基于云平臺的信息技術(shù)課程思政資源庫開發(fā)

摘要：本文探討了基于云平臺的高職信息技術(shù)課程思政資源庫的設(shè)計(jì)與開發(fā)。首先，闡述了課程思政資源庫建設(shè)的背景與意義；其次，分析了課程思政資源庫的建設(shè)目標(biāo)與功能，包括資源管理、用戶管理、學(xué)習(xí)管理等；再次，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括終端設(shè)備層、用戶界面層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)資源層、云基礎(chǔ)設(shè)施等；最后，介紹了課程思政資源庫的開發(fā)實(shí)現(xiàn)方式。

關(guān)鍵詞：云平臺；信息技術(shù)；資源庫

一、引言

開展課程思政建設(shè)是高職院校以學(xué)生為中心、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的有效舉措。2020年，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，明確提出建立健全優(yōu)質(zhì)資源共享機(jī)制，支持各地各高校搭建課程思政建設(shè)交流平臺，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源在各區(qū)域、各層次、各類型的高校間共享共用。[1]。因此，各高職院校應(yīng)借助信息化手段構(gòu)建課程思政資源庫，為教師教學(xué)提供豐富的課程思政素材，提升育人成效。

信息技術(shù)課程是高職院校開設(shè)的一門通識教育基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容涵蓋信息的獲取、表示、傳輸、存儲、加工、應(yīng)用等各種技術(shù)，圍繞高等職業(yè)教育專科各專業(yè)對信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需求，吸納信息技術(shù)領(lǐng)域的前沿技術(shù)，通過理實(shí)一體化教學(xué)，提升學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)解決問題的綜合能力[2]。信息技術(shù)課程是高職院校大一學(xué)生入校第一學(xué)期就開設(shè)的必修課程，再加上課程本身兼具工具性和創(chuàng)新性，不僅培養(yǎng)學(xué)生信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化創(chuàng)新與發(fā)展能力，還幫助學(xué)生樹立正確的信息社會價值觀和責(zé)任感，是非常重要的課程思政教學(xué)陣地[3]。由于信息技術(shù)課程覆蓋面廣，授課教師在開展課程思政教育素材挖掘和凝練上面臨困難，存在思政素材零散的問題。針對這一問題，本文設(shè)計(jì)開發(fā)基于云平臺的高職信息技術(shù)課程思政資源庫，對該課程中的思政資源進(jìn)行系統(tǒng)挖掘和分類，建設(shè)符合各專業(yè)教育培養(yǎng)需求的基礎(chǔ)課程思政資源庫，促進(jìn)教學(xué)資源共享，有效提高思政教育的質(zhì)量和效果。

二、信息技術(shù)課程思政資源庫建設(shè)目標(biāo)

隨著教學(xué)信息化技術(shù)的發(fā)展，高職院校的數(shù)字資源迅速增多，傳統(tǒng)校內(nèi)教學(xué)資源平臺已不能滿足對于各類資源數(shù)據(jù)存儲和管理的要求。為發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的優(yōu)勢，本文設(shè)計(jì)的高職信息技術(shù)課程思政資源庫旨在整合不同來源的素材，為師生提供一個一站式訪問校內(nèi)本地資源和校外網(wǎng)絡(luò)資源的云平臺，實(shí)現(xiàn)思政教學(xué)資源共建共享、資源查找、資源分析、資源管理以及按需存儲和按需獲取[4]。信息技術(shù)課程思政資源庫能實(shí)現(xiàn)以下具體功能：

1.資源收集與存儲。通過與各學(xué)院、教師合作，收集與整理多樣化的思政課程資源，包括教學(xué)視頻、教學(xué)課件、教學(xué)案例、習(xí)題庫等，對資源進(jìn)行整理，形成一個結(jié)構(gòu)清晰、易于檢索的資源庫，滿足不同專業(yè)的教學(xué)需求。

2.資源管理與發(fā)布。系統(tǒng)需要提供資源發(fā)布與管理功能，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容上傳和發(fā)布自己的教學(xué)資源，增加資源庫的豐富性和多樣性。同時，管理員可以對資源進(jìn)行審核、編輯、刪除等操作，確保資源的質(zhì)量和有效性。

3.用戶管理。設(shè)置用戶管理模塊，實(shí)現(xiàn)用戶注冊、登錄、偏好設(shè)置、權(quán)限分配等功能。不同用戶權(quán)限不同，如教師、學(xué)生、管理員等，確保資源庫的安全性。

4.資源檢索與推薦。設(shè)計(jì)資源檢索與推薦模塊，用戶可以通過資源查詢、資源地圖功能，設(shè)置搜索條件，在資源庫內(nèi)快速查找資料。根據(jù)用戶的需求和喜好，為用戶推薦合適的思政課程資源，提高資源的利用率。

5.在線學(xué)習(xí)與互動。設(shè)計(jì)在線學(xué)習(xí)模塊，支持用戶在線觀看視頻、下載課件、做習(xí)題等，提供在線討論、答疑等功能，例如，學(xué)生可以在資源下方留言評論，提出問題和觀點(diǎn)，與教師和同學(xué)進(jìn)行互動，提高用戶的學(xué)習(xí)效果。

6.數(shù)據(jù)分析與評估。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析模塊，統(tǒng)計(jì)資源庫內(nèi)資源的數(shù)量、類別、更新時間等信息，收集用戶的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，如觀看時長、學(xué)習(xí)進(jìn)度、互動次數(shù)等，對用戶的學(xué)習(xí)質(zhì)量進(jìn)行分析，為資源庫的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

7.系統(tǒng)安全與穩(wěn)定：設(shè)計(jì)系統(tǒng)安全與穩(wěn)定模塊，確保資源庫系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，防止數(shù)據(jù)丟失、泄露等問題。

8.跨平臺支持：設(shè)計(jì)跨平臺支持模塊，支持PC、移動設(shè)備等多種終端，滿足用戶隨時隨地學(xué)習(xí)的需求。

9.界面設(shè)計(jì)與用戶體驗(yàn)：設(shè)計(jì)簡潔、易用的用戶界面，提高用戶的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，降低學(xué)習(xí)難度。

10.持續(xù)更新與維護(hù)：設(shè)計(jì)持續(xù)更新與維護(hù)模塊，確保資源庫系統(tǒng)的內(nèi)容及時更新，提供優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，為用戶提供長期的支持。

三、思政資源庫系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

信息技術(shù)課程思政資源庫開發(fā)使用B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將資源庫的數(shù)據(jù)請求、數(shù)據(jù)分析處理、應(yīng)用程序執(zhí)行等核心功能部署集中在服務(wù)器上，通過服務(wù)器響應(yīng)瀏覽器請求的模式，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用[5]。本資源庫包括終端設(shè)備層、用戶界面層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和云基礎(chǔ)設(shè)施層，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

終端設(shè)備層。由用戶使用的智能手機(jī)、平板電腦和計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備組成，終端設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)訪問資源庫網(wǎng)站，獲取相應(yīng)的教學(xué)資源。

用戶界面層。該層主要包括用戶界面設(shè)計(jì)，如資源庫網(wǎng)站、移動端APP等個性化門戶的定制，適應(yīng)不同終端設(shè)備的瀏覽與操作，負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行信息交互，提供用戶友好的界面和操作方式。

應(yīng)用層。主要包括課程思政資源庫系統(tǒng)的功能模塊，如資源管理模塊、用戶管理模塊、學(xué)習(xí)管理模塊和互動交流模塊等，為用戶界面層和數(shù)據(jù)資源層提供通信接口，是用戶和資源庫之間的橋梁。該層遵循軟件即服務(wù)SaaS為指導(dǎo)思想，將資源庫各類業(yè)務(wù)功能模塊化，支持平臺快速集成和靈活定制，便于后期對資源庫功能進(jìn)行擴(kuò)容或更新。

數(shù)據(jù)資源層。該層主要包括系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，如思政案例、思政視頻、思政題庫等素材數(shù)據(jù)和用戶偏好、用戶行為等業(yè)務(wù)支持?jǐn)?shù)據(jù)，并解決不同類型資源數(shù)據(jù)之間相互關(guān)聯(lián)和統(tǒng)一管理的問題。數(shù)據(jù)資源層數(shù)據(jù)類型豐富且數(shù)據(jù)量大，且由于使用學(xué)生人數(shù)較多、并發(fā)量較大，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫已不能滿足資源庫需求，因此采用HDFS（Hadoop分布式文件系統(tǒng)）存儲。

云基礎(chǔ)設(shè)施層。本層是課程思政資源庫穩(wěn)定運(yùn)行的核心和基礎(chǔ)，主要包括虛擬化服務(wù)器集群、云存儲器集群、負(fù)載均衡器、網(wǎng)絡(luò)器件等硬件設(shè)備及管理組件。在服務(wù)器集群中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器安裝HDFS接口應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器由HDFS集群服務(wù)器和SQLServer構(gòu)成，通過硬件資源和軟件技術(shù)構(gòu)建云平臺，MapReduce并行計(jì)算模型和ABE屬性加密等技術(shù)，為數(shù)據(jù)資源層提供云計(jì)算、云存儲，確保資源庫的高可用性和數(shù)據(jù)安全性。

四、思政資源庫開發(fā)實(shí)現(xiàn)

（一）軟硬件環(huán)境配置

本課程思政資源庫硬件采用均衡型配置：2個2.5GHz、16核CPU，256GB內(nèi)存，16塊1TB硬盤，安裝JDK17和Hadoop-3.3.0.tar.gz軟件。利用虛擬機(jī)VMware Workstation 16來搭建Hadoop集群，虛擬Master、Slave1和Slave2三個節(jié)點(diǎn)，三臺虛擬機(jī)中選一臺存放NameNode，另一臺放Secondary NameNode，并且每一臺虛擬機(jī)都存放一個DataNode。在Master節(jié)點(diǎn)上配置Hadoop用戶、安裝SSH服務(wù)和Java環(huán)境。

本課程資源庫采用前后端分離等技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)門戶網(wǎng)站前端UI開發(fā)采用基于標(biāo)準(zhǔn)HTML、CSS和JavaScript的Vue3.0技術(shù)開發(fā)框架，運(yùn)用HTML和CSS做前端頁面靜態(tài)效果，JS做頁面動態(tài)交互邏輯。移動端APP端采用Uni-App技術(shù)框架進(jìn)行開發(fā)。資源庫前端和后端基于Json數(shù)據(jù)格式及RESTful接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

服務(wù)器端開發(fā)結(jié)合Hadoop云平臺，采用面向聲明的開發(fā)模式，基于Java的Spring MVC、MyBatis、Bootstrap、Apache Shiro、Ehcache開發(fā)組件進(jìn)行后端搭建，采用Docker容器化集群部署，利用泛型的特點(diǎn)，只需編寫少量代碼就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的表單處理、數(shù)據(jù)編輯和數(shù)據(jù)展示等功能。

數(shù)據(jù)庫主要采用MongoDB 6.0.0、Redis和Elasticsearch，并做集群。其中，MongoDB支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常松散，表結(jié)構(gòu)靈活可變，字段類型可以隨時修改，主要存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；Redis是一種基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是快速、可靠地提供數(shù)據(jù)，用于存儲高頻訪問的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；Elasticsearch是一種文檔型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它以全文檢索為主要特點(diǎn)，支持分布式搜索和分析，并且具有高性能、高可用性和高可擴(kuò)展性，主要存儲各類思政元素資源數(shù)據(jù)。

（二）文件存儲優(yōu)化策略

由于課程思政資源庫的資源文件類型豐富，包括文檔、圖片、音頻、視頻等，不同類型文件占用的存儲空間大小差異顯著。在資源庫Hadoop存儲集群中，將數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)分配為同等大小存儲塊，視頻、動畫等大文件采用分塊存儲和并行讀取的策略，將大文件分割后存儲到多個數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。大文件存儲代碼如下：

public void storeLargeFile（String filePath） {

File file = new File（filePath）;

byte[] buffer = new byte[128 * 1024 * 1024];

try （InputStream inputStream = new FileInputStream（file）） {

int bytesRead;

while （（bytesRead = inputStream.read（buffer）） ！= -1） {

String blockId = generateBlockId（）;

DataNode dataNode = selectDataNode（）;

dataNode.writeBlock（blockId， buffer， bytesRead）;

metadataService.updateMetadata（file.getName（），blockId， dataNode）;

}

} catch （IOException e） {

e.printStackTrace（）;

}

}

而對于較小的文件，如果直接存儲在數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)則會浪費(fèi)大量存儲空間，導(dǎo)致某些節(jié)點(diǎn)的利用率較低。為降低小文件對數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)造成的資源浪費(fèi)，本文采用小文件合并存儲和元數(shù)據(jù)壓縮方法，實(shí)現(xiàn)存儲負(fù)載均衡，小文件存儲代碼如下：

public void storeSmallFile（String filePath） {

File file = new File（filePath）;

byte[] data = new byte[（int） file.length（）];

try （InputStream inputStream = new FileInputStream（file））

{

inputStream.read（data）;

String blockId = generateBlockId（）;

DataNode dataNode = selectDataNode（）;

dataNode.writeBlock（blockId， data， data.length）;

metadataService.updateMetadata（file.getName（），blockId， dataNode）;

} catch （IOException e） {

e.printStackTrace（）;

}

}

五、結(jié)束語

針對高職信息技術(shù)課程思政資源共建共享的問題，本文提出了基于云平臺的課程思政資源庫設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法，為該課程開展課程思政教學(xué)提供了豐富的素材資源，對提高教師課程思政教學(xué)能力、促進(jìn)學(xué)校大思政教育體系建設(shè)具有重大意義。課程思政資源庫的設(shè)計(jì)與開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要綜合考慮用戶需求、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和安全設(shè)計(jì)等方面。未來，隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，還可以進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的性能和功能，提高系統(tǒng)的智能化、自動化水平，以滿足用戶更高的需求。

作者單位：陽明霞 柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

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