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1、西安电子科技大学 硕士学位论文 数字化教育资源规划策略研究 姓名:任新洁 申请学位级别:硕士 专业:情报学 指导教师:丁振国 20040101 摘要 摘要 本文主要针对目前混乱的教育资源建设现状及信息共享问题提出数字化教育 资源规划策略。 论文以教育资源建设技术规范为指引,根据教育资源特色运用信息工程 方法论理论及总体资源规划方法和技术对数字化教育资源进行规划,对教育资源 建设的职能域、业务过程、业务活动进行逐步深入的分析并以此为依据建立了系 统功能模型、系统数据模型和系统体系结构模型,为数字化教育资源建设提供了 思路。 论文对数字化教育资源规划过程中用到的一些关键技术进行研究分析,对教 育资
2、源的存储与检索技术进行探讨;提出针对教育资源的个性化管理思路,构建 了以学习者、评价、学习者记录库、指导者、知识库、传送为主要构件的个性化 呈现方式设计模型,便于教育用户的自主学习。最后,通过“业务分析一主题数 据库一数据应用平台”框架对论文的研究进行了实践。 关键词:教育资源规划信息工程方法论主题数据库个性化 A b s t r a c t A b s t r a e t T h i sp a p e rb r i n g sf o r w a r dt a c t i c so f d i g i t a le d u c a t i o n r e s o u r c ep l a nm
3、 a i n l yt ot h e c o n f u s e ds i t u a t i o n so fe d u c a t i o nr e s o u r c e sc o n s t r u c t i o na n dt h ei n f o r m a t i o ns h a r i n g i s s u ea tp r e s e n t T h et h e s i s p l a n sd i g i t a l e d u c a t i o nr e s o u r c e s g u i d e db y e d u c a t i o n a l r e
4、s o u r c e c o n s t r u c t i o nt e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n ”,t h et h e o r y o fi n f o r m a t i o n e n g i n e e r i n g m e t h o d o l o g y , a n du s i n gt h et e c h n i q u eo fs t r a t e g i cd a t ap l a n n i n g T h eF u n c t i o nA r e a , P r o c e s sa n dA c
5、t i v i t yo fe d u c a t i o n a lr e s o u r c e sa r ea n a l y z e d d e e p l y a n dt h e s y s t e m f u n c t i o n m o d e l ,d a t am o d e la n ds y s t e m a t i cm o d e lb e i n gp r o p o s e db a s e do ni t A c c o r d i n gt ot h e s ea b o v e ,t h et r a i no ft h o u g h ti so f
6、 f e r e df o rt h ec o n s t r u c t i o no fd i g i t a l e d u c a t i o nr e s o u r c e s T h e n ,s o m ek e yt e c h n o l o g yu s e di nt h ep l a n n i n gc o u r s ea r er e s e a r c h e da n d a n a l y z e d T h em e m o r y a n dr e t r i e v a lt e c h n i q u eo fe d u c a t i o n a
7、 lr e s o u r c e sa r ep r o b e di n t o a n dt h ei d e at ot h ei n d i v i d u a l i z a t i o nm a n a g eo fe d u c a t i o n a lr e s o u r c e si sp r o p o s e d T h e p a p e rp u t sf o r w a r dam o d e lo f i n d i v i d u a l i z a t i o nt a k i n go nm e t h o da n di nf a v o ro fo
8、 n e s o v a ls t u d y i n g A tl a s t ,t h ed o c u m e n t so ft h ep r a c t i c eo ft h er e s e a r c hd o n ei nt h i st h e s i s a r ed e s c r i b e db a s e do nt h e ”b u s i n e s sa n a l y s e s S u b j e c tD a t aB a s e s d a t a a p p l i c a t i o n ” f r a m e K e y w o r d :E
9、d u c a t i o n a lr e s o u r c e sp l a r m i n g ,I n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n gm e t h o d o l o g y , S u b j e c tD a t aB a s e s ,I n d i v i d u a l i z a t i o n 声明 创新性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包括为获得西安电子科技大学和 其
10、他教育机构的学位证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人签名:五至勃建同期:2 翌竺:竺 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学的有关保留和使用学位论文的规定,即:学 校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部 或部分内容,可以允许采用影印、缩印和其他复制手段保存论文。( 保密论文在解 密后遵守此规定) 本人签名:至纽i 垂日期;型竺:生竺 导师签名:王查圈 R 期 二呻4 _ 、。5 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 引言 2 1 世纪是知识经济的时代,以知识和信息的产生、传播及应
11、用为基础的知识 经济将占世界经济发展主导地位。信息技术的飞速发展,为知识经济发展奠定了 坚实的技术基础。国家综合国力和国际竞争力越来越取决于教育发展、科技进步 和知识创新,教育在经济和社会发展过程中将呈现出越来越突出的作用。 然而2 l 世纪教育面临一系列的挑战,这些挑战主要来自于科学技术的迅猛发 展、因人口增长而引起的教育要求、国际竞争和各种社会问题等 1 】。传统教育越来 越不适应社会发展,教育的根本出路就在改革,而教育改革的重要途径之一是教 育信息化。 原国务院信息化工作领导小组从我国国情出发,提出我国信息化发展思路, 其中国家信息化体系六个要素为:信息资源、信息网络、信息技术应用、信息
12、技 术和产业、信息化人才、信息化政策、法规和标准,而对于一个行业的信息化建 设,信息网络是基础,信息骚源是核心,信息资源的利用与信息技术的应用是目 的,信息化人才、信息技术产业和信息化政策、法规和标准是其保障【2 】。教育信息 化作为一个行业信息化也不例外,图1 1 说明了教育信息化各要素的结构。 圈1 1 教育信息化备要素结构图 教育信息化将信息作为教育系统的一种基本构成要素,在教育领域全面深入 地运用现代化信息技术束促进教育改革和教育发展过程。教育信息化的结果必然 数字化教育资源规划策略研究 形成一种全新教育形念:信息化教育。信息化教育具有教材多媒体化、资源全球 化、教学个性化、学习自主化
13、、活动合作化、管理自动化、环境虚拟化等显著特 点,其中教育资源是所有应用的核心。 教育信息资源作为教育信息化建设的核心,在提高教育教学质量,挖掘教育 发展潜力上发挥着重要的作用。本论文将着重讨论教育信息化中的数字化教育资 源建设。 1 2 目前研究现状 教育资源建设是教育信息化的基础,是需要长期建设与维护的系统工程。由 于教育资源的复杂性和多样性,使得人们对它的理解各不相同,会出现大量不同 层次、不同属性的教育资源,因而不易于管理和利用。为了更有效地建设好各级 各类教育资源库,促进各资源库系统之间数据共享,提高教育资源检索效率与准 确度,保证资源建设质量,就需要制订教育资源建设规范并在此基础上
14、进行教育 资源规划工作。 目前,世界上有很多标准化( 学术) 组织都正在致力于基于网络的教育资源 标准化研究,并起草了一些相应规范,其中影响较大的有:I M S 的L e a r n i n g R e s o u r c e M e t a d a t a ( 学习资源元数据规范) ,I E E EL T S C ( L e a r n i n gT e c h n o l o g yS t a n d a r d s C o m m i t t e e ,学习技术标准委员会) 的L O M ( L e a r n i n gO b j e c tM e t a d a t a ,学习对象
15、元数据) 、O C L C ( O n l i n eC o m p u t e rL i b r a r yC e n t e r ) D u b l i nC o r e 的D u b l i nC o r e 元 数据标准 3 1 ,等等。 我国在这方面的研究也踏上正轨,2 0 0 0 年,国家教育部科技司己组织专家拟 定了现代远程教育工程教育资源建设技术规范征求意见稿,为建设国家级、 地区级和单位级教育资源库提供了最基本参考标准。从性质上来说这不是一个真 正技术标准,而是应用相关国际标准的一个范例。专家们认为承担教育资源建设 的各类主管部门应成立资源建设专家组,在国家颁布的标准化规范基
16、础上,保留 原有核心集,并根据资源库建设规模、适用范围和当地具体情况,丌发出各自的 扩展规范集。 关于教育学习资源元数据规范,国外起步于1 9 9 7 年,并J 下在研究之中,还没 有达到完善的程度。这些规范和标准都正在制订中,没有形成F 式标准发布,其 中相对完备的是I E E E 的L O M 模型,它规定在W E B 页面中呈现学习资源时所应 提供的一些基本元素,但没有规定这些元数据的实现,如它们的体系结构、编辑 语言、数据存取方法等。因此,目前主流商品化软件对它们的支持力度不够。大 第1 章绪论 多数商品化软件还并不支持这些规范草案。 在论文第3 章中将详细介绍我国相关标准和规范。 1
17、 3 论文研究目的及主要工作 本文研究的主要目的: 1 研究当前教育资源规划状况以及所面临的问题: 2 为解决现有问题,探讨信息资源规划方法论即信息工程方法论及规划技术方 法,包括需求分析技术、系统建模技术等。 3 将信息工程方法论及规划技术方法运用到教育资源规划中,研究教育资源规划 策略。 4 ,探讨教育资源规划中的关键技术存储技术、检索技术和个性化技术,提出教 育资源存储、检索方法和个性化呈现方式模型。 本文所做工作主要如下: 1 分析教育信息资源规划概况和方法,总结教育资源规划混乱问题。提出应用信 息工程方法论作为教育资源规划方法。 2 对信息工程方法论进行一定研究,重点是战略数据规划、
18、实体关系分析和主题 数据库模型相关方法和应用。 3 对教育资源标准进行一些研究,并讨论教育资源分类体系。结合信息工程方法 论将这些研究应用到教育资源规划建设中,运用数据规划、功能建模、数据建模、 体系结构建模方法和技术对教育资源进行分析、规划并建立了系统功能模型、系 统数据模型和体系结构模型。 4 。指出教育资源建设过程的一些关键技术,研究存储、检索和个性化策略。在存 储、检索策略上采用了三级存储器结构存储及基于三级存储器结构的T P O 查询优 化算法,并进行分柝说明 在个性化技术上,论文提出教育资源个性化呈现方式 设计模型并讨论模型的实现方法一原型设计法。 1 4 论文结构 本文共分为六章
19、,主要内容是对数字化教育资源、信息工程方法论、信息资 源规划和资源存储、检索、个性化技术进行研究,运用信息工程方法论进行数字 化教育资源规划,建立教育资源规划相关系统模型,提出数字化教育资源存储、 检索技术和个性化呈现方式模型。 数字化教育资源规划策略研究 第一章,绪论。首先讲述教育信息化重要性,然后分析教育资源建设的国内 外现状,最后说明本论文研究目的、主要工作及论文结构。 第二章,数字化教育资源内涵与范畴a 类,分析数字化教育资源建设途径和观念, 解决办法。 本章说明数字化教育资源概念及其分 通过分析目的教育资源建设问题提出 第三章,数字化教育资源规划研究。首先介绍信息工程方法论理论、信息
20、总 体规划方法及相关概念,然后阐述数字化教育资源相关标准,参照教育资源相关 标准并运用信息工程方法论对数字化教育资源进行分析、设计和规划,最后运用 “职能域业务过程业务活动”模式建立教育资源规划系统功能模型:运用“概念 主题数据模型一逻辑主题数据模型一基本表”模式建立系统数据模型;运用“C U ” 矩阵方法建立系统体系结构模型。 第四章,关键技术及其实施策略。本章分析教育资源规划部分关键技术,包 括存储技术、检索技术和个性化技术,并分别提出实现方法。存储和检索技术运 用三级存储器结构和相应T P O 查询优化算法,而个性化技术则提出教育资源个性 化呈现方式模型和原型设计实现方法。 第五章,实现
21、案例。以西安电子科技大学网络教育资源建设为例说明其功能 平台、简单数据处理过程和概念主题数据库及二级基本表B B S 访问记录表结构。 第六章,结论。本章总结了整篇论文的研究意义及主要成果,提出了研究工 作中存在的不足和迸一步研究方向。 第2 章数字化教育资源内涵与范畴 第2 章数字化教育资源内涵与范畴 2 1 数字化教育资源概念 在国家信息化体系六个要素中提到:对于一个行业信息化建设,信息资源是 核心,信息资源利用与信息技术应用是目的,可见,在教育信息化建设中,教育 资源的建设和利用成为主要任务。教育信息化基本特点是数字化、网络化、智能 化和多媒体化,因此在信息化进程中。教育资源实际上就是数
22、字化教育资源。 教育资源是用于教育信息化的各种信息资源。与信息环境相比较,教育资源 在教育中的应用具有更为直接的作用。教育过程主要通过各种教育资源的应用予 以展丌和控制。对各种教育信息资源的生成、分析、处理、传递和利用应根据教 育信息特点、教育过程要求展开。 教育资源划分方法很多,按传统辅助教学类型可分为:讲解演示型、操作练 习型、个别学习型、仿真模拟型、启智游戏型、问题求解型、发现学习型等。 按资源应用目的可分为: 多媒体教学资源库:提供各类C A I 课俘、视频点播资料、教师备课教案、多 媒体素材等各类资源: 图书情报信息库:提供全面的图书查阅和检索服务; 管理信息库:提供全校教学、科研、
23、行政、后勤、财务等多项管理信息资源; 动态综合信息库:提供校内新闻发布,问题讨论,师生之问的E - m a i l 交流, 常用软件下载等。 在有关教育资源建设标准中,将教育资源分为以下九类【4 】: 1 媒体素材 媒体素材是传播教学信息的基本材料单元,可分为五大类:文本类素材、图 形图像类素材、音频类素材、视频类素材、动画类素材。 2 试题 测试中使用的闻题、选项、正确答案、得分点和输出结果等的集合。 3 试卷 数字化教育资源规划策略研究 试卷是用f 进行多种类型测试的典型成套试卷。 4 课件 课件是在教学过程中用到的可相对独立运行的资源软件。根据运行平台划分, 可分为网络版课件和单机运行课
24、件,网络版课件需要能在标准浏览器中运行,并 且能通过网络教学环境被大家共享。单机运行课件可通过网络下载后在本地计算 机上运行。 5案例 案例是指由各种媒体元素组合表现的有现实指导意义和教学意义的代表性事 件或现象。 6 文献资料 文献资料是指有关教育方面的政策、法规、条例、规童制度,对重大事件的 记录、重要文章、书籍等。 7 网络课程 网络课程是通过网络表现的某门学科教学内容及实旌教学活动的总和,它包 括两个组成部分:按一定教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支 撑环境。 8 常见问题解答 常见问题解答是针对某一具体领域最常出现的问题给出全面的解答。 9 资源目录索引 列出某一领域中
25、相关网络资源地址链接和非网络资源索引。 2 2 数字化教育资源建设途径 教育资源建设可以有四个层次的含义,一是素材类教育资源建设,主要分八 大类:媒体素材、试题、试卷、文献资料、课件、案例、常见问题解答和资源目 录索引;二是网终课程建设:三是资源建设评价;四是教育资源管理系统开发: 在釜四个层次中,网络课程和素材类教育资源建设是基础,是需要规范的重点和 核心;第三个层次是对资源的评价与筛选,需要对评价标准规范化:第四个层次 是工具层次建设,网络建设和素材类资源的具体内容千变万化,各具特色,对应 管理系统必须适应这种形式的变化,充分利用它们的特色p l 。 第2 章数字化教育资源内涵与范畴 教育
26、信息资源建设主要包括教学资源、技术资源、管理资源建设。信息资源 主要特点是具有共享性质,特别是现代信息处理技术为资源提供了最好的载体, 现代计算机网络技术又为资源共享提供了便捷的渠道。 教育信息资源建设应以教育需求为前提,以系统理论为指导,遵循国家颁布 的技术规范,在较大范围内实现资源开放、共享和自由交换。 2 2 1 对教育设施的要求: l 。学习资源的通信功能 各种教学设施中的学习资源应能为其他教学设施所利用,为此,各种教育设 施间应具备一定的通信功能。利用这种通信功能,各教学设麓膪J 的学习资源可相 互检索,共同利用,使学习资源的使用超越地域的限制,实现学习资源共享。 2 教学设施的网络
27、化 为了满足学习者的多种学习需求,教学设施间应以通信网络进行连接,实现 网络化,并由此对学习进行有效地支援。教学设施网络化是实现学习资源共享、 教学设施共享的物质条件。它使多种学习资源、教学设施充分发挥作用,取得更 好的使用效益。 3 多媒体学习环境的完备 教育信息化使学校的信息环境,特别是学习的信息环境得到很好的改善和完 备。用于学习的多媒体环境主要是多媒体通信系统,它包括:视频会议系统、L A I N 系统、卫星通信系统和基于光纤通信的校园网【引。 2 2 2 学校教育信息资源建设途径: 从国外资源建设经验中发现,学校教育信息资源建设要走引进与自主建设相 结合的路,联合多方面力量,共同建设
28、资源。建设途径有: 第是链接与镜像。将学校的W W W 服务器与I n m e t 上高水平、高质量教育 资源库进行链接或建立全部或者部分镜像,以获取更新、更专业化的资源并实现 教育教学资源共享。 第二是自主建设和二次开发,即软件建设。它主要包括网上信息资源平台建 设和教育信息资源建设,即网上资源的开发和利用问题,必须由资源建设小组和 全体教师共同完成。学科教师运用教育技术理论与计算机操作技能,结合丰富的 数字化教育资源规划策略研究 学科教学经验,可以制作出教学所需的各类资源:资源建设小组则负责实现优秀 教育资源的共享及传输和网上辅助教学与学习,实现资源开发和利用。 资源建设中还应该考虑创建良
29、好的资源搜索引擎,使建好的资源库发挥充分 作用。总之,资源建设是一个长期、不断更新的过程,丰富的资源库不是一天可 以造就的。未来方向是:在教育主管部门引导下,发挥大企业、大公司的技术和 资会的优势,支持一批有实力与经验的企业参与网上学校、校园网络以及网上教 育教学信息资源库建设7 1 。 2 2 ,3 教育信息资源库建没观念 1 需求观 建设教育信息资源库的目的是要为教育服务,因而无论在内容还是功能上都 应充分考虑教育需求,使学生、教师和其他教育工作者能方便及时地获取所需信 息,具有可利用性。在了解用户需求的基础上,必须进行反需求分析,即结合实 际情况,从更加专业的角度对用户提供的需求信息进行
30、科学分析和表述。 2 系统观 资源库建设是一个系统工程,教育作为一项国家事业,要综合政策法规、硬 件配置、人力统筹等来考虑各个因素之间的复杂关系,因而决定了教育信息资源 建设的系统性。不仅要处理信息资源库系统各个子模块之间的结构关系,更要正 确处理与教育这个大系统中其它子系统之间的关系,只有真正实现了这种协调发 展,教育信息资源才能被高效利用起来,这是避免重复建设而浪费资源的必要因 素。 3 规范观 教育资源建设必须符合教育教学规律和特点。对学科、年级、资源种类、文 件格式等进行定义时要根据统一的规范标准,符合国家教育部现代远程教育办公 室颁布的现代远程教育资源建设规范。由于我国幅员辽阔,各地
31、区教育水平发 展不一致,因而在进行信息资源建设方面必然存在差异,只有制定统一的资源标 准,才能使国家在进行资源统筹、各地区在进行资源交流与共享时具有可行性, 并能与世界接轨。 4 开放观 知识经济是世界一体化的经济,资源开放观是从地区到全球,从微观到宏观, 从局部到整体,在不同层次上都要确立的一种基本观点。我国地区差别大,资源 组合错位,地区阳J 的教育资源具有很强的互补性和动态交流的必然性。从经济行 第2 章数字化教育资源内涵与范畴9 为角度,信息获取必须支付一定费用,因而资源开放并不是完全免费开放,要采 取必要的商业流通手段,实现一神公平开放,当然教育信息也不例外,这是我国 教育产业化的必
32、要途径。 5 动态平衡观 教育资源建设并不是一步到位,而是一个“缺失供给平衡缺失 供给”不断循环的动态过程,它和整个教育发展是相辅相成的。随着教 育水平的提高和教育需求不断增加,教育信息资源建设应该不断完善和更新,以 适应时代发展要求。 基于以上观念,基础教育信息资源库建设不应局限于硬件或软件技术实现上, 而应从系统方法角度,对方案的设计、实施采取宏观调控,确定各个步骤的标准 化规范,保证资源建设整体质量和通用性。 2 3 数字化教育资源建设现状及存在的问题 随着I n t e m e t 技术向宽带、高速、多媒体方向发展,它以更具人性化的应用方 式推动着教育信息化的飞速前进。已悄然登上教育改
33、革舞台的网络教育跨越了时 闯和空间的距离,把获取信息的途径由教室、实验室和图书馆,扩展到因特网所 覆盖的任何场所。然而,网络只是信息传播载体,信息资源的汲取和共享才是人 们使用网络的目的所在。要发挥网络教育区别于传统教育的优势,就必须有丰富 的教学信息资源支持。因此,在教育领域。教育信息资源建设则成为充分利用信 息资源的关键。 2 3 1 我国教育信息资源建设现状 当前,我国四大骨干网的建成和连通,为我国开展基于I n t e r n e t 的教育应用创 造了必要前提和条件,为教育系统提供了一个高质量信息服务的宽带多媒体通信 平台【8 】。 目前,国家及各个地方都在积极进行教育信息资源建设,
34、有一批企业相继推 出了各种各样的校园网解决方案、教育教学支撑平台和管理平台等。但不能满足 同益增长的教育需求,同时存在重复建设、数量庞杂、形式不规范等问题。但是, 一片繁华的表象却无法掩饰我国教育资源丌发和建设错乱无序的现状。 1 0 数字化教育资源规划策略研究 2 3 2 我国教育信息资源建设存在的问题及解决方法 教育资源建设是需要长期建设与维护的系统工程。由于教学资源的复杂性和 多样性,使得人们对它的理解各不相同,便会出现大量不同层次、不同属性的教 学资源,因而不易管理和利用。所以,目前教育资源建设研究就是为了更有效地 建设好各级各类教学资源库,促进各资源库系统之间数据共享,提高教育资源检
35、 索效率与准确度,保证资源建设质量。这也是数字化教育资源建设有待解决的主 要问题。 教育资源的需求有: 教育资源存储分散,需要整合: 教育资源数据流通存在障碍; 资源利用效率不高、重复建设现象严重; 教育资源库功能结构难以适应教育的灵活性; 目前的教育资源建设没有搞什么总体数据规划,分散地搞单项应用或互不相 关的小系统开缉,薅样簪时嘎内攀果是明显的,但髓蒂项目增多,数棼炊誊、处 理大量重复,数据一致性阀题越来越糟,接口关系越来越复杂,不同应用部门之 问信息共享也就很难进行,以至于无法联成整体以支持决策活动和总体目标。这 种恶性发展趋势同样也是明显的。 要解决这些问题就需要进行总体数据规划,选择
36、科学的方法论作为规划工作 的指导,建立总体数据模型。总体数据模型是按实体集群划分的,针对管理目标, 由若干个主题数据库概念模型构成的统一体,在实旌策略上是既有集中式又有分 布式,分期逐步地进行数据库建设,从而解决混乱的局面。 本文将采用信息工程方法论对教育信息资源进行总体规划及数据模型的研 究。 第3 章数字化教育资源规划研究 第3 章数字化教育资源规划研究 3 1 信息资源规划理论 “信息工程”( I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,简称I E ) 是美国管理与信息技术专家詹 姆斯马丁( J a m e s M a r t i n ) 在2
37、 0 世纪8 0 年代初提出的一整套建立“计算机化企业” 的理论和方法。 信息工程作为一门学科的诞生是数据处理危机的必然结果。信息工程的基础 是当代的数据库系统;信息工程的目标是建立计算机化的管理系统;信息工程的 范围是广泛的,是多种技术、多种学科的总和。 信息工程的基本原理和前提是: 1 数据位于现代数据处理的中心。如图3 1 所示【9 】,借助于各种数据系统软 件,对数据进行采集建立和维护更新。使用这些数据生成各类需求数据,上级部 门或专业人员有时要进行信息查询,对这些数据进行汇总或分析。 图3 1 数据位于现代数据处理的中心 图3 1 中的数据可以是多个数据系统中的数据。它们可以按不同的
38、方式存储, 通常是分布式的。这些数据一般是通过传输线路和终端来更新和使用的。 2 数据是稳定的,处理是多变的。具体一点说,数据实体的类型是基本不变 的,除了偶尔少量地加入几个新的实体外,变化的只是这些实体的属性值。对于 一些数据项集合,可以找到种更好的方法来表达它们的逻辑结构,既稳定的数 据模型。这些模型在其后的玎发和长远应用中很少变化,而且避免了破坏性的变 化。在信息工程中,这些模型成为建立计算机化处理的坚实基础。虽然数据模型 是相对稳定的但是应用这些数据的处理过程却是经常变化的。只有建立了稳定 数字化教育资源规划策略研究 的数据结构,爿1 能使业务处理上的变化被计算机信息系统所适应,这正是
39、面向数 据的方法所具有的灵活性,而面向过程的方法往往不能适应管理上的变化需求。 信息工程的目标是使数据的定义和结构取得一致,至少是那些必须共享的或 用于整个控制系统中的数据应该在数据的定义和结构上保证完全一致。 3 从规划到设计实施,在每一阶段上都应该由用户的参加。 3 1 1 信息工程方法论 从上述的基本原理和前提出发,马丁阐述了一整套自顶向下规划( T o p D o w n P l a n n i n g ) 和自底向上设计( B o t t o m U pD e s i g n ) 方法论。提出了信息工程组成的1 3 块构件一信息工程方法论。如图3 2 所示。 卜通常由系统设计员或最终
40、用户使用叫 r 一 当业务过程发生 变化时,这些应 保持相对稳定 土 图3 2 信息I :科方法论框架 构件( 1 ) 是企业模型( E n t e r p r i s eo rB u s i n e s sM o d e l ) 的开发,这是其它所有构 件都需要建筑于其上的基石。这个模型的丌发在战略数据规划期间进行,力图确 定企业的目标及为了达到这些目标所需要的信息。 第3 章数字化教育资源规划研究 构件( 2 ) 是借助实体关系分析( E n t i t yR e l a t i o n s h i pA n a l y s i s ) 建立信息资源 规划。这是自顶向下的数据类型分析。 构
41、件( 3 ) 是数据模型的建立( D a t aM o d e l i n g ) ,建立工作产生出详细的数据 库逻辑设计。构件( 3 ) 是构件( 2 ) 的扩展,是使构件( 2 ) 达到更详细的程度,并且保 证其稳定性。 图3 2 中底部两块要求提出整个组织的数据实体。然后,把初步的实体模型 划分成一些大组,称为主题数据库。 总体数据规划的重点是图3 2 中的最底层的三块,进行步骤大致如图3 3 所 示: 图3 3 总体数据规划工作过程 第一步,进行业务分析建立总体模型。主要分析现行业务和长远的发展目标, 按照内部各种业务的逻辑关系,将它们划分为若干职能区域( F u n c t i o
42、n a lA r e a ) ,然 后,弄清楚各职能区域中所包含的全部业务过程( P r o c e s s ) ,再将各业务过程细分 为一些活动( A c t i v i t y ) 。一个系统模型,就是采用“职能区域一业务过程一业务活 动”的层次结构关系描述系统的本质。 第二步,迸行实体分析建立主题数据库模型。在业务分析的过程中,可清查 所有业务活动所涉及的数据实体( E n t i t y ) 及其属性( A t t r i b u t e ) ,做好标准化的定 义与说明。然后重点分析这些实体之间的联系,按照管理经验和一些形式化的方 数字化教育资源规划策略研究 法,对实体进行聚集分析,将
43、联系密切的实体划分在一起,形成一些实体大组( S u p e r g r o u p ) 。这些实体大组内部的实体之间联系密切而与外部实体联系很少,作为划分 主题数据库的根据,建立起主题数据库模型一针对不同的职能区域和业务过程, 提供必要的数据共享的总体数据模型。 第三步,进行数据的分布分析。结合数据存储地点,进一步调整、确定主题 数据库的内容和结构,制定数据库开发策略。分布分析要充分考虑业务数据的发 生和处理地点,权衡集中式数据存储和分布式数据存储的利弊;还要考虑数据的 安全性、保密性,系统的运行效率和用户的特殊要求等等。根据这些调整实体大 组的结构,制定主题数据库与应用项目的开发顺序。 3
44、 1 2 主题数据库 詹姆斯马丁在研究了数据库理论和应用发展问题的基础上,提出了主题数 据库的概念。以主题数据库规划、设计和实现为主体的数据环境建设,是信息工 程的核心内容。 主题数据库与各种业务主题相关,而不是与具体的计算机应用程序相关。主 题数据库设计的另一个目标是加快应用项目开发的速度,程序员们所使用的数据 应该已经存在于主题数据库之中,在很多场合应该使用数据库报表生成软件、查 询语言或高级应用开发工具,而不再使用原先的编程语言编程。随着越来越多的 主题数据库的建成,应用开发的速度也越来越快;当新的应用项目被提出时,许 多数据库已经存在,尽管有时可能需要增加某些属性字段,但借助于高级数据
45、库 语言、报表生成软件和应用开发生成软件,可使新的应用开发非常迅速地完成。 主题数据库的基本特征uo J 有: 1 面向业务主题。主题数据库是面向业务主题的数据组织存储,与管理重要 解决的主要问题相关联,而不是与通常的计算机应用项目相关联。 2 信息共享( 不是信息私有或部门所有) 。主题数据库是对各个应用系统“自 建自用”的数据库的彻底否定,强调各个应用系统“共建共用”的共享数据库。 不同的应用系统的计算机程序调用这些主题数据库。 3 一次一处输入系统( 不是多次多处输入系统) 。主题数据库要求调研分析 各经营管理层次上的数据源,强调数据的就地采集,就地处理、使用和存储,以 及必要的传输、汇
46、总和集中存储。同一数据必须一次、一处进入系统,保证其准 确性、及时性和完接性,经由网络一计算机一数据库系统,可以多次、多处使用。 第3 章数字化教育资源规划研究 4 由基本表( B a s e T a b l e ) 组成。一个主题数据库的科学的数据结构,是由多 个达到“基本表”规范的数据实体构成的,它们具有如下特性: 原子性一表中的数据项是数据元素( 即最小的、不能再分解的信息单元) ; 演绎眭一可由表中的数据生成全部输出数据( 即这些表是精炼的,经过计算 机的处理,可以产生全部管理所需要的数据) ; 规范性一表中数据满足三范式( 3 - N F ) 要求,这是科学的、能满足演绎性要 求,并
47、能保证快捷存取的数据结构。 主题数据库是一种集约化的数据库环境,当一系列这类数据库建成之后,它 们就能构成独立于具体应用的数据资源。应用数据的各种功能将会随着时问的推 移不断发生变化。但数据类型本身却并不经常发生变化。因此,将数据与应用数 掘的功能分开是有意义的。数据结构和存储方式都独立于应用数据的各种功能, 数据按照业务主题相互联系地存放在可以由众多用户共享的数据库之中,系统开 发人员只要描述稳定的数据库中数据的内在性质,建成的数据库与所要编程的功 能或数据流无关,这就使数据作为一种独立的资源,成为支持所有应用项目的基 石。 整套数据分析和建库的方法,是“面向数据”的方法,与“面向过程”的方
48、 法相比较有明显的优越性: 1 面向数据的方法可以避免文件数目过多、维护工作量大、数据冗余和数据 不一致等问题; 2 数据库建成之后,某些类型的应用项目可以用高级数据库语言迅速的加以 开发。 使数据与过程严格分开的面向数据方法如果做得好,从长远观点上看,无疑 是最理想的。但是采用这种方法必须有高级管理人员的坚定支持,设计的低劣, 管理的松散,目标的不明确或者管理人员韵动摇不定,常常会使面向数据的方法 遭到失败。 3 1 3 信息资源规划方法论总体步骤 总体数掘模型是按实体集群划分的,针对管理目标的,由若干个主题数据库 概念模型构成的统一体,在实施策略上既有集中式又有分稚式,分期逐步地进行 数据
49、库建设。 1 6 数字化教育资源规划策略研究 信息规划要求深入认识企业罩存在的数据,努力将数据表达成与如何使用无 关。这是资源规划方法论的重点。 信息资源规划方法论的总体步骤如下: 1 信息需求规划( 战略需求规划) 信息需求规划要借助于由用户提出的对信息分析的输入和输出的需要,通过 分析和预测方法得出总的信息需求量,为系统的改造和支持总体战略目标服务。 2 信息分析 信息分析确定出所需要的数据资源,使得一个完整的总体数据模型被开发出 来,便于促成基于未来需求的整个企业的数据统一。这样就为数据模型的建立、 业务过程的分析和分布分析提供了全面的资料。 3 数据模型的建立 信息分析产生了一个概念数据模型,但是它还没有充分详细到能在数据库上 直接运行。在概念数据模型的基础上需要最终用户参加设计详细数据模型,这样 才能使所建立的数据模型尽可能的稳定可靠。 4 处理过程的建立 以信息分析和数据模型为基础,反映了新系统对数据模型的使用,为应用系 统提供了功能结构的基础,通过对引起数据模型中的数据发生变化的决策事件, 做出分析来建立这种处理
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