面向e-Learning的教育資源聚類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) *

吳林靜，劉清堂，黃 煥，劉 嫚，黃景修

(華中師范大學(xué) 教育信息技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

面向e-Learning的教育資源聚類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

吳林靜，劉清堂，黃 煥，劉 嫚，黃景修

(華中師范大學(xué) 教育信息技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和e-Learning學(xué)習(xí)模式的興起，網(wǎng)絡(luò)上教育資源的數(shù)量在急速增長(zhǎng)，但是學(xué)習(xí)者卻往往淹沒(méi)在知識(shí)的海洋中，出現(xiàn)認(rèn)知迷航等問(wèn)題。針對(duì)教育資源定位困難的問(wèn)題，該文研究了教育資源的聚類組織方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向e-Learning的教育資源聚類系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以將資源檢索的結(jié)果按照一定的算法劃分為多個(gè)子類別，并通過(guò)可視化的方式對(duì)劃分的結(jié)果進(jìn)行呈現(xiàn)，從而為學(xué)習(xí)者提供更加精確的資源導(dǎo)航和更為快速的資源定位。在實(shí)際使用中，系統(tǒng)的使用者認(rèn)為，與簡(jiǎn)單返回資源列表的方式相比，圖形化的資源組織與呈現(xiàn)方式能夠更好地起到資源導(dǎo)航的作用。

e-Learning；資源聚類；聚類引擎；可視化

一、引言

資源是教與學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要組成部分，優(yōu)質(zhì)的教育資源能夠極大地提高教學(xué)效果，降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)績(jī)效[1][2]。尤其是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，e-Learning作為一種新型的學(xué)習(xí)模式得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用[3][4]。e-Learning是一種自主性的、分布式的、個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境[5]，學(xué)習(xí)者具有較高的自由度和隨意性，由于缺乏教師的干預(yù)和引導(dǎo)，該環(huán)境下的教育資源建設(shè)就顯得更為重要和迫切[6][7]。

隨著資源的數(shù)量越來(lái)越多，其質(zhì)量也開始變得良莠不齊，而且資源之間沒(méi)有統(tǒng)一的信息模型，缺乏良好的組織結(jié)構(gòu)，這給學(xué)習(xí)者的資源利用帶來(lái)了很多不便和障礙，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1)現(xiàn)有的資源管理主要采用以“主題詞”為核心，“資源、索引和元數(shù)據(jù)目錄”三要素為基礎(chǔ)的資源組織與服務(wù)模式。這種基于主題詞的資源組織模式不便于學(xué)習(xí)者從大量的教育資源中快速地定位出自己所需要的資源。學(xué)習(xí)者往往需要從大量的主題詞命中的資源列表中再次進(jìn)行甄別和篩選。

(2)海量的教育資源大大提高了知識(shí)獲取的難度，容易導(dǎo)致用戶在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)“學(xué)習(xí)迷航”和“認(rèn)知過(guò)載”等問(wèn)題[8]。

導(dǎo)致上述問(wèn)題的根本原因在于資源缺乏有效的組織方式[9][10]。人工對(duì)資源進(jìn)行標(biāo)注和組織雖然可以緩解上述問(wèn)題，但人工組織費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而聚類技術(shù)是一種新型的資源自動(dòng)組織方法[11]，是指計(jì)算機(jī)自動(dòng)將資源按照一定的算法劃分為多個(gè)簇，其中每個(gè)簇內(nèi)部的資源具有較高的相似度，而簇與簇之間具有較低的相似度。由于其不需要監(jiān)督和引導(dǎo)的特征，聚類技術(shù)已經(jīng)在資源組織和導(dǎo)航領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[12]。因此，針對(duì)e-Learning中資源組織模式所存在的不足，本文將聚類技術(shù)引入到了教育資源的組織中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向e-Learning的教育資源聚類系統(tǒng)。通過(guò)在資源組織中引入聚類技術(shù)為用戶提供歧義性較小的、更加清晰的、具有良好組織結(jié)構(gòu)的資源集合[13]。

二、教育資源聚類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(一)資源聚類系統(tǒng)的需求分析

資源聚類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)上分散的教育資源進(jìn)行二次組織，針對(duì)用戶的檢索需求，提供更加清晰的教育資源呈現(xiàn)方式。針對(duì)上述目標(biāo)，本文認(rèn)為教育資源聚類系統(tǒng)的功能需求應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：

1.對(duì)各類教育資源的采集、組織與檢索。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)教育資源的組織和聚類，系統(tǒng)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)教育資源進(jìn)行采集，并提供檢索功能，這是整個(gè)聚類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源。

2.根據(jù)用戶的檢索需求對(duì)檢索命中的結(jié)果進(jìn)行聚類。聚類是系統(tǒng)的核心，是資源二次組織的關(guān)鍵。當(dāng)用戶提交檢索需求后，系統(tǒng)需要通過(guò)一定的聚類算法對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行處理和運(yùn)算，從而為用戶提供結(jié)構(gòu)更加清晰的檢索結(jié)果。

3.聚類結(jié)果的可視化呈現(xiàn)。根據(jù)人類信息獲取的一般規(guī)律，與文字相比，人們更傾向于從圖形中獲得信息。圖形以更加直觀和便于理解的方式揭示數(shù)據(jù)的本質(zhì)。因此，聚類系統(tǒng)應(yīng)能夠通過(guò)可視化的方式呈現(xiàn)資源的檢索與聚類結(jié)果。

(二)資源聚類系統(tǒng)的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證系統(tǒng)的體系架構(gòu)清晰和功能模塊的低耦合性與可擴(kuò)展性，本文采用分層的方式來(lái)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)被劃分為三層：數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)處理與語(yǔ)義聚類層和應(yīng)用層，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系架構(gòu)圖

1.數(shù)據(jù)源層

該層的主要作用是采集各類與學(xué)科相關(guān)的教育資源作為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源，例如文件系統(tǒng)中的文本類文件、從Internet上爬取的各類主題資源、著名搜索引擎（如Google、Bing）的返回結(jié)果、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄以及學(xué)習(xí)內(nèi)容管理系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)記錄等。

2.數(shù)據(jù)處理與語(yǔ)義聚類層

該層的主要作用是對(duì)數(shù)據(jù)源中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和聚類。首先對(duì)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)進(jìn)行去重、去除標(biāo)簽、圖片和廣告等噪聲信息等預(yù)處理操作，對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行清洗和過(guò)濾。然后對(duì)經(jīng)過(guò)清洗之后的數(shù)據(jù)內(nèi)容建立索引以供后續(xù)處理步驟使用。建立索引完成后，聚類引擎將對(duì)索引的內(nèi)容進(jìn)行聚類處理，聚類引擎主要使用URL聚類、來(lái)源聚類和k-means聚類算法對(duì)資源進(jìn)行聚類。在信息處理過(guò)程和聚類引擎工作的過(guò)程中，領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)為整個(gè)處理過(guò)程提供相關(guān)的領(lǐng)域背景知識(shí)。領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)中包括領(lǐng)域主題詞庫(kù)、領(lǐng)域本體等。

3.應(yīng)用層

應(yīng)用層的主要作用是面向用戶，提供資源檢索與聚類服務(wù)。系統(tǒng)通過(guò)一定的顯示模板對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行顯示，并通過(guò)不同的可視化方式展示聚類結(jié)果，方便用戶查看。同時(shí)在應(yīng)用層為用戶提供查詢的接口，以便于用戶對(duì)資源進(jìn)行查詢。

(三)聚類系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)

資源檢索系統(tǒng)的功能是根據(jù)用戶輸入的檢索關(guān)鍵詞從數(shù)據(jù)源中檢索出與其相關(guān)的所有資源，并采用一定的聚類算法對(duì)檢索出的資源進(jìn)行聚類，然后通過(guò)一定的可視化方式將聚類結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。整個(gè)系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。

圖2 資源聚類系統(tǒng)的基本工作流程

系統(tǒng)的主要功能模塊包括以下幾個(gè)部分：用戶界面中的檢索參數(shù)輸入模塊和檢索結(jié)果輸出模塊、索引構(gòu)建模塊、本地資源檢索模塊、Web檢索模塊、資源預(yù)處理模塊、聚類引擎中的URL聚類模塊、來(lái)源聚類模塊和k-means聚類模塊、以及聚類結(jié)果可視化模塊。下面對(duì)每個(gè)模塊的主要功能進(jìn)行介紹。

1.用戶界面

用戶界面的主要作用是面向用戶，用于輸入資源檢索相關(guān)的參數(shù)和向用戶呈現(xiàn)資源檢索與聚類的結(jié)果。檢索參數(shù)輸入模塊包括檢索詞的輸入、返回資源的數(shù)目、資源聚類算法等參數(shù)。返回資源的數(shù)目指的是檢索命中的資源按照相關(guān)度排序之后返回部分排序靠前的資源的數(shù)量，由于Internet上的資源數(shù)量眾多，若對(duì)所有命中資源進(jìn)行聚類，則所需的時(shí)間太長(zhǎng)，用戶難以接受，而且根據(jù)用戶資源瀏覽的習(xí)慣，用戶一般僅關(guān)注檢索返回結(jié)果中的最靠前的部分資源，因此在聚類時(shí)，可以指定僅下載部分命中資源進(jìn)行聚類。資源聚類算法是讓用戶可以選擇使用不同的聚類算法，可供選擇的參數(shù)有：按照資源的URL進(jìn)行聚類、按照資源記錄的來(lái)源進(jìn)行聚類、使用k-means算法進(jìn)行聚類。

2.索引構(gòu)建模塊

該模塊的主要作用是對(duì)系統(tǒng)自己采集的一些資源數(shù)據(jù)如本地文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的記錄、使用網(wǎng)絡(luò)蜘蛛采集的各種主題資源、學(xué)習(xí)內(nèi)容管理系統(tǒng)中的資源等構(gòu)建索引。

3.本地資源檢索

該模塊的主要功能是依照用戶輸入的查詢關(guān)鍵字從已經(jīng)建立好的索引中檢索出與其匹配的所有資源，并按照用戶設(shè)置的返回資源的數(shù)量從命中的資源中下載相應(yīng)數(shù)量的資源供后續(xù)步驟使用。

4.Web檢索

該模塊的主要功能是從Internet上檢索相關(guān)的資源。由于Internet上的資源數(shù)量眾多，其采集和處理必然需要巨大的人力和物力資源，因此為了節(jié)省資源，在該模塊中本系統(tǒng)直接使用著名搜索引擎返回的結(jié)果，并對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行整合和合并之后作為數(shù)據(jù)源。本模塊中使用的開放的搜索引擎接口包括：Google搜索引擎、Yahoo搜索引擎、Bing搜索引擎、EntireWeb搜索引擎、Ask搜索引擎等。這些搜索引擎返回的結(jié)果包括與檢索詞匹配的資源的標(biāo)題、內(nèi)容摘要(Snippet)、來(lái)源、資源URL等信息。

5.資源預(yù)處理：資源預(yù)處理模塊的主要作用是對(duì)檢索返回的結(jié)果進(jìn)行一定的預(yù)處理，為進(jìn)一步的聚類做準(zhǔn)備。主要的預(yù)處理操作包括：對(duì)標(biāo)題和資源的內(nèi)容（或搜索引擎返回的Snippet）進(jìn)行分詞、去停用詞操作，統(tǒng)計(jì)特征的頻率，并計(jì)算其權(quán)重，對(duì)于標(biāo)題中的特征賦予比內(nèi)容中的特征更高的權(quán)重，形成待聚類資源集合的特征—文檔矩陣。

6.聚類引擎

聚類引擎的功能是通過(guò)一定的聚類算法對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后的資源進(jìn)行聚類運(yùn)算，得到聚類的結(jié)果，并為結(jié)果中的每一個(gè)類簇生成標(biāo)簽。聚類引擎也是本系統(tǒng)的核心功能。

7.聚類結(jié)果可視化

聚類結(jié)果可視化模塊的功能是通過(guò)圖形的方式來(lái)呈現(xiàn)資源聚類的結(jié)果，這種圖形化的呈現(xiàn)方式可以幫助用戶更好地了解資源在各個(gè)類別中的分布情況。

三、聚類引擎的資源聚類算法

在聚類引擎中本文一共設(shè)計(jì)了3種聚類算法，分別為URL聚類、來(lái)源聚類和k-means聚類算法。其中URL聚類和來(lái)源聚類是按照資源的簡(jiǎn)單元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行聚類。k-means聚類則是按照資源的語(yǔ)義內(nèi)容進(jìn)行聚類，也是本系統(tǒng)的核心聚類算法。

(一)URL聚類

URL的主要功能是按照資源的URL地址進(jìn)行聚類，將來(lái)源于同一URL的資源聚類在一起。由于域名是層次結(jié)構(gòu)，包含多個(gè)級(jí)別，因此在按照URL進(jìn)行資源聚類時(shí)，本模塊也按照域名的層次結(jié)構(gòu)形成層次狀的聚類結(jié)果，頂級(jí)類別包括：com、cn、net、IP等，然后依次按照下一級(jí)的域名進(jìn)行聚類。其聚類效果如圖3所示：

圖3 資源URL聚類示意圖

(二)來(lái)源聚類

來(lái)源聚類的功能是按照資源的來(lái)源進(jìn)行聚類，這里的來(lái)源指的是當(dāng)前資源來(lái)自于某一搜索引擎的檢索結(jié)果或者大型的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，Web資源的來(lái)源主要包括Google、Yahoo、Bing、Ask、Wikipedia等主要搜索引擎和知識(shí)庫(kù)(如圖4所示)。

圖4 資源來(lái)源聚類示意圖

(三) k-means聚類

該模塊的主要功能是使用k-means算法[14]對(duì)待聚類的資源進(jìn)行聚類。該模塊的輸入是待聚類的資源集合，經(jīng)過(guò)k-means算法對(duì)資源進(jìn)行聚類之后，返回的結(jié)果是每一個(gè)類簇及其所包含的資源。算法的基本流程如下：

輸入：待聚類的特征—文檔矩陣，目標(biāo)類別的個(gè)數(shù)k

輸出：聚類結(jié)果

流程：

(1)從資源集合D中隨機(jī)選擇k個(gè)資源作為類別劃分的初始參照點(diǎn)c1,c2,c3……ck.

(2)根據(jù)資源之間的相似度，將集合中的每一個(gè)資源劃分到與其相似度最高的參照點(diǎn)所代表的類別中。即：對(duì)于一個(gè)資源di和某一初始參照點(diǎn)cm，如果Similarity(di,cm)＞ Similarity(di,cj)，其中1＜=j＜=k，且j≠m，則將資源di劃分到類別cm中。資源相似度的計(jì)算采用經(jīng)典的余弦相似度計(jì)算方法。

(3)完成資源集合中所有資源的類別劃分之后，重新計(jì)算每一個(gè)類別的質(zhì)心′,其計(jì)算方法一般采用如下公式：

四、教育資源聚類系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

(一)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)，本文使用J2EE技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)和實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中各個(gè)層次所采用的具體技術(shù)如圖5所示。

從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上來(lái)說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)分為四層：持久層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)持久層的主要作用是對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行持久化存儲(chǔ)，在本系統(tǒng)中使用mysql數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)資源元數(shù)據(jù)、領(lǐng)域本體和本地資源進(jìn)行存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的作用是對(duì)持久層中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)，并將得到的數(shù)據(jù)提供給業(yè)務(wù)邏輯層，在該層中本系統(tǒng)使用的主要技術(shù)是Jdom工具包，Jdom工具包主要用來(lái)對(duì)xml文件進(jìn)行解析。在業(yè)務(wù)邏輯層，主要使用J2EE技術(shù)來(lái)完成系統(tǒng)中的相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯，如各種預(yù)處理和聚類算法的實(shí)現(xiàn)，使用tomcat軟件作為Web容器發(fā)布整個(gè)應(yīng)用。表現(xiàn)層的主要作用是面向用戶提供輸入和輸出接口，主要采用的是基于xml+xslt的頁(yè)面排版與布局技術(shù)，聚類結(jié)果的可視化呈現(xiàn)則通過(guò)Flash技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以盡可能地保證用戶界面的美觀和友好。

圖5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體技術(shù)

(二)Web資源檢索與聚類的實(shí)現(xiàn)

Web資源的檢索與聚類是指依據(jù)用戶輸入的關(guān)鍵詞，從Internet中檢索相關(guān)的資源與信息，并對(duì)檢索得到的結(jié)果進(jìn)行聚類和二次組織。

1.檢索源的實(shí)現(xiàn)

由于Internet上的資源數(shù)量巨大，如果全部進(jìn)行采集和存儲(chǔ)的話需要耗費(fèi)巨大的采集和存儲(chǔ)的資源。因此，在本項(xiàng)目中，我們沒(méi)有構(gòu)建獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)爬蟲來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行采集，而是借鑒元搜索引擎的方式，將檢索詞提交給其他搜索引擎進(jìn)行查詢，然后對(duì)返回的查詢結(jié)果進(jìn)行比較、去重和排序等組織之后，形成一個(gè)較為完善的檢索結(jié)果返回給用戶。我們選擇了Google、EntireWeb、Bing等搜索引擎為目前Internet上較為主流的相關(guān)搜索引擎，利用其開發(fā)的相關(guān)API，直接調(diào)用其檢索結(jié)果作為本系統(tǒng)的檢索源，從而達(dá)到節(jié)省系統(tǒng)開銷的目的。

2.聚類的實(shí)現(xiàn)

獲得檢索源后，系統(tǒng)將對(duì)檢索命中的資源進(jìn)行聚類整合，并為每個(gè)類別生成一個(gè)語(yǔ)義標(biāo)簽，再將聚類結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。由于互聯(lián)網(wǎng)上的資源眾多，因此關(guān)于某一個(gè)主題的資源的個(gè)數(shù)往往可能達(dá)到百萬(wàn)級(jí)。對(duì)于如此眾多的資源，如果全部都下載，則需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，而且對(duì)數(shù)量巨大的資源進(jìn)行聚類也需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。如果等待的時(shí)間較長(zhǎng)，必然會(huì)降低用戶體驗(yàn)。同時(shí)，根據(jù)一般用戶的瀏覽和訪問(wèn)習(xí)慣，用戶往往比較關(guān)注排列靠前的資源，越靠后的資源被關(guān)注的可能性越小，而且大部分往往只會(huì)選擇性地瀏覽前幾十條或者幾百條記錄，而不會(huì)花費(fèi)精力去瀏覽全部的百萬(wàn)數(shù)量級(jí)的資源。鑒于這些特點(diǎn)，本系統(tǒng)在得到檢索結(jié)果之后，不會(huì)全部下載所有的命中結(jié)果，而是按照用戶的需求，選擇下載前50條命中記錄、前100條命中記錄、前150條命中記錄或者前200條命中記錄。這樣，資源下載和聚類的效率都將得到提高，從而使用戶能夠得到更好的用戶體驗(yàn)。當(dāng)用戶選擇了下載資源的個(gè)數(shù)之后，系統(tǒng)會(huì)按照一定的聚類算法對(duì)下載的資源進(jìn)行聚類。本系統(tǒng)中可供選擇的聚類算法包括：按照資源來(lái)源聚類、按照資源的URL聚類和k-means算法聚類。聚類完成后，將聚類結(jié)果向用戶進(jìn)行展示。

(三)聚類結(jié)果可視化的實(shí)現(xiàn)

為了讓用戶對(duì)聚類結(jié)果有更直觀的了解，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚類結(jié)果的可視化展示。考慮到應(yīng)用的普適性與通用性，我們選擇Flash技術(shù)來(lái)作為前端的展示技術(shù)。根據(jù)每個(gè)聚類類別中所包含的資源的數(shù)量來(lái)計(jì)算其在圓形餅圖中所占面積的大小，從而從整體上展示資源在不同主題中的分布情況。同時(shí)可視化呈現(xiàn)效果將與右邊的資源列表相關(guān)聯(lián)，在可視化圖形中單擊某個(gè)類別時(shí)，餅圖的中心會(huì)顯示當(dāng)前類別的名稱，同時(shí)右側(cè)的資源列表會(huì)相應(yīng)展示該類別中的所有資源。通過(guò)Flash技術(shù)實(shí)現(xiàn)的聚類結(jié)果的可視化效果如圖6所示。

圖6 聚類結(jié)果的可視化

五、總結(jié)

隨著網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)量的不斷增加，如何進(jìn)行有效的資源二次組織以更好地滿足學(xué)習(xí)者的需求將成為亟待解決的問(wèn)題。本文通過(guò)將聚類技術(shù)引入到教育資源的組織過(guò)程中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了面向e-Learning的教育資源聚類系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)Web教育資源和本地教育資源的檢索以及檢索結(jié)果的聚類，并可以通過(guò)可視化的方式來(lái)呈現(xiàn)聚類的結(jié)果。學(xué)習(xí)者可以通過(guò)圖形的方式了解資源在不同類別中的分布情況，并快速選擇自己感興趣的類別，從而提高資源檢索和定位的效率。在系統(tǒng)的實(shí)際使用過(guò)程中，這種資源聚類與可視化呈現(xiàn)的方式獲得了學(xué)習(xí)者的認(rèn)可。大部分學(xué)習(xí)者認(rèn)為，與簡(jiǎn)單返回資源列表的方式相比，圖形化的資源組織與呈現(xiàn)方式能夠更好地起到資源導(dǎo)航的作用。當(dāng)然，本文也依然存在很多有待完善和改進(jìn)的地方。如由于聚類算法本身的復(fù)雜性，其時(shí)間復(fù)雜度非常高，所以使用該方法難以在短時(shí)間內(nèi)快速處理大量的數(shù)據(jù)。同時(shí)，資源語(yǔ)義聚類的精度也有待進(jìn)一步提高。這些難點(diǎn)都將是后續(xù)研究中重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

[1] 余勝泉,朱凌云.《教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范》體系結(jié)構(gòu)與應(yīng)用模式[J].中國(guó)電化教育,2003,(3):52- 54.

[2] 高宏卿,汪浩.基于云存儲(chǔ)的教學(xué)資源整合研究與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2010,20(3):97-101.

[3] Fernando A, Mikic Fonte, Juan C. Burguillo, Martín Llamas Nistal. An intelligent tutoring module controlled by BDI agents for an e-learning platform[J].Expert Systems with Applications, 2012,39(8):7546-7554.

[4] 何克抗.E-Learning的本質(zhì)——信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合[J].電化教育研究,2002,(1):3-6.

[5] 李曉建,陳磊,陳世鴻.教育資源語(yǔ)義模型研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2005,51(3):342-346.

[6] 葛道凱.E-Learning數(shù)據(jù)挖掘:模式與應(yīng)用[J].中國(guó)高教研究,2012,(3):8-14.

[7] 王亮,徐明.數(shù)字教育資源超市“個(gè)性化資源推送”的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2011,21(1):136-141.

[8] 蔣銀健,郭紹青.Thinkfinity網(wǎng)絡(luò)教育資源的組織及開發(fā)模式研究[J].中國(guó)電化教育,2012,(12):45-49.

[9] 趙呈領(lǐng),杜靜,萬(wàn)歷勇,陳慧.知識(shí)組織技術(shù)與方法的研究及應(yīng)用[J].中國(guó)電化教育,2014,(4):77-86.

[10] 朱珂,劉清堂,葉陽(yáng)梅. 基于主題圖的網(wǎng)絡(luò)課程知識(shí)組織研究[J].中國(guó)電化教育,2014,(1):91-96.

[11] 陳磊,王云華,陳世鴻.基于概念的教育資源元素材聚類方法研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2005,51(3): 347-350.

[12] 趙紅霞,宮淑紅,汪曉東. 教育資源創(chuàng)新推廣的評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)電化教育,2009,(2):59-64.

[13] 鄭慶思,楊現(xiàn)民,余勝泉.泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)資源的聚合研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2013,23(12):79- 84.

[14] Ming-Chao Chiang, Chun-Wei Tsai, Chu-Sing Yang. A timeefficient pattern reduction algorithm for k-means clustering[J].Information Sciences, 2011,181(4):716-731.

吳林靜：講師，博士，研究方向?yàn)槿斯ぶ悄芘c教育應(yīng)用(wlj_sz@126.com)。

劉清堂：教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹R(shí)服務(wù)、教育資源的數(shù)字版權(quán)保護(hù)(liuqtang@mail.ccnu.edu.cn)。

黃煥：講師，博士，研究方向?yàn)榻逃Y源組織與管理(hbdx_hh@163.com)。

2014年6月10日

責(zé)任編輯：馬小強(qiáng)

The Design and Development of Educational Resources Clustering System Oriented to e-Learning

Wu Linjing, Liu Qingtang, Hung Huan, Liu Man, Huang Jingxiu
(School of Educational Information Technology, Central China Normal University, Wuhan Hubei 430079)

With the development of information technology and e-Learning, the amount of online educational resources is growing rapidly. However, learners have difficulties when they use these resources. They are always submerged in the ocean of knowledge and have cognitive trek problems. Aimed at these problems, we study the educational resources organization method based on clustering. And then we design and development an educational resources clustering system oriented to e-Learning. This system can classify the resources into several clusters according to certain algorithms. And then it can visualize the clustering results. The system can provide learners with a more accurate resources navigation and location than general methods. In practice, users of the system point that compared to the list of resources in general search engine, graphical resources organization is better to understand and plays a better role in resources navigation.

e-Learning; Resource Clustering; Clustering Engine; Visualization

G434

A

1006—9860(2014)10—0085—05

* 本文受國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向Web信息的知識(shí)融合關(guān)鍵技術(shù)研究(項(xiàng)目編號(hào)：61272205)”、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：NCET-13-0818)和國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題“農(nóng)民工技能培訓(xùn)與綜合服務(wù)研究與集成(項(xiàng)目編號(hào)：2012BAD35B02)”資助。