云計(jì)算支持下高校網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)設(shè)計(jì)

云計(jì)算支持下高校網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)設(shè)計(jì)

李健，練永華

(三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 三明365000)

摘要：云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展對(duì)教育信息化的進(jìn)程起到促進(jìn)作用，開辟了教學(xué)新途徑和思路。通過基于云計(jì)算的高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)云計(jì)算的概念、特點(diǎn)和三層架構(gòu)，從成本、資源、效率等各方面展開研究，分析討論云教育平臺(tái)模塊應(yīng)具備的功能，構(gòu)造一個(gè)基于云計(jì)算實(shí)現(xiàn)資源共享的云教育平臺(tái)架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算 ；云教育； 現(xiàn)代教育技術(shù) ；高等學(xué)校

作者簡(jiǎn)介：李健，碩士，講師，三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院。研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用。

基金項(xiàng)目：福建省教育廳中青年教師教育科研項(xiàng)目資助課題(2014-2016)，項(xiàng)目編號(hào)：JB14199。

文章編號(hào)：1672-6758(2015)01-0020-3

中圖分類號(hào)：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：The development of cloud computing technology has promoted informatization of education and opened up a new way of teaching reform . Through the design of the network teaching platform based on cloud computing, the paper discussed the concept of cloud computing, its characteristics and three layer architectures. From the aspects of cost, resources, efficiency the paper study the functions of cloud education platform module, constructing a resources sharing framework based on cloud computing.

一引言

信息化是當(dāng)前一個(gè)熱點(diǎn)，它以通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，為社會(huì)進(jìn)步提供技術(shù)支持，極大地提高行業(yè)辦事效率。高校作為教育的前沿陣地，在信息化進(jìn)程中起到了舉足輕重的作用。隨著高校的規(guī)模擴(kuò)大、招生人數(shù)不斷擴(kuò)大，高校教育信息化面臨著一系列矛盾、艱巨的問題。學(xué)校原有的軟、硬件資源無法滿足師生日益增長(zhǎng)的應(yīng)用創(chuàng)新、管理信息化等服務(wù)需求，學(xué)校更新與升級(jí)的速度無法和飛速發(fā)展的信息化技術(shù)匹配。高校引入建設(shè)基于云計(jì)算支持的云教育平臺(tái)，可以用最小的成本投入獲得最大的回報(bào)，為廣大師生提供適合的教學(xué)平臺(tái)，完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，海量的資源，最大限度地滿足師生對(duì)信息化服務(wù)的需求，實(shí)現(xiàn)教育資源優(yōu)化配置，達(dá)到最佳的信息化教學(xué)效果。

云計(jì)算的出現(xiàn)，對(duì)于我們構(gòu)建開放、靈活、安全的云教育平臺(tái)有著舉足輕重的意義。高校網(wǎng)絡(luò)云教育平臺(tái)，是一種利用云計(jì)算技術(shù)，對(duì)所有集中在一個(gè)平臺(tái)上的教育資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配管理，以服務(wù)的形式提供給用戶的一個(gè)教育信息平臺(tái)。它可以將云計(jì)算提供的服務(wù)應(yīng)用到高等教育的所有領(lǐng)域，以輔助完成高校的教學(xué)活動(dòng)，是日常教學(xué)活動(dòng)的延伸。由于云端提供的存儲(chǔ)與計(jì)算能力是可以隨意調(diào)節(jié)的，所以它能實(shí)現(xiàn)一些傳統(tǒng)軟、硬件條件下難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)與管理的組織和通信方式。[1]云教育平臺(tái)中的信息數(shù)據(jù)具有安全、共享、同步等特點(diǎn)，它能夠?yàn)楦咝Ｐ畔⒒ㄔO(shè)提供新的方案和模式；同時(shí)它可以有效減少教學(xué)資源的重復(fù)建設(shè)，減少教育差距，增強(qiáng)協(xié)同性，利用云端資源具有可調(diào)節(jié)性的特點(diǎn)，又可以降低建設(shè)維護(hù)成本，為廣大高校提供功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉、快速接入的網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)，因此在高校中引入云教育平臺(tái)大有可為。

二云教育平臺(tái)架構(gòu)

云架構(gòu)是一種建立在可編程的基礎(chǔ)設(shè)施上，按需分配資源的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。云架構(gòu)通過虛擬化的方式整合了云中的各類軟、硬件資源，并通過互聯(lián)網(wǎng)將這些服務(wù)提供給終端用戶。典型的云架構(gòu)分為三層：基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺(tái)層和應(yīng)用層，同時(shí)根據(jù)服務(wù)對(duì)象的不同，提供公有云、私有云和混合云三種類型的服務(wù)。[2]云架構(gòu)層次示意圖如圖1所示。

基礎(chǔ)設(shè)施層將經(jīng)過虛擬化的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源以基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的方式通過網(wǎng)絡(luò)提供給用戶使用和管理?；A(chǔ)設(shè)施層主要功能如圖1所示：

* 資源抽象

* 資源監(jiān)控

* 負(fù)載管理

* 存儲(chǔ)管理

* 資源部署

* 安全和風(fēng)險(xiǎn)管理

平臺(tái)層位于三層架構(gòu)的中間，它以軟件為核心，利用基礎(chǔ)設(shè)施層的能力，面向應(yīng)用層提供通用服務(wù)。它的主要功能是為用戶或高層次的平臺(tái)提供開發(fā)、運(yùn)行環(huán)境，按照應(yīng)用的性能、流量和其他運(yùn)行狀態(tài)的變化，按需地為底層提供服務(wù)資源。

應(yīng)用層是一組應(yīng)用集合，每一個(gè)應(yīng)用都對(duì)應(yīng)一個(gè)業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)一組特定的邏輯功能。應(yīng)用層提供多種類型需求服務(wù)，既有標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，服務(wù)應(yīng)用，也有個(gè)性化應(yīng)用，通過服務(wù)接口與用戶交互，最后以軟件的方式向用戶提供服務(wù)。

三云教育平臺(tái)設(shè)計(jì)構(gòu)想

1.云教育平臺(tái)建設(shè)特點(diǎn)、意義。

云教育平臺(tái)是云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用探索，根據(jù)云計(jì)算的原理和特點(diǎn)，在平臺(tái)設(shè)計(jì)建設(shè)過程中可以大大降低學(xué)校對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的資金投入，同時(shí)引入云教育，可以改變

圖1　云平臺(tái)架構(gòu)

傳統(tǒng)的教學(xué)方式、教學(xué)技術(shù)、教師培訓(xùn)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)等，給廣大師生帶來全新的教學(xué)理念。云教育平臺(tái)將各種資源虛擬化后以服務(wù)的方式通過云端提供給用戶，隨時(shí)按需獲取，具有實(shí)時(shí)、可靠、靈活的特點(diǎn)，能方便快捷為廣大師生提供各種高質(zhì)量的教育服務(wù)。云教育平臺(tái)不僅可以為學(xué)生提供全方位答疑解惑的渠道，也進(jìn)一步解決了教師、專家在答疑解惑時(shí)受到的時(shí)間、空間、地域限制問題；不僅充分調(diào)動(dòng)了教師、專家答疑解惑的積極性，同時(shí)還給施教者及機(jī)構(gòu)提供了自動(dòng)分析工具，在改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量及策略問題上提供了有力的現(xiàn)實(shí)依據(jù)。[3]

2.云教育平臺(tái)安全策略。

云教育平臺(tái)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)在運(yùn)行環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)安

全，組成系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備皆應(yīng)采取有效的措施防止來自網(wǎng)絡(luò)的非法入侵，確保云平臺(tái)的安全可靠運(yùn)行，主要采用以下手段。

系統(tǒng)通過對(duì)用戶登錄身份進(jìn)行識(shí)別和統(tǒng)一管理，為系統(tǒng)提供可靠、安全的認(rèn)證保護(hù)機(jī)制；使用安全的數(shù)據(jù)加密方法、數(shù)字摘要和數(shù)字簽名技術(shù)，保證信息傳遞的保密、完整，確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)安全；利用防火墻對(duì)接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行過濾，實(shí)時(shí)監(jiān)控訪問數(shù)據(jù)，及時(shí)、定期升級(jí)病毒和木馬數(shù)據(jù)庫(kù)，保障網(wǎng)絡(luò)安全；重視日常數(shù)據(jù)備份，利用雙臺(tái)主機(jī)互相備份，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)問題，備用機(jī)自動(dòng)接管，保障系統(tǒng)可靠、連續(xù)地運(yùn)行，數(shù)據(jù)完整。

3.云教育平臺(tái)模塊功能設(shè)計(jì)。

圖2　云教育平臺(tái)模塊示意圖

(1)考試系統(tǒng)。

考試系統(tǒng)可以說是模塊中最重要的環(huán)節(jié)，它需要擁有在線測(cè)試、考試、閱卷、評(píng)分等功能。題庫(kù)中試題的類型應(yīng)該豐富，難度呈正態(tài)分布，考試方式應(yīng)該多樣，除了采用傳統(tǒng)的文本方式，也可以采用音頻、視頻等多媒體形式進(jìn)行測(cè)試。

在線測(cè)試必須知識(shí)點(diǎn)針對(duì)性強(qiáng)，方便學(xué)生自學(xué)。學(xué)生在檢驗(yàn)自己所學(xué)知識(shí)的時(shí)候，既可自主選擇相關(guān)題型、難易程度、知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自測(cè)，也可以使用系統(tǒng)或者教師組成的試卷，測(cè)試完成后由系統(tǒng)給出參考答案，并自動(dòng)評(píng)分，同時(shí)可以針對(duì)錯(cuò)誤的地方提供相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，供學(xué)生修改訂正，加深知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

在線考試必須對(duì)考試過程進(jìn)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，考試的流程例如試卷分發(fā)、成績(jī)批改、成績(jī)公布都由系統(tǒng)自動(dòng)完成，學(xué)生只需輸入學(xué)號(hào)就可進(jìn)入考試，教師只需要生成試卷并對(duì)試卷進(jìn)行審核即可，大大簡(jiǎn)化了師生考試過程。系統(tǒng)要賦予教師適當(dāng)?shù)臋?quán)限，方便修改分?jǐn)?shù)和備注，以應(yīng)對(duì)一些缺考、緩考、免考特殊情況學(xué)生成績(jī)輸入。

(2)微課系統(tǒng)。

微課是目前興起的一種以短小視頻傳授知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)方式，最初興起于美國(guó)，創(chuàng)始人是可汗，也被稱作可汗課堂模式。上海師范大學(xué)的黎加厚教授在文章《微課的含義與發(fā)展》里給出了“微課程”的簡(jiǎn)明的定義：“微課程”是指時(shí)間在10分鐘以內(nèi)，有明確的教學(xué)目標(biāo)，內(nèi)容短小，集中說明一個(gè)問題的小課程。[4]

微課教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)最大的區(qū)別在于它采用的是翻轉(zhuǎn)的課堂教學(xué)，知識(shí)傳授在課外，知識(shí)吸收與掌握在課內(nèi)，采用先學(xué)后教的方式。微課教學(xué)可以進(jìn)一步推動(dòng)教師專業(yè)發(fā)展和教學(xué)能力提升，促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)融合。微課系統(tǒng)須提供教師制作微課的常用工具軟件，例如：會(huì)聲會(huì)影、Camtasia Studio、FormatFactory等，同時(shí)還應(yīng)具有視頻上傳和格式轉(zhuǎn)換功能。老師可以靈活利用工具軟件，制作并上傳相關(guān)的微課視頻，視頻從最基礎(chǔ)的內(nèi)容開始，以由易到難的進(jìn)階方式互相銜接，構(gòu)成一個(gè)完整的知識(shí)點(diǎn)介紹，供學(xué)生自學(xué)。微課視頻可以按照課堂教學(xué)主要環(huán)節(jié)來進(jìn)行分類：課前復(fù)習(xí)類、新課導(dǎo)入類、知識(shí)整理類、練習(xí)鞏固類、小結(jié)拓展類、實(shí)踐課類、操作類等。學(xué)生可以在相關(guān)的頁面瀏覽教師上傳的微課，特別是高職院校學(xué)生可以有選擇的觀看操作類微課，能加深印象，有效提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)練習(xí)系統(tǒng)，忠實(shí)記錄學(xué)習(xí)者對(duì)每一個(gè)問題的完整練習(xí)過程，教學(xué)者針對(duì)操作記錄，可以容易得出學(xué)習(xí)者薄弱知識(shí)點(diǎn)。

(3)資料系統(tǒng)。

資料包含圖書、報(bào)紙、論文、期刊、專利、課件、圖片、視頻等，資料庫(kù)建設(shè)好壞直接關(guān)系到學(xué)校的學(xué)術(shù)水平。報(bào)刊、論文等學(xué)術(shù)資源可以通過和中國(guó)知網(wǎng)CNKI或者萬方等有名的學(xué)術(shù)資源平臺(tái)合作，通過采購(gòu)相關(guān)資源數(shù)據(jù)庫(kù)方法解決。視頻平臺(tái)需要支持多種視頻格式，可以自由流暢的拖動(dòng)在線視頻。目前國(guó)內(nèi)主流的視頻系統(tǒng)采用超星公司的TCMS系統(tǒng)，該系統(tǒng)處理視頻快速、穩(wěn)定、流暢，同時(shí)提供多種交互、輔助功能，方便用戶使用。課件資源來源渠道很多，公共課程可以采用借鑒國(guó)家精品課程中的相關(guān)課件，專業(yè)課程主要由教師結(jié)合課程情況和本校實(shí)驗(yàn)設(shè)備自制上傳來解決。除了需要有高清晰的多媒體課件，還要注意采用加密技術(shù)，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

四結(jié)語

云計(jì)算支持下的網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)建設(shè)是教育信息化進(jìn)程中的必然產(chǎn)物，它是一個(gè)全新的思路，對(duì)于高校的數(shù)字化校園建設(shè)也有所促進(jìn)。云教育平臺(tái)不僅可以解決教育發(fā)展中存在的不利因素，縮小教育差距，而且可以有效的提高工作效率，合理分配教育資源，是教育信息化進(jìn)程中的必然產(chǎn)物。在今后的工作中，將更多關(guān)注云教育平臺(tái)和數(shù)字化校園的有效契合，對(duì)平臺(tái)功能的完善和建設(shè)的可行性提供有效借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]李健. 基于Moodle的大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[J].內(nèi)江科技，2010(10)：137,150.

[2]武日噶. 云教育平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)[D].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)，2012.

[3]馬濤. 基于云計(jì)算的高校網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)探究[D].長(zhǎng)春：長(zhǎng)春師范學(xué)院，2012.

[4]黎加厚.微課的含義與發(fā)展[EB/OL].http://www.360doc.com/content/13/0503/22/1658863_282786035.shtml.

Design of College Network Educational Platform Based on Cloud Computing Technology

Li Jian，Lian Yonghua

(Sanming Vocational Technical College, Sanming, Fujian 365000，China)

Key words：cloud computing; cloud education; modern education technology; institutions of higher learning

Class No.:G642.0Document Mark：A

(責(zé)任編輯：蔡雪嵐)