数字化学习资源中心建设的探索与创新

导言

    随着信息技术和互联网的高速发展，人类数字信息总量呈几何级数增长。据IDC（国际数据公司）提供的数据显示，2009年全球数字信息总量约为80万PB，2010年增长为1.2ZB。英特尔公司万亿级计算研究项目主管Jim Held认为，目前全球数字信息总量的年增长速度超过了60%。教育作为人类活动的重要领域，信息技术和互联网也必然渗透到教与学的方方面面，越来越多的教学资源以数字形式生产、流动和储存。但这些资源大多分散存储在不同的学习平台、网站和教师的电脑中，加上遵循不同的技术标准，造成数字化学习资源难以聚合、复用和共享。
    为了解决上述问题，适应数字化学习资源快速增长后所带来的共建共享的迫切需要，相关教育、科研部门开展了大量的课题研究和实践探索，其中，中央广播电视大学先后承担了教育部 “国家现代远程教育资源库工程建设”项目、教育部、财政部 “网络教育数字化学习资源建设”项目。这些课题和项目的开展，有力地推动了数字化学习资源中心的建设和优质数字化学习资源的共建和共享。
    本文结合教育部、财政部 “网络教育数字化学习资源建设”项目的实施，对数字化学习资源中心建设中的思路和对策、理论与实践、问题和困难进行了回顾和分析，并期望引起同行关注，进行深入研究。

一、 数字化学习资源中心建设的目标和意义

    教育资源共享一直以来是教育界力图破解的难题。共享之难在于我国教育机构（包括各高校、企业和行业培训机构）间在资源和共享应用平台方面缺乏统一的标准和接口，导致资源难以整合与共享，应用软件间缺乏互操作性；加之行政归属不同，多头管理和条块分割，各类办学机构在资源建设及共享方面缺乏及时、畅通的信息沟通渠道，导致已有优质资源无法得到有效利用，并同时造成大量的重复建设。在经费、资源浪费的同时，又制约了教学质量的提高。
    国家教育主管部门对优质学习资源建设和共享的问题一直非常重视，从2003年开始，批准立项了多个项目，开展各种资源共享的研究和实践，以提升远程教育资源共享的效率和效益。教育部、财政部2008年3月启动的“网络教育数字化学习资源中心建设”项目作为“高等学校本科教学质量与教学改革工程”中公共系统建设项目之一，就是要通过项目实施，整合国家和高等学校等已投入建设的网络教育精品课程及各类优质数字化学习资源，建设相关系统和资源公共服务平台，推进优质数字化教育资源的开放与共享，减少低水平重复建设，为学校、教师、学生提供优质教学资源，从而促进教学质量的提高。项目总体目标是建设国家级数字化学习资源中心，有效整合多方教育资源，推进优质资源的开放与共享，为网络教育和终身学习提供资源支持、服务于高等教育、职业教育、继续教育，进而服务于学习型社会。具体目标包括建构分布存储、统一管理的资源库系统；建立高效运行的学习资源管理和应用系统，连接主要学习平台及教学管理系统，支持百万量级用户规模；整合不少于5000门课程，容量达50TB；初步建立资源共享的机制和模式，面向机构和社会成员开展资源共享应用服务。
    《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》颁布后，很多人包括项目中期检查专家都谈到这个项目所表现出的前瞻性。按照教育规划纲要提出的教育发展战略目标，从人才培养模式的改革到探索终身教育的 “立交桥”，再到推进加强教育信息化等方面，这个项目都有着特殊重要的意义。下一步落实规划纲要有两个关键词，一是教育公平，实际上很多教育公平体现的就是民众对于优质教育资源的共享，当然这里面说的优质教育资源不仅仅是教学的资源。二是提高教学质量，如何充分利用优质的学习资源在提升教学质量方面发挥重要作用，在中国这样一个总体来讲优质教育资源还很匮乏的发展中国家，如何建立一种新的质量提升机制，对于未来教育发展的意义是很重大的。
    从长远目标来看，通过项目的实施，最根本的目标是建成国家级的数字化学习资源中心，发挥五个层面的作用：
    第一层，是要支撑国家开放大学的学历教育和非学历教育的建设，以及提供社会化服务。
    第二层，是为区域开放大学和网络教育学院的学历、非学历教育提供资源的支持和服务。
    第三层，要为普通高等院校、高等职业院校等各类学校和教育机构、培训机构提供数字化学习资源的支持。
    第四层，为社会公众，比如社区学习者的个别化学习提供多样化的数字化学习支持服务。这种直接提供给学习者的服务含有公益性，并且公益性会随着它的发展而越来越明显。
    第五层，引进国外优质的数字化学习资源，同时把我们的数字化学习资源推荐到国外，实现优质数字化学习资源的跨境传输与优质共享。
    由此可见，数字化学习资源中心的建设，对于广播电视大学的发展乃至我国现代远程教育的发展和学习型社会建设都具有重要的基础性作用。

二、 数字化学习资源中心建设的基本思路

    学习资源共享的实现程度受到参与者观念、资源内容、共享技术、服务方式、利益分配及政策导向等多方面因素的影响和制约，要建设并长效运营上述整合海量资源、服务百万级用户的国家级数字化学习资源中心，首先需要分析、厘清与之密切相关的用户、资源、制度、流程、结构五个因素及其相互关系。
    数字化学习资源中心作为一个面向全社会提供数字化学习资源公共服务的实体，其用户既包括资源的使用者，也包括资源的提供者；资源不仅是狭义的教育教学资源，还包括资源库系统、各类应用系统及支撑其高效运行的关键技术，甚至还包括促进学习资源进入共享平台的相关政策；流程和制度则是体现为资源共享、服务、管理过程中形成的相关机制、控制制度、业务及服务规范、实施计划和建立的相应组织；结构指的是因应市场需要而建立起来的产品结构、平台功能结构及业务结构。这五个因素的相互作用、相互影响共同影响了数字化学习资源中心建设目标的实现。（见图1）

图1 网络教育数字化学习资源中心建设运营影响因素

    就是说，数字化学习资源中心的建设和运营，并不是一个单纯的技术问题，也不是资源的简单物理汇聚，它涉及到了技术、环境、经济、管理和文化等诸多方面的复杂问题。要破解这些复杂问题，需要思路清晰，整体规划，重点突破，协调并进。在建设过程中，要重点突出数字化学习资源共享机制、标准、技术和平台方面的研究与实践，在影响资源共享的基础性问题和关键环节上有所突破。具体工作包括:
    用户需求、资源状况、资源标准调研和资源共享机制模式的研究设计；资源库及其应用系统设计、学习平台设计；进行包括关键技术、学分银行、资源评价、知识产权保护及信息安全等相关方面的研究。
    资源库系统、资源库应用系统及学习平台研发；资源整合标准、规范研制；对示范单位建设所要求的课程资源整合入库；完成资源评价、学分银行等项目研发。
    在资源共享和应用机制模式设计、资源公共服务平台开发、数字化学习资源规范化整合等方面都取得了阶段性成果的基础上，开展典型应用示范。

三、数字化学习资源中心建设的几个关键问题

    （一）资源共享的机制及模式问题
    我国大量的教育机构在长期办学过程中，已经投入大量资金建设、积累了大规模的优质教育资源。普遍处于信息孤岛状态，各办学单位投入建设的资源只能局限在本校或较小的范围内使用，资源供需信息交流不畅，使用效率低下，不能充分发挥已有资源的作用和效益，导致重复建设难以避免，造成社会资源的浪费。同时，“高投入，低利用”的现实，一方面提高了学习者的使用成本，另一方面，也增加了资源建设方的投入风险，抑制了建设优质资源的热情，既不利于办学机构，也不利于学习者。造成以上现象的原因有理念、技术、资金等多种因素，但缺少吸引各类教育机构和学习者广泛参与、互利多赢的优质教育资源共享机制是根本原因。
    解决这些问题的根本途径是转变观念，承认数字化学习资源的商品属性，逐步建立数字化学习资源方便交易、交换的有效通道。具体措施包括通过建立会员制和资源共享应用基金来实现资源的共享。总中心和分中心都是平等的资源中心会员，会员每年需要缴纳一定数量的会员费，会员费和其他来源的资金（如捐助资金等）共同构成资源共享基金。同时，原则上要求每个会员提供一定数量的共享资源成为会员资源。依托资源中心平台，会员资源在分中心会员间完全免费共享；每年会员资源提供方将根据会员资源的贡献率（会员提供的资源占资源总量的比率）和使用率（会员提供的资源并使用的数量占总使用量的比率）获得共享基金分成；同时，会员资源每年按照一定比例转为所有用户都可以使用的免费资源，以激励会员资源的更新和为全社会提供免费共享的教育资源。
    除会员资源外，资源中心还要扩大资源来源，引入非会员机构，提供大量的完全免费资源和有偿定制资源。会员资源、免费资源、定制资源其属性在实际操作过程中可以互相转换（如会员资源可以转换为免费资源），并以此带动资源使用者的流动，为资源共享的参与者带来用户。（见图2）

图2 网络教育数字化学习资源中心资源属性构成及特点

    （二）资源公共服务平台软件系统的设计开发
    近年来，全国各类教育机构建设了相当数量的教育资源库，但由于各类资源库在开发标准、管理规范、结构框架、采用的软硬件平台等方面存在很大的差异，资源库系统彼此独立、自成体系，彼此间没有统一的标准和接口，应用软件间缺乏互操作性，致使系统与系统之间很难相互通信和共享资源。要解决这些问题，设计开发平台软件系统时，必须认真研究资源公共服务平台的应用目标和服务对象的需求，做好资源中心平台的总体架构及子系统的功能设计，并对其中涉及的关键技术进行专项研究。
    1.平台的设计开发
    根据资源中心资源整合及应用的特点，我们把系统架构为总中心与分中心系统两级平台，实行目录信息统一管理，资源实体分布存储。为用户提供集约化服务，实现两级平台间的用户信息、目录信息、供需信息、交易信息、资源推荐、互动交流、资源推广等数据交换。 此系统设计思路既兼顾分中心自主管理自有资源的需求，又实现了总中心和分中心采用同样的标准和接口，彼此连通，具有分布式、标准化、支持互操作、用户透明访问等特点。（见图3）

图3 网络教育数字化学习资源中心平台架构

    平台由资源库系统、学习平台、交易系统、导航系统、学分银行、个人发展档案、人力资源广场等子系统及在线/离线编目工具、导入导出工具、目录收割工具、网络课程制作工具、统计工具、分中心认证管理、外部应用接口相关工具构成。（见图4）（未完待续）

图4 数字化学习资源中心平台子系统构成及相关工具

2. 关键技术研发及应用
    在平台的开发过程中，我们对海量资源实体存储和管理、WCF分布式数据通讯、元数据互操作、海量信息资源的快速定位搜索、复合文档的自适应、用户终端的自适应、分层流媒体自适应等关键技术开展了研究及应用。
    （1）资源海量存储
    基于定制的高端服务器操作系统，采用大规模可扩展分布式文件系统和数据库技术，实现共享资源的物理层面的统一储存管理，支持存储容量的持续在线扩展。保证5000门课程和50TB的存储容量。
    （2）元数据标准应用和异构资源转换
    对资源的元数据进行结构化规范整理，通过一系列的工具辅助进行元数据的编辑、转换、导入和导出等操作，使得资源能够更方便存储和管理，实现元数据的标准应用。
    （3）资源同步
    采用分布式计算、效用计算、虚拟化、负载均衡等技术，实现对分散在各地的数字化学习资源进行同步和统一管理。
    （4）资源检索
    采用中文智能分词、语义分析等自然语言处理技术，实现了毫秒级别的检索速度，98%的准确度，保证对资源的快速定位访问。
    （5）用户透明访问
    采用远程过程调用（RPC）、表象化状态转变（REST）等技术，构建统一身份认证平台（用户中心），实现各分中心用户的单点登录，提供资源共享服务。
    （6）大规模用户并发
    采用通过路由映射表进行访问调度、基于负载均衡的多服务器集群调度和使用专业服务器为大访问量资源提供服务等三种方式提高访问性能，支持大规模用户的并发访问。
    （7）建立与在线学习平台的接口
    与主流学习平台建立相关接口，实现资源平台与主要学习平台的连通。
    （8）实现对资源的多种终端访问
    开发了支持多终端访问的系统，设计实现网页内容分析工具和网页自适应策略，在保持网页内容丰富性和可理解性的同时尽量减少用户访问的负担，实现面向多种终端的教育资源自适应传输软件系统，以计算机访问为主体，支持数字卫星电视和手持终端的访问。
    （9）资源共享平台的网络信息安全
    为保障数字化学习资源中心的安全运行，我们开展了“网络安全与信息管理系统研究与开发应用”的专项研究，从项目建设实际出发，以应用为导向，分析分中心节点资源库的重要组成部分，研发了资源库网络保护系统、应用安全管理系统、信息保密防护系统。包括应用安全管理、静态网页保护、防跨站攻击、SQL注入过滤控制等。
    此外，为优化资源配置，促进校际优质资源的共享，为学生提供一个自由、开放、终身的学习环境，项目开展了学分银行系统的研究，搭建了学历与非学历衔接、不同教育形式内学分积累与转换的学分银行系统，实现了学分银行的学分认证、学分转换、学分累计、学分检索等主要服务内容。
    （三）海量资源的整合及评价问题 
    1. 海量资源的整合
    （1）建立资源分类及资源属性元数据标注的统一规范
    数字化学习资源中心作为资源公共服务平台，其面向多样化用户的公共服务能力与进入资源中心体系内的资源来源、种类、数量规模等密切相关。而资源的标准化是实现数字教育资源共享与重用的前提条件。
    目前不同教育机构自建资源通常遵循不同的技术标准建设，按照不同的元数据标准进行描述，按照分类标准进行存储管理，这势必造成资源整合共享困难。
    在项目实施过程中，我们研究了教育资源共享应用领域对资源分类的需求及当前主要分类方式，并结合项目任务需要确定了资源中心资源分类的基本原则、构架并编制了资源中心资源分类体系。主要包括课程分类及课程学习资源分类。
    其中课程分类中学历课程分类是在教育部本科、高职高专、中职学科专业目录及GB/T13745-2009（学科分类与代码）基础上制订，包含13个一级分类、近200个二级分类。非学历课程分类则是基于应用调研基础上制订，包含18个一级分类、108个二级分类。
    课程学习资源分类，在《教育资源建设技术规范》（CELTS-41.1）基础上，制订了包含媒体素材分类和媒体教学属性分类的分类体系。包含9个一级分类、69个二级分类。
    资源元数据标准方面，在研究国内外教育资源元数据标准（包括Dublin Core、LTSC LOM和ADL／SCORM等）及其应用情况基础上，结合我国应用实际，项目组确定资源中心项目资源元数据标准应用方案（在GB/T21365-2008的基础上扩展定义了44项元数据）。已向全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会提出标准符合性测试申请。
    （2）形成一套完整的资源整合规范和流程
    制定资源入库加工、编目规范
    具体包括资源加工、组织方面的标准化，采用元数据方案方面的标准化，资源标识、描述形式及结构等方面的标准化等。
    在充分考虑用户使用需求的前提下，“中心”制定了“媒体素材资源编目规范”、“课程资源编目、关联规范”、“视频资源剪辑加工规范”、“媒体素材资源加工规范”四大类通用规范，以及在通用规范基础上结合资源的个性特点形成的“国家精品课程（含网络精品课程）资源编目规范”、“电大开放课程媒体素材资源编目规范”等九个专用规范。资源编辑人员按照统一的规范进行资源编目加工，保证了资源入库的质量。
    建立资源整合规范和流程
    在实践探索的基础上，项目组建立了从资源需求调研到规划引进、加工、编目、审核、发布、应用的整合流程。在需求环节，通过问卷、访谈等方式深入挖掘分中心、机构用户和个人用户的资源需求，从而确定资源整合的对象和范围；针对挖掘的所得需求，通过免费获得、交易交换以及合作共建等多种引进方式获得资源，然后根据加工、编目工作规范进行资源入库，这些入库的资源将为教师的教和学生的学提供资源支持。（见图 5）

图5 资源中心资源整合流程

    （3）形成资源整合、共享服务的业务模式
    根据不同数字化学习资源的特点，我们设计了资源实体整合、目录整合、异构库资源整合三种资源整合的业务模式。资源实体整合是对数字化资源实体进行编目、入库；资源目录整合对数字化资源属性信息、链接地址信息进行编目入库；异构库资源整合是指与异构资源库进行合作，通过元数据对照映射等方式进行资源整合。
    整合的资源以三种组织形式向用户提供：课程、媒体素材、专题。课程资源有“课程资源包”、拆分重组课程、URL链接课程三种形式；媒体素材是经过素材化拆分的资源，以减小资源粒度，实现资源的小粒度复用；专题资源是将媒体或课程资源围绕某一主题进行重组，便于导航和按类别使用。
    截至目前，在上述规范和流程指导下，我们已经整合了来自电大系统、普通高校及网院、职业院校、培训机构、出版机构、港台以及国外教育机构的课程资源3600门，整合的资源总容量超过16TB。已拆分、加工、规范化编目入库视频、文本、课件、试卷/习题、动画、案例等类型的素材资源4.5万多条，内容涵盖学历高等教育、农村教育、社区教育等多种用途的资源。随着项目试点应用工作的进一步开展，相信资源总量会有大幅提升。
    2. 优质资源的评价与认证
    数字化学习资源形式多样，数量庞大且增长速度快，内容丰富但在质量上良莠不齐，实效上有长期性和短期性，更新速度快。如何保持资源库系统有效的“新陈代谢”，使优质资源脱颖而出、劣质资源自然淘汰，这是资源库建设的重要问题之一。
    在当前国内缺乏权威的专门的资源鉴定机构、评价标准体系尚不完善的情况下，项目尝试从学习者的角度出发，建立数字化学习资源评估指标体系，设计高效利用该指标体系的解决方案。具体包括：
    （1）学习者及其在线学习行为研究
    从学习者角度出发的数字化资源评估指标体系首先要研究的是学习者及其在线学习行为。得到学习者个性特征模型，学习者在线学习行为习惯等重要结论。将学习者划分为若干抽象类。
    （2）网络教育资源研究
    根据“网络教育数字化学习资源中心建设”项目的前期研究成果，分析网络教育资源的种类、表现形式、内容特征等，找到适合学习者自主学习的资源属性，并根据适合自主学习的资源属性建设测试资源库。
    （3）支持个性化学习的网络教育资源评估体系设计 
    根据学习者及其在线学习行为习惯，设计网络教育资源评估指标体系（完整的指标体系约包含6个维度，46项二级指标），并采用专家法（教学设计专家、教学内容专家和教育技术专家）等经验性方法初步评估指标体系的合理性。
    （4）算法研究
    从学习者的角度出发，设计综合评估数字化学习资源质量的智能算法。该算法忽略数字化学习资源类型丰富、分布异构、标准不统一等特点，从学习资源使用频率、学习者学习效果被动测评和主动反馈、成本效益等维度，由学习者主动或被动地对数字化学习资源的质量进行评价，通过对这些反馈数据的挖掘，实现对于不同学习者对数字化学习资源质量的评价。
    （5）网络教育资源评估插件工具研究
    在网络教育资源评估指标体系研究成果的基础上，利用先进的J2EE技术，开发应用评估体系的相关插件。最后，将初始化后的网络教育资源评估工具应用于真实环境，测量评估工具的自适应能力，根据测量结果，优化评估工具，为推广应用准备。

四、数字化学习资源中心运行机制与应用试点

    要建设好数字化学习资源中心，必须重视长效运行机制的建设，即要保证资源整合数量的可持续增长，保证资源共享服务的可持续开展。要达到这一目标，需要通过建立互利多赢的资源共享应用机制和“分中心体系”来实现。
    分中心体系由总中心和相当数量的地区、行业、院校、培训机构分中心共同构成，总中心和分中心共同构成资源公共服务平台，共同形成辐射作用最强的资源目录中心、资源交易中心和资源联盟。并在此过程中，探索形成促进优质资源共享使用的公共服务模式和运行机制。
    分中心体系中，由于分中心构成多样，彼此同时既是资源的来源（提供者），也是资源的使用渠道（使用者），总中心和分中心地位平等，共同组成的资源联盟，共同决定资源共享应用机制。这样既保证了资源来源的多样性也保证了资源共享使用的高效率。（见图6）

图6 网络教育数字化学习资源中心分中心体系构成

    在资源中心分中心体系的具体运作中，各级广播电视大学、普通高校网络教育学院、高职高专院校、地方远程教育中心、社会培训机构、出版机构、学习型企业、学习型乡镇、学习型社区及其他终身教育办学机构都可以自愿申请并经审核后成为分中心或示范应用单位，总中心为其提供资源库管理及应用系统软件、系统部署与应用的技术支持以及其他服务。
    项目典型应用示范工作主要任务是通过多种方式整合多种来源的社会数字化资源，初步形成促进优质数字化学习资源产生、流动、共享的相关机制和模式，并在应用过程中验证已设计的机制与模式的有效性及可行性；初步实现“资源共享服务平台”对数字化学习的支持服务，同时验证、优化资源共享服务平台的相关功能；初步建成能够有效应用“数字化学习资源共享机制和模式框架”的示范单位，构建由总中心及分中心构成的国家级数字化学习资源中心体系。
    从某种意义上讲，项目试点工作能否达到如期目标将决定项目的成败。资源标准、共享平台、优质资源的拆分、聚合及其评价，这些工作的价值和意义都需要通过试点来验证。而试点过程中，又不可避免地会遇到体制碰撞和机制的冲突。如何利用先进的信息技术和互联网技术，将传统层级结构的不同办学主体变成一个资源共建共享的合同网络，如何通过共享基金的设立，调动不同资源拥有者的共享积极性，不断扩大资源共享的范围，都是需要长期探索的问题。另外，在资源共建和共享工程中，不可避免地会遇到版权保护问题，同传统出版的版权保护问题相比，数字化资源的版权保护环节更多，问题也更加复杂。

结语

    随着计算机和网络的普及，数字化学习资源在教育中的地位和作用日益突出。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出: 加强优质教育资源开发与应用；加强网络教学资源体系建设；引进国际优质数字化教学资源；开发网络学习课程；建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享。“网络教育数字化学习资源中心建设”项目的有效推进，已经成为落实纲要的有力措施。建立国家级的数字化学习资源中心体系，对于整合各级各类教育资源，搭建国家级教育公共服务平台，提升教育信息化水平，特别是对于建设中的国家开放大学和区域开放大学都会起到积极的支撑作用。“网络教育数字化学习资源中心建设”项目虽然实施已近三年，做了大量工作，取得了许多突破性进展，但从未来面临的挑战和任务而言，优质数字化学习资源的共建与共享，仍然任重而道远。

    （作者严冰系中央广播电视大学副校长；单从凯系中央广播电视大学研究员、教育部财政部网络教育数字化学习资源中心建设项目办公室主任）