基于云計(jì)算的教學(xué)資源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

宋偉奇，盧志玲

(1.柳州城市職業(yè)學(xué)院　信息工程系，廣西　柳州　545002；2.右江民族醫(yī)學(xué)院，廣西　百色　53300)

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基于云計(jì)算的教學(xué)資源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

宋偉奇1，盧志玲2

(1.柳州城市職業(yè)學(xué)院信息工程系，廣西柳州545002；2.右江民族醫(yī)學(xué)院，廣西百色53300)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，云計(jì)算被應(yīng)用到更多領(lǐng)域，促進(jìn)了各領(lǐng)域的發(fā)展，給它們帶來了翻天覆地的變化。在教學(xué)活動(dòng)中也不例外，云計(jì)算被廣泛應(yīng)用在教學(xué)，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)以及實(shí)體教學(xué)提供了豐富多彩的教學(xué)資源，提高了教學(xué)水平，提升了教學(xué)的有效性。該文以云計(jì)算的概念為切入點(diǎn)，系統(tǒng)地闡述了基于云計(jì)算的教學(xué)資源系統(tǒng)的研發(fā)工作，旨在進(jìn)一步提高教學(xué)水平，為社會(huì)輸送大量的高素質(zhì)人才。

云計(jì)算；教學(xué)資源；共享平臺(tái)；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

從1980年大型計(jì)算機(jī)的誕生到云計(jì)算的應(yīng)用，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)從客戶端到服務(wù)器的轉(zhuǎn)變。云計(jì)算的規(guī)模非常大，與其他計(jì)算機(jī)技術(shù)相比，云計(jì)算具有其他技術(shù)所不可比擬的優(yōu)勢，比如虛擬化程度高、高度的通用性、價(jià)格低廉等。也正是由于云計(jì)算的這些優(yōu)勢，使得它的應(yīng)用范圍越來越廣。從教育領(lǐng)域來看，基于云計(jì)算的教學(xué)資源系統(tǒng)的研究開發(fā)能夠使教學(xué)資源的應(yīng)用打破傳統(tǒng)的時(shí)間和空間限制，得到普遍的共享，為教學(xué)提供教學(xué)資源。

一、云計(jì)算的概念與原理

(一)云計(jì)算的概念

從本質(zhì)上來說，云計(jì)算主要是指以互聯(lián)網(wǎng)為手段，并建立在互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)逐步增加的基礎(chǔ)上，向用戶提供動(dòng)態(tài)擴(kuò)展器虛擬化資源的一種技術(shù)。雖然云計(jì)算近些年來得到了一定的發(fā)展，但實(shí)際還沒有形成統(tǒng)一的概念模型，是并行運(yùn)算分步云端以及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算虛擬化發(fā)展。絕大部分云計(jì)算都要以大型的計(jì)算機(jī)群為基礎(chǔ)，這也是云計(jì)算為什么具有效用計(jì)算特點(diǎn)的原因?，F(xiàn)階段，云計(jì)算以大規(guī)模、虛擬化以及高擴(kuò)展性等優(yōu)勢得到了一定的普及，并逐步應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域，對教學(xué)水平的提高起著重要的作用。

(二)云計(jì)算的原理

云計(jì)算的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)主要分為四個(gè)部分：一是物理資源層，二是資源池層，三是管理中間層，四是SOA構(gòu)建層，這幾部分是有機(jī)結(jié)合在一起的，并不是相互獨(dú)立存在的。表1詳細(xì)的介紹了云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的組成部分及功能：

表1　云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)組成及功能

二、以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢

(一)以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)存儲(chǔ)的特點(diǎn)

以云存儲(chǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)的研發(fā)充分利用了云計(jì)算的理念：學(xué)習(xí)者使用“云”提供的資源而不用特別注意其所使用的資源究竟存放在哪個(gè)地方，邊緣節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)與中央節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)有機(jī)結(jié)合在一起，逐步發(fā)展成為一個(gè)我們現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的、統(tǒng)一的“內(nèi)容云”，數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容一部分由部署于中央節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)管理,而另一部分內(nèi)容則由中央和邊緣節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)，一般情況下,邊緣節(jié)點(diǎn)會(huì)以分布式部署方式實(shí)現(xiàn)同中央節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)自動(dòng)同步策略，邊緣節(jié)點(diǎn)可以將課件、音視頻等文件向中央節(jié)點(diǎn)推送；中央節(jié)點(diǎn)也可以實(shí)現(xiàn)反向推送，這個(gè)過程并不是不可控制的,而是可以進(jìn)行科學(xué)控制的。當(dāng)某地用戶希望通過教學(xué)資源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)課件、音視頻資源的訪問時(shí)，我們就可以依照訪問的原則，由“云”中最近或最合適的邊緣存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)為廣大計(jì)算機(jī)使用者提供相應(yīng)的存儲(chǔ)服務(wù)。用戶在使用的過程中，只要著重關(guān)注自己所需要的使用資源類型就可以完成學(xué)習(xí)了，這對于用戶來說是非常簡單的。從本質(zhì)上來說，以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)的存儲(chǔ)特點(diǎn)其實(shí)就是進(jìn)一步減輕用戶存儲(chǔ)信息的過程，使信息使用者再也不用為資源的存儲(chǔ)擔(dān)心，還能夠?qū)崿F(xiàn)資源的廣泛利用，打破過去資源傳播方式對時(shí)間和空間的限制。

(二)以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)的優(yōu)勢

首先，有效節(jié)約資源。構(gòu)建信息化基礎(chǔ)設(shè)施有利于節(jié)約資金的投入?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)是實(shí)現(xiàn)教育信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，然而隨著信息技術(shù)水平的不斷提高，硬件設(shè)備的更新?lián)Q代周期逐步縮短，如果想要適應(yīng)信息化建設(shè)，各院校就必須投入大量的資金，這對于部分學(xué)校來說是非常困難的。而構(gòu)建信息化基礎(chǔ)設(shè)施則能夠有效解決上述問題，利用云計(jì)算的虛擬化技術(shù)將分散在各院校的硬件資源整合在一起，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的對外服務(wù)，可以避免各院校在硬件設(shè)備方面的投入，節(jié)省教學(xué)經(jīng)費(fèi)，提高辦學(xué)質(zhì)量。其次，實(shí)現(xiàn)資源整合。構(gòu)建教學(xué)資源云還能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)資源整合。教學(xué)資源系統(tǒng)是在充分利用云平臺(tái)所提供虛擬服務(wù)的基礎(chǔ)上，在云服務(wù)端部署教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)資源，從而實(shí)現(xiàn)對教學(xué)資源的全方面整合，促進(jìn)資源的共享。根據(jù)現(xiàn)階段各院校對教學(xué)的實(shí)際需求，我們可以充分利用云計(jì)算技術(shù)將教學(xué)資源分配學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)有針對性的教學(xué)，幫助學(xué)生完成從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。研究與開發(fā)以數(shù)字校園云平臺(tái)為基礎(chǔ)的云桌面環(huán)境，能夠?yàn)椴煌鼙娞峁┫鄳?yīng)的教學(xué)資源，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源提供的個(gè)性化。最后，降低教學(xué)成本。以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)開發(fā)與研究能夠進(jìn)一步降低教學(xué)成本。教學(xué)輔助云主要是將教學(xué)輔助相關(guān)的資源進(jìn)行整合，并將整合后的資源放在教學(xué)資源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享，這也就在一定程度上減少了各院校重復(fù)購買相同教學(xué)資源的費(fèi)用。以功能為依據(jù)進(jìn)行分類，我們可以將校園云平臺(tái)需要提供的教學(xué)服務(wù)，分為辦公類、工具類、圖形圖像類等。而這些教學(xué)服務(wù)能夠在一定程度上促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)水平的提高，實(shí)現(xiàn)各院校教學(xué)質(zhì)量的提升。

三、以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

設(shè)計(jì)以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)需要從系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)方面入手，科研人員應(yīng)當(dāng)采取多種措施，多管齊下、多策并舉，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程，并在此基礎(chǔ)上，合理劃分業(yè)務(wù)模塊，筆者通過長期的研究與時(shí)間認(rèn)為，想要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，業(yè)務(wù)模塊的合理劃分，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面入手：

(一)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

以云計(jì)算的教學(xué)資源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)的關(guān)鍵就是資源的共享系統(tǒng)，它決定著教學(xué)資源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)工作的成敗，決定著能否實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)之間的有效交互。因此我們必須對其予以高度的重視。當(dāng)計(jì)算機(jī)使用者想要實(shí)現(xiàn)對資源進(jìn)行使用或者管理的時(shí)候，即必須通過登錄來實(shí)現(xiàn)管理權(quán)限。手機(jī)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程，我們應(yīng)當(dāng)著重考慮的是，當(dāng)用戶打開系統(tǒng)的訪問地址后，我們的機(jī)器硬盤是否都存在匹配的Cookies，如果機(jī)器硬盤缺乏匹配的Cookies，用戶就會(huì)直接進(jìn)入到登錄界面，而如果存在Cookies，我們就可以也直接提取信息進(jìn)行驗(yàn)證。對于用戶來說，存在Cookies對其并沒有什么影響，用戶只需要在首次登陸的時(shí)候，輸入用戶名與密碼，再次登陸的時(shí)候就會(huì)跳過此環(huán)節(jié)，直接進(jìn)入登陸界面。用戶在進(jìn)入主界面后，可以根據(jù)以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)中存在的資源進(jìn)行有效共享，這樣做極大地方便了教學(xué)資源的應(yīng)用效率。

(二)系統(tǒng)的模塊劃分

教學(xué)資源共享平臺(tái)系統(tǒng)可以劃分為五個(gè)模塊，他們分別是用戶空間模塊、共享空間模塊、資源上傳下載模塊、注冊登陸模塊以及舉報(bào)模塊。這幾個(gè)模塊之間是有機(jī)結(jié)合在一起的，并不是獨(dú)立存在的。這五個(gè)模塊的主要作用如表2所示：

表2　教學(xué)資源共享平臺(tái)系統(tǒng)的模塊及功能

四、以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)的功能

應(yīng)用系統(tǒng)是教學(xué)資源系統(tǒng)的支撐，它是教學(xué)資源系統(tǒng)得以長久應(yīng)用的保障。教學(xué)資源系統(tǒng)以教學(xué)資源為內(nèi)涵，缺乏教學(xué)資源的教學(xué)系統(tǒng)是難以實(shí)現(xiàn)其資源共享服務(wù)的?，F(xiàn)階段，以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)服務(wù)對象主要包括四個(gè)類型：一是學(xué)習(xí)者，二是教師，三是各院校，四是企業(yè)。對于上述不同的服務(wù)對象，以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有針對性的個(gè)性化服務(wù)。根據(jù)服務(wù)類型的不同，我們可以將以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)提供的服務(wù)劃分為幾類，包括提供用戶管理、資源管理、資源工具、信息推送、統(tǒng)一通信以及一站式服務(wù)等，見表3。

表3　教學(xué)資源系統(tǒng)提供的服務(wù)

總的來說，以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)的構(gòu)建對于各院校、教師、學(xué)生以及相關(guān)企業(yè)來說具有非常重要的意義。相關(guān)研究者在構(gòu)建以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮教學(xué)資源系統(tǒng)的服務(wù)管理功能、資源管理功能、信息采集功能以及統(tǒng)一通信功能，將云計(jì)算的優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來，為教學(xué)水平的建設(shè)不斷提升奠定基礎(chǔ)。

五、結(jié)論

云計(jì)算的出現(xiàn)，給計(jì)算機(jī)領(lǐng)域帶來了翻天覆地的變化，也促進(jìn)了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展，在這種大環(huán)境下，我們開始不斷地創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)，以期能夠?qū)⒃朴?jì)算技術(shù)同網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)有機(jī)結(jié)合在一起，這樣就能夠打破傳統(tǒng)教學(xué)模式對時(shí)間和空間的限制，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，幫助學(xué)生完成從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源存儲(chǔ)到系統(tǒng)當(dāng)中，一方面可以進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，另一方面還簡化了網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)系統(tǒng)中資源的管理工作?？梢哉f，隨著近幾年來的發(fā)展，云計(jì)算逐步向更貼近人們的學(xué)習(xí)生活方向發(fā)展。當(dāng)然，以云計(jì)算為基礎(chǔ)的教學(xué)資源系統(tǒng)的構(gòu)建并不是一蹴而就的，它是一個(gè)長期發(fā)展的過程，需要相關(guān)科研人員給予高度的重視才能夠真正的實(shí)現(xiàn)。

(責(zé)任編輯：梁京章)

The Research And Development Of A Teaching Resources System Based On Cloud Computing

SONG Wei-qi1,LU Zhi-ling2

(1.Department of Information Engineering,Liuzhou City Vocational College,Liuzhou 545002；2.Youjian Medical College For Nationalities Baise 533000，China)

With the development of computer science and technology, cloud computing has been applied to more fields. And more changes have been made in these fields. In the teaching activities, cloud computing has also been widely used in order to provide network teaching and entity teaching with rich teaching resources. Teachers may improve their teaching level as well. In this paper, the concept of cloud computing as the starting point, it systematically expounded the teaching resources system based on research of the cloud computing in order to transport a large number of high quality talents for the society.

cloud computing, teaching resources, sharing platform, design and application

G642

A

1671-9719(2016)9-0060-03

宋偉奇(1976-)，男，河北張家口人，副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)教學(xué)管理。

2016-06-13

2016-06-29

2013年柳州市科技局項(xiàng)目“開放式數(shù)字化社區(qū)學(xué)習(xí)資源云平臺(tái)的開發(fā)應(yīng)用研究”(2013G020403)。