職業(yè)院校云環(huán)境下的教學(xué)資源平臺建設(shè)方案的制定

白雪梅/三峽電力職業(yè)學(xué)院

職業(yè)院校云環(huán)境下的教學(xué)資源平臺建設(shè)方案的制定

白雪梅/三峽電力職業(yè)學(xué)院

通過云平臺將學(xué)校現(xiàn)有的教學(xué)資源進行整合，由云端集中管理，采用面向服務(wù)的架構(gòu)，將資源以服務(wù)的形式交付給用戶，實現(xiàn)基于云環(huán)境的高職院校教學(xué)資源平臺。

云環(huán)境；教學(xué)資源；核心構(gòu)架

當(dāng)前高職院校教學(xué)資源建設(shè)現(xiàn)狀以及云計算應(yīng)用于教學(xué)資源建設(shè)的諸多優(yōu)勢，為高職院校教學(xué)資源建設(shè)策略形成予以重要啟示。針對當(dāng)前教學(xué)資源建設(shè)中存在的問題，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建云計算環(huán)境下高職院校教學(xué)資源建設(shè)模式。

1．高職院校教學(xué)資源共享云平臺架構(gòu)

在對高職院校教學(xué)資源進行整合與標準化的基礎(chǔ)上，引入云計算技術(shù)作為一種新型教學(xué)資源服務(wù)模式，其核心理念就是整合各類教學(xué)資源，滿足用戶的個性化需求。通過云平臺將學(xué)校現(xiàn)有的教學(xué)資源進行整合，由云端集中管理，采用面向服務(wù)的架構(gòu)，將資源以服務(wù)的形式交付給用戶，有助于解決教學(xué)資源利用率低、資源孤島、數(shù)據(jù)安全等問題，最終實現(xiàn)高職院校教學(xué)資源建設(shè)。下面將從高職院校教學(xué)資源共享云平臺的核心架構(gòu)、實現(xiàn)技術(shù)與實例分析等方面展開論述。

1.1 核心架構(gòu)與功能分析

1.1.1 物理層 。

物理層主要包括物理資源子層、虛擬化管理子層兩部分。物理資源子層由大量異構(gòu)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲集群（SAN）等構(gòu)成，是為上層應(yīng)用提供計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)。虛擬化管理子層借助虛擬化軟件對物理資源層中異構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施進行邏輯抽象，將分散的服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備虛擬為各類資源池，由虛擬化管理軟件統(tǒng)一管理、調(diào)度和維護。對上層而言，屏蔽了這些基礎(chǔ)設(shè)施的差異性，通過服務(wù)接口以計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源的形式為上層提供動態(tài)、可靈活擴展的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。根據(jù)上層應(yīng)用需求量分配合適的虛擬硬件資源，實現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度以及不同進程之間的負載均衡。

1.1.2 平臺層 。

平臺層提供PaaS服務(wù)，是連接虛擬層和資源整合層、應(yīng)用層的橋梁。該層的主要功能是動態(tài)分配底層的虛擬資源，比如根據(jù)用戶需求通過調(diào)配、部署計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲資源構(gòu)建多個支撐不同業(yè)務(wù)需求、相互隔離的虛擬機資源，為應(yīng)用程序的開發(fā)、測試、運行提供平臺環(huán)境和數(shù)據(jù)庫環(huán)境，并通過多地備份、實時監(jiān)控等技術(shù)，提高服務(wù)的安全性和可用性

1.1.3 基于云環(huán)境的高職院校教學(xué)資源平臺 。

資源整合層是高職院校教學(xué)資源共享云平臺所特有的子層。該層主要借助教學(xué)資源標準化策略和資源標準化輔助工具如導(dǎo)入導(dǎo)出工具、編目工具和元數(shù)據(jù)生成工具等，將學(xué)?，F(xiàn)有的種類多樣、標準不一的教學(xué)資源進行標準化。標準化主要通過導(dǎo)入、編輯、轉(zhuǎn)換、生成、導(dǎo)出等一系列操作，生成資源的元數(shù)據(jù)實例表。以整合有序的教學(xué)資源視圖形式存放在元數(shù)據(jù)庫和索引庫中，從而實現(xiàn)對高職院校教學(xué)資源的集中管理，為上層應(yīng)用服務(wù)提供標準、統(tǒng)一的教學(xué)資源目錄，為方便用戶定制個性化應(yīng)用做好準備

1.1.4 應(yīng)用層 。

應(yīng)用層可分為管理中間件子層和應(yīng)用服務(wù)子層。管理中間件負責(zé)按照用戶需求高效、有序、靈活地配置資源，為保證高職院校教學(xué)資源共享云平臺的安全穩(wěn)定，使其發(fā)揮最佳效能起著組織協(xié)調(diào)的作用。應(yīng)用服務(wù)子層建立在管理中間件層之上，直接面向用戶提供統(tǒng)一的資源服務(wù)目錄和具有特定功能的教學(xué)資源應(yīng)用，如圖片庫、聲音庫、動畫庫、視頻庫等。

1.1.5 訪問層 。

訪問層一方面提供用戶自助服務(wù)門戶，方便包括學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、教員、學(xué)員等不同角色的用戶訪問云平臺。由于各種軟硬件資源均存儲在云中，由專業(yè)的云服務(wù)商進行統(tǒng)一管理和維護，因此用戶端無需配置高端的計算機，只要擁有一臺能夠通過瀏覽器訪問互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備即可通過用戶自助服務(wù)門戶訪問云平臺。另一方面，訪問層還提供云平臺管理門戶，是系統(tǒng)管理員對云平臺進行日常管理、運維的入口，通過系統(tǒng)管理為不同角色的用戶提供個性化定制和單點登錄服務(wù)。

1.2 技術(shù)實現(xiàn)與實例分析

物理層的功能實現(xiàn)主要借助虛擬化技術(shù)，可分為服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲虛擬化等多種形式。

平臺層的功能實現(xiàn)主要借助并行處理與分布式計算、云存儲等技術(shù)。通過有效調(diào)配、部署虛擬層資源，對復(fù)雜的計算任務(wù)進行并行處理，分散在多個虛擬機上分塊執(zhí)行，以提高計算效率。同時還通過云存儲技術(shù)為用戶提供海量的數(shù)據(jù)存儲環(huán)境，如大規(guī)模分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫等。

應(yīng)用層的功能實現(xiàn)主要借助多租戶技術(shù)、Web2.0、Struts、Hibernate 等技術(shù)。采用多租戶技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用程序可以實現(xiàn)多用戶的同時訪問，共享服務(wù)器、存儲等物理資源，并能實現(xiàn)不同用戶間的邏輯隔離，在每個用戶看來好像都獨自占有整個應(yīng)用程序。

2．基于云環(huán)境的高職院校教學(xué)資源平臺的實現(xiàn)

2.1 搭建云計算數(shù)據(jù)中心

搭建合理的云計算數(shù)據(jù)中心是實現(xiàn)高職院校教學(xué)資源共享云平臺的重要支撐。立足本校數(shù)據(jù)中心的實際條件并結(jié)合云計算相關(guān)技術(shù)。整個數(shù)據(jù)中心由核心交換機、物理服務(wù)器、NAS存儲、網(wǎng)絡(luò)等部分組成，借助虛擬化軟件Oracle VM VirtualBox 實現(xiàn)物理設(shè)備的虛擬化。該數(shù)據(jù)中心的拓撲圖如下圖1所示，在三臺物理服務(wù)器上構(gòu)建了六個虛擬機，其中劃分出四個虛擬機組成一個帶負載平衡的Web服務(wù)器群集，另外兩個虛擬機組成帶負載平衡的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器群集，群集連接NAS存儲，具有冗余和可靠性，確保不同節(jié)點協(xié)同工作，用于構(gòu)建云計算應(yīng)用。

圖1 云計算數(shù)據(jù)中心拓撲圖

2.2 啟動虛擬機

在物理服務(wù)器上安裝racle VM VirtualBox虛擬化軟件，在虛擬機管理器面板中可以看到建成的兩個虛擬數(shù)據(jù)庫和四個虛擬Web服務(wù)器，如下圖2所示。云平臺的后臺Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器群集均運行在這些虛擬機中。

圖2 數(shù)據(jù)庫虛擬服務(wù)器

2.3 開發(fā)教學(xué)資源平臺主頁

教學(xué)資源平臺主頁是用戶對于平臺的第一印象形成的主要UI,它為用戶提供各方面功能的導(dǎo)航。用戶想要上傳下載資源需要進行注冊和登陸,因此在主頁的右側(cè)欄中添加了注冊登陸的模塊。同時為了方便用戶按照課程來瀏覽資源,右邊欄屮還有點擊量最高的課程。由此可以更便捷地瀏覽課程相關(guān)的資源。

2.4 建設(shè)全自動課程錄播系統(tǒng)為教學(xué)資源提供多媒體素材

全自動課程錄播系統(tǒng)集多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)、人工智能和自動控制技術(shù)于一體，將授課電腦VGA信號、老師授課和師生互動場景以及課堂板書等進行智能化的跟蹤切換錄制，自動生成課程資源。

3.小結(jié)

利用云環(huán)境帶來的技術(shù)和服務(wù)，師生可自主、方便地參與建設(shè)開放性教學(xué)資源共享管理平臺，進行最大限度的資源存儲、共享、整合、獲取、傳播，提高師生對職業(yè)教育信息化的認識，增加職業(yè)院校師生開展信息化教學(xué)的自覺性，為職業(yè)院校教師開展信息化教學(xué)提供資源、技術(shù)和實踐指導(dǎo)，促進職業(yè)院校教師提高信息化教學(xué)設(shè)計與實施能力。

[1《]基于云計算環(huán)境下高職院校共享型教學(xué)資源庫建設(shè)初探》岳浩 《沙洲職業(yè)工學(xué)院院報》 2011年3期

[2]《高職院校共享型教學(xué)資源庫建設(shè)研究 》 李凌，周嵐 《宜春學(xué)院學(xué)報》 2012年