基于中间件的数字化教学资源共享技术研究
刘桂峰，李晓丽，盛丽华
摘要：数字化教学资源在教学过程中发挥着越来越重要的作用，但是由于多方面的原因，大多数的教学资源库相互孤立，无法进行资源的共享，制约了现代化教育的发展。本文通过引入中间件技术，在保持已有教学资源库现状不变的情况下实现资源的共享，并针对资源共享的控制权归属问题提出了三种不同的共享模式，最后以资源库的建设标准、隶属单位、区域三条主线为切入点对资源共享的各种模式的应用进行了探讨。
关键字：中间件；教学资源；资源共享
中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2012）23-0042-03
引言
随着教育信息化的发展，许多高校通过自建、购买、租用等方式建设了自己的数字化教学资源库，数字化教学资源的规模和质量都得到了质的发展，并在教学活动中发挥着越来越重要的作用[1]。由于这些教学资源库相互孤立，缺乏统一的建设标准，数据模式异构现象严重，接口规范不一致，这导致资源库之间无法进行资源的交换与共享，造成了大量的低层次重复建设和资源浪费，优质资源也无法得到广泛使用，严重制约了我国现代教育事业的发展[2-3]。由于制度、知识产权、利益、技术等多方面的原因，又不可能将各个资源库的内容集成到一个资源库中来解决这个问题，在此背景之下，如何在保持现有数字化教学资源库的结构、建设标准以及相互独立关系不变的情况下实现资源的共享已成为亟待解决的问题。本文将对这个问题进行研究，提出相应的理论和解决方法。
一、研究现状
目前已有许多学者和教育者对数字化教学资源的共享问题开展了研究，从管理体制、教育视角、技术探讨、建设标准、效益分析等多种角度提出了各自的看法，如文献[4]对网络教学资源进行共享的必要性、目前存在的问题进行了详细的阐述；文献[5]通过问卷调查从应用视角对我国数字化教学资源共享的难点及其形成因素进行了分析；文献[6]分析了数字化资源共享应具备的条件，并借鉴电子商务运营模式提出了基于第三方运营的基础教育信息化教学资源共享模式；文献[7]提出了基于软件即服务（SaaS）的思想构建资源共享平台以实现数字化教学资源的共享；文献[8-9]将云计算的概念应用到教学资源的共享研究上，力图通过云计算的相关技术实现数字化教学资源的共享。目前对数字化教学资源共享的研究已经取得了一些成果，但在很多关键问题上还不够成熟，在实际应用上更是缺乏切实可行的方案，有待于教育界和业界做进一步的研究。
二、基于中间件的数字化教学资源共享基本原理
由于要保持现有数字化教学资源库的结构、建设标准、相互独立的关系不变，所以不能对教学资源库本身进行更改。本文考虑引入中间件技术来实现教学资源的共享。中间件是一种独立的系统软件或服务程序，用于连接不同的立应用程序或系统，其关键作用是信息传递，管理计算资源和网络通信[10]。在数字化教学资源共享这个难题上，可以引入中间件来屏蔽不同的资源库之间的结构异构、标准异构、接口异构、操作异构等问题。教学资源库之间不直接通信，当某个教学资源库需要与其他教学资源库进行资源交换与共享时，该资源库只需按自己的标准方式与中间件进行通信，所有资源查询、发送、处理等操作的实质过程都由中间件来完成，进而在保持各资源库现状不变的情况下实现资源的共享。
中间件存储着各个数字化教学资源库的基本信息，如资源库的结构模式信息、查询接口信息、数据结构信息、数据传输模式、数据收发方式等信息。另外，该中间件还内置一个映射表，存储着不同的数字化教学资源库之间结构模式的对应关系；包含一个模式转换元件、资源封装元件、查询重构元件和资源收发元件。模式转换元件根据映射表负责不同资源库之间资源模式的转换，将具体的资源从源结构模式转换成目标结构模式，实现不同资源库底层模式异构的透明化处理；资源封装元件通过分析来源资源库中资源的数据结构与资源库底层结构模式的对应关系、调用模式转换元件将源资源的数据结构与目标资源库的底层结构模式对应起来，然后再通过分析目标资源库的底层结构模式与数据结构的对应关系，实现源资源的数据结构到目标资源的数据结构的转换，最终将来源资源库中的资源按照目标资源库的标准规范封装成特定格式（如在数据结构上封装成JSON对象、自定义的类对象），并通过特定的方式（如html文件、txt文本文件、xml文件或者字节流等形式）进行网络传输，以此实现传输的透明处理。不同的资源库提供的查询接口和查询方式（单条件查询、多条件查询、是否支持布尔查询等）以及资源的使用方式（如http方式下载、ftp方式下载、用户自定义的传输方式等）是不一样的，查询重构元件便负责将用户通过某一资源库平台提交的查询重构成对其他某个或若干个资源库的子查询，以此实现通过一个统一的查询接口来查询多个不同的资源库。这一过程也以映射表为基础，需要对涉及到的两方的查询接口与资源库底层结构模式的对应关系以及映射表进行关联分析，这一过程也可能会用到资源封装元件，以使重构后的查询符合目标资源库的处理要求。资源收发元件用于不同资源库之间在数据的收发方式的协调，比如有些系统通过http的方式进行收发，而另一个系统采用ftp协议收发，还有一些系统通过底层Socket通信的方式进行收发，资源收发元件将完成不同收发方式之间的透明转换。
三、数字化教学资源的交换与共享
借助于中间件可以在保持现有数字化教学资源库现状不变的前提下实现资源的交换与共享。根据控制权，或者主动权所在位置的不同，资源的交换与共享可分为以下三种模式：
（1）以本地资源库为中心。采用这种方式，中间件所需信息的收集、映射表的建立、转换规则、封装规则的设置、查询重构机制、数据收发的协调等都由本地系统维护管理，也即中间件的构建、使用都在本地进行，本地资源库和远程资源库之间进行通信的所有阶段的所有问题都由本地平台主动调用中间件完成，这一过程对于其他资源库是透明的，其他资源库无需做任何的特殊处理，只需按照自己的标准规范和接口进行正常的查询、资源的收发等操作即可。这一过程的示意图如图1所示。
（2）以远程资源库为中心。采用这一方式，本地资源库和远程资源库交互的原理与以本地资源库为中心的方式一致，但方向相反，即中间件的构建、使用都由远程资源库负责，不同资源库进行通信的所有阶段的所有问题都由远程资源库主动的调用中间件完成，这一过程对于本地资源库是透明的。采用这一方式的资源库交互过程可参考图1，只需将本地资源库和远程资源库的位置对调一下即可。
（3）中介模式。这一模式将中间件独立出来，中间件的构建、管理和使用等整个生命周期都由第三方维护。不同的教学资源库进行交互时，由于本地与目标资源库的标准规范以及使用接口的不一致造成的特殊处理都由第三方中间件系统负责。对于交互的资源库来讲，所有阶段的所有转换都是透明的，资源库平台只需按照本地的接口规范进行查询、收发等操作即可，这一过程的示意图如图2所示。在实际应用当中，如果需要进行资源交换与共享的教学资源库的数量较少，且控制权及职责的协调较为方便，那么中间件的构建与维护较为简单，成本较低，可以采用第一种或第二种模式，由通信的某一方集成中间件即可；如果需要进行资源交换与共享的教学资源库的数量较多，各方控制权和职责分配的复杂性会急剧上升，中间件的构建难度及运维成本也会大大增加，在此情况下可以以中介模式为主，推选具有一定资质和实力的一方作为第三方构建核心中间件；对于其他少数具有特殊要求的教学资源库，可以根据实际情况综合使用这三种模式。
四、资源交换与共享模式的应用研讨
目前数字化教学资源库在地域上分布于全国各地，隶属于不同的单位，在服务对象上针对不同的机构和人群开放，在建设标准上少数采用或参考了某种国家标准或国际标准，如IEEE学习技术标准委员会制订的学习对象元数据模型LOM、在线计算机藏书中心制定的DublinCore、我国“全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会”暨“教育部教育信息化技术标准委员会”制定的“学习对象元数据规范”、“现代远程教育资源建设技术规范”等系列规范标准，多数未采用规范的标准或者采用的是自行制定的标准，再加上制度限度，各方利益交错等问题，要在短时间内实现大量教学资源库的交换与共享不太现实。本文认为可以从以下三条主线切入，有步骤的、循序渐进的实现大规模的资源库的资源交换与共享。
（1）建设标准。对于采用或者基于同一种标准规范建设的数字化教学资源库，在源头上存在着近乎一致的结构模式和使用接口，基本上只要协调好控制权的归属即可实现资源的互通。因此，可以针对这一类资源库构建中间件，实现同类或者相似标准的资源库之间的交换与共享。由于建设标准一致或者基本一致，中间件的构建与管理难度非常小，建议采用第一种或第二种模式实现资源的互通。
（2）隶属单位。隶属于同一单位或由同一上级部门主管的各个部门之间存在着必然的联系，相互之间有业务往来和数据共享的需求。由于同属一个系统，内部协调起来较为简单，加之业务往来的需要，各方在很大程度上都希望能够实现资源的交换与共享。因此，可以针对这类资源库构建中间件，建议采用第三种模式，由主管部门或者核心部门出面构建维护中间件。
（3）区域。每个数字化教学资源库都有自己的特色和优质资源，可以依靠这些特色和优质资源的吸引力，先在本地区、小范围内与那些具有与本地资源库可以互补、不存在竞争和利益瓜葛的教学资源库进行协商建立中间件，形成区域优势，扩大影响力，进需实现更大范围的资源共享。
资源交换与共享的实现是一个传递的过程，如果数字化教学资源库A可以与B进行互通，而B可以与C进行互通，那么A通过B便也可以与C进行互通，这样，不管是从哪一条主线入手都可以逐步的实现多个数字化教学资源库的资源交换与共享。
五、结束语
本文对数字化教学资源的共享技术进行了研究，通过引入中间件技术，由中间件完成不同教学资源库之间的接口调用、模式转换等过程，达到了在保持现有教学资源库现状的情况下实现资源共享的目的。结合教学资源共享的控制权问题，本文提出了三种不同的共享模式，并从数字化教学资源库的建设标准、隶属单位、区域三条主线切入，对各种共享模式的应用进行了探讨，为数字化教学资源的共享提供了较好的解决方案。
参考文献：
[1]杨娟，韩锡斌，何良春.构建大学网络教学资源中心[J].中国远程教育，2005（12上）：52-55.
[2]顾正刚，毕海峰.高校网络教学资源建设与共享机制研究[J].中国教育信息化，2009（19）：44-46.
[3]陈炳木.教学资源平台的共享性研究[J].现代远距离教育，2004（2）：62-65.
[4]李华伟，邱可非，李国国，张晓冬.优化高校网络教学资源的对策分析[J].北京交通大学学报（社会科学版），2006，5（2）：77-80.
[5]林亮亮.网上教学资源共享研究[J].现代教育技术，2010，20（13）：85-87.
[6]高铁刚，张佳，马鉴.基础教育信息化教学资源共享模式研究[J].中国电化教育，2009（6）：70-74.
[7]廖汗成.基于SaaS的高校教学科研资源共享平台的设计[J].现代教育技术，2009（9）：103-107.
[8]陈巧，袁红，熊秋娥.基于云计算的区域高校教学资源共享[J].中国教育信息化，2011（15）：53-56.
[9]朱晓红.精品课程中的网络教学资源共享问题研究——采用云技术解决精品课程资源共享[J]软件导刊（教育技术），2010（5）：86-87.
[10]PhilipA.Bernstein，Middleware：amodelfordistributedsystemservices[J].CommunicationsoftheACM，1996，02Vol.39（2）：86-98.
（编辑：王晓明）
摘要：数字化教学资源在教学过程中发挥着越来越重要的作用，但是由于多方面的原因，大多数的教学资源库相互孤立，无法进行资源的共享，制约了现代化教育的发展。本文通过引入中间件技术，在保持已有教学资源库现状不变的情况下实现资源的共享，并针对资源共享的控制权归属问题提出了三种不同的共享模式，最后以资源库的建设标准、隶属单位、区域三条主线为切入点对资源共享的各种模式的应用进行了探讨。
关键字：中间件；教学资源；资源共享
中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2012）23-0042-03
引言
随着教育信息化的发展，许多高校通过自建、购买、租用等方式建设了自己的数字化教学资源库，数字化教学资源的规模和质量都得到了质的发展，并在教学活动中发挥着越来越重要的作用[1]。由于这些教学资源库相互孤立，缺乏统一的建设标准，数据模式异构现象严重，接口规范不一致，这导致资源库之间无法进行资源的交换与共享，造成了大量的低层次重复建设和资源浪费，优质资源也无法得到广泛使用，严重制约了我国现代教育事业的发展[2-3]。由于制度、知识产权、利益、技术等多方面的原因，又不可能将各个资源库的内容集成到一个资源库中来解决这个问题，在此背景之下，如何在保持现有数字化教学资源库的结构、建设标准以及相互独立关系不变的情况下实现资源的共享已成为亟待解决的问题。本文将对这个问题进行研究，提出相应的理论和解决方法。
一、研究现状
目前已有许多学者和教育者对数字化教学资源的共享问题开展了研究，从管理体制、教育视角、技术探讨、建设标准、效益分析等多种角度提出了各自的看法，如文献[4]对网络教学资源进行共享的必要性、目前存在的问题进行了详细的阐述；文献[5]通过问卷调查从应用视角对我国数字化教学资源共享的难点及其形成因素进行了分析；文献[6]分析了数字化资源共享应具备的条件，并借鉴电子商务运营模式提出了基于第三方运营的基础教育信息化教学资源共享模式；文献[7]提出了基于软件即服务（SaaS）的思想构建资源共享平台以实现数字化教学资源的共享；文献[8-9]将云计算的概念应用到教学资源的共享研究上，力图通过云计算的相关技术实现数字化教学资源的共享。目前对数字化教学资源共享的研究已经取得了一些成果，但在很多关键问题上还不够成熟，在实际应用上更是缺乏切实可行的方案，有待于教育界和业界做进一步的研究。
二、基于中间件的数字化教学资源共享基本原理
由于要保持现有数字化教学资源库的结构、建设标准、相互独立的关系不变，所以不能对教学资源库本身进行更改。本文考虑引入中间件技术来实现教学资源的共享。中间件是一种独立的系统软件或服务程序，用于连接不同的立应用程序或系统，其关键作用是信息传递，管理计算资源和网络通信[10]。在数字化教学资源共享这个难题上，可以引入中间件来屏蔽不同的资源库之间的结构异构、标准异构、接口异构、操作异构等问题。教学资源库之间不直接通信，当某个教学资源库需要与其他教学资源库进行资源交换与共享时，该资源库只需按自己的标准方式与中间件进行通信，所有资源查询、发送、处理等操作的实质过程都由中间件来完成，进而在保持各资源库现状不变的情况下实现资源的共享。
中间件存储着各个数字化教学资源库的基本信息，如资源库的结构模式信息、查询接口信息、数据结构信息、数据传输模式、数据收发方式等信息。另外，该中间件还内置一个映射表，存储着不同的数字化教学资源库之间结构模式的对应关系；包含一个模式转换元件、资源封装元件、查询重构元件和资源收发元件。模式转换元件根据映射表负责不同资源库之间资源模式的转换，将具体的资源从源结构模式转换成目标结构模式，实现不同资源库底层模式异构的透明化处理；资源封装元件通过分析来源资源库中资源的数据结构与资源库底层结构模式的对应关系、调用模式转换元件将源资源的数据结构与目标资源库的底层结构模式对应起来，然后再通过分析目标资源库的底层结构模式与数据结构的对应关系，实现源资源的数据结构到目标资源的数据结构的转换，最终将来源资源库中的资源按照目标资源库的标准规范封装成特定格式（如在数据结构上封装成JSON对象、自定义的类对象），并通过特定的方式（如html文件、txt文本文件、xml文件或者字节流等形式）进行网络传输，以此实现传输的透明处理。不同的资源库提供的查询接口和查询方式（单条件查询、多条件查询、是否支持布尔查询等）以及资源的使用方式（如http方式下载、ftp方式下载、用户自定义的传输方式等）是不一样的，查询重构元件便负责将用户通过某一资源库平台提交的查询重构成对其他某个或若干个资源库的子查询，以此实现通过一个统一的查询接口来查询多个不同的资源库。这一过程也以映射表为基础，需要对涉及到的两方的查询接口与资源库底层结构模式的对应关系以及映射表进行关联分析，这一过程也可能会用到资源封装元件，以使重构后的查询符合目标资源库的处理要求。资源收发元件用于不同资源库之间在数据的收发方式的协调，比如有些系统通过http的方式进行收发，而另一个系统采用ftp协议收发，还有一些系统通过底层Socket通信的方式进行收发，资源收发元件将完成不同收发方式之间的透明转换。
三、数字化教学资源的交换与共享
借助于中间件可以在保持现有数字化教学资源库现状不变的前提下实现资源的交换与共享。根据控制权，或者主动权所在位置的不同，资源的交换与共享可分为以下三种模式：
（1）以本地资源库为中心。采用这种方式，中间件所需信息的收集、映射表的建立、转换规则、封装规则的设置、查询重构机制、数据收发的协调等都由本地系统维护管理，也即中间件的构建、使用都在本地进行，本地资源库和远程资源库之间进行通信的所有阶段的所有问题都由本地平台主动调用中间件完成，这一过程对于其他资源库是透明的，其他资源库无需做任何的特殊处理，只需按照自己的标准规范和接口进行正常的查询、资源的收发等操作即可。这一过程的示意图如图1所示。
（2）以远程资源库为中心。采用这一方式，本地资源库和远程资源库交互的原理与以本地资源库为中心的方式一致，但方向相反，即中间件的构建、使用都由远程资源库负责，不同资源库进行通信的所有阶段的所有问题都由远程资源库主动的调用中间件完成，这一过程对于本地资源库是透明的。采用这一方式的资源库交互过程可参考图1，只需将本地资源库和远程资源库的位置对调一下即可。
（3）中介模式。这一模式将中间件独立出来，中间件的构建、管理和使用等整个生命周期都由第三方维护。不同的教学资源库进行交互时，由于本地与目标资源库的标准规范以及使用接口的不一致造成的特殊处理都由第三方中间件系统负责。对于交互的资源库来讲，所有阶段的所有转换都是透明的，资源库平台只需按照本地的接口规范进行查询、收发等操作即可，这一过程的示意图如图2所示。在实际应用当中，如果需要进行资源交换与共享的教学资源库的数量较少，且控制权及职责的协调较为方便，那么中间件的构建与维护较为简单，成本较低，可以采用第一种或第二种模式，由通信的某一方集成中间件即可；如果需要进行资源交换与共享的教学资源库的数量较多，各方控制权和职责分配的复杂性会急剧上升，中间件的构建难度及运维成本也会大大增加，在此情况下可以以中介模式为主，推选具有一定资质和实力的一方作为第三方构建核心中间件；对于其他少数具有特殊要求的教学资源库，可以根据实际情况综合使用这三种模式。
四、资源交换与共享模式的应用研讨
目前数字化教学资源库在地域上分布于全国各地，隶属于不同的单位，在服务对象上针对不同的机构和人群开放，在建设标准上少数采用或参考了某种国家标准或国际标准，如IEEE学习技术标准委员会制订的学习对象元数据模型LOM、在线计算机藏书中心制定的DublinCore、我国“全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会”暨“教育部教育信息化技术标准委员会”制定的“学习对象元数据规范”、“现代远程教育资源建设技术规范”等系列规范标准，多数未采用规范的标准或者采用的是自行制定的标准，再加上制度限度，各方利益交错等问题，要在短时间内实现大量教学资源库的交换与共享不太现实。本文认为可以从以下三条主线切入，有步骤的、循序渐进的实现大规模的资源库的资源交换与共享。
（1）建设标准。对于采用或者基于同一种标准规范建设的数字化教学资源库，在源头上存在着近乎一致的结构模式和使用接口，基本上只要协调好控制权的归属即可实现资源的互通。因此，可以针对这一类资源库构建中间件，实现同类或者相似标准的资源库之间的交换与共享。由于建设标准一致或者基本一致，中间件的构建与管理难度非常小，建议采用第一种或第二种模式实现资源的互通。
（2）隶属单位。隶属于同一单位或由同一上级部门主管的各个部门之间存在着必然的联系，相互之间有业务往来和数据共享的需求。由于同属一个系统，内部协调起来较为简单，加之业务往来的需要，各方在很大程度上都希望能够实现资源的交换与共享。因此，可以针对这类资源库构建中间件，建议采用第三种模式，由主管部门或者核心部门出面构建维护中间件。
（3）区域。每个数字化教学资源库都有自己的特色和优质资源，可以依靠这些特色和优质资源的吸引力，先在本地区、小范围内与那些具有与本地资源库可以互补、不存在竞争和利益瓜葛的教学资源库进行协商建立中间件，形成区域优势，扩大影响力，进需实现更大范围的资源共享。
资源交换与共享的实现是一个传递的过程，如果数字化教学资源库A可以与B进行互通，而B可以与C进行互通，那么A通过B便也可以与C进行互通，这样，不管是从哪一条主线入手都可以逐步的实现多个数字化教学资源库的资源交换与共享。
五、结束语
本文对数字化教学资源的共享技术进行了研究，通过引入中间件技术，由中间件完成不同教学资源库之间的接口调用、模式转换等过程，达到了在保持现有教学资源库现状的情况下实现资源共享的目的。结合教学资源共享的控制权问题，本文提出了三种不同的共享模式，并从数字化教学资源库的建设标准、隶属单位、区域三条主线切入，对各种共享模式的应用进行了探讨，为数字化教学资源的共享提供了较好的解决方案。
参考文献：
[1]杨娟，韩锡斌，何良春.构建大学网络教学资源中心[J].中国远程教育，2005（12上）：52-55.
[2]顾正刚，毕海峰.高校网络教学资源建设与共享机制研究[J].中国教育信息化，2009（19）：44-46.
[3]陈炳木.教学资源平台的共享性研究[J].现代远距离教育，2004（2）：62-65.
[4]李华伟，邱可非，李国国，张晓冬.优化高校网络教学资源的对策分析[J].北京交通大学学报（社会科学版），2006，5（2）：77-80.
[5]林亮亮.网上教学资源共享研究[J].现代教育技术，2010，20（13）：85-87.
[6]高铁刚，张佳，马鉴.基础教育信息化教学资源共享模式研究[J].中国电化教育，2009（6）：70-74.
[7]廖汗成.基于SaaS的高校教学科研资源共享平台的设计[J].现代教育技术，2009（9）：103-107.
[8]陈巧，袁红，熊秋娥.基于云计算的区域高校教学资源共享[J].中国教育信息化，2011（15）：53-56.
[9]朱晓红.精品课程中的网络教学资源共享问题研究——采用云技术解决精品课程资源共享[J]软件导刊（教育技术），2010（5）：86-87.
[10]PhilipA.Bernstein，Middleware：amodelfordistributedsystemservices[J].CommunicationsoftheACM，1996，02Vol.39（2）：86-98.
（编辑：王晓明）
