOA）建立在分布式计算技术的基础上，这种体系结构本质上是动态的，它包括三个角色：服务提供者、服务请求者和服务注册。这些角色和操作一起作用于服务构件。这些角色的具体运作如图 1所示。
服务提供者：服务提供者可以是拥有服务的平台，也可以是一个或一组以无状态方式执行业务功能的组件，它主要进行服务，同时响应服务请求。
服务请求者：利用服务来查找、调用所需的服务，进而根据需要使用该服务。
服务注册：服务提供者在注册中心服务，对服务进行分类。而服务使用者访问和搜索所提供的服务，并得到服务绑定的信息。
符合 SOA 架构的系统，必须具备上述的一种或多种角色。在这些角色之间，需要发生三种可能的操作：
：指服务提供者将服务至服务。为了使服务能够访问，服务提供者需要服务描述，服务描述的位置可以根据应用程序的要求而变化。
查找：服务请求者可以通过服务查找所需服务。服务请求者可直接检索服务描述，或者查询所要求的服务类型，查找操作由服务请求者和服务共同完成。
绑定：使服务使用者能够调用服务。绑定操作发生在服务提供者和服务请求者之间，服务请求者通过服务描述中的信息来定位、联系和调用所需服务。
2 系统功能需求分析
建设一个基于 SOA 的教学资源库，首要任务是方便教师和学生使用教学资源，并实现对教学资源的科学管理、规范归类和科学存储。为了保证资源库的规范性，我们参考了 LOM 标准和 CELTS-41 规范，将教学资源进行了统一整理和归类，方便资源使用和共享，从而提高教学资源的利用率，更好的促进教育信息化发展。就本文所研究内容而言，更加注重的则是系统各部分的功能的可利用率，资源的检索、交换、共享的管理的可行性和互操作性是否良好。
资源库应该实现以下几种基本功能：
用户注册登陆：系统用户主要包括管理员、教师和学生。教师和学生在使用系统之前需要进行注册。当通过管理员审核之后才能登陆系统，进行相应的操作。
用户管理：管理员可以通过用户管理模块对已经注册的用户进行审核、查询及修改用户信息等操作。考虑到教师和学生用户的不同需求，可以对用户角色权限进行设定和委派。比如教师用户可以查看学生用户，决定是否允许学生使用资源。
资源上传：在上传资源时，为了保证资源更好的管理和利用，系统会要求用户按照 LOM 标准提供资源的描述信息，并且上传的资源需要经过管理员审核。
资源检索：系统提供了普通检索和高级检索两种方式。用户可以按照资源的作者、学科分类或资源类型等条件进程搜索操作，通过结果查看资源信息。
资源反馈：已注册用户可以发表资源的反馈信息，便于资源管理者优化资源信息。
资源统计：提供资源的访问次数和资源排名，用户可以通过统计功能，查看课件的统计结果和课件类型、所属院校、课件格式等详细信息。
资源管理：不同用户拥有不同的权限对资源进行管理，包括资源管理、信息修改、评价和删除等基本操作。此外，管理员可以审核资源和推荐资源。
3 系统功能模块设计
通过前面的系统功能需求分析，我们为教学资源库设计了六大功能模块来满足用户的使用，这些功能模块分别是：用户管理模块、资源管理模块、资源检索模块、资源统计模块、反馈信息模块和系统帮助模块，六大功能模块还包含了若干小功能模块，具体的模块设计如图2所示：
图2 系统功能模块图
下面我们详细介绍各模块实现的功能：
用户管理模块：主要包括用户状态审核、用户的角色委派、角色分组、用户信息管理、用户信息查询和个人资源管理等功能。管理员首先对新注册的用户进行审核并委派角色权限后才能进行资源上传和下载，从而有效的避免了不安全的注册情况发生。
学生用户可以查看和下载资源，并可以选择喜爱的教师，当这些教师上传资源后，这些资源可以直接显示给学生用户，而教师也可以浏览对自己喜爱的学生，方便教师和学生进行交流。
资源管理模块：主要包括资源上传、资源审核、资源信息管理、资源状态管理、资源分类管理、优秀资源推荐。其中在资源库使用前期，大量的教学资源可以通过资源导入直接放入系统数据库中供用户使用。教学资源库根据 CETLS 规范对上传资源的类型、大小和所属专业等方面进行要求，用户根据这些要求在上传教学资源时填写资源相关描述信息。为了保证资源的质量和安全，上传的资源首先需要经过管理员审核，并能决定资源是否显示给用户使用。为了对资源库进行规范管理，管理员需要对资源进行分类和推荐。
资源检索模块：包括普通检查和详细检索。普通检索只需要用户输入关键词进行搜索即可，高级搜索则可以选择资源类型、资源所属教师、资源所属科目和资源作者等条件进行搜索。
资源统计模块：主要对资源进行数字统计和下载统计。资源统计显示资源访问的次数，根据访问次数可以实时排名。网站注册的用户还可以根基统计结果查看课件的信息，并对资源进行反馈等。
信息反馈模块：包括用户信息反馈和资源评价功能，需要系统注册用户进行实名反馈，不可以匿名发表反馈信息。用户反馈主要指用户对资源使用后进行反馈评价，并可以通过资源信息查看其他用户对资源的反馈信息。资源评价是指用户可以对自己喜爱的资源进行打分。管理员通过反馈模块了解课件的使用效果，以决定对课件进行推荐或是删除。
系统帮助模块：包括系统布局地图、操作流程和在线咨询等功能。用户可以反馈系统使用建议和修改建议，通过留言或发送电子邮件告知管理员，管理员可以通过系统公告和电子邮件对用户的建议进行解答。
4 系统主要功能的实现
4.1 用户注册
用户在使用资源库首先要进入注册页面进行用户注册，并要填写比如用户名称、账号密码、电子邮箱等必填信息，其他比如用户性别、联系电话等信息可以选择不填或者在个人信息管理界面添加。
用户注册成功后，就能登陆到用户管理界面，进行符合自己角色的操作。如果是学生用户，可以修改个人资料、浏览资源、检索资源、进行资源评价等。如果是教师用户，除了具有和学生用户相同的操作外，还有可以对自己的资源进行管理、查看自己资源的下载次数和评论等。
4.2 资源检索
资源检索的过程是用户通过 Web 服务器向应用服务器和数据库进行数据传递和返回的过程。在这个过程中，用户需要提供检索条件，选择检索的范围才能得到所需的结果。资源检索是教学资源库实现资源使用必不可少的功能，资源库中包含了各种类型的资源，因此资源检索服务也应该提供不同的检索方式。为了保证检索质量，还需要对检索结果进行过滤、去重、排序等处理。
教学资源库设计了快速检索和高级检索两种检索方式：普通检索只需要在地址栏输入关键字，或者点击地址栏下面的热门搜索标签，就能快速的检索资源；高级检索可以选择搜索时间、搜索模型、搜索栏目或者查找字段类型进行检索，检索条件更加多样化。
资源检索流程如图3所示：
图 3 资源检索流程图
我们可以把资源检索的具体流程分解为九个具体步骤：
1）提交检索条件：客户端把检索条件（关键字、类型等）提交给 Web 服务器。
2）接口调用：Web 服务器通发送检索信息，通过接口调用把检索信息提交给应用服务器。
3）数据请求：应用服务器的检索模块将检索信息进行格式转换，然后将数据请求发送到本地或远程数据提供方。
4）数据响应：本地或远程数据库把数据请求通过数据映射进行匹配，然后把检索的结果发送到应用服务器。
5）转换 XML 文件：应用服务器的检索模块把检索的结果转换成 XML 文件，然后把数据传输给 Web 服务器。
6）写入缓存信息：Web 服务器把包含了返回结果的 XML 数据文件写入本地数据缓存中。
7）查询检索结果：Web 服务器把检索结果传递给客户端进行查询。
8）读取缓存信息：Web 服务器从本地数据缓存中读取返回的信息。
9）返回检索结果：系统将检索到的资源信息结果显示给用户查看。
例如：在资源页面输入关键词“教学”，检索成功后如图 4所示：
4.3 系统管理
系统管理员通过管理登陆界面进入系统管理模块对资源库进行管理和维护，是整个系统的控制中心。这里简单介绍系统管理模块的主要功能。
4.3.1 用户管理
用户管理包括用户资料管理、用户查询、用户审核、用户添加、用户删除和用户验证等功能。在这里管理员可以看到用户的用户名、最后登陆日期、用户权限等基本资料。
4.3.2 资源管理
资源管理包括对资源的审核、修改、推荐和删除等基本操作。点击资源标题还能查看资源的详细资料，包括资源的具体内容、浏览次数、评论信息等。
4.3.3 数据管理
数据管理包括备份数据、还原数据、删除备份数据和升级数据库。其中备份数据又分为备份本系统数据、备份资源数据和备份空间数据。管理员应经常备份数据，防止网站或服务器出现故障，数据能够及时还原。具体的数据管理页面如图5所示：
4.3.4 网站内容管理
网站内容管理包括网站模板管理、网站风格管理、网站频道栏目管理、和排序方式管理等。其中菜单管理包括网站图片、导航条的设置；网站栏目管理包括创建栏目、修复出错栏目和合并栏目等；资源类管理包括添加和删除资源类型。此外，管理员可以在这里系统公告，通知用户最新消息。
4.3.5 其他功能管理
其他功能包括留言本、投票系统、不良词语过滤和消息群发等小功能。由于系统良好的系统扩展，管理员可以通过添加调用代码后生成网页或为系统添加其他功能，增加系统的可用性。
5 结束语
本系统是以 CELTS 标准为依据、架构为基础，通过 Web 服务实现 SOA 架构思想的教学资源库。通过研究 SOA 与教学资源库的结合，建立一个具有可跨平台、可重用性、松散耦合及较强的可扩展性，为以后系统的扩展留下了抽象的服务接口，尽可能的提高了系统的复用，并将新理论如何为教学资源库实现的进一步发展和应用提供新的途径和方法，进而为今后 SOA 理论在不同信息系统中的广泛应用提供初步经验。随着教学资源库的测试和试用，对论文的理论验证有了一个良好的结果。
由于研究的时间和精力有限，论文只给出了教学资源库的基础架构和系统的主要功能。所开发的系统难免存在考虑不周的地方，还需要对系统进一步的扩展和完善。
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