基于网格社区的教育资源管理研究

论文摘要

教育资源建设是信息化教学的基础,随着教育信息化的深层次推进,教育资源建设在教育信息化建设中的地位已显得十分重要。但是当前的教育资源建设中普遍存在一些问题:资源存储分散,缺乏广泛的合作;标准不完善,网络的异构;不能大范围共享、利用率不高、重复开发现象严重等。其中主要的问题还是没有形成资源的有效共享。网格是伴随着互联网而迅速发展起来的,是构筑在因特网上的一种新的基础设施和新技术。2001年,美国Argonne实验室的Ian Foster博士等指出:网格关心的是在动态的、多机构的虚拟组织中协调资源共享和协同解决问题,核心思想是在一组参与节点(资源提供者和消费者)中协商资源共享管理的能力,利用协商得到的资源池共同解决一些问题。因特网技术实现了计算机之间的信息交换,网格试图在互联网上实现异构资源的全面的受控的共享,将整个因特网整合成一台巨大的超级计算机与巨型资源池。网格具有虚拟性、共享性、集成性和协商性等优势。网格根本目的在于消除资源孤岛,实现资源的高度共享,使网络上的资源得以充分得利用。将网格技术应用于教育资源管理中,将会最大限度地整合现有的教育资源,应用分布式管理思想,对教育资源进行有效的管理,改变目前教育资源管理无序的现状。通过构建一体化的教育智能信息处理平台,消除信息孤岛和资源孤岛,方便教学信息的发布、处理与获取,实现教学资源的共享。论文在分析已有的研究成果基础之上,对网格环境下教育资源的元数据标准、表现与存储形式进行了研究,探讨了网格环境下教育资源社区模型的构建、社区之间的信息共享与消息扩散、基于社区的小世界模型、社区资源发现等问题。本论文的工作主要包括下面几个方面:(1)通过对目前一些教育资源的元数据标准进行分析,探讨了基于学习对象的元数据标准LOM(Learning Object Metadata)作为网格环境下教育资源描述实现的标准。结合网格资源RDF(Resource Description Framework)形式实现了基于RDF和LOM的捆绑,建立了基于LOM的RDF模型,为网格环境下教育资源的统一描述提供了一个参考范例。(2)以LOM中的资源分类标准作为网格社区划分的依据,按照教育资源分类的原则,并根据网格管理体系结构的特点,构建了基于教育资源的网格社区模型作为教育资源管理的框架。(3)根据网格社区的特点,对网格社区的构建、社区的内部结构进行了探讨,并根据网格中资源分布的特点,提出了构建对等网格社区群的理念。对同类教育资源按照对等社区的理念,通过索引层,使得对等社区之间实现了逻辑上的关联。在社区之间建立了信息共享和消息扩散机制,编写了相应的算法,并对结果进行了仿真与评价。(4)根据网格社区的特点,在分析研究网格资源发现的基础上,通过引入小世界的概念,分析网格社区中节点群体所具有的小世界特征,建立了基于网格社区的小世界资源查找模型。提出了基于小世界模型的网格社区中教育资源的动态发现策略,并编写了相应的算法,实现了基于社区动态环境下的教育资源快速、准确发现。对查找的链长进行了理论上的分析,并对算法的效果进行了仿真与评价。基于上述的研究,对基于网格社区中教育资源管理的研究进行了总结,并对今后的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 网格技术概述
• 1.1.1 网格的概念
• 1.1.2 网格的特点
• 1.1.3 网格技术的发展
• 1.2 论文研究背景
• 1.3 论文的研究意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 国外的研究现状
• 1.4.2 国内的研究现状
• 1.5 论文的主要研究内容及创新点
• 1.5.1 论文的主要研究内容
• 1.5.2 论文的结构安排
• 1.5.3 论文的创新点
• 第2章 网格及资源管理概述
• 2.1 网格的体系结构
• 2.1.1 网格的层次结构
• 2.1.2 典型的网格体系结构
• 2.1.3 开放网格服务基础设施
• 2.1.4 从OGSI到WSRF
• 2.2 网格资源
• 2.2.1 网格资源的定义与特点
• 2.2.2 网格资源的分类
• 2.2.3 网格资源的描述方式
• 2.2.4 资源规范描述语言RSL
• 2.2.5 Web服务描述语言WSDL
• 2.2.6 资源描述框架RDF
• 2.3 网格资源管理系统
• 2.3.1 网格资源管理系统的目的
• 2.3.2 网格资源管理系统的功能
• 2.3.3 网格资源管理系统的三种形式
• 2.3.4 网格资源调度组织模式
• 2.3.5 网格资源管理结构模型
• 2.4 网格环境下的资源发现
• 2.4.1 集中式资源发现机制
• 2.4.2 分布式资源发现方法
• 2.4.3 其它资源发现方法
• 第3章 网格环境下教育资源元数据的描述
• 3.1 教育资源的定义和类型
• 3.1.1 教育资源的定义
• 3.1.2 教育资源的类型
• 3.1.3 教育资源建设技术规范的基本结构
• 3.2 元数据及其规范
• 3.2.1 元数据的定义
• 3.2.2 元数据的类型与特征
• 3.3 教育资源的元数据标准
• 3.3.1 学习对象
• 3.3.2 学习对象元数据
• 3.3.3 几种常见的学习对象元数据标准
• 第4章 网格环境下教育资源元数据模型
• 4.1 基于RDF的网格资源描述
• 4.1.1 RDF的模型及形式化描述
• 4.1.2 RDF Schema
• 4.1.3 基于RDF的网格资源描述
• 4.2 RDF的存储形式
• 4.2.1 基于层次目录结构的存储
• 4.2.2 基于关系数据库的存储
• 4.3 基于RDF的网格环境下教学资源描述
• 4.3.1 XML语言对教学资源的描述
• 4.3.2 RDF对教学资源的描述形式
• 4.3.3 RDF元数据的解析过程
• 4.4 基于LOM的RDF元数据模型
• 4.4.1 基于LOM的RDF形式化模型
• 4.4.2 LOM的结构描述
• 4.4.3 基于LOM的RDF形式化描述
• 第5章 基于教育资源的网格社区模型
• 5.1 网格社区的概念与定义
• 5.2 网格社区的划分及内部结构
• 5.2.1 网格社区的划分
• 5.2.2 网格社区的内部结构
• 5.2.3 社区的创建与删除
• 5.2.4 节点加入和离开社区
• 5.3 网格社区群的构建
• 5.3.1 对等社区的定义
• 5.3.2 网格社区群的构建
• 5.4 社区之间的信息共享机制
• 5.5 社区之间的消息扩散机制
• 5.5.1 基于社区的消息扩散机制
• 5.5.2 算法的性能分析
• 5.5.3 检测与恢复机制
• 5.6 系统仿真实验与评价
• 5.6.1 不同长度的网格任务（MI）对模拟时间的影响
• 5.6.2 任务分组对模拟时间的影响
• 5.6.3 采用分组方法时不同粒度时间对模拟时间的影响
• 5.6.4 模拟仿真与结果分析
• 第6章 基于小世界模型的教育资源发现策略
• 6.1 小世界现象与特征
• 6.1.1 小世界现象
• 6.1.2 小世界网络特征
• 6.2 小世界网络模型
• 6.2.1 规则网络与随机网络
• 6.2.2 从规则网络过渡到小世界网络
• 6.2.3 小世界建模
• 6.2.4 网格社区模型中资源发现机制的小世界特性
• 6.3 基于小世界模型的网格社区教育资源发现
• 6.3.1 相关定义
• 6.3.2 基于社区的小世界资源查找模型
• 6.3.3 资源查找算法
• 6.3.4 基于社区的小世界模型资源查找算法性能分析
• 6.3.5 基于社区的小世界模型资源查找链长分析
• 6.4 仿真实验与结果评价
• 第7章 总结与未来的工作
• 7.1 总结
• 7.2 未来的工作
• 参考文献
• 读博期间发表的论文
• 攻读博士学位期间参与的科研项目
• 致谢