基于云計(jì)算的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳彥

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2011-5640-3615

摘? 要：云計(jì)算技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用日益普及。云計(jì)算技術(shù)為存儲(chǔ)并有效利用學(xué)習(xí)資源支持用戶(hù)移動(dòng)學(xué)習(xí)提供了有力的支撐。為了提高網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源利用率和學(xué)生學(xué)習(xí)效率，為教師創(chuàng)造良好教學(xué)工具，本文利用云計(jì)算技術(shù)，在Linux環(huán)境下開(kāi)發(fā)了移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)召回率較高，提高了學(xué)習(xí)資源服務(wù)水平，且具有明顯的學(xué)習(xí)效率提升優(yōu)勢(shì)，滿足移動(dòng)學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用需求。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算? 移動(dòng)學(xué)習(xí)? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)? 測(cè)試分析

中圖分類(lèi)號(hào)：G40-057? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）01（c）-0101-03

Mobile Learning System Design and Implementation based on Cloud Computing

CHEN Yan

（Yongzhou Vocational-Technical College，Yongzhou，Hunan Province， 425100 China）

Abstract： With the maturity of cloud computing technology and the popularity of its application' Cloud computing technology provides a strong support for the storage and effective use of learning resources to support users' mobile learning. In order to improve the utilization of e-learning resources and students' learning efficiency， to create good teaching tools for teachers， by using cloud computing technology， this paper developed mobile learning system in Linux environment， and applied it to teaching practice. The experimental results show that the system has a high recall rate， it improves the learning resources service， and has obvious advantages in improving learning efficiency， which meets the application requirements of mobile learning system.

Key Words： Cloud computing; Mobile learning; System design; Test analysis

1? 云計(jì)算與移動(dòng)學(xué)習(xí)

云計(jì)算指的是一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，利用計(jì)算機(jī)資源池承載任務(wù)，并非利用遠(yuǎn)程服務(wù)器，而是在云端獲取相應(yīng)服務(wù)[2]。根據(jù)用戶(hù)需求，為其提供計(jì)算服務(wù)、足夠的存儲(chǔ)空間、軟件操作單等多項(xiàng)服務(wù)。

移動(dòng)學(xué)習(xí)指的是不受時(shí)間地點(diǎn)限制的學(xué)習(xí)模式，以網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備為學(xué)習(xí)工具，根據(jù)自身對(duì)學(xué)習(xí)的需求制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)[3]。隨著學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及用戶(hù)的不斷增多，加大了移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)資源共享、存儲(chǔ)、計(jì)算等多項(xiàng)功能要求，所以移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是一條漫長(zhǎng)的道路，需要隨著用戶(hù)需求的變化而改善[4]。

2? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)模式，開(kāi)發(fā)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)總體架構(gòu)，包括用戶(hù)層層、移動(dòng)接入層、應(yīng)用層、基礎(chǔ)層，如圖1所示為系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

2.1.1 用戶(hù)層

該層次位于系統(tǒng)最高層，包括教師和學(xué)生兩種用戶(hù)身份。其中，教師的系統(tǒng)操作權(quán)限較高，具有上傳資料、下載資料、更改部分?jǐn)?shù)據(jù)等操作權(quán)限。相比之下，學(xué)生的操作權(quán)限較低，僅具有瀏覽和下載操作權(quán)限。除此之外，還可以使用聊天工具，與教師或者其他學(xué)生建立溝通橋梁，完成信息交互。

2.1.2 移動(dòng)接入層

該層次是建立用戶(hù)層與應(yīng)用層之間的連接層次，主要利用移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息傳輸。其中，移動(dòng)設(shè)備可以是PC端、平板、智能手機(jī)等通訊設(shè)備。

2.1.3 應(yīng)用層

該層次是系統(tǒng)功能服務(wù)層次，由多個(gè)模塊構(gòu)成，可以為用戶(hù)提供多項(xiàng)服務(wù)，包括教學(xué)互動(dòng)、教學(xué)資源上傳、教學(xué)資源下載等。

2.1.4 基礎(chǔ)層

該層次是為應(yīng)用層功能的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)及數(shù)據(jù)等支撐條件，以便向用戶(hù)提供系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)。其中，支撐條件包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)、云計(jì)算中心等。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

按照系統(tǒng)功能的不同，將系統(tǒng)劃分為5個(gè)功能模塊，分別對(duì)這些功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成一套完整的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

2.2.1 基礎(chǔ)功能

該系統(tǒng)基礎(chǔ)功能模塊是為用戶(hù)操作權(quán)限、用戶(hù)信息、系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行綜合管理及服務(wù)的綜合功能模塊。其中，用戶(hù)操作權(quán)限子功能是根據(jù)用戶(hù)身份，為其分配相應(yīng)操作權(quán)限，從而避免系統(tǒng)代碼被篡改、共享平臺(tái)數(shù)據(jù)丟失等，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供基本保障。用戶(hù)信息管理子功能是對(duì)用戶(hù)個(gè)人信息進(jìn)行記錄及管理，作為身份認(rèn)證依據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行管理子功能模塊是根據(jù)用戶(hù)下達(dá)的操作指令運(yùn)行，通過(guò)多次調(diào)整程序，保證系統(tǒng)得以穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.2 身份認(rèn)證功能

該項(xiàng)功能模塊指的是系統(tǒng)用戶(hù)身份識(shí)別，通過(guò)創(chuàng)建SSO令牌，調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，判斷當(dāng)前輸入的賬號(hào)與密碼是否在數(shù)據(jù)庫(kù)中，如果在數(shù)據(jù)庫(kù)中在，則該用戶(hù)身份通過(guò)驗(yàn)證，反之，該用戶(hù)身份識(shí)別失敗，不可以訪問(wèn)系統(tǒng)。該功能模塊的設(shè)定主要是為了提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性，從而避免不明身份用戶(hù)攻擊系統(tǒng)。

2.2.3 課程資源管理功能

該功能模塊是為移動(dòng)學(xué)習(xí)課程開(kāi)展提供資源支撐的子模塊，包括教學(xué)視頻、精品網(wǎng)站、電子講義等資源。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)此功能模塊時(shí)，考慮到信息實(shí)時(shí)性，提高系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值，采用HTTP方式，對(duì)資源進(jìn)行劃分管理，將最近的資料排在搜索結(jié)果最上方，以便用戶(hù)查詢(xún)下載。另外，一些已經(jīng)不再使用的課程版本資源，將被自動(dòng)清空到回收站，并建立一個(gè)特殊的備份文件夾，如果教師或者學(xué)生有需求，可以在備份文件夾中下載此資源。

除了資源下載、查詢(xún)、刪除操作，本功能模塊具備快速上傳功能，通過(guò)設(shè)置多個(gè)存儲(chǔ)卷加快系統(tǒng)運(yùn)行速度，為教師上傳學(xué)習(xí)資源節(jié)省了大量時(shí)間。資源成功上傳以后，會(huì)交由系統(tǒng)管理人員審核資源內(nèi)容，避免不良信息進(jìn)入分享平臺(tái)，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)。

2.2.4 移動(dòng)學(xué)習(xí)管理功能

本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，對(duì)于教師而言，是一種教學(xué)工具，對(duì)于學(xué)生而言，是一種學(xué)習(xí)工具。從教師角度設(shè)計(jì)該功能模塊：第一，借助系統(tǒng)平臺(tái)建立教師與學(xué)生之間的交流渠道，加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，更好地引導(dǎo)學(xué)生正確使用此系統(tǒng)學(xué)習(xí)資源，解決一些學(xué)習(xí)上的問(wèn)題。第二，為教師之間的交流提供平臺(tái)，將自己找到的好的學(xué)習(xí)資源上傳到共享平臺(tái)，與其他教師分享，從而提高學(xué)校整體教學(xué)水平。第三，利用此功能模塊掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)方向，避免學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)誤區(qū)，從而達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的目的。

2.2.5 查詢(xún)與分析功能

為了擴(kuò)大系統(tǒng)存儲(chǔ)空間，本系統(tǒng)利用云端存儲(chǔ)相關(guān)信息，通過(guò)開(kāi)啟云端服務(wù)器，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)、教師上傳資源、教師與學(xué)生溝通、教師之間的相互學(xué)習(xí)情況，這些信息都會(huì)自動(dòng)記錄到系統(tǒng)后臺(tái)，通過(guò)調(diào)用資源搜索模型、學(xué)習(xí)分析模型、交流信息等模型，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，生成最終結(jié)果[5]。

3? 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)服務(wù)器配置

本系統(tǒng)利用mi-yaffsimagej工具，下達(dá)函數(shù)調(diào)用命令，生成鏡像文件，并對(duì)linuxrc文件進(jìn)行拷貝，存儲(chǔ)到根目錄下，由系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行管控，完成服務(wù)器配置。其中，配置對(duì)象包括證書(shū)服務(wù)器配置、視頻服務(wù)器、FTP服務(wù)器、WWW服務(wù)器、DHCP服務(wù)器、DNS服務(wù)器，根據(jù)學(xué)習(xí)需求，分別對(duì)各個(gè)服務(wù)器知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效配置，形成完整的服務(wù)器配置體系。

利用該配置體系建立YAFFSA根文件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)文件制作，為教師提供資源整理工具。學(xué)生利用移動(dòng)設(shè)備終端，在共享平臺(tái)自行下載學(xué)習(xí)文件，即可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。由此看來(lái)，學(xué)習(xí)資源文件的制作是系統(tǒng)的核心部分，本文對(duì)此進(jìn)行重點(diǎn)介紹。在根文件系統(tǒng)中，利用鏡像制作方法，更改文件目錄，以echo“Root File Sygrggrhg learning platform”作為目錄定位，對(duì)/dev/tty2進(jìn)行更改處理，使其轉(zhuǎn)到該目錄下，生成鏡像文件，而后復(fù)制到開(kāi)發(fā)板中，借助互聯(lián)網(wǎng)云端構(gòu)建I/O口操作模塊，建立移動(dòng)通信連接，通過(guò)CAN總線完成內(nèi)核映射，調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)器配置函數(shù)，開(kāi)啟中斷程序，最終獲取移動(dòng)學(xué)習(xí)文件。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)程序

依據(jù)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)方案，本文以系統(tǒng)平臺(tái)搭建、系統(tǒng)訪問(wèn)函數(shù)構(gòu)建、移動(dòng)學(xué)習(xí)資源調(diào)度、數(shù)據(jù)生成4個(gè)項(xiàng)驅(qū)動(dòng)程序?yàn)槔?，分別編寫(xiě)程序，使得系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)的程序開(kāi)發(fā)令利用云計(jì)算工具，在Linux環(huán)境下編譯程序，支持多個(gè)模塊交叉運(yùn)行，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

關(guān)于系統(tǒng)平臺(tái)搭建，用到“include＼linux＼fs.h”進(jìn)行創(chuàng)建，形成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接。

class Bus data file_operations ：include＼linux＼fs.h

關(guān)于系統(tǒng)訪問(wèn)函數(shù)構(gòu)建，利用“release（）{}”編寫(xiě)，按照系統(tǒng)功能模塊的不同，分別為其創(chuàng)建功能模塊訪問(wèn)函數(shù)。

public：release（）{};

關(guān)于系統(tǒng)移動(dòng)學(xué)習(xí)資源調(diào)度，借助移動(dòng)設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)連接，在APP中調(diào)度學(xué)習(xí)資源。

～my App（）{};

成功調(diào)度學(xué)習(xí)資源后，系統(tǒng)后臺(tái)將自動(dòng)驅(qū)動(dòng)功能服務(wù)模塊，開(kāi)始函數(shù)初始化

：initialize register_handler function（"Device driver develop- ment" ）

此時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶(hù)下達(dá)的操作指令，自動(dòng)搜索符合要求的學(xué)習(xí)資源，通過(guò)I/O口返回?cái)?shù)據(jù)采集結(jié)果，如果不需要繼續(xù)調(diào)用函數(shù)，開(kāi)啟中斷模式。

void generally implemented（detect the situation initialize the device：：Key key，interrupt，clock，I/O）

本系統(tǒng)采用CAN總線建立信息傳輸，與多個(gè)I/O口建立連接，根據(jù)功能操作需求觸發(fā)自定義變量“private：”，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)多功能操作。

4? 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析

本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試借助Visual DSP++4.5環(huán)境搭建測(cè)試平臺(tái)，對(duì)云計(jì)算技術(shù)支持下的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。本次實(shí)驗(yàn)主要對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試，包括兩項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容。第一，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)召回率，主要用來(lái)測(cè)試移動(dòng)環(huán)境下學(xué)習(xí)資料收集效率，隨著迭代次數(shù)的增加，如果數(shù)據(jù)召回率越高，則認(rèn)為該系統(tǒng)資料集中性能越好，能夠在短時(shí)間內(nèi)聚集大量滿足需求的學(xué)習(xí)資料。第二，學(xué)習(xí)效率，主要用來(lái)測(cè)試學(xué)生利用本系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)效果，以效率作為對(duì)比指標(biāo)，以此體現(xiàn)本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的價(jià)值[6]。

5? 結(jié)語(yǔ)

本文圍繞移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)展開(kāi)研究，為了不受時(shí)間和空間限制，根據(jù)自身需求獲取學(xué)習(xí)資源，提出了移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路。在云計(jì)算環(huán)境下，分別對(duì)基礎(chǔ)功能、身份認(rèn)證功能、課程資源管理功能、移動(dòng)學(xué)習(xí)管理功能、查詢(xún)與分析功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用Linux根文件進(jìn)行軟件程序開(kāi)發(fā)，從而使得系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，本系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩?hù)聚集大量學(xué)習(xí)資料，且具有較高的學(xué)習(xí)效率。

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