基于云計(jì)算共建共享高校教學(xué)資源庫的建設(shè)

陳濤

(安徽新聞出版職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)中心，安徽合肥230026)

基于云計(jì)算共建共享高校教學(xué)資源庫的建設(shè)

陳濤

(安徽新聞出版職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)中心，安徽合肥230026)

通過對目前高校教學(xué)資源庫建設(shè)情況的分析，依據(jù)教學(xué)資源庫的建設(shè)原則，提出一種基于云計(jì)算共建共享教學(xué)資源庫的思路：充分利用云計(jì)算、虛擬化、云存儲等技術(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)共享性高、安全性高、拓展性好、適合標(biāo)準(zhǔn)化的共建共享教學(xué)資源庫；通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析傳統(tǒng)資源庫平臺與云計(jì)算資源庫平臺之間的性能差異，證明利用云計(jì)算及其技術(shù)可有效改進(jìn)教學(xué)資源庫建設(shè)的相關(guān)工作.

云計(jì)算；共建共享；教學(xué)資源庫

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，高校信息化建設(shè)得到了飛速的發(fā)展，利用Internet開展教學(xué)工作也成為現(xiàn)代教育技術(shù)的一個(gè)重要組成部分.為了更好地開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，搭建一個(gè)具有高開放性和高共享性的教學(xué)資源庫，成了各級高校開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的首要任務(wù).構(gòu)建一個(gè)符合實(shí)際教學(xué)需求，遵循資源庫建設(shè)原則的教學(xué)資源庫是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，目前教學(xué)資源庫的建設(shè)還存在一系列問題[1]，例如共享性不突出、資源管理混亂、缺乏標(biāo)準(zhǔn)化工作等，所以本文提出一種構(gòu)建在云計(jì)算平臺上的共建共享教學(xué)資源庫的思路，利用云計(jì)算、虛擬化和云存儲等技術(shù)來建設(shè)符合實(shí)際教學(xué)需求的資源庫.

1 教學(xué)資源庫現(xiàn)狀分析

教學(xué)資源建設(shè)工作是專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)工作的前提和基礎(chǔ)[2].全國各高校都在積極開展課程建設(shè)、專業(yè)建設(shè)、資源建設(shè)和內(nèi)涵建設(shè)工作，以此來提高高校自身的辦學(xué)能力和高校之間的競爭力.目前各個(gè)高校都非常重視本校教學(xué)資源庫的建設(shè)工作，但是通過對已建設(shè)的高校資源庫進(jìn)行調(diào)查和分析，可以發(fā)現(xiàn)普遍存在一些問題[3]，主要集中在：

（1）資源庫建設(shè)的不均衡

資源庫建設(shè)的不均衡主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面.一方面?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)資源庫建設(shè)多是高校自身的資源建設(shè)，出于對高校自身發(fā)展的要求，教學(xué)資源庫建設(shè)工作多傾向于高校的核心專業(yè)和核心課程，這也使得大部分非核心的專業(yè)和課程建設(shè)力度不夠，導(dǎo)致教學(xué)資源庫在專業(yè)和課程建設(shè)上的不均衡.另一方面教學(xué)資源庫建設(shè)在不同高校之間也存在著不均衡[4]，由于各個(gè)高校關(guān)注程度和投入程度不同，使得高校在教學(xué)資源庫建設(shè)上方面存在著明顯差距，再加上資源庫共享程度不高，使得這一差距越來越大.從這兩方面都可以看出，高校教學(xué)資源庫建設(shè)工作確實(shí)存在不均衡.

（2）投入和維護(hù)的成本高

資源庫建設(shè)是一項(xiàng)投入和維護(hù)成本都非常高的項(xiàng)目.如果要構(gòu)建一個(gè)較為完善的教學(xué)資源庫，不僅僅需要投入一定的資金來購買硬件設(shè)備，還需要有相關(guān)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)來進(jìn)行資源采集、框架設(shè)計(jì)和系統(tǒng)維護(hù).絕大部分的高校都沒有這樣的條件去建設(shè)獨(dú)立教學(xué)資源庫，這也使得資源庫的建設(shè)工作在一部分高校無法開展的原因.

（3）資源庫建設(shè)存在“信息孤島”[5]

目前大部分高校教學(xué)資源庫建設(shè)都是高校自身資源建設(shè)，缺乏高校之間的資源共享.其主要原因是由于資源庫平臺沒有提供開放性的數(shù)據(jù)交換接口，各個(gè)高校資源庫平臺無法進(jìn)行數(shù)據(jù)分享，必然導(dǎo)致資源共享性不高.而部分具有開放接口的教學(xué)資源庫平臺也僅僅只能提供教學(xué)資源的查詢和瀏覽，無法進(jìn)行高校之間教學(xué)資源庫的共享，實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)據(jù)資源同步.這也大大限制了教學(xué)資源庫的建設(shè)，形成了越來越多的“信息孤島”.

通過上面的分析可以看出，高校教學(xué)資源庫建設(shè)在很多方面還存在問題，如不均衡、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)挖掘和評審機(jī)制等[6].本文將針對以上問題提出一種全新的解決方案，即通過云平臺來構(gòu)建高校教學(xué)資源庫系統(tǒng)，并利用云計(jì)算技術(shù)、虛擬化技術(shù)和分布式存儲技術(shù)來解決在資源庫建設(shè)中遇到的相關(guān)問題，以此來降低資源庫建設(shè)的成本，提高系統(tǒng)資源的處理能力，可靠性、共享性和安全性.

2 云計(jì)算下共建共享教學(xué)資源庫整體框架

高校教學(xué)資源庫是一個(gè)管理教學(xué)相關(guān)資源，為師生提供資源訪問的信息化平臺.傳統(tǒng)教學(xué)資源庫建設(shè)多為高校內(nèi)部建設(shè)，本文提出共建共享教學(xué)資源庫的概念是為了更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)資源的共享，同時(shí)通過共建可以豐富教學(xué)資源庫內(nèi)容.這也使得共建共享教學(xué)資源庫不僅僅需要滿足傳統(tǒng)的教學(xué)資源庫要求，還需要滿足更好的交互性、實(shí)時(shí)性等要求.通過構(gòu)建在云平臺上的高校教學(xué)資源庫系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)以上需求，并能夠解決建設(shè)過程中的成本問題，維護(hù)問題和安全性問題.

2.1 高校教學(xué)資源庫的共建共享模式

針對目前高校教學(xué)資源庫存在的諸多問題，本文從管理模式上對高校教學(xué)資源庫建設(shè)工作進(jìn)行了改進(jìn)，將原來相對孤立的資源庫建設(shè)模式變成一種共同建設(shè)一起分享的模式，再加上云計(jì)算的相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建一套基于云計(jì)算技術(shù)的開放性管理模式，該模式有效地解決了資源的建設(shè)成本問題、重復(fù)建設(shè)問題、共享性問題和安全性問題[7].根據(jù)這一思路，設(shè)計(jì)云平臺下高校教學(xué)資源庫建設(shè)模式，整體模式結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 云平臺下高校教學(xué)資源庫共建共享模式

根據(jù)云平臺下高校教學(xué)資源庫共建共享模式可以看出:

（1）對于高校來說方便了教學(xué)資源的管理，提高了資源的共享性.通過云計(jì)算的相關(guān)技術(shù)，使得高校可以在節(jié)約資金的情況下，提供更好的教學(xué)資源管理工作，同時(shí)由于使用統(tǒng)一管理平臺，也方便了各個(gè)高校之間的資源共建共享，大大降低了資源的重復(fù)性，提高了資源的利用率.

（2）對于師生來說簡化了資源訪問的方式，通過統(tǒng)一的平臺實(shí)現(xiàn)跨高校之間的數(shù)據(jù)檢索，大大提高了訪問效率.同時(shí)更多了數(shù)據(jù)訪問方式，也給師生獲取教學(xué)資源帶來的方便，使得師生可以更好進(jìn)行交流.

（3）對于資源管理者來說可以審核資源的正確性，通過平臺可以對數(shù)據(jù)資源進(jìn)行有效和可靠的審核，從而保證教學(xué)資源的質(zhì)量.

共建共享模式可以解決一部分傳統(tǒng)高校教學(xué)資源庫所帶來的共享難、訪問難和管理難的問題，大大提高了教學(xué)資源庫的服務(wù)質(zhì)量.

2.2 高校教學(xué)資源庫的框架模型

針對上面提出的管理模式，本文相應(yīng)的提出了一種基于云平臺教學(xué)資源庫的框架模型.該模型采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，共分為5層，分別是物理層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)設(shè)施層、軟件平臺層和應(yīng)用層.

（1）物理層：負(fù)責(zé)處理整個(gè)資源庫的硬件基礎(chǔ)，包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、存儲設(shè)備和計(jì)算設(shè)備等，本層將利用云平臺中的虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備的虛擬計(jì)算和存儲服務(wù)，通過該技術(shù)可以大大降低高校的資金投入、并可為各個(gè)高校提供更好的計(jì)算和存儲服務(wù).

（2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層：利用物理層提供的云存儲和云計(jì)算來構(gòu)建教學(xué)資源庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)，并提供監(jiān)控機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的正確性.

（3）基礎(chǔ)設(shè)施層：負(fù)責(zé)為高層應(yīng)用提供必要的基礎(chǔ)服務(wù)，包括：權(quán)限管理、工作流服務(wù)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)和消息服務(wù)等.

（4）軟件平臺層：負(fù)責(zé)構(gòu)建資源庫平臺的基本模塊，它利用基礎(chǔ)設(shè)施層提供的服務(wù)和數(shù)據(jù)層提供的數(shù)據(jù)為應(yīng)用層提供大量的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)模塊，從而方便高層的使用.

（5）應(yīng)用層：師生通過該層提供的訪問技術(shù)，使用資源庫平臺提供的各種服務(wù)，同時(shí)管理和維護(hù)人員也可以通過該平臺實(shí)現(xiàn)對資源庫的統(tǒng)一管理.

整體模型結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 云平臺教學(xué)資源庫整體框架模型

3 云計(jì)算下共建共享高校資源庫設(shè)計(jì)方案

高校教學(xué)資源庫是一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源庫，需要用來存儲試卷庫、課件庫、素材庫等教學(xué)資源，對數(shù)據(jù)存儲能力有著較高的要求.同時(shí)前面也提到，高校資源庫的建設(shè)存在投入大利用率低的特點(diǎn)，有部分高校資源存儲量大但高質(zhì)量資源少，也有部分高校資源嚴(yán)重不足，如何能夠充分利用各個(gè)高校的存儲資源來實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共建共享，成為一個(gè)非常迫切需要解決的問題.本文針對這一需求，提出了教學(xué)資源庫的云存儲，利用云存儲特征來提高高校數(shù)據(jù)資源庫的存儲能力和處理能力.存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示.

圖3 共建共享資源庫存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過云存儲技術(shù)實(shí)現(xiàn)了存儲的虛擬化，解決了三個(gè)問題：

（1）提高利用率．由于采用虛擬化技術(shù)，可以根據(jù)各個(gè)高校的實(shí)際存儲需求動態(tài)分配存儲空間，從而大大提高了存儲空間的實(shí)際利用率.

（2）提高共享性．通過構(gòu)建統(tǒng)一分布式教學(xué)資源庫能方便各個(gè)高校分享資源庫中的教學(xué)資源，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)高校本地資源庫數(shù)據(jù)的上傳，不斷豐富教學(xué)資源庫內(nèi)容的建設(shè)，突出了教學(xué)資源庫建設(shè)的共享性和共建性.

（3）提高安全性．云存儲具有更好的數(shù)據(jù)安全性，云存儲提供多種數(shù)據(jù)備份方式，可以大大提高數(shù)據(jù)存儲的安全性.

4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建與數(shù)據(jù)分析

針對前面提出的相關(guān)設(shè)計(jì)思路，通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證傳統(tǒng)教學(xué)資源庫與云計(jì)算教學(xué)資源庫之間的差異.

4.1 環(huán)境搭建

實(shí)驗(yàn)的Hadoop集群共包括1個(gè)NameNode，1個(gè)JobTraker和2個(gè)DataNode組成，所有節(jié)點(diǎn)的硬件配置全部采用Intel雙核3.0GHz，內(nèi)存4GB，硬盤500GB.整體配置如表1所示.

表1 Hadoop服務(wù)器配置表

Hadoop集群采用Master/Slave模式，即云平臺上的虛擬計(jì)算節(jié)點(diǎn)包括Master和Slave，其中Master存儲系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，而Slave節(jié)點(diǎn)則作為Master節(jié)點(diǎn)的備份.上表中可以看出，整個(gè)Hadoop集群是由一個(gè)Master節(jié)點(diǎn)和3個(gè)Slave節(jié)點(diǎn)構(gòu)成.通過Hadoop集群系統(tǒng)，可以構(gòu)建基礎(chǔ)的云計(jì)算平臺，任何平臺使用者都可以通過云平臺請求資源[9]，具體如圖4所示.

圖4 本次實(shí)驗(yàn)Hadoop集群機(jī)構(gòu)

4.2 性能分析

教學(xué)資源庫建設(shè)中資源存儲和檢索能力是非常重要的指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)對云平臺下海量教學(xué)資源的存儲和檢索能力進(jìn)行分析，得出如圖5和圖6所示結(jié)果.

可以看出，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺下數(shù)據(jù)存儲與云平臺下數(shù)據(jù)存儲的差異.傳統(tǒng)方式下隨著用戶數(shù)量和數(shù)據(jù)量的不斷增加，數(shù)據(jù)讀取性能會快速下降，同時(shí)也導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)速度下降嚴(yán)重，而云平臺下數(shù)據(jù)存取下降速度較慢，對客戶的響應(yīng)時(shí)間影響也不大.在云計(jì)算平臺下還可以通過增加虛擬機(jī)數(shù)量來提高數(shù)據(jù)的檢索速度和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間.

圖5 資源庫存儲能力結(jié)果圖

圖6 資源庫存儲能力結(jié)果圖

5 結(jié)束語

隨著教學(xué)資源建設(shè)工作信息的程度越來越高，對于教學(xué)信息的存儲和檢索要求也越來越高，教學(xué)資源建設(shè)的重復(fù)度也大大增加，為此建設(shè)共建共享型的教學(xué)資源庫就顯得非常必要.本文針對共建共享型教學(xué)資源庫的建設(shè)提出了云平臺概念，并利用云平臺提供的云計(jì)算和云存儲能力，來提高教學(xué)資源庫的運(yùn)行效率.通過實(shí)驗(yàn)看出，基于云平臺的強(qiáng)大計(jì)算能力，為教學(xué)資源庫的運(yùn)行提供了支持，提高穩(wěn)定性和可靠性.

[1]魏笑笑.云環(huán)境下高校教學(xué)資源的整合與教學(xué)方法的創(chuàng)新研究[J].陜西教育:高教版,2014(Z1):56-57.

[2]符水波.云服務(wù):智慧校園發(fā)展的趨勢[J].中國教育技術(shù)裝備,2014 (1):47-50.

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[4]楊洋.基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用.2013 (1):25-28.

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[9]劉鵬.云計(jì)算[M].第二版.北京:電子工業(yè)出版社,2011.

【編校：王露】

The Construction of Co-Constructing and Sharing of the College Educational Resource Database Based on Cloud Computing

CHEN Tao
(Computer Center,Anhui Vocational College of Press and Publishing,Hefei,Anhui 230026,China)

Based on the analysis and research of current situation of college teaching resource database and on the basis of the principle of the construction of teaching resources,an idea of co-constructing and sharing teaching resources storehouse based on cloud computing,which makes full use of cloud computing,virtualization and cloud storage technology to achieve high sharing,high security,well-expansion and standardized situation of resource sharing,was put forward.Through the related experimental performance analysis of the differences between the traditional resource platform and cloud computing resource database platform,it proves that making use of cloud computing and its technique can effectively improve the related work of constructing teaching resources database.

cloud computing;co-constructing and sharing;teaching resources database

TP392;G642

A

1671-5365(2014)06-0115-04

2014-01-08修回：2014-05-08

安徽省省級特色專業(yè)（2011-198）

陳濤（1976-），男，講師，研究生，研究方向?yàn)檐浖こ?/p>

時(shí)間：2014-05-16 11:06

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20140516.1106.003.html