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学习资源库知识服务模型研究 学科专业：计算机应用技术研究方向：智能计算机辅助教学 指导教师：张小真教授研究生：粱慧芝( 2 0 0 2 5 0 7 ) 中文摘要 学习资源库是基于w e b 的学习环境的重要组成部分，其主要功能为存储 与管理各种学习资源，为网络教育提供教学内容支持。在学习资源急尉增长、 呈海量存储的情况下，由于现有学习资源库服务存在的不足，导致学习资源 管理困难、学习资源的利用率降低、基于学习资源库的教学效率不高。因此， 学习资源库如何更好地为网络教育提供服务。保证网络教育的质量以满足其 进一步发展已成为当前网络教育领域研究的热点之一。 由于知识服务具有以用户的目标为驱动、基于用户决策解决方案、支持 知识应用与知识创新等特点，因此。本文将知识服务引入学习资源库领域中， 提出学习资源库知识服务的概念，利用知识工程、人工智能中的先进方法与 技术对学习资源库知识服务进行系统研究，以解决现有学习资源库照务不能 满足网络教育发展要求的问题。 本论文首先结合学习资源库领域特点。给出学习资源库知识服务概念的 定义，对其服务对象、服务范围、服务类型、服务特点予以说明。然后提出 学习资源库知识服务模型l o r k s m ，对学习资源库知识服务的构成要素、工 作机制、服务过程等予以研究。论文提出的l o r k s i i 由知识模型、用户模型、 服务模型组成，在对l o r k s m 各组成部分的作用、具体构成、定义进行详细 论述后，针对l o r k s m 的实现，提出了采用蕊l 知识表示方法和a g e n t 技术、 构件技术来构建学习资源库知识服务系统l o r k s s 解决了l o r k s s 的知识表 示与存储、包含智能部分的l o r k s s 的体系结构与组成、i c d i s 子系统的组织 结构、以及采用不同通信模式的智能部分与非智能部分的通信协同等问题， 中文摘要 在上述工作的基础上论文设计并实现了实验系统l o r k s s e s ，目前， 该实验系统已挂接在西南师范大学网络学院现有网络教学平台中进行试运 行。实验系统运行情况及实验表明学习资源库知识服务为提高学习资源库的 利用率、教学效率和学习资源管理效率提供了一种有效的、可行的方法。 本文的研究工作对改善网络教育的质量、推动网络教育的进一步发展具 有积极的作用，对具有智能性、可扩展性、可重用性的网络应用软件的设计 与实现也具有积极意义。 关键- t - - ：知识服务学习资源库网络教育a g e m 构件 i i 些! ! ! 竺! 一 _ - - _ 一一 r e s e a r c ho fk n o w l e d g es e r v i c e m o d e lo f l e a r n i n g0 b j e c tr e p o s i t o r y m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n t e c h n o l o g y r e s e a r c hf i e l d ：i c a i s u p e r v i s o r ：p r o f z h a n g x i a o z h e n a u t h o r ：l i a n g h u i z h i ( 2 0 0 2 5 0 7 ) a b s t r a c t l e a r n i n go b j e c tr e p o s i t o r y ( l o r ) i sav e r yi m p o r t a n tc o m p o n e n to f w e b b a s e dl e a r n i n ge n v i r o n m e m ，w h i c hp r o v i d e ss e r v i c e sf o ru s e r st of a c i l i t a t e l e a r n i n ga n dt e a c h i n gb a s e do nl o r a n d 也em a n a g e m e n to fl o r w i t ht h e d r a m a n t i ei n c r e a s eo f a v a i l a b l el e a r n i n go b j e c t s ，t h et r a d i t i o n a ls e r v i c e so f l o r a l en o tm e e tt h er e q u i r e m e n t so fu s e r s ，a n dc a u s et h es e r i o u sd e c r e a s eo ft h e e f f i c i e c y o fl e a r n i n g , t e a c h i n ga n dm a n a g i n g a sac o n s e q u e n c e ，l o rh a s b e c o m ear e s t r i c t e df a c t o ro f t h e d e v e l o p m e n to f w e b b a s e dl e a r n i n g h o wt o p r o v i d eb e t t e r s e r v i c e st om a k eu s e rt e a c h ，l e a r na n dm a n a g e e f f e c t i v e l y ，i n s u r i n gt h eq u a l i t yo fw e b - b a s e dl e a r n i n gi sa ni m p o r t a n tp o i n ti n r e c e n ts t u d yo f w e b - b a s e d l e a r n i n g i nt h i s p a p e r ，ac o n c e p to fl o rk n o w l e d g es e r v i c e i si n t r o d u c e da sa s o l u t i o nt oo v e t c o m et h es h o r t a g e so f t r a d i t i o n a ll o rs e r v i c e s f i r s t l y ，t h ed i f i n i t i o n ，t y p e s ，f e a t u r e s o fl o rk n o w l e d g es e r v i c e i s d e s c r i b e d t h e n ，am o d e l o fl o r k n o w l e d g es e r v i c e ，w h i c hi sc a l l e dl o r k s m i s p r o p o s e d 。nt h ed i s c u s s i o n o fl o r k s m ，t h ek e ye l e m e n t sa n ds e r v i n g p r o c e s s o fl o rk n o w l e d g es e r v i c ea r e d e s c r i b e d t ot h ei s s u eo ft h e i m p l e m e n t a t i o no fl o r k s m ，s o m em e t h o r d za n dt e c h n o l o g ya r es u g g e s t e dt o e s t a b l i s hl o r k n o w l e d g es e r v i c es y s t e m ( a b b r 。l o r k s s ) ，s u c ha sx m l b a s e d k n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o n ，i n t e l l i g e n ta g e n ta n ds o f t w a r ec o m p o n e tt e c h n o l o g i e s f i i j 坚竺坐一 t h ea r c h i t e c h t u r eo fl o r k s sa n dt h e o r g a n i z a t i o n o fm a ss u b s y s t e ma r 。 i l 】u s t r a t e d m o r e o v e t t h i s p a p e r s o l v e dt h ep r o b l e mo fc o o p e r a t i o nb e t w e 。n l a t e l l i 贴n tp a r ta n d1 1 0 n i n t e l l i g e n tp a r t w h i c h e m p l o y e sd i f f e r e n t c o m m t m i c a t i o n m o d e si na s y s t e m - a tl a s t ，at e s ts y s t e mc a l l e dl o p , k s s - e si s d e v e l o p e dw h i c h h a sb e e n r u n n i n 叠i nt h e s c h o o lo fd i s t a n c ee d u c a t i o n i ns o u t h w e s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y t h er e s u l to ft h et e s ts y s t e ms u g g e s t st h a t t h ep r o v i d i n go fl o r k n o w l e d g es e r v i c e sc i m p r o v et h eu t i l i z a t i o no fl o r , t h e p e r f o r m a n c e so f t e a c h j n ga n dl e a r n i n gb a s h o nl o p a n da l s qi m p r o v et h ee f t t c i e n c yo f t h e m a n a g e m e n t o f l o r c o n s e q u e n t l y ，t h ep r o v i d i n go f l o rk n o w l e d g es e r v i c e sw i l li m p r o v et h e q u a l i t y o fw e b - b a s e dl e a r n i n ga n da c c e l e r a t et h ed e v e l o p m e n to fw e b - b a s e d l e a r n i n g k e yw o r d s ：k n o w l e d g es e r v i c e ；l e a r n i n go b j e c tr e p o s i t o r y ( l o r ) ； w e b - b a s e d l e a r n i n g ；a g e n t ；c o m p o n e n t 第一章锚论 第一章绪论 本章对论文研究的背景、国内外相关研究现状、研究的内容与意义以及论文 的内容安排予以说明。 1 。1 课题研究背景 随着i n t e m e t 的迅速发展，网络教育已成为一种非常重要的教育方式。与传 统教育形式相比，网络教育具有4 a ( a n y o n e ，a n y t h i n g ，a n ”i m e ，a n y w h e r e ) 特性， 能够较好的克服传统教育形式的时间与空间局限性、扩大受教育的对象、充分利 用来自于全世界的优秀教学资源等，从而能够较好的满足全民教育与终身教育的 需要。推动教育的进一步发展。 学习资源库是基于w e b 的学习环境的重要组成部分，其主要功能是存储与 管理各种学习资源，为网络教育提供教学内容支持。作为影响网络教育质量的关 键因素学习资源库的建设与研究在全球范围内受到了广泛关注与重视f i 】。 近年来，目的为提高学习资源的可重用性、共享与互操作性的学习资源标准 化建设取得了较大的进展。如：l o m 规范【2 l ( l e a r n i n go b j e c tm e t a d a t a ， p 1 4 8 4 1 2 1 - 2 0 0 2 ) 、s c o r m 规范( s h a m b l e c o n t e n t o b j e c tr e f e r e n c em o d e l ) t 3 1 、我 国的c e l t s 系列标准草案【4 】等的颁布与实施：以地区、国家为共享范围的分布式 共享学习资源网的建设，如加拿大e d u s o u r c e 项目、欧洲的u b p 项目、澳大利 亚的e d n a 项目，我国的n e r r p 项目 5 1 等。 学习资源的标准化建设为网络教育提供了丰富多样的、海量的学习资源。但 目前学习资源库提供的服务仍以对学习资源进行简单存储管理、提供学习资源的 查询为主具有实现简便、提供快速等优点嘲。在学习资源比较少的情况下，这 些服务能基本满足用户的要求，但在学习资源呈海量存储的情况下，这种学习资 源库系统存在着学习资源管理难度增加、获取所需学习资源需花费大蠡的时间与 精力、资源爆炸而知识缺乏等问题，且由于学生对学习资源的甄别能力有限、内 容选择能力不强等原因，导致学习资源的利用率降低、基于学习资源库的教学效 率不高，从而影响网络教育的质量，成为制约网络教育进一步发展的瓶颈m 。 因此，在分布式、开放、海量学习资源的情况下，学习资源库如何更好的为 网络教育提供服务，满足其进步发展的要求已成为急需解决的问题。本文的研 究即在此背景下提出。 1 2 国内外研究现状 为解决学习资源库服务不能满足用户需求的问题，提高学习资源库的利用 率、改进基于学习资源库的教学效果，国内外的学者提出了一些措施与解决方案， 总的来说，在学习资源库服务方面还存在以下问题与不足： 1 ) 缺乏对学习资源库服务的系统研究【”。 2 ) 对基于学习资源库进行教与学应用支持的服务研究开始受到重视，但研究 尚不深入【9 】。如文献【1 0 】提出在学习资源库上增加教学过程以改进基于学 习资源库教学的效果，文献【1 l 】提出基于学习资源库构建资源门户( p o r t a l ) 的方法，文献 5 1 】提出学习资源库需要支持协作学习，文献 5 2 1 提出整合 学习资源库与数字图书馆为教学提供内容支持服务的方法。此外，一些目 的为增强学习资源库教学应用的项目也已蓬勃展开，如美国的v a l a 项 目【5 3 】，目的为建立基于学习资源库的虚拟适应性学习体系；欧洲的 e a s e l 项目【5 4 ，该项目旨在开发一个通过搜索学习资源网已有学习资源 来生成自适应课件的工具。 3 ) 缺乏有效地支持学生进行基于学习资源库学习、管理员进行学习资源管理 的服务的研究1 2 1 。如文献【1 3 】提出应该对学习资源进行智能化、自动化管 理，但没有提供具体的方法。 4 ) 缺乏向用户提供问题解决方案、与用户问题与环境密切相关的服务的研 究。目前学习资源库服务的特点为：以内容提供为中心，而不是以用户为 中心，服务提供的是数据或信息，而不是和用户的问题与环境密切相关的 知识【1 4 】。 随着知识工程、分布式人工智能、语义w e b 1 5 等理论与技术的进一步发展， 知识服务受到了越来越重要的关注。目前，国内外对知识服务的研究主要集中在 通用的知识服务工作原理【1 6 】【1 7 、系统实现方法与技术【1 8 】【1 9 【2 0 】【2 1 ，以及 具体应用领域中的知识服务的研究如异地协同产品设计领域【2 2 】、咨询服务行业 【2 3 1 、图书馆 2 4 】【2 5 】等领域。对学习资源库领域中知识服务的研究尚不重视， 缺乏系统研究【5 5 】。 针对上述研究现状和存在的问题，本文提出在学习资源库中引入知识服务的 方法来解决学习资源库服务不能满足用户需求的问题，并丰富知识服务在网络教 第一章绪论 育中的应用。 1 3 论文研究的内容 由于不同的应用领域具有各自的特点与需求。知识服务的服务对象、服务特 点、服务类型、工作机制等也大不相同，因而。本文运用其他应用领域中的知识 服务系统的一般工作原理、实现方法与技术，在教育学、知识科学【5 哪与计算科 学中的先进理论与技术的指导下，对学习资源库领域的知识服务进行系统的研 究，以克服当前学习资源库服务的不足，提高学习资源库的利用率、改善基于学 习资源库的教学效果，最终达戮改善两络教育躺质量的目的。 论文研究的主要内窖如下： 1 ) 对现有学习资源库服务存在的问题进行分析，针对其不足，引入知识服务， 提出学习资源库知识服务概念。对学习资源库知识服务的服务对象、服务 类型、服务特点进行研究。 2 ) 对学习资源库知识服务的构成要素、工作机制、服务过程进行详细的研究， 提出学习资源库知识服务模型l o r k s m 。 3 ) 通过采用x m l 知识表示方法和a g e n t 技术、构件技术来实现l o r k s m ， 对构建学习资源库知识服务系统l o r k s s 进行研究。主要解决l o r k s s 的知识表示与存储、包含智能部分的l o r k s s 的体系结构与组成、m a s 子系统的组织结构、以及l o r k s s 智能部分与非智能部分的通信协同等 问题。 4 ) 为验证l o r k s m 、l o r k s s 的可行性以及学 - j 资源库知识服务的有效性， 构建实验系统l o r k s s - e s 。该实验系统已嵌入西南师范大学网络学院现 有网络教学平台中进行试运行。 1 4 论文的意义 1 ) 本文提出学习资源库知识服务的概念、学习资源库知识服务模型以及学习 资源库知识服务系统实现方法，对提高学习资源库的利用率与学习资源管 理效率、改善基于学习资源库的教学效果提供了一种有效的、可行的方法， 对网络教育的进步发展具有积极的意义。 2 ) 尝试在学习资源库领域中引入知识服务。扩充了知识服务的应用领域。 第一章绪论 3 ) 本文提出的学习资源库知识服务模型面向采用l o m 规范的学习资源，具 有较强的通用性。 4 ) 本文提出的学习资源库知识服务系统的构建方法、系统的体系结构与组 成、实验系统实现方法与技术对于设计和实现具有智能性、可扩展性、可 重用性的网络应用软件具有积极意义。 5 ) 本文受重庆市科委“网络应用软件体系结构研究”( 编号：7 8 9 4 ) 、西南师 范大学网络教育学院“个性化智能学习环境研究”课题的资助，为二者的 研究成果之一。 1 。5 论文的内容安排 本论文共七章，其中，第一章为绪论，第二章为论文研究采用的相关理论： 在第三章中给出学习资源库知识服务的定义。对其服务对象、服务类型、特点进 行阐述；随后在第四章中提出学习资源库知识服务模型l o r k s m ，对学习资源 库知识服务的构成要素、工作机制、服务过程等予以论述：第五章对采用x m l 知识表示和a g e n t 技术、构件技术来构建学习资源库知识服务系统l o r k s s 进 行论述：第六章为实验系统及实验：第七章为结束语。 第- i 相关理论 第= 章相关理论 论文的研究涉及到知识工程、a g e n t 、构件等相关理论，现对所用到的理论 进行简要的阐述。 2 1 知识工程 知识工程概念最早由f e i g e n b a u m 教授1 9 7 7 年提出，认为“知识工程是人们 积极利用经验知识以解决问胚作为前提并与人工智能应用有关的一个研究领 域”。知识工程这一概念的提出，并不意味知识工程研究刚剐开始，而标志着知 识工程作为一门新的边缘学科已基本形成。 发展至今。知识工程尚无严格与一致的定义，一般认为知识工程是以知识为 处理对象，借用工程化的思想，对如何用人工智能的原理、方法、技术为设计、 构造和维护基于知识的系统的一门学科。知识工程主要包括以下几个方面的研 究： 1 ) 知识表示 研究知识的形式化，将知识表示为计算机所能接受和处理的数据格式和结 构。己经形成了多种知识表示方法，如谓词逻辑表示、产生式规则表示、语义网 络表示、框架表示、面向对象表示等。 2 ) 知识获取和学习 研究如何将知识移植入知识库。形成了一些知识提取、知识维护和知识学习 的技术和方法。 3 ) 知识处理与利用 研究知识的推理机制，如何利用知识求解问题。形成了一些实用的推理和搜 索方法，如前推搜索。反推搜索等。 作为人工智能的应用，知识工程的发展与人工智能的发展密切相关。先进的 人工智能技术促进了知识工程的发展，另一方面知识工程也促进了人工智能的迸 一步发展。知识工程还在构建基于知识的系统的方法学上取得了较大的成就。常 见的知识工程方法学有d 3 、k a d s 方法、c o m m o n k a d s 方法等。d 3 方法主要 是一种可配置的有限任务建模方法( ac o n t i g u r a b l e r o l e l i m i t i n gm e t h o d c r l m ) ，它以任务解决模型p s m 为外壳，通过复杂的p s m 任务的分解，并以 不同的方法进行求解。k a d s 方法的特点在于通过对基于知识的系统的各个视图 知识的捕捉，以建立一个模型收集的环境。c o m m o n k a d s 方法则将建模工作进 第= 章相关理论 行了细分，包括组织模型、任务模型、代理模型、通讯模型、知识模型和设计模 型，前四种模型旨在建立一个基于知识的系统的工作和任务执行的环境，而知识 模型和设计模型描述了其功能视图。 知识工程的方法与技术除了为构建基于知识的系统提供技术与方法外。还在 知识管理【2 6 】、知识服务、语义w e b 等方面得到了广泛的应用。 2 2a g e n t 与m a s a g e n t 与m a s ( m u f f a g e n ts y s t e m ) 是分布式人工智能( d a d 研究的热点， 适合动态、分布、复杂问题的求解，已广泛应用于包括网络教育在内的多个领域 在本节中对a g e n t 、m a s 进行简单介绍。 2 2 1a g e n t 随着分布式并行处理技术、面向对象技术、多媒体技术与计算机网络技术的 发展与应用，a g e n t 已成为分布式计算环境下的热门术语。a g e n t 技术已成为当 今人工智能研究的热点之一。 w o o l d d d g e 和j e n n i n g s ( 1 9 9 5 ) 给出的a g e n t 定义如下： 弱定义：a g e n t 是一个基于软件( 在更多情况下) 或硬件的计算机系统，它 拥有以下特性：自治性、社会性、反应性和能动性。 强定义：a g e n t 在弱定义的特性基础上，还要包括情感等人类的特性。 可以看出a g e n t 是通过传感器感知环境，通过效应器作用于环境的实体。 a g e n t 的基本特性包括自主性( a u t o n o m y ) 、反应性( r e a c t i v i t y ) 、能动性 ( p r o a c t i v i t y g o a l _ o r i e n t a t i o n ) 等，非基本特性包括社会性( s o c i a b i l i t y ) 、学习性 ( l e a r n i n g r e a s o n i n g ) 、移动性( m o b i l i t y ) 、) 、协作性( c o o p e r a t i o n c o m m u n i c a t i o n ) 、 协调性( c o o r d i n a t i o n ) 、情感与性格( c h a r a c t e r ) 等。一个a g e n t 必须具备部分或全 部特性【2 7 】。 根据“思维”的能力划分，a g e n t 可分为反应型a g e n t 、慎思型a g e n t 和混 合型a g e n t 。 a g e n t 提供了一种新的计算和问题求解的思路，具有许多优点： 1 ) 应用领域有着广泛性、繁杂性和不可预测性的特点。 2 ) 当涉及大量不同的问题求解实体( 数据资源) ，而这些实体在物理或逻辑上又 是分布的，并且需要相互协作以解决公共问题时，a g e n t 技术是一种有效的 选择。 6 3 ) 单个a g e n t 或一组a g e n t 可以单独进行开发，并且可以以增量方式动态地加 入到一个基于a g e n t 的系统中来，从而增强该系统的能力。 4 ) 每个a g e n t 都是面向功能需求而设计的，利用a g e n t 可以快速地搭建一个复 杂的应用系统，具有很好的可重用性。 a g e n t 已广泛地应用于基于知识的系统、智能机器人、交通管制、柔性制造、 软件开发、分布式智能决策、分布式智能决策、计算机网络自动化与智能化、产 品设计、计算机支持的协同工作等领域。由于网络教育是在网络环境下进行的教 学行为。具有资源分布、人员分布、管理分布、教学过程具有复杂性与高度动态 等特点，因此，a g e n t 在跨络教育中也得到了广泛的应用，特别是在实现个性化、 适应性教学方面 2 8 1 。 2 2 2m a s 由于单个a g e n t 能力有限，因此多个a g e n t 构成m a s ( m u l t i ，a g e n ts y s t e m ) 以完成特定的复杂任务，这些a g e n t 之阊协调相互之阊的行为，协商解决相互之 间的冲突，相互合作以达到共同的目标。 m a s 主要有以下特点： 1 ) 以a g e n t 之间自动的相互作用来处理问题，这为解决任务配置、队组计划、 用户参数选择和开放式环境等提供了更简洁的方法。 2 ) m a s 能从分布资源中有效地获得信息，并迸行过滤和协调处理。能够在分布 式环境下提供各类专家建议和解决方案。 3 ) m a s 提高了整个系统的性能，尤其是在计算效率、可靠性、可扩展性、稳定 性、可维护性等方面。 2 - 2 2 。1m a s 的组织结构 m a s 是模仿人类社会的组织形式而形成的一个求解问题的团体，所以其内 部也具有一定的组织结构，组织结构决定了a g e n t 问的协调、交互与通信的关系。 1 ) 分层结构 组成系统的多个a g e n t 间具有固定的层次关系。某个a g e n t 管理并分配任务 给其他a g e n t 。如图1 1 所示： 、，一。， 图1 1 分层结构 囤 篁三兰塑茎堡篓 2 ) 水平式的分布自治结构： 采用这种结构的m a s 系统中所有的a g e n t 都是独立自治的，彼此间是完全 平等的关系。需要时各a g e m 间可直接进行通信并交互与协作，形成一种水平式 的分布自治结构。这种结构要求各个a g e n t 自身包含怠好的通信与协调能力，如 图1 2 所示。 3 ) 联邦( f e d e r a t i o n ) 结构 m a s 系统由多个不同的联邦组成，每个联邦又由多个a g e n t 组成。不同联 邦中的a g e n t 问不能直接通信，而需要通过一个称为f a c i l i t a t o r 的a g e n t 来中转， 即联邦与联邦问的交互通过f a c i l i t a t o r 来进行，屏蔽了各联邦中的a g e n t 该结 构可有效的减少系统中的通信开销，但增加了a g e n t 阊合作过程中的中间层次， 如图1 3 所示： 图l - 3 联邦结构 2 2 2 2m a s 的通信 在m a s 中，a g e n t 之问需要进行通信，以便于相互交换信息进行协调和合 作，完成求解任务。因此，有效的通信是a g e n t 闻协调、交流、合作和竞争等活 动的基础，a g e n t 间通信机理成为多a g e n t 系统研究的核心问题之一。 m a s 系统中常见的a g e n t 通信模式大致可以分为：无通信、消息传递、方 案传递、黑板和a g e n t 通信语言等。 1 ) 无通信模式：a g e n t 通过“理性”思考和推理而不以通信的方式，得到其他 a g e n t 的任务方案或计划。这种模式适合于a g e n t 目标之间没有实质性的冲突的 情形。 2 ) 消息传递模式：a g e n t 使用一组事先约定的格式和规则通过消息形式相互传 递计算请求和处理结果。该模式通常都以某一方a g e n t 为“服务中心。，其它a g e n t 都向该中心请求服务。 3 ) 方案传递模式：在相互协作的a g e n t 之间，方通过给对方传递整个任务方 8 爹l篷 疋蜓磐 案，相互取得对问题的一致理解和相应的解决方案。这种模式常见于分布式计算 和d a i 应用中。 4 ) 黑板模式：黑板喻指一个可供a g e n t 发布信息、公布处理结果和获取有用信 息的共享区域。 5 ) a g e n t 通信语言( a g e n t c o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ，简称a c l ) 通信语言是a g e n t 间传递信息和交换知识的媒介。a g e n t 通信语言基于 s p e e c h a c t 理论，认为语言是一种行为，反映一定的意图，因为语言被传送的 本质就是代表着要表现某种行为，从而消息本身表达通信动作。如i n f o r m ，a g r e e ， c o n f i r m 等等。 当前比较通用的a g e n t 通信语言有k q m l 语言( k n o w l e d g eq a w ) , a n d m a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ，知识查询与操作语言) 、f i p a a c l ( f i p a ：t h e f o u n d a t i o n f o ri n t e l l i g e n tp h y s i c a la g e n t s ) 等。这两种语言具有与传输协议无关、与内容定 义语言无关、与a g e n t 内部逻辑无关等特点能有效降低a g e n t 通信的复杂度以 及在一定程度上支持a g e n t 系统的扩展性和互操作性。a g e n t 通信语言是在m a s 中使用得比较广泛的通信模式。 2 3 构件 构件技术能够提高软件系统的可重用性、开放性与可扩展性，提高系统开发 效率。在本节中对构件的定义、特点、分类、规范进行简单的介绍。 2 1 1 构件简介 软件行业的工业化趋势导致了软构件的产生。能够像硬件系统那样，将部分 软件组合起来构建软件系统，一直是软件行业多年来追求的目标。特别是对于特 定领域的应用开发，若能结合系统的实际情况充分利用已有的软件构件，将会大 大提高生产效率，减少大量的重复劳动。可以说。软构件技术的出现是对传统软 件开发过程的一次变革。 一般认为软构件是指语义完整、语法正确和有可复用价值的单位软件，是软 件复用过程中可以明确表示的系统构成l z g 。构件是面向对象思想的沿袭和扩展， 认识事物的角度从对象个体本身上升到个体在群体中的作用，狭义上讲，它是通 过构件组合支持应用的开发环境和系统的总称。不同于面向对象技术强调对个体 的抽象，构件则更推广了对象封装的内涵，侧重于复杂系统中组成部分的协调关 系，强调实体在环境中的存在形式，形成一个专门的技术领域。 9 第= 章相若理论 通常构件应具备重用性、封装性、可组装性三个基本性质。 2 3 2 构件分类 在应用系统中有着良好封装特性的可重用的软件部分都可以看作一个构件。 它可以是被封装的对象类、一些功能模块、软件框架、软件构架( 或体系结构) ， 也可以是开发过程文档、分析件、设计模式等。我们可以从多个侧匦对构件进行 分类： 1 ) 按所处开发过程，构件可分为分柝件、设计件、程序件和数据件。 2 ) 按功能可分为三层：基础层为基本数据类构件和系统支撑构件；中间层为各 种通用的中间件；顶层为针对各种领域韵专用构件或子系统构件。从粒度上看， 通常底层的粒度较小，而顶层的粒度较大。 3 ) 按使用方式分为动态和静态两种。 4 ) 按构件的结构分为原子构件及由多个构件聚集的组合构件 2 1 3 构件规范 随着构件技术的广泛使用，s u n ，m i c r o s o f t 等大公司和国际组织制定和提 出了许多构件标准和参考模型，其中比较有代表性的有c o r b a ，c o m d c o m ， 以及 a v a b e a n e j b ： 1 ) 公共对象请求代理体系结构c o r b a 公共对象请求代理体系结构c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 是由对象管理组织o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 制定的一个工 业规范。c o r b a 具有与开发语言、开发者、操作系统无关的独立性。 2 ) 微软的构件对象模型c o m d c o m c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 是微软的构件解决方案，它是为构件的互操 作定义的二进制构件模型。c o m 规定了对象模型和编程要求，使c o m 对象可 以与其它对象互相操作。 分布式构件对象模型d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) j 垂c o m 个分布式扩充。c o m 和d c o m 的最大不同在于c o m 构件是运行在单机上， 而d c o m 构件则是分布在网络上。因此它必须涉及安全性和访阊控制。 3 ) s u n 的构件对象模型j a v ab e a n e j b 在j a v a 中，构件是能够进行可视化操作韵可重用构件，它满足一定的特征 要求，并可以根据需要进行定制和组装。j a v a 的构件称为j a v a b e 硼或简称b e a i l ， 第= 章相关理论 具有属性、方法、事件、自我检查、定制和永久性等6 个方面的特征，其中前3 种特征是面向对象的构件必须满足的基本要求，后3 种特征主要侧重于j a v ab e a n 构件性质的刻画。 e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ( e j b ) 是j a v a 服务器端的服务框架规范，是用于开发和 部署多层结构的、分布式的、面向对象的j a v a 应用系统的跨平台的组件体系结 构。e j b 技术把j a v a 组件的概念从客户机扩展到了服务器域，这使j a v a 技术发 展成为一种健壮的、可伸缩的环境，能够支持以任务为关键的企业应用。 第三章学习赍潺库知识服务 第三章学习资源库知识服务 在本章中，我们首先对现有学习资源库服务存在的问题进行分析，针对其不 足，给出学习资源库知识服务的定义，并对学习资源库知识服务的服务对象、服 务类型、服务特点予以说明。 3 1 现有学习资源库服务 学习资源库的用户可分为教师、学生、管理员三种类型，其中，管理员为特 殊用户，对其他用户以及学习资源进行管理。 目前，学习资源库服务以对学习资源进行简单存储管理、采用一般信息服务 方式向教师与学生提供学习资源为主。 学习资源库采用一般信息服务方式向教9 币与学生提供学习资源的服务过程 如下： 1 ) 等待用户以查询条件形式提交服务需求。 2 ) 根据用户服务需求获取资源。具体为按照查询条件搜索资源库，得到查 询结果。 3 ) 以学习资源列表形式提交查询结果给用户。 由服务过程可知，这种服务方式仅以顺序化的方式向用户提供学习资源的获 取与传递。在学习资源多的情况下。用户往往需要与系统多次交互才能获得所需 内容。在学生的资源甄别能力、内容选择能力不强的情况下，容易造成学习效率 低的问题。 此外，管理员负责学习资源的存储管理根据学生或教师的需求与使用情况 对学习资源进行增加、删除、修改、调整等操作。目前，对管理员管理学习资源 的服务支持非常简单，如上传下载、排序、资源导入与导出、打包与发布等服务。 因此，当学习资源存储量急剧增加时，导致管理员工作量急剧增加、管理困难、 管理效率下降等问题。 因此，我们可以看出，现有学习资源库服务具有实现简单、快速等优点，但 服务基于固定过程或固定内容，以内容提供为中心，不关心用户的目的。不能根 据用户的具体问题与环境来提供服务。在学习资源比较少的情况下，现有学习资 源库服务能快捷方便的为网络教育提供教学内容支持，但在学习资源日趋丰富、 j 2 第兰章学习资源库知识服务 呈海量增长的情况下，则导致了获取所需学习资源困难、学习资源管理困难、学 习资源的利用率降低、基于学习资源库的教学效率不高等问题。 3 2 知识服务 目前知识服务尚无统一定义，一般认为知识服务是一种根据用户的问题和环 境，融入用户解决问题的过程中，对信息进行搜寻、组织、分析、重组，以提供 有效支持知识应用和知识创新的服务口0 1 。 与一般的信息服务相比，知识服务具有以用户的目标为驱动、基于用户决策 解决方案、支持知识应用与知识创新等特性是一般信息服务发展的高级阶段与 必然方向i 3 1 1 。随着社会经济形态向知识经济与服务经济发展，知识服务得到了 广泛的重视。并已在很多领域得到了研究与应用。 知识服务的实现需以知识科学与计算科学中先进理论与技术为指导，如知 识工程方法与技术、人工智能技术、赐络技术等。知识服务系统一般具有个性化、 智能性等特点。 3 3 学习资源库知识服务 由于知识服务所具有的优点，本文将知识服务弓l 入学习资源库领域中，以克 服现有学习资源库服务的不足。现给出学习资源库知识服务及相关概念的定义， 并论述学习资源库知识服务的服务对象、服务类型、并阐述其服务特点。 3 ，3 1 相关概念的定义 在给出学习资源库知识服务的定义前，我们对其相关概念予以定义与说明。 定义3 1 ：学习资源( l e a r n i n go b j e c t , 简称l o ) 本文中学习资源指任何具有重用特性并用来支持学习的数字化资源 【d a v i d a w i l e y ，即学习对象1 3 2 。由于可重用性已逐渐成为学习资源的基本特 性之一，因此本文中对学习资源与学习对象不加区分。 定义3 2 ：学习资源库( l e a r n i n go b j e c tr e p o s i t o r y , 简称l o r ) 存储与管理各种学习资源的软件系统秘为学习资源库，简称资源库。本文对 学习资源库、教育资源库、教学资源库概念不做区别。 定义3 3 ：基于w e b 的学习环境( w e b - b a s e d l e a r n i n g e n v i r o n m e n t ) 基于w e b 的学习环境，又称网络学习环境，是网上教与学活动赖以存在和 第三章学习资源库知识e 务 发展的空间与条件3 3 1 ，其定义如下： w b l e 2 ( s o f t _ e n v , h a r d _ e n v , p e r s o n s ) s o f te r l v ：软件环境，它对基于w e b 的教与学活动起直接的支持作用， s o r e n v = ( l o ，t o o l s ，s u p p o a _ s y s ) ， l o ：学习资源，t o o l s ：学习与交互工具。 s u p p o r t _ s y s ：主要包括学习资源库系统、各种学习平台与教学系统、学习工 具等； h a r de n v ：硬件环境，主要指构成网络环境的物理设施部分； p e r n s ：相关人员，p e r s o n = ( s t u d e n t s ，t e a c h e r s ，m a n a g e r s ) ， s t u d e n t s ：学生，t e a c h e r s ：教师，m a n a g e r s ：教学相关管理人员。 3 3 2 学习资源库知识服务的定义 学习资源与学习资源库的用户之间的关系如图3 1 所示。 学习资源 图3 1 学习资源与用户关系图 由上图可知，在学习资源库中提供知识服务的根本目的是通过改善学习资源 与学生、教师、管理员之间的物一人关系，学习资源之间的物物关系以及教师之 间、学生之间、教师与学生之间的人人关系，构建一个以知识为服务内容的、 良好的、基于w e b 的学习环境。 为此，我们给出学习资源库知识服务的定义，说明其服务对象、常见类型， 并阐述其特点。 定义3 4 ：学习资源库知识服务( l o r k n o w l e d g es e r v i c e ) 学习资源库知识服务揍在基于w e b 的学习环境中，嗣绕学习资源库进行教、 学、资源管理的过程，根据用户为了传授知识、学习知识、管理知识所产生的问 题，对学习资源予以搜索、分析、重组提供给用户与其个性、兴趣、需求、知识 结构等密切相关的知识，以支持基于学习资源进行知识应用与知识创新的服务【5 5 1 。 第三章学习资源庠知识服务 学习资源库服务的对象为教师、学生、管理员。按照服务对象( 即用户) 的 不同，学习资源库知识服务可分为以下几类： 1 ) 面向学习资源管理的知识服务