XML在教学资源共享中的应用
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密 惠 保
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资料介绍：
摘要
网络教学资源是开展网络教育的前提和基础。随着网络教育的逐步拓展，网络教学资源越来越丰富，远程教育教学资源的有效管理成为开展网络教育的关键。为各类学习内容对象提供高效的存储管理，为各种使用者提供方便快捷的存取功能，从而提高教学资源对象的利用率已经尤为重要。
本文主要研究如何实现将描述学习对象元数据的XML Schema 映射到数据库关系模式。在本文中，为了克服了DTD本身所固有的缺点，使用XML Schema代替DTD描述学习对象元数据。描述学习对象元数据的XML Schema本身就是格式良好XML文档，通过解析这些文档，按照一定的映射规则在关系型数据库建立存放学习对象元数据的关系表，并通过主外键形式将其关联起来，符合该Schema的学习对象元数据就可以存入关系型数据库，以实现学习资源的高效检索和重用。
关键字：XML Schema，关系型数据库，远程教育，学习对象元数据
绪论
1.1 选题背景和目的
从全球化网络教育研究的现状来看，基于网络的远程教学无疑已经全面展开。在我国，网络远程教学正方兴未艾，成为目前教育发展的新热点。教学资源的含义非常丰富，大多数的网上资源信息都可以作为教学资源而被加以利用。网络教育的研究者归根到底目的是真正有效、高效地利用网络来进行教学？我们注意到，在网络环境上，高质的教学资源才能更有效地保证教学活动的发生。并且，从规范化后的网络远程教学来看，对教学资源的需求会更大，更高。从当前网络教学资源的数量来看，呈海量级发展；但从其效度来看，却存在着针对性不强、离散杂碎、重复建设等诸多现象。这种现象产生的最直接不良后果就是造成了教学资源的混乱无序、独占隔离、简单重复、低效检索，更进一步则导致了对网络技术、教学资源利用率的严重浪费。为解决这个普遍存在的问题，各国学者纷纷研究新一代的远程教学技术。其中，近年来在欧美国家普遍接受并流行的一种名为学习对象（Learning Object——本文简称为LO）的新理念更独占鳌头，在诸多的教育技术中脱颖而出。
同时，在近几年，XML(eXtensible Markup Language，可扩展标记语言)的各项标准日臻完善，在各个领域的应用也不断扩展和深入。由于其具有简单性、可扩展性易操作性、开放性等优点，因此XML在信息表现领域得到广泛的应用。XML已成为互联网上表征和交换数据的统一标准。在远程教育领域，学习对象是“任何具有重用特性并用来支持学习的数字化资源”，而描述这些学习对象数据的数据即学习对象元数据采用XML表示，XML已经成为学习对象元数据标准、内容包装标准的最好表示语言。
由于关系数据库的众多优势：技术成熟、应用广泛、数据管理能力强(包括存贮、检索、修改等)、数据安全程度高、稳定可靠的并发访问机制等，使得关系数据库仍是目前数据存储的主流数据库。XML缺乏像关系数据库这样的有效的数据管理手段，我们需要用经典的关系数据库来有效的存储描述这些资源的元数据，XML存储技术应运而生。这类技术需要解决一个难题:如何将学习对象元数据XML文档有效的转化为关系模式存储，并获得尽可能高的执行效率。
学习对象元数据的发展历程
学习对象元数据是关于学习对象的信息，这里学习对象是指用于教学和培训的任何学习资源[1]。随着网络的发展和教学需求的发展，学习资源在飞速地增加，但随之带来的问题是难以共享学习资源和发现有效的学习资源。学习对象元数据的作用就在于为学习者或教育者对学习对象的查找、评估、获取和使用等提供支持，同时也支持学习对象的共享和互换。它通过描述学习对象的属性，使得用户能够获得学习对象的相关信息而不用直接操作学习对象。基于这些属性，用户可以对学习对象进行分类管理、浏览查找和共享互换等等。为了达到互操作的目的，学习对象元数据的格式应该是一致的，也就是他们应该有相同的语义模型和绑定方法。较早且影响较大的学习资源的元数据规范是Dublin core 6，它规定了元数据属性的一个最小集合，用于描述类似文档一类的学习对象。现有的很多关于元数据的规范或多或少的受到Dublin core的影响，有些是直接对Dublin core的扩充，例如GEM8项目(Gateway to educational materials project).GEM扩展了Dublin core的数据元素，用于支持对文档以外的学习资源的描述，如学习计划、课程等。 copyright think58 [资料来源：THINK58.com]
1996年，一个由学术、政府和企业代表组成的组织成立，称为教育技术标准化委员会(learning Technology Standards Committee)简称LTSC，并受到IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)的资助，标号为IEEE1484。委员会中1484.12小组负责学习对象元数据规范的制定工作。该小组对现有规范标准进行了总结，形成了学习对象元数据规范草案(Draft Standard for Learning Object Metadata)，简称LOM2。LOM正受到越来越广泛的重视，有望成为下一代学习资源元数据的标准。我国从1999年开始着手远程教育技术的标准化工作，并与2000年成立了现代远程教育技术标准化委员会(Instance Learning Technology Standards Committee),简称DLTSC。DLTSC在LOM的基础上，进行了一系列的本地化工作，包括数据元素属性的确定，取值范围的修改等等，形成了我国的学习对象元数据规范草案（也简称为LOM）。同时DLTSC还对LOM进行了进一步的扩展和细化，起草了“教育资源建设技术规范草案”。
2.1.3 学习对象元数据结构和分层
1 学习对象元数据结构
虽然学习对象的观点广泛地应用于工业、教育和政府，但是学习对象还没有一个统一的定义。通常用以下属性来刻画学习对象的特点：
(1) 独立性：每个学习对象都可以独立消耗。 think58好，好think58
(2) 可重用性：一个学习对象可在多种背景下为多种目的潜在地应用于多个校园中。
(3) 可聚合性：考虑到学习对象在传统课程结构中的包含物，它会聚合成更大的集合。
LOM规范为学习对象的属性描述提供了一个语义模型，用于支持信息的交换。但它并不涉及任何的实现问题，包括编码绑定、API绑定、用户界面以及学习对象如何使用等等。这样做的目的在于：
(1) 语义模型与绑定的分离：保证了语义模型的独立性，而同时又没有对绑定问题（和实现有关）做出任何的限制。一个语义模型可以对应多种绑定方法，用户可以根据自身的需求任意选取。
(2) 语义的互操作性：通过建立一个通用的数据模型，保证了元数据个子类相互比较独立，并且有明显的语义含义。在具体实现时可以有选择的支持不同的子类。
(3) LOM规范支持多种语言，这种对多语言的支持体现在两个方面：学习对象可以使用多种语言和学习对象元数据本身可以用多种语言来描述。但不可否认的是，这大大增加了LOM规范的复杂度，也增加了实现的复杂性。
(4 )LOM规范对扩展的支持，这也体现在两个方面：词汇表的扩展和结构上的扩展。
LOM的数据元素被分为9个类别[2],分别是
(1) 通用（General）范畴包含描述整个学习对象的一般信息。
(2) 生存期（Lifecycle）范畴包含与该学习对象的历史和当前状态有关的特性，以及在其演化过程中发挥作用的那些特性。 think58.com
(3) 元-元数据（Meta-Metadata）范畴包括关于元数据实例自身的信息（而不是元数据实例所描述的学习对象）。
(4) 技术（Technical）范畴包括学习对象的技术需求和技术特征。
(5) 教育（Educational）范畴包括学习对象的教育性和教育学特征。
(6) 权力（Rights）范畴包括使用学习对象的知识产权和条件。
(7) 关系（Relation）范畴包括定义学习对象和其他相关学习对象之间的关系的特性。
(8) 评注（Annotation）范畴提供学习对象的教育性应用的注释，并提供何时何人创建该注释的信息。
(9) 分类（Classification）范畴描述该学习对象和特定分类系统的关系。
LOM的结构可以看作是树状的，只有叶节点才直接有值，如图2.1所示。
学习对象元数据在学习对象的管理、浏览、查找和共享等方面起着重要的作用。随着学习对象的增加，确定学习对象元数据的统一规范显得尤为重要。LOM规范目的在于给出学习对象的标准化属性描述，尽可能地达到资源共享。
网络教学资源是开展网络教育的前提和基础。随着网络教育的逐步拓展，网络教学资源越来越丰富，远程教育教学资源的有效管理成为开展网络教育的关键。为各类学习内容对象提供高效的存储管理，为各种使用者提供方便快捷的存取功能，从而提高教学资源对象的利用率已经尤为重要。
本文主要研究如何实现将描述学习对象元数据的XML Schema 映射到数据库关系模式。在本文中，为了克服了DTD本身所固有的缺点，使用XML Schema代替DTD描述学习对象元数据。描述学习对象元数据的XML Schema本身就是格式良好XML文档，通过解析这些文档，按照一定的映射规则在关系型数据库建立存放学习对象元数据的关系表，并通过主外键形式将其关联起来，符合该Schema的学习对象元数据就可以存入关系型数据库，以实现学习资源的高效检索和重用。
关键字：XML Schema，关系型数据库，远程教育，学习对象元数据
绪论
1.1 选题背景和目的
从全球化网络教育研究的现状来看，基于网络的远程教学无疑已经全面展开。在我国，网络远程教学正方兴未艾，成为目前教育发展的新热点。教学资源的含义非常丰富，大多数的网上资源信息都可以作为教学资源而被加以利用。网络教育的研究者归根到底目的是真正有效、高效地利用网络来进行教学？我们注意到，在网络环境上，高质的教学资源才能更有效地保证教学活动的发生。并且，从规范化后的网络远程教学来看，对教学资源的需求会更大，更高。从当前网络教学资源的数量来看，呈海量级发展；但从其效度来看，却存在着针对性不强、离散杂碎、重复建设等诸多现象。这种现象产生的最直接不良后果就是造成了教学资源的混乱无序、独占隔离、简单重复、低效检索，更进一步则导致了对网络技术、教学资源利用率的严重浪费。为解决这个普遍存在的问题，各国学者纷纷研究新一代的远程教学技术。其中，近年来在欧美国家普遍接受并流行的一种名为学习对象（Learning Object——本文简称为LO）的新理念更独占鳌头，在诸多的教育技术中脱颖而出。
copyright think58 [版权所有：http://think58.com]
同时，在近几年，XML(eXtensible Markup Language，可扩展标记语言)的各项标准日臻完善，在各个领域的应用也不断扩展和深入。由于其具有简单性、可扩展性易操作性、开放性等优点，因此XML在信息表现领域得到广泛的应用。XML已成为互联网上表征和交换数据的统一标准。在远程教育领域，学习对象是“任何具有重用特性并用来支持学习的数字化资源”，而描述这些学习对象数据的数据即学习对象元数据采用XML表示，XML已经成为学习对象元数据标准、内容包装标准的最好表示语言。
由于关系数据库的众多优势：技术成熟、应用广泛、数据管理能力强(包括存贮、检索、修改等)、数据安全程度高、稳定可靠的并发访问机制等，使得关系数据库仍是目前数据存储的主流数据库。XML缺乏像关系数据库这样的有效的数据管理手段，我们需要用经典的关系数据库来有效的存储描述这些资源的元数据，XML存储技术应运而生。这类技术需要解决一个难题:如何将学习对象元数据XML文档有效的转化为关系模式存储，并获得尽可能高的执行效率。
学习对象元数据的发展历程
学习对象元数据是关于学习对象的信息，这里学习对象是指用于教学和培训的任何学习资源[1]。随着网络的发展和教学需求的发展，学习资源在飞速地增加，但随之带来的问题是难以共享学习资源和发现有效的学习资源。学习对象元数据的作用就在于为学习者或教育者对学习对象的查找、评估、获取和使用等提供支持，同时也支持学习对象的共享和互换。它通过描述学习对象的属性，使得用户能够获得学习对象的相关信息而不用直接操作学习对象。基于这些属性，用户可以对学习对象进行分类管理、浏览查找和共享互换等等。为了达到互操作的目的，学习对象元数据的格式应该是一致的，也就是他们应该有相同的语义模型和绑定方法。较早且影响较大的学习资源的元数据规范是Dublin core 6，它规定了元数据属性的一个最小集合，用于描述类似文档一类的学习对象。现有的很多关于元数据的规范或多或少的受到Dublin core的影响，有些是直接对Dublin core的扩充，例如GEM8项目(Gateway to educational materials project).GEM扩展了Dublin core的数据元素，用于支持对文档以外的学习资源的描述，如学习计划、课程等。 copyright think58 [资料来源：THINK58.com]
1996年，一个由学术、政府和企业代表组成的组织成立，称为教育技术标准化委员会(learning Technology Standards Committee)简称LTSC，并受到IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)的资助，标号为IEEE1484。委员会中1484.12小组负责学习对象元数据规范的制定工作。该小组对现有规范标准进行了总结，形成了学习对象元数据规范草案(Draft Standard for Learning Object Metadata)，简称LOM2。LOM正受到越来越广泛的重视，有望成为下一代学习资源元数据的标准。我国从1999年开始着手远程教育技术的标准化工作，并与2000年成立了现代远程教育技术标准化委员会(Instance Learning Technology Standards Committee),简称DLTSC。DLTSC在LOM的基础上，进行了一系列的本地化工作，包括数据元素属性的确定，取值范围的修改等等，形成了我国的学习对象元数据规范草案（也简称为LOM）。同时DLTSC还对LOM进行了进一步的扩展和细化，起草了“教育资源建设技术规范草案”。
2.1.3 学习对象元数据结构和分层
1 学习对象元数据结构
虽然学习对象的观点广泛地应用于工业、教育和政府，但是学习对象还没有一个统一的定义。通常用以下属性来刻画学习对象的特点：
(1) 独立性：每个学习对象都可以独立消耗。 think58好，好think58
[来源：http://www.think58.com]
(2) 可重用性：一个学习对象可在多种背景下为多种目的潜在地应用于多个校园中。
(3) 可聚合性：考虑到学习对象在传统课程结构中的包含物，它会聚合成更大的集合。
LOM规范为学习对象的属性描述提供了一个语义模型，用于支持信息的交换。但它并不涉及任何的实现问题，包括编码绑定、API绑定、用户界面以及学习对象如何使用等等。这样做的目的在于：
(1) 语义模型与绑定的分离：保证了语义模型的独立性，而同时又没有对绑定问题（和实现有关）做出任何的限制。一个语义模型可以对应多种绑定方法，用户可以根据自身的需求任意选取。
(2) 语义的互操作性：通过建立一个通用的数据模型，保证了元数据个子类相互比较独立，并且有明显的语义含义。在具体实现时可以有选择的支持不同的子类。
(3) LOM规范支持多种语言，这种对多语言的支持体现在两个方面：学习对象可以使用多种语言和学习对象元数据本身可以用多种语言来描述。但不可否认的是，这大大增加了LOM规范的复杂度，也增加了实现的复杂性。
(4 )LOM规范对扩展的支持，这也体现在两个方面：词汇表的扩展和结构上的扩展。
LOM的数据元素被分为9个类别[2],分别是
(1) 通用（General）范畴包含描述整个学习对象的一般信息。
(2) 生存期（Lifecycle）范畴包含与该学习对象的历史和当前状态有关的特性，以及在其演化过程中发挥作用的那些特性。 think58.com
[版权所有：http://think58.com]
(3) 元-元数据（Meta-Metadata）范畴包括关于元数据实例自身的信息（而不是元数据实例所描述的学习对象）。
(4) 技术（Technical）范畴包括学习对象的技术需求和技术特征。
(5) 教育（Educational）范畴包括学习对象的教育性和教育学特征。
(6) 权力（Rights）范畴包括使用学习对象的知识产权和条件。
(7) 关系（Relation）范畴包括定义学习对象和其他相关学习对象之间的关系的特性。
(8) 评注（Annotation）范畴提供学习对象的教育性应用的注释，并提供何时何人创建该注释的信息。
(9) 分类（Classification）范畴描述该学习对象和特定分类系统的关系。
LOM的结构可以看作是树状的，只有叶节点才直接有值，如图2.1所示。
学习对象元数据在学习对象的管理、浏览、查找和共享等方面起着重要的作用。随着学习对象的增加，确定学习对象元数据的统一规范显得尤为重要。LOM规范目的在于给出学习对象的标准化属性描述，尽可能地达到资源共享。