基于SOA的在線學習資源集成模式的研究

徐媛媛　郭麗曉

摘要：隨著信息技術和學習理論的發(fā)展，以虛擬學習、移動學習為代表的新型在線學習方式也逐步進入了大眾的視野，但是受限于不同學習平臺之間資源共享、復用難等問題，嚴重影響以學習者為主導的個性化學習需求。為解決現(xiàn)階段在線學習出現(xiàn)的瓶頸，研究基于SOA架構的在線學習資源集成模式，能夠以輕量級的方式在不影響原系統(tǒng)的情況下，實現(xiàn)對于不同技術框架下的資源平臺之間的數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)對在線學習資源的共享、提高檢索能力等，為個性化、可持續(xù)的在線學習提供新的解決途徑。

關鍵詞：SOA；在線學習；移動學習；個性化學習；資源整合

中圖分類號：TP393.02 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）24-0163-02

Abstract： With the development of information technology and learning theory， virtual learning， mobile learning as a representative of the new online learning methods have gradually entered the public view， but limited on sharing resources between different learning platform， multiplexing difficulties and other issues， the serious influence to learners for leading the personalized learning needs. In order to solve the bottleneck of the online learning study SOA based online learning resource integrated model， can in a lightweight way without affecting the original system， for different technical framework of the resources platform of data integration， Realize the sharing of online learning resources， improve the ability to retrieve and so on， in order to provide a new way to solve the personalized and sustainable online learning.

Key words： SOA； online learning； mobile learning； personalized learning； resource integration

1 引言

近年來在教育領域以構建主義為代表的學習理論得到廣泛的關注，該理論更加強調(diào)學習者的主體地位，提倡情景學習、協(xié)作學習等新的學習思路，為教育的發(fā)展指明了一個方向，信息技術的發(fā)展則為這一理論的實踐提供了基礎。網(wǎng)絡在線學習、移動學習的發(fā)展為學習者個性化學習提供了途徑。據(jù)統(tǒng)計，至今世界各國的在線注冊學生人數(shù)占高等教育人數(shù)的比例已超過25%。然而面對與日俱增的在線學習類型，和龐大的在線資源基數(shù)，在線教育遇到的瓶頸。質(zhì)量參差不齊的教學資源，異構平臺間的資源孤島問題，都是的人們很難獲得理想的學習效果。如何整合現(xiàn)有的在線學習資源，提供一個易拓展、易維護的資源集成方案迫在眉睫。

2 在線學習現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 在線學習應用研究

E-Learning也稱在線學習，是指在計算機網(wǎng)絡環(huán)境下開展的學習模式，這種基于技術的學習可以最大程度的利用網(wǎng)絡信息資源，讓學習地點和時間不再局限于傳統(tǒng)的教學環(huán)境中，特別是以移動學習為代表的在線學習模式，這種方式在利用碎片化時間實現(xiàn)自主學習方面的特點更加突出。

在線學習應用領域非常廣，從早些時候的遠程教育拓展到了現(xiàn)在的企業(yè)培訓、教師培訓、技能培訓和私人定制的個性化教育等，可見在教育領域中在線教育的地位日漸重要起來了，學者們對這方面的研究也是只增不減。在線學習應用方面中比較重要的有對教學模式和資源建設的研究。通過研讀近幾年相關文獻資料可見，關于在線學習的研究分為兩個階段，前一階段是著重與傳統(tǒng)教學模式的對比式研究，在此基礎上研究出了自主學習、研究學習、個性化學習及引領式學習等新型學習模式，資源建設開始走向數(shù)字化建設。后一個階段圍繞以學習者為中心的學習績效研究，相關的學習模式有混合式教學、案例教學、情景教學等，這個階段的資源建設也是以學習者需求為出發(fā)點，提供情景化、個性化的配套資源建設。總體來看，在線學習的應用研究越來越注重學習者的主體地位和教育者的主導作用相結合，研究方向也逐步從簡單的資源建設，轉(zhuǎn)向活動設計、交互設計和質(zhì)量等方面擴展。

2.2 在線學習資源

雖然目前的在線學習資源建設已取得了一定的成果，但是面臨的問題也隨之產(chǎn)生，主要有以下幾點：（1）資源孤島現(xiàn)象。目前包括移動學習在內(nèi)的在線學習平臺數(shù)量繁多，目前大多數(shù)平臺之間的學習資源存在孤島現(xiàn)象，為了提供給學習者更全面的學習資源，發(fā)布者不得不重復的上傳分享資源，這個不僅造成網(wǎng)絡資源存儲的冗余，也加重了教育的成本；（2）在線資源數(shù)量不斷增加。在線學習資源基數(shù)很大，但是質(zhì)量、水品不一致，導致使用者檢索困難，難以分辨資源的好壞，影響其學習效率；（3）資源類型多樣化。隨著技術水平的發(fā)展，在線學習的資源類型也不斷豐富，除了文本、圖片還包括了視頻、語音等多媒體資源，這給檢索和使用都帶來了不便；（4）資源碎片化。與傳統(tǒng)課堂按照大綱傳授知識不同，在線學習資源一般存在碎片化的特點，沒有合理的方案，容易導致學習者難以系統(tǒng)化的進行學習。

就現(xiàn)階段而言，在線學習主要的發(fā)展方向是按照不同類型學習者的需求為學習者提供個性化的學習服務，然而這些問題的存在嚴重阻礙了在線學習的可持續(xù)發(fā)展。本文通過研究面向服務的SOA架構，結合現(xiàn)階段在線學習在資源方面存在的問題，提出一種面向服務體系結構的在線學習資源集成方案，目的在于最大程度的整合在線學習資源，避免網(wǎng)絡資源的冗余，并對資源進行合理化的分類管理，為學習者提供系統(tǒng)化、個性化的優(yōu)質(zhì)資源推薦。

3 SOA概況

SOA即 Service Oriented Architecture ，也就是我們所說的面向服務的架構。架構是構建系統(tǒng)的準則，企業(yè)架構則是站在更長遠的戰(zhàn)略角度來規(guī)范系統(tǒng)的整體搭建，目的在于將跨企業(yè)的、零散的流程和業(yè)務優(yōu)化進一個集成的環(huán)境，它可以及時響應變更并有效的支持業(yè)務戰(zhàn)略的交付。SOA是一個組件模型，是能夠?qū)崿F(xiàn)按需將業(yè)務進行關聯(lián)的企業(yè)級架構，在這個架構中的任何業(yè)務都被封裝成服務，服務之間都相互獨立，但可以通過定義好的接口進行通信。依據(jù)需求可以發(fā)送請求，通過網(wǎng)絡將高內(nèi)聚低耦合的業(yè)務組件進行組合、關聯(lián)使用，這是一種更靈活、可重用、低成本的企業(yè)系統(tǒng)設計理念。

在SOA體系架構中有三種角色：服務提供者、服務消費者和服務注冊者。如圖1所示：

（1） 服務提供者：對網(wǎng)絡請求進行響應，將自己的服務發(fā)布到注冊中心的實體。

（2） 服務消費者：服務的消費者分為直接消費者和間接消費者。直接消費者是指通過注冊中心，向提供者發(fā)送請求，并使用服務的實體，可以是應用程序、軟件模塊或者另一個服務；間接消費者一般是指學習者，通過在線學習平臺之間的快速共享服務來獲取所需要的學習資源。

（3） 服務注冊者：對已封裝的服務提供Web服務的存儲、分類、檢索功能的實體。

WSDL，UDDI和SOAP 是SOA體系中三個基礎性的部件。其中WSDL是用來描述服務的協(xié)議，UDDI是查找和注冊服務的協(xié)議，SOAP則是用于傳輸?shù)膮f(xié)議（Web服務的默認機制）。主要流程是服務的消費者通過UDDI查找所需要的服務，獲取WSDL描述，在通過SOAP來請求該服務。

4 基于SOA的在線學習資源集成

4.1 SOA架構下的數(shù)據(jù)集成框架

目前在線學習資源呈現(xiàn)的數(shù)量多，質(zhì)量參差不齊，復用和共享性較差等問題，特提出基于SOA的在線學習資源整合模式，面向服務的SOA架構重構的在線學習資源模式，實現(xiàn)資源封裝、資源共享、分類檢索、用戶權限認證等功能，通過標準化的接口將在線學習資源以服務的形式發(fā)布出去，提供給在線學習的課程平臺和應用軟件調(diào)用，為網(wǎng)絡在線教育的進一步發(fā)展提供新的解決思路。

在基于SOA架構的在線資源集成框架的結構中，自下而上可大致分為三層：服務提供層、服務管理層和服務消費層。如圖2所示，在該結構主要為實現(xiàn)在線資源集成和管理，當中不同功能構件分布在不同的層，通過這種方式更好的提高了整個框架系統(tǒng)的拓展性。

（1） 服務提供層。原有的在線學習資源系統(tǒng)（服務提供者），包括課程平臺、應用程序、移動資源平臺及其他工具類資源。提供者可以將自己的部分功能或數(shù)據(jù)拆分成獨立、完整的功能組件，這些組件通過嚴格的分類并發(fā)布到接口平臺提供給消費者選用。例如平臺中某一課程的資源數(shù)據(jù)，或者是某網(wǎng)站提供的英語朗讀工具等。

（2） 服務管理層。該層主要負責管理提供者在接口平臺發(fā)布的服務以及其他權限管理等。該層對服務提供者發(fā)布的服務進行包裝，并由SOA的注冊中心向服務消費者提供存儲、檢索等服務。

（3） 服務消費層。該層主要是提供給消費者一個統(tǒng)一身份認證及服務展示的功能。直接消費者，也就是其他的在線資源系統(tǒng)按照需要規(guī)劃個性化的需求模型，通過按需檢索獲取接口平臺中符合要求的服務。間接消費者，也就是學習者在統(tǒng)一身份認證后，直接訪問已經(jīng)集成的在線學習資源。

4.2 基于SOA的在線學習資源集成框架的優(yōu)勢

在整個架構中，主要有服務使用者和消費者兩大角色，其中消費者分為直接消費者和間接消費者。從這三個角色的視角來分析該架構的優(yōu)勢。

（1） 服務使用者

共享資源更便捷。SOA架構中的服務都是通過統(tǒng)一標準的接口對外通信的，所以資源的提供者只需要將資源發(fā)布在一個平臺，其他平臺或系統(tǒng)就可以分享到該資源。

資源管理更安全。通過云集成平臺可實現(xiàn)對資源使用權限和分享的資源結構進行嚴格的管理，防止資源被濫用；采用敏捷設計，按需分配資源，實現(xiàn)資源與業(yè)務相分離使用者無需知道資源的具體位置所在；松耦合的結構，一般使用者使用過消息傳遞來獲取需求，而不是具體的接口文件，因此難以得知該服務的技術細節(jié)。

（2）服務直接消費者

系統(tǒng)建設、維護成本低。建立在以 SOA基礎上的信息系統(tǒng)，當需求發(fā)生變化的時候，不需要修改提供業(yè)務服務的接口，只需要調(diào)整業(yè)務服務流程或者修改操作即可。相對于整體的調(diào)整而言，這樣的建設和維護成本是比較低廉的。

系統(tǒng)具有更好的伸縮性。按照業(yè)務需求組合相對獨立的功能組件，使服務提供者可以互相彼此獨立地進行調(diào)整，以滿足新的服務需求。

資源共享性、復用性強。目前的在線學習資源類型豐富，課程平臺或者應用軟件沒有統(tǒng)一的標準，導致平臺之間的資源存在孤島現(xiàn)象，降低了資源的復用性。從SOA的架構思想出發(fā)，按照統(tǒng)一的標準重新封裝資源服務，以接口的方式提供給其他課程平臺或者應用程序使用。例如在線翻譯工具，云計算是SOA架構的一種實現(xiàn)方式

（3）服務間接消費者

統(tǒng)一身份認證。對于學習者而言，要獲取豐富的網(wǎng)絡資源可能要在不同的平臺進行查詢，與此同時需要記錄的用戶名密碼也越來越多，不僅不安全，而且容易混淆。通過應用程序接口平臺的統(tǒng)一管理，用戶可以進行統(tǒng)一的身份認證。

資源查詢優(yōu)化?，F(xiàn)在的在線學習資源都分布在各大平臺或者系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，并不能通過普通搜索來獲取匹配的資源。通過SOA對注冊的資源服務進行分類管理，通過添加有效的關鍵字來優(yōu)化檢索。

個性化推薦。在SOA架構中，每一個資源服務都是元數(shù)據(jù)，請求者可以按照自己的個性化需求來發(fā)送請求，獲取相應的資源服務進行分布式部署、組合使用，以此來實現(xiàn)個性化的學習需求。

4.3 SOA架構實現(xiàn)技術

基于SOA的架構的服務得以構建起來是建立在開放的規(guī)范標準之上。Web Services是使用開放協(xié)議進行通信的應用程序組件，是簡單的消息接受框架，能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺傳遞，因此成為了SOA得以實現(xiàn)的主要技術。Web services是基于網(wǎng)絡的分布式組件，在SOA架構中的作用主要是實現(xiàn)對服務的封裝和傳遞。在這里我們所說的服務由服務接口和服務實現(xiàn)兩部分構成，服務的接口主要定義了服務提供者和服務消費者之間如何使用服務的契約；服務實現(xiàn)則是改服務所包含的功能。服務的構成如圖3所示。

在構建和使用Web Service時，主要用到以下幾個關鍵的技術和規(guī)則：

XML：描述數(shù)據(jù)的標準方法，具有跨平臺和開放性，主要用于異構平臺之間的數(shù)據(jù)存儲和傳輸。XML是SOA架構開放性的基礎，能夠方便地處理和描述數(shù)據(jù)，提高服務被檢索的準確性。

SOAP：簡單對象訪問協(xié)議，在SOA架構中的作用主要是用于對XML的傳輸。SOAP的優(yōu)勢體現(xiàn)在它可以運行在任何傳輸協(xié)議上，為實現(xiàn)系統(tǒng)之間的無縫銜接提供了傳輸通道。

WSDL：Web服務描述語言，是基于XML的用于描述Web Service及其函數(shù)、參數(shù)和返回值。WSDL的優(yōu)勢體現(xiàn)在既可被機器識別的，又是可被人閱讀的。

UDDI：目錄服務，是通過Internet對外同提供Web services的注冊和搜索服務的。

5 結論

基于SOA架構的在線資源集成模式是一個輕量級的企業(yè)級解決方案。不僅能夠在不影響其他系統(tǒng)平臺使用的情況進行有效的資源集成、共享，分層的設計具有良好的功能擴展性，而且建設成本低，維護方便。通過該模式對在線學習資源進行合理的集成，為學習者提供了更人性化的服務，也減輕了學習資源提供者的負擔，可促進學習型社會和終身學習的發(fā)展，具有良好的社會效益。

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