申 报 号 项目类别 B
学科名称 计算机网络与分布式计算系统 学科代码 F020303
河南省基础与前沿技术研究计划项目
申 请 书
项目名称： 基于语义WEB服务的E-Learning技术与应用研究
申 请 者：
所在单位（签章）：
主管部门：
河南省教育厅
联系电话：
电子信箱：
通讯地址：
邮政编码：
申请日期： 2006 年 09 月 28 日
河南省科学技术厅制 1
填 报 说 明
1．“申请书”用于申请河南省基础与前沿技术研究项目，由申请者负责填写。填写前请先查阅有关河南省基础与前沿技术研究项目申请办法及规定。申请书各项内容，要逐条认真填写，表达要明确、严谨，实事求是。外来语要同时用原文和中文表达，第一次出现的缩写词，须注明全称。
2．封面右上角“申报号”按照河南省科学技术厅分配的编号填写；“项目类别”栏由申请者填写, 申请项目属基础研究的此栏为“A”,属应用基础研究的为“B”，属前沿技术的为“C”。“学科名称”及“学科代码”请根据申报项目所属学科，按最新国家标准“学科分类与代码表”，填至三级学科分支。
3．基础研究是指以认识自然现象、探索自然规律为目的，不直接考虑应用目标的研究活动；应用基础研究是指有广泛应用前景，但以获取新原理、新知识、新方法为主要目的的研究；前沿技术是指有产业化前景以获取具有当代国际国内前沿的新工艺、新技术、新方法为主要目的研究；“项目名称”应确切反映研究内容和范围，最多不超过25个汉字（包括标点符号）；“申请者”是指申请项目实际主持人。
4．在读（含在职）研究生和申请单位的兼职科研人员不得作为申请者提出申请，但可作为项目组成员参加研究。
5．申请者和项目组中具有高级专业技术职务的主要成员申请（含参加）的项目数，连同在研的省级以上基础研究项目数, 不得超过两项。同一项目组研究内容相近的项目，只允许报送一个项目。
6．不具有副高以上专业技术职务或硕士以上学位的申请者，须有两名具有正高专业技术职务的同行专家推荐。
2 简表
项目概况 项目名称 基于语义WEB服务的E-Learning技术与应用研究
申报学科 名称1 计算机网络与分布式计算系统 代码1 F020303
名称2 计算机辅助教学 代码2 F020504
起止年限 2007年 01 月 至 2009 年 12 月
项目主要成员 姓名 性别 年龄 学位 职称
（职务） 现工作单位
项目主要研究内容和目标 本项目将语义Web服务的理论和技术应用于e-Learning系统的设计与实现，通过综合和扩充语义Web服务描述标准，形成一套较为完善的语义Web框架下的e-Learning服务描述规范及服务Ontology构建模型；研究面向e-Learning应用的语义Web服务行为操作机制和体系结构中软件Agent的功能和实现技术；探讨基于语义Web的e-Learning服务的安全机制和产品的设计和实现；开发语义Web服务环境支撑的、应用于现实教学的e-Learning系统。建立一个较为完善的、可实现和实用的，能够实现异构网络环境下的不同学习管理系统的学习资源和学习过程信息的搜索、共享、复用和互操作，以及能够实现协作学习和个性化学习的e-Learning系统体系结构和系统实现的技术规范。
3 推荐意见（说明项目的意义和取得预期结果的可能性，申请者的业务素质及研究能力、现有工作条件等，项目组成员不得作推荐人）
推荐人（签章） 专业技术职务 专长
工作单位
推荐人（签章） 专业技术职务 专长
工作单位
4 一、本研究项目的立项依据和目标
1．本项目研究的意义及同类研究工作国内外研究现状与存在的问题，并列出主要参考文献：
1）e-Learning
信息技术的迅猛发展，正在改变人类社会的生产方式、工作方式、生活方式和学习方式。近年来， e-Business、e-Marketing、e-Government、e-Management、e-Home、e-Library、e-Learning……等概念的提出并迅速在全世界流行，就是上述发展趋势的真实反映。
根据美国教育部2000年度“教育技术白皮书”的论述，关于“e-Learning”这一概念，可以概括为：e-Learning是一种受教育的方式，包括新的沟通机制和人与人之间的交互作用。这些新的沟通机制是指：计算机网络、多媒体、专业内容网站、信息搜索、电子图书馆、远程学习与网上课堂等。e-Learning通过因特网进行教育及相关服务，使学生以一种全新的方式，突破时空的约束，享受个性化的终身教育。
近二十年来，e-Learning的发展从基于主机编程的学习系统、微机软件包、计算机辅助教学系统，演进为基于网络的系统（Web-Based Systems）和学习管理系统（Learning Management Systems）。
在当今e-Learning的发展进程中，存储于不同学习管理系统中的学习资源和教学过程信息的搜索、共享、复用和互操作问题，以及如何有效地实现协作学习和个性化学习等问题，已成为这一领域倍受关注的问题。虽然，现行的网络技术，例如通过HTTP，HTML等，已为学习资源在低水平上的自治与共享、学习活动的协作等提供了基本技术条件，但无法满足异构网络环境下，在不同的学习管理系统中精确地查找（定位）和有效地使用学习资源、交换教学过程信息等学习管理的需求；也无法实现学习资源的完全共享和系统的互操作。
究其原因主要有二：一是对e-Learning系统中的学习资源、教学方法、教学过程和信息源等的描述缺乏有效的手段；二是缺少一种具有统一开放的标准以及标准的数据结构和通信协议的环境。
2）语义Web和语义Web服务
尽管World Wide Web取得了巨大的成功和影响，但对于诸如e-Learning之类的Web应 5 用来说，它表现出值得注意的局限性：它仅仅由人来使用；机器可以使信息在网上穿梭并呈现在屏幕上，但在信息的选择、解释，信息源的比较，从信息中归纳出结论并作用于它，就显得完全无能为力了。显而易见的原因是：计算机只能理解网页的结构、版面布局，并不能明白他们的含义。互联网的创始人Tim Berners-Lee在2001年提出了在现有Web的基础上建设下一代Web的蓝图——语义Web[2]，即各种资源被人为地赋予了各种明确的语义信息，计算机可以分辨和识别这些语义信息，并对其自动进行解释、交换和处理。使用像Ontology这样的语义Web技术将在真正意义上使现有Web转变为基于机器可处理和机器可解释内容的分布式计算设备。
综上所述，Semantic Web的研究有两个主要动因：一是数据集成，这是许多IT应用中的一个重要的瓶颈，解决这一问题的现有途径是：大多数特殊情况下，在每一时刻在数据源所涉及的数据模型（Schema）之间做一个特定的映射。如果数据源的语义以机器可以理解的方式来描述，则这种映射至少可以半自动地构造出来。二是给予最终用户更智能化地支持。假如计算机程序能够推断Web上信息地结果，它们就能在信息的查找、信息源的选择、个性化信息、不同信息源的信息组合等方面给予更好的支持。
语义Web服务是将基于SOAP, WSDL和UDDI的Web服务扩展成具有语义描述的服务，在大规模异构环境中，为Web服务增加语义描述是实现Web服务自动发现、执行和组合所必需的。换言之，语义Web服务就是通过Web语义注释的Web服务描述的扩展，以期在一个开放的、不规则的和常常是混乱的环境（即Web环境）里，使服务发现、创建、请求和监控具有更高的自动化程度。现有的Web服务技术仅仅提供了语法层上的描述，只能看作是一个对基于Web的RPC的编程接口的描述，服务发现被限制在与服务相关的关键字的搜索，服务请求者和服务提供者难以解释或者表示一些诸如输入和输出参数的含义或约束条件等信息。那么，如何克服这种局限性？为Web服务提供丰富的语义注释来扩充服务描述是一种有效的解决方法。语义Web服务通过服务Ontology对Web服务所提供的资源、功能、功能实现过程、交互协议以及消息交换提供机器可理解的描述。利用这些描述，具备执行推理操作能力的软件Agent就能够与其它Web服务进行交互，从而自动和有效地实现所需的应用[3]。
现有的研究组织，无论是工业界还是学术界，都对语义Web服务相关问题展开了一系列研究工作。例如，欧盟资助的DIP项目[4]，目的是开发和扩展语义Web和Web服务技术来建立语义Web服务这个新的技术基础设施。SWSI（Semantic Web Services Initiative）[5]是一个由学术界和工业界研究人员共同构成的特别研究组织，其任务包括：建立一个 6 结合语义Web和Web服务技术的基础设施以实现最大程度上的Web服务操作自动化和动态性；对当前语义Web服务研究领域的相关研究组织进行协调；将SWSI研究成果向学术界和工业界推广。荷兰的Telematica Instituut公司组织研发了SEINE项目[6]，旨在为用于实现语义Web服务自动描述、发现和执行的通用组件开发概念上的框架及相应的语言、方法和工具。在国内，上海交通大学下属的APEX数据和知识管理实验室[7]，在语义Web服务研究方面关注的是对语义Web上的知识表示语言进行扩展，以使用它们来更好的描述Web服务的语义信息，从而实现对Web服务的自动查找、发现、匹配和整合。清华大学计算机系软件研究所知识工程研究室[8]把重点放在了智能Web服务研究上，研究了Web服务的管理机制和语义Web服务的实现机制。中科院软件研究所则自主开发了语义Web服务自动组合演示系统v1.0[9]，演示系统中的Agent可以根据服务描述和用户偏好自动地为用户选择并组合服务，为服务的二次提供商提供了服务组合技术参考。
3）基于语义Web服务的e-Learning研究
① 研究现状及分析
近年来基于语义Web服务的e-Learning研究受到了学术界和工业界的瞩目。主要的工作有：IEEE致力于开发描述学习对象（Learning Objects）语义的元数据标准[10]；ADL（Advanced Distributed Learning）实验室在美国国防部的资助下开发了元数据的XML表示及SCORM （Shared Content Object Reference Model) 规范标准[11]；此外，还给出了关于学习对象元数据的RDF表示[12]，其应用可使DAML能够标记学习对象及DAML-S能够标记学习对象服务。除了致力于基于语义Web的e-Learning服务标准的开发工作，许多学者在这一研究领域的诸多方面，也都在进行着不懈的努力。例如：Koper从学习技术（Learning Technology）的侧面来探讨语义Web对这一技术的促进和影响[13][14]；Paulsson给出了一种基于SOA的模块化虚拟学习环境的设计思想[15]；Naeve从人类对知识获取和利用的角度，给出了基于语义Web的公共的e-Learning平台[16][17]……。
目前的研究，一方面过多地注重把现有的面向Web的LMS赋予语义的描述，然后套用语义Web服务技术来设计e-Learning系统；另一方面关于这一领域统一的标准、统一的Ontology规范尚未建立，Ontology之间的语义映射问题的研究尚未获得实质性的进展；语义Web服务的安全问题尚无令人满意的解决方案。此外，国内关于这一领域的研究报导甚少，实质性的应用还未成形。