元数据标准在网络多媒体教学素材库设计中的应用.doc

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1、中文论文题目: 元数据标准在网络多媒体教学素材库设计中的应用英文论文题目: Application of Metadata Standard in Designing a Web-Based Instructional Multimedia Resource System摘要： 本文从定义入库规则，规范化素材描述，规范素材格式和标准标记语言四个方面论述了元数据标准在网络多媒体教学素材库设计中的应用，并着重从入库规则和素材描述的规范化两个方面讨论了设计方案。在入库规则方面，详细论述了对入库编码生成的智能化设计和实现。在规范化素材描述方面，讨论了基于学习对象元数据描述和现代远程教育资源建设技术规范

2、的素材分层描述。关键词： 多媒体教学素材库 元数据标准 现代远程教育资源建设技术规范Abstract： This paper discusses how to build a web-based instructional multimedia resource system based on metadata standards from four aspects: the rule of storing resource to database, standardization of data description, standardization of resource data fo

3、rmat, and Markup Language. This paper focuses on the design of intellectualized creation of code when storing data to database and layered description of resource data based on the combine of the IEEE LOM and The Distance Learning Technology Standard. Keywords： web-based instructional multimedia res

4、ource system metadata standards The Distance Learning Technology Standard元数据标准在网络多媒体教学素材库设计中的应用Application of Metadata Standard in Designing a Web-Based Instructional Multimedia Resource System王传华 魏树权 卢洁 刘超（中国农业大学 信息与电气工程学院 北京 100094）摘要：本文从定义入库规则，规范化素材描述，规范素材格式和标准标记语言四个方面论述了元数据标准在网络多媒体教学素材库设计中的应用，并着

5、重从入库规则和素材描述的规范化两个方面讨论了设计方案。在入库规则方面，详细论述了对入库编码生成的智能化设计和实现。在规范化素材描述方面，讨论了基于学习对象元数据描述和现代远程教育资源建设技术规范的素材分层描述。关键词：多媒体教学素材库 元数据标准 现代远程教育资源建设技术规范Abstract： This paper discusses how to build a web-based instructional multimedia resource system based on metadata standards from four aspects: the rule of storin

6、g resource to database, standardization of data description, standardization of resource data format, and Markup Language. This paper focuses on the design of intellectualized creation of code when storing data to database and layered description of resource data based on the combine of the IEEE LOM

7、 and The Distance Learning Technology Standard. Keywords： web-based instructional multimedia resource system metadata standards The Distance Learning Technology Standard1 引言中国农业大学承担着国家教育部新世纪高等教育教学改革工程项目现代教育技术系统建设及运行机制的研究与实践。作为该项目研究的内容之一，学校先后分两批设定16门课程的多媒体教学素材库建设项目，同时建立网络多媒体教学素材库管理平台。本文就网络多媒体教学素材库管理平

8、台建设中元数据标准的应用进行了论述。为了有效地管理多媒体素材库以实现教育资源的共享，应通过相应的标准对资源进行规范化，并且进行统一的组织，以提高资源的利用率。面对容量巨大、无法进行人工管理的信息资源，一般采用元数据（metadata）来描述。元数据也被称为是关于数据的数据，是专门用来描述数据的特征和属性的，它能用来支持电子资源的定位、发现、评估和选择等。元数据规范提供了一个定义元素的结构，它可以根据元素的使用和表现要求来对资源提供描述和分类，使得寻找和使用资源的过程更有效。2 多媒体教学素材库的功能多媒体教学素材库的主要功能为：个人素材库功能、公共素材库功能、素材管理功能、素材查询功能。(1)

9、 个人素材库功能：为了方便教师对自己所教课程的素材进行管理和使用，为教师设计了个人素材库功能。它为教师提供了一扇“窗口”，通过这扇“窗口”，教师可以浏览所有由他本人上传的素材，并有权对这些素材进行增加、删除和下载。(2) 公共素材库功能：是所有个人素材库中的素材的集合，公共素材库中的素材可供所有用户进行检索、浏览和下载。(3) 素材查询功能：l 素材库中建立了树形列表导航模块，以我国高等学校专业目录的编码为基础，对素材进行不同级别的分类，用户可以根据导航模块定位到自己所需的素材。l 素材库支持简单检索和高级检索功能。(4） 管理功能：l 用户管理功能：系统管理员使用此功能确定、识别用户身份并分

10、类设定用户权限或禁止用户登陆。l 素材管理功能：系统管理员可对素材进行增加、删除、修改、检索、备份等操作。3 多媒体教学素材库建设方案LTSC(Learning Technology Standards Committee) 是IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 成立的一个专门研究教育软件、教育资源、教育信息系统开发管理和维护规范的标准化组织，该组织所提出的LOM（Learning Object Metadata）是当前最重要的关于网络教育资源的数据模型。我国远程教育技术标准委员会参照IEEE的LOM模型进行了本土化工

11、作，制定了现代远程教育资源建设技术规范（以下简称技术规范），提出了教育资源元数据的描述框架。技术规范是一个较为宽泛的标准，它从三个角度进行规定：一是从资源的技术开发角度，提出一些最低的技术要求；二是从使用用户角度，为方便的使用这些素材，需要对素材标注那些属性，并从可操作性的角度，规范了属性的数据类型及编写类型。这部分参考了IEEE的LOM模型，从制作素材的简便性，使用素材的方便性角度上选取了一些最为普通的元素；三是从管理者的角度，提出了管理这些素材的管理系统以及远程教育工程的教学支持平台所具备的一些基本功能。在参照国家技术规范和LOM的基础上，我们采用核心集，可选集、特定扩展集和任意扩展集对素

12、材库内的资源进行描述。3.1 定义入库编码规则为了保证素材库内的编码的唯一性，稳定性和可扩充性，按照国家教育委员会1997年颁布的普通高等学校本科专业目录的编码为基础，对素材进行分类。实现如下逻辑树结构：教师分类国家分类教务处分类具体素材树根树根：编码为0，标识为树型结构的源。 国家分类：直接隶属于树根的第二层编码，采用国家分类编码。教务处分类：隶属于国家编码的第三层编码，教务处编码规定某位教师的某门课程编码。教师分类：为第四层编码，教师分类规定了各章节的编码，教师分类编码构架出基本的课结构。具体素材：为第五层编码，是最底层的用户分类.素材的编码=上一层编码|素材名。本项目采用国家标准编码（6

13、位）+教务处编码（6位）+用户自定义编码（位数不定）来定义素材的编码，可以对素材进行分类管理并可以根据某些特定情况进行素材分类的扩展。前6位的学科（专业）编码采用国家标准编码，这样既符合技术规范的规定，有利于素材的共享又避免了素材库内的编码冲突。为了防止专业内不同课程的编码冲突，中间6位采用学校教务处统一制定的课程编码。最后几位由教师自定义，长度由教师自定，教师可以根据教材之间内容和结构的差异，来组织本学科的素材，从而增加了素材库的灵活性。包含国家和教务处分类的目录树是由素材库管理员依据国家编码和教务处编码在系统中建立的，教师只有权对自己所授课程进行分类编码。教师在对课程的章节进行编码时，不需

14、要关心上一级编码的具体内容，只需点击系统自动建立的目录结构树，选中上一层目录，填写本层目录的具体信息，新建的目录编码即可由系统自动生成。教师上传素材的方法与建立新目录类似，所不同的是系统生成素材的编码是由上层目录编码+素材名所构成，上层目录编码和素材名中间用|隔开。在生成编码的全过程中，生成编码的方法和编码具体内容对教师来说是完全透明的，这样设计极大的方便了教师进行操作。例如：农学学科植物生产类园艺专业“园艺概论”课程的第二章第一节第一小节的编码为090102030229020101，第一小节的素材编码为第一小节编码+“|”+素材名。其中090102为第一层编码，是国家标准编码。030229为

15、第二层编码，是教务处制定的课程编码，020101为教师根据教材章节结构定义的编码。如下图所示： 农学（09）植物生产类（0901）园艺（090102）园艺概论（030229）第二章园艺植物的生物学原理（02）第一节 园艺植物的营养生长（01）小节一 种子和幼苗（01）玫瑰幼苗图片（01）水产类(0907)农学 （090101） 根据如上所述设计出可扩展的分类目录结构表（Level表）字段名字段代号数据类型备注IDCIDInt系统自动标号，主键本级目录编码LcodeChar目录中文名称NcatalogueChar显示名称上级目录编码SupLcodeChar父目录编码当前目录是否为最底层目录IFB

16、ottomChar素材只能加在最底层目录目录创建人标识UserNameChar用户注册名目录介绍IntroductionChar3.2 规范化素材描述根据技术规范，素材可以分为五大类：图形/图像素材，文本素材，动画素材，视频素材，音频素材。技术规范为每类素材规定了需要标注的属性。这些属性中既包含可与LOM中的元素相对应的属性，也包含LOM模型规定以外的关于各类素材特有的技术属性。 （1）素材资源的核心集是由LOM中的必须元素构成的。核心集是教育资源元数据实现互操作的基础，是网络教育资源最基本的描述信息。利用这些基本信息，可以方便的对资源进行分类、查询和定位。在素材库建设中，我们采用的核心集是根

17、据LOM规范并参考技术规范的基础上制定的。这些核心元素为：LOM的元素相应素材属性通用/标题素材ID通用/描述素材介绍通用/关键字素材关键词通用/语言素材语言生存期/贡献者/实体 当生存期/贡献者/角色=“作者素材编著者生存期/贡献者/实体 当生存期/贡献者/角色=“发行者”素材发布者注册名生存期/贡献者/日期素材编写时间（年） 素材编写时间（月）技术/格式数据格式分类/分类单元/条目 当分类/目的=“学科”学科（专业）（2）LOM中的可选数据元素构成了可选集，它是对核心集的扩展。本文采用的可选集中的元素是技术规范中所规定的素材应标注的属性。适用于所有类型素材的LOM中的可选元素为：LOM的元

18、素相应素材属性教育/环境适用对象关系/资源 当关系/类型=IsBasedOn.来源技术/大小数据量不同类别素材特有的LOM可选元素（以音频素材为例）为：LOM的元素相应音频素材属性技术/持续时间播放时间分类/分类单元/条目 当分类/目的=“教学目标”情感类型（3）由于每类素材都有其特有的技术属性，例如音频素材的声道数。为了解决这个问题技术规范中对特定资源的扩展数据元素组成了学习资源的特定扩展集，它在LOM标准的基础上进行相应扩展，解决了某些特定的资源需要特定的元数据来描述的问题，增强了灵活性和描述能力。（4）在素材库建设的过程中，综合考虑到用户使用和系统管理的需求后，本文又在技术规范的基础上作

19、了相应的扩展，为素材添加了一些特定的描述信息，这些描述信息构成了素材的任意扩展集。例如，在素材的属性中我们添加了素材被访问次数这项属性，通过访问次数教师可以清楚的了解到素材使用的情况，对素材的内容进行相应的调整。通过归类各类素材的属性集合，发现所有素材有相当一部分特性是相同的，依据数据库设计原理，设计了记录素材共性的数据表与记录各类素材个性特征的数据表。3.3 规范素材格式为了满足存储和网络传输的要求，根据技术规范与实际应用情况对教师提交素材的格式要加以规定。对上传的不符合规定的素材，要编写相应的程序进行转化。上传素材采用当前大量使用的音频、视频格式，如音频采用WAV、MP3、MIDI；视频采

20、用RM、MPG格式。3.4 标准标记语言在素材库管理平台的实现过程中，应用XML作为信息交换的基础。对学习资源进行绑定是利用XML来实现的，资源描述信息都是以XML进行编码并且进行交换的。XML是一种可扩展的标记语言，它具有强大的文档描述功能，并且形式与内容分离。由于XML本身始终以纯文本形式存在，独立于编程语言， 使它能创建不依赖于平台、语言或限制性约定的开放数据，成为了各个领域数据的首选载体。在远程教育领域，XML已经成为学习对象元数据标准、内容包装标准的最好载体语言。由于我们采用的资源元数据模型是以LOM模型为基础参考技术规范所建立的，是一种层次式的结构，而XML非常适合于表示层次式的模

21、型。应用XML，除了可以在不同系统之间交换信息之外，还可以实现遵循不同教育资源元数据规范的资源信息互相转换，极大方便了资源库系统之间资源信息的交换。4 结束语本文通过实例，讲述了以元数据标准和现代远程教育资源建设技术规范为基础的网络多媒体教学素材库的设计方案。该设计方案将在今后的应用实践中接受检验。本设计方案不当之处敬请专家及同行学者指教。参考文献1 沈中南，学习对象元数据的分层描述，中国远程教育技术标准国际研讨会，中国北京， 2001年2 IEEE Learning Technology Standards Committee (LTSC), Learning Object Model，http:/ltsc.ieee.org/.3 现代远程教育技术规范，教育部现代远程教育技术标准化委员会， 2001年4 高等学校专业目录， 国务院学位委员会、国家教育委员会，1997年5 谢新观， 远程教育概论，中央广播电视大学出版社， 2000年