基于云計算的高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺構(gòu)建研究*

朱靜宜

（浙江長征職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計算機(jī)與信息技術(shù)系，浙江 杭州 310023）

根據(jù)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，物聯(lián)網(wǎng)將成為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。據(jù)Forrester Research預(yù)測：2015年中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的整體產(chǎn)值將超過1萬億元，到2020年，將達(dá)到5萬億規(guī)模。為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展對高技能人才的要求，為推動物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)，提高物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)水平，高職院校需要依托正在形成并迅速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，整合各種資源，建設(shè)高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫。

一、高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺建設(shè)存在問題

目前教學(xué)資源平臺建設(shè)取得了一定的成果，但由于建設(shè)速度快，而建設(shè)水平?jīng)]有隨之進(jìn)步，重數(shù)量輕質(zhì)量，因此在建設(shè)過程中，出現(xiàn)了一些共同的問題，主要表現(xiàn)為以下幾方面：

（1）入庫資源種類繁多，沒有統(tǒng)一的具體的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。由于教學(xué)資源的結(jié)構(gòu)、類型和屬性等方面的不同，在教學(xué)資源的建設(shè)中，教育部已制定了一系列統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系。[1]高校按照這些統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)教學(xué)資源，但許多學(xué)校在資源建設(shè)過程中對技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行缺乏力度。在資源的建設(shè)中，建立資源的開發(fā)、管理和應(yīng)用服務(wù)平臺無法解決資源存儲容量大、類型多、可擴(kuò)展以及不斷更新等問題。

（2）資源利用率較低，平臺安全性差，沒有統(tǒng)一的評價體系。多數(shù)學(xué)校在建設(shè)教學(xué)資源平臺時輕視學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，出現(xiàn)了“以教師為中心”，學(xué)生與平臺的互動性不夠的現(xiàn)象。大部分高校把對平臺的建設(shè)視為數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，把資料放進(jìn)去以后就不管了。造成資源利用率低、安全性差等問題。

（3）“信息孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重，資源“透明度”低，重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重。各個高校教學(xué)資源建設(shè)大多系單獨(dú)建設(shè)，獨(dú)自使用，相互之間缺乏交流，即各高校教學(xué)資源的共享性和可用性差，造成資源的重復(fù)建設(shè)以及資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

二、高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺建設(shè)思想

在進(jìn)行教學(xué)資源平臺設(shè)計時，以“個性化服務(wù)、資源共享”為目標(biāo)，突出強(qiáng)調(diào)個人體驗(yàn)，提供的功能包括：資源垂直智能搜索、相關(guān)課程自動推薦、開放信息推廣展示、全媒體瀏覽支持、核心資源訪問控制等。為教學(xué)者用戶提供在線備課、網(wǎng)絡(luò)課程、技能測評和資源管理等教學(xué)應(yīng)用服務(wù)模塊；為學(xué)習(xí)者提供網(wǎng)絡(luò)課堂、技能測評等課堂教學(xué)模塊以及職業(yè)規(guī)劃、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、職業(yè)提升、網(wǎng)上求職等職業(yè)服務(wù)模塊；為企業(yè)提供網(wǎng)絡(luò)招聘、技能認(rèn)證和實(shí)訓(xùn)管理等服務(wù)模塊；為院校提供專業(yè)建設(shè)、課程建設(shè)以及校企合作等服務(wù)模塊。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)資源平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

三、基于云計算的高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

為構(gòu)建長效反饋驅(qū)動機(jī)制，打造優(yōu)質(zhì)專業(yè)教學(xué)資源庫，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源整合、共享與共評，我們?nèi)谌肓嗽朴嬎隳Ｊ絹泶罱ǜ呗毼锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺。

1.融入云計算模式的基礎(chǔ)支撐平臺設(shè)計

依據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)、國際化的建設(shè)原則，在系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)上融入云計算模型，依托學(xué)院新校園先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，采用集中式服務(wù)、分布式布局的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，搭建技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的基礎(chǔ)支撐平臺。

高校校園網(wǎng)采用IPv4和IPv6雙棧設(shè)計，核心設(shè)備均采用冗余熱備；4出口、萬兆骨干、千兆到桌面；服務(wù)器負(fù)載均衡，部署高性能防火墻和入侵檢測設(shè)備。硬件基礎(chǔ)平臺分別由服務(wù)器、存儲陣列、光纖存儲交換機(jī)、磁帶庫等設(shè)備組成，通過虛擬化技術(shù)將這些設(shè)備整合為各種統(tǒng)一的資源池，提供計算、存儲、在線備份等互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)服務(wù)，其硬件基礎(chǔ)平臺如圖2所示。滿足院內(nèi)、院外各種用戶安全、穩(wěn)定、快速訪問，文件上下載、高清視頻點(diǎn)播等多種應(yīng)用，支持10萬在線用戶、100萬日訪問量。

圖2 硬件基礎(chǔ)平臺

2.實(shí)施架構(gòu)設(shè)計

我們根據(jù)面向用戶，強(qiáng)化應(yīng)用；以學(xué)生為中心，提供個性化的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)和認(rèn)證服務(wù)；向各高職院校推進(jìn)“優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享”；開展“遠(yuǎn)程課堂”，推進(jìn)教育公平的原則，采用“三層三部”架構(gòu)來構(gòu)建高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺，其實(shí)施架構(gòu)如圖3所示。

圖3 高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫實(shí)施架構(gòu)

四、基于云計算的高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺實(shí)現(xiàn)

教學(xué)資源平臺采用了基于云計算的瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，簡稱 B/S）模式。 使用 JSP+Oracle+Linux開發(fā)模式。采用這種架構(gòu)既保證了平臺的穩(wěn)定性、靈活性和安全性，又提供了良好的兼容性、可移植性和可擴(kuò)展性，有效地實(shí)現(xiàn)了海量資源和分布式資源的整合。

我們采用B/S模式的三層體系結(jié)構(gòu)B/S/S（Browser/Web Server/Cloud Server）來開發(fā)設(shè)計模型，即前臺客戶端直接采用瀏覽器，中間服務(wù)器是Web服務(wù)器，后臺為云服務(wù)器，如圖4所示。由客戶端在Web頁面發(fā)出請求至系統(tǒng)管理、服務(wù)目錄等進(jìn)行一系列的分類處理后，發(fā)送至Web服務(wù)器，然后再由中間服務(wù)器對云服務(wù)器發(fā)出請求，客戶端與云服務(wù)器不直接聯(lián)系，保證了數(shù)據(jù)的安全性，具有跨平臺、可移植、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。

圖4 基于云計算的教學(xué)資源平臺架構(gòu)

五、基于云計算的高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺關(guān)鍵技術(shù)分析

1.云存儲技術(shù)

教學(xué)資源庫是一個存儲資源、管理資源、共享資源的平臺，具有資源的媒體類型多、存儲容量大、動態(tài)性和異構(gòu)性等特點(diǎn)。同時仍然存在著數(shù)據(jù)擴(kuò)展性不高、異構(gòu)性和兼容性較差、數(shù)據(jù)的存儲速率無法滿足大數(shù)據(jù)量、大并發(fā)訪問的要求等問題。在云計算環(huán)境下，我們采用了云存儲技術(shù)來解決教學(xué)資源的存儲問題。

我們結(jié)合云存儲的特點(diǎn)，融合虛擬化等技術(shù)，利用高職院校存放服務(wù)的磁盤陣列、硬件服務(wù)器等存儲設(shè)備，將其空間劃分成一定大小的可靈活擴(kuò)展的云，把類型復(fù)雜、種類繁多的教學(xué)資源按需分配，存放至這些云上，形成內(nèi)部架構(gòu)透明的教學(xué)資源存儲云。我們只需提供接口，各高職院校即可通過此接口直接訪問到存儲云上的各類教學(xué)資源并與平臺進(jìn)行交互。根據(jù)提供教學(xué)資源的方式不同，把教學(xué)資源存儲云劃分成公有存儲云、私有存儲云和混合存儲云三種。在公有存儲云上主要存放一些包括課程標(biāo)準(zhǔn)、課程設(shè)計、電子教案、教學(xué)課件、教學(xué)錄像視頻、項(xiàng)目案例資料和試題庫等開放式的或可在一定范圍內(nèi)共享協(xié)議的教學(xué)資源。由于涉及版權(quán)或涉密的原因，在私有存儲云上主要存放為某些單位內(nèi)部的師生服務(wù)的資源。例如教師通過教學(xué)資源庫積累的私有的教學(xué)資料及統(tǒng)計信息，包括完整的備課筆記、教學(xué)日志、教學(xué)反思、練習(xí)與測試成績和師生交流等資源。在混合存儲云上主要存放商業(yè)化的如文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫、課件、視頻等教學(xué)資源，用戶可通過一定的付費(fèi)方式來使用其資源。

2.安全防范技術(shù)

在教學(xué)資源庫建設(shè)中，我們不必再花費(fèi)大量的時間來管理數(shù)據(jù)。因?yàn)樵谠贫?，有?qiáng)大的技術(shù)管理團(tuán)隊(duì)來管理存放的數(shù)據(jù)資源，同時也有先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心來保護(hù)這些教學(xué)資源，因此我們可以把更多的精力投入到資源庫的建設(shè)中。[2]數(shù)據(jù)安全對教學(xué)資源庫至關(guān)重要。任何數(shù)據(jù)的丟失對資源庫都是很大的損失。要選擇有效的安全策略和安全保護(hù)機(jī)制，解決數(shù)據(jù)安全復(fù)制問題。我們采用了云備份策略，云備份是一個新技術(shù)，針對云存儲數(shù)據(jù)的丟失、破壞等的安全防范技術(shù)，能保護(hù)相關(guān)的教學(xué)資源。

3.虛擬化技術(shù)

虛擬化是云計算的最主要的特征之一。在教學(xué)資源平臺建設(shè)過程中，為了解決有的服務(wù)器超載，而有的服務(wù)器閑置等問題，我們利用了資源虛擬化技術(shù)，來解決高職院校用戶需求快速變化的難題，實(shí)現(xiàn)了軟硬件的分離。用戶只需在虛擬層運(yùn)行自己的軟件，而不必關(guān)心后臺硬件的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)一臺服務(wù)器忙碌時，任務(wù)會自動尋找到其他空閑的服務(wù)器上運(yùn)行，從而進(jìn)一步提高了教學(xué)資源的最大化利用率。

六、結(jié)束語

本文采用云計算的技術(shù)與理念構(gòu)建高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源平臺，有效地解決了教學(xué)資源建設(shè)重復(fù)、分布不均和“孤島”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了軟硬件資源、教學(xué)資源等的共享，增加了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，提高了教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了教師好用、學(xué)生樂用、資源不斷更新的教學(xué)資源庫建設(shè)目的。

[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].中國電化教育,2003(3).

[2]商存慧,聶艷明.云計算在高校教育信息化中的應(yīng)用研究[J].中國教育信息化,2011(7).