云計(jì)算下的高校數(shù)字教育資源云平臺(tái)的構(gòu)建和研究

潘俊輝 王 輝 張 強(qiáng) 王浩暢

（東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 大慶 163318）

1 引言

近年來(lái)，隨著教育信息化的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的諸如文本、音頻、圖像等教育資源成為互聯(lián)網(wǎng)上可被使用的數(shù)字資源，隨著這些數(shù)字教育資源的爆炸式增長(zhǎng)，雖然方便了教育機(jī)構(gòu)、教師、學(xué)生們使用這些資源，但是對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)上所存在的這些海量數(shù)字教育資源，用戶在使用時(shí)仍然會(huì)受到許多困擾，如“信息孤島”、“資源分類”等“資源饑餓”的現(xiàn)象［1］。

目前，很多學(xué)校和企業(yè)都相繼推出了自己的云計(jì)算平臺(tái)，但是在數(shù)字教育資源的應(yīng)用中存在許多缺點(diǎn)，如整合教育資源時(shí)非常困難，開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)技術(shù)過(guò)于單一，而且基于云計(jì)算技術(shù)的數(shù)字教育資源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用平臺(tái)相對(duì)較少，因此面對(duì)迅速增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字資源，開(kāi)發(fā)一個(gè)全面、標(biāo)準(zhǔn)而有效的數(shù)字教育資源云平臺(tái)是十分必要的［2］。

數(shù)字教育資源云平臺(tái)設(shè)計(jì)的好壞將會(huì)影響到用戶使用時(shí)的靈活性、友好性和師生互動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，這對(duì)于數(shù)字教育資源云平臺(tái)的實(shí)施，解決應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題具有重要意義。本文以大慶高校為例，提出并構(gòu)建了一種云計(jì)算下的高校數(shù)字教育資源云平臺(tái)，該平臺(tái)的建立具有一定的研究和現(xiàn)實(shí)意義。

2 數(shù)字教育資源云平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外的教育云比國(guó)內(nèi)實(shí)施早一些，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用平臺(tái)和使用模式也較為成熟［3］。到目前為止，隨著國(guó)內(nèi)數(shù)字教育資源信息的不斷擴(kuò)大和增長(zhǎng)，云計(jì)算在教育和教學(xué)上的管理和應(yīng)用都發(fā)展的十分迅速，推動(dòng)著中國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展［4］。

2007年，IBM和谷歌公司為高校打造了云服務(wù)計(jì)劃，開(kāi)始在美國(guó)的一些高校試運(yùn)行；谷歌公司通過(guò)提供Google Apps，為高校的學(xué)生提供諸如電子郵件、Google日歷、Google辦公軟件、文字處理等多種云服務(wù)［5］，以幫助高校內(nèi)部進(jìn)行消息的傳遞；微軟公司也提供了云服務(wù)，如教學(xué)管理系統(tǒng)，桌面云等，其中為美國(guó)北卡羅來(lái)納州的格雷漢姆小學(xué)的所有師生提供的虛擬電腦桌面，可以使師生通過(guò)使用個(gè)人賬戶跨越空間的訪問(wèn)自己的資源庫(kù)，該平臺(tái)的建立既解決了電腦需求不足的問(wèn)題，同時(shí)又方便了師生之間的教與學(xué)［6］。

近幾年，數(shù)字教育云在國(guó)內(nèi)的發(fā)展也非常迅速，許多高校和一些云服務(wù)公司都相繼推出了各種數(shù)字教育云平臺(tái)。如人民教育出版社開(kāi)發(fā)的第二代“人教數(shù)字教材”，它提供了同步測(cè)評(píng)、學(xué)業(yè)診斷等數(shù)字化在線學(xué)習(xí)產(chǎn)品［7］；中國(guó)電信開(kāi)發(fā)的數(shù)字教育資源云平臺(tái)既提高了教育資源的利用率和教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也促進(jìn)了教育的平衡性和教育的公平性［8］。

國(guó)外的教育云主要應(yīng)用在為高校提供云計(jì)算方面所需的軟硬件設(shè)施，而國(guó)內(nèi)教育的研究主要集中在數(shù)字圖書館資源云平臺(tái)的建設(shè)上，在數(shù)字教育資源云平臺(tái)的構(gòu)建方面研究相對(duì)較少，本文就此問(wèn)題進(jìn)行研究，提出并構(gòu)建出一種云計(jì)算下的高校數(shù)字教育資源云平臺(tái)，通過(guò)該平臺(tái)可以讓不同身份的教育人員管理和使用資源，以改變高校數(shù)字資源的“教育不平等”等現(xiàn)象［9］，從而實(shí)現(xiàn)教育的真正信息化。

3 數(shù)字教育資源云平臺(tái)

數(shù)字教育資源云平臺(tái)主要針對(duì)網(wǎng)上海量的教育資源進(jìn)行管理和維護(hù)，它和傳統(tǒng)教育教學(xué)平臺(tái)相比，數(shù)字教育資源云平臺(tái)應(yīng)具有如下幾個(gè)重要的特點(diǎn)：

1）可通過(guò)構(gòu)建的數(shù)字教育資源云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字資源的共享，解決“信息孤島”。

2）可實(shí)現(xiàn)按用戶的個(gè)性需求提供動(dòng)態(tài)的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)真正的素質(zhì)化教育。

3）多用戶管理，完成資源、應(yīng)用、信息、項(xiàng)目等活動(dòng)的執(zhí)行。

4）可通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行集中式的管理，記錄所有用戶的工作和學(xué)習(xí)足跡，提高教學(xué)質(zhì)量。

本文通過(guò)不同教育使用者對(duì)數(shù)字教育資源的需求不同的特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)大慶高校數(shù)字教育資源的現(xiàn)狀，提出并構(gòu)建了一種云計(jì)算下的大慶高校數(shù)字教育資源云平臺(tái)，該平臺(tái)可為不同的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，然后通過(guò)教育資源云平臺(tái)所提供的服務(wù)接口，允許合法的用戶使用其相應(yīng)權(quán)限內(nèi)的活動(dòng)。圖1給出了高校數(shù)字教育資源云平臺(tái)的功能模塊圖。

圖1 高校數(shù)字教育資源云平臺(tái)功能模塊圖

本文所構(gòu)建的高校數(shù)字教育資源云平臺(tái)主要由三個(gè)部分組成，分別為數(shù)字教育資源的制作、數(shù)字教育資源的管理和共享以及數(shù)字教育資源的分發(fā)和服務(wù)。其中數(shù)字教育資源制作部分主要完成課件的制作和其他資源的制作等；數(shù)字教育資源管理和共享這部分的主要工作是實(shí)現(xiàn)對(duì)合法有效的數(shù)字資源的查找、修改、刪除、統(tǒng)計(jì)和分析等；而第三部分?jǐn)?shù)字教育資源分發(fā)和服務(wù)部分的主要功能則是通過(guò)使用不同的終端和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使用戶能夠根據(jù)自己的需求獲取可使用的數(shù)字教育資源。由于該平臺(tái)是面向多用戶的，因此該數(shù)字教育資源云平臺(tái)的用戶不僅要包括管理員、普通用戶，還要有相應(yīng)的諸如出版機(jī)構(gòu)、從事教育研究的企業(yè)、學(xué)生和教師等多類用戶的參與。其中：管理員主要負(fù)責(zé)整個(gè)云平臺(tái)的管理和系統(tǒng)維護(hù)，普通用戶負(fù)責(zé)管理和維護(hù)個(gè)人的私有資源，而從事教育研究的企業(yè)和從業(yè)人員的工作則是負(fù)責(zé)生成各種可供使用的數(shù)字教育類資源、應(yīng)用軟件等。下面對(duì)平臺(tái)的每個(gè)部分的主要作用及實(shí)現(xiàn)的過(guò)程分別進(jìn)行詳細(xì)的介紹［10］。

3.1 數(shù)字教育資源制作

數(shù)字教育資源制作部分主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶所要使用的各種課件及其他資源進(jìn)行制作和對(duì)已有課件的再編輯。課件和其他資源在制作的過(guò)程中除了可以按照教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行形象化、個(gè)性化的定制外，同時(shí)也要充分考慮所采用的數(shù)字教育資源的質(zhì)量能否真正的提高學(xué)生綜合性的素質(zhì)和能力。因此本文通過(guò)對(duì)已有的多種課件制作方法的分析和研究，并結(jié)合本數(shù)字教育資源云平臺(tái)的特點(diǎn)，提出了一種簡(jiǎn)單易懂、方便操作的個(gè)性化數(shù)字教育資源課件的制作方法，該制作方法允許用戶進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)置和編輯，可使用戶輕松完成數(shù)字教育資源課件的制作和分享，具體的制作流程如圖2所示。

圖2 個(gè)性化數(shù)字教育資源課件制作流程圖

3.2 數(shù)字教育資源管理和共享

由于數(shù)字教育資源具有分布廣泛、種類繁多和數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，因此對(duì)數(shù)字教育資源進(jìn)行有效的管理和共享是設(shè)計(jì)好一個(gè)數(shù)字教育資源云平臺(tái)的關(guān)鍵所在。通常需要采用統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)資源和資源之間的關(guān)系進(jìn)行規(guī)范化的定義，目的是要使多種類型不同的數(shù)字教育資源具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以方便進(jìn)行管理和共享。

數(shù)字教育資源云平臺(tái)由于具有多用戶的特點(diǎn)，因此要針對(duì)不同的用戶授予不同的權(quán)限進(jìn)行管理，因此針對(duì)此特點(diǎn)，本文所構(gòu)建的數(shù)字教育資源云平臺(tái)分別采用公有和私有兩種方式完成對(duì)數(shù)字教育資源的管理。數(shù)字教育資源管理和共享的具體流程如圖3所示，其中在公有方式中，用戶可根據(jù)自己的權(quán)限查找所有公共的數(shù)字教育資源，但是卻沒(méi)有編輯權(quán)限；而在私有方式中，用戶可對(duì)個(gè)人私有資源進(jìn)行編輯、維護(hù)、銷毀和共享等管理。

圖3 數(shù)字教育資源管理和共享流程圖

3.3 數(shù)字教育資源分發(fā)和服務(wù)

數(shù)字教育資源的分發(fā)和服務(wù)部分的實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)傳輸方式、終端設(shè)備的使用等都有密切的關(guān)系。目前網(wǎng)絡(luò)傳輸方面可采用的形式有多種，如互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)等等；而在終端設(shè)備上，除了常用的個(gè)人PC機(jī)以外，還有很多新型的設(shè)備可以使用，如平板、電子書、智能手機(jī)等等。其中在對(duì)數(shù)字教育資源進(jìn)行分發(fā)和服務(wù)時(shí)，對(duì)于數(shù)字教育資源的編碼形式、數(shù)據(jù)壓縮方式、傳輸速率以及分發(fā)所采用的方法都有嚴(yán)格的要求。本文在進(jìn)行數(shù)字教育資源的分發(fā)和服務(wù)時(shí)主要通過(guò)采用用戶提交請(qǐng)求、域名解析、獲取地址緩存、IP地址訪問(wèn)等方式完成。

4 應(yīng)用實(shí)例

本文以大慶市各高校為例，表1給出了各高校采用傳統(tǒng)教育教學(xué)平臺(tái)和數(shù)字教育資源云平臺(tái)時(shí)所需的成本和資源利用率的對(duì)比。其中傳統(tǒng)教育教學(xué)平臺(tái)所需的成本為最低報(bào)價(jià)，以萬(wàn)元為單位。

表1 傳統(tǒng)教育教學(xué)平臺(tái)和數(shù)字教育資源云平臺(tái)所需成本及資源利用率對(duì)比

由表1可見(jiàn)，學(xué)校若使用傳統(tǒng)的教育教學(xué)平臺(tái)，首先應(yīng)考慮其成本組成，而使用數(shù)字教育資源云平臺(tái)，可在最大程度上降低學(xué)校信息化建設(shè)和管理的成本，最重要的是在資源利用率上得到了一定程度的提高，由此可見(jiàn)通過(guò)數(shù)字教育資源云平臺(tái)，各個(gè)學(xué)?？稍谧畲蟪潭壬鲜褂玫礁?、更全面的教育資源［11］。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前數(shù)字教育資源云平臺(tái)在構(gòu)建方面研究相對(duì)較少的現(xiàn)狀，本文提出并構(gòu)建出一種云計(jì)算下的高校數(shù)字教育資源云平臺(tái)，該平臺(tái)可為不同身份的教育人員管理和使用數(shù)字資源，有利于將各種數(shù)字教育資源進(jìn)行有效的整合和使用，降低建設(shè)成本和提高資源的利用率，從而實(shí)現(xiàn)教育的真正信息化。