基于云計算的網絡教學平臺設計研究

薛淑敏， 張雪亞

(寶雞文理學院 計算機學院，寶雞 721016)

0 引言

云計算是近幾年來比較熱門的話題，已經融入了社會發展的多個行業，由于云計算的突出優勢及特點，深受教育精英的高度關注。根據網絡教學平臺模型的設計，初步將云計算與網絡教學相結合，打破傳統教學模式的束縛，構造優質的學習平臺系統，提高學習者的溝通與協作能力。云計算網絡教學平臺在未來很長一段時間將成為教育新模式的主要發展趨勢，在實際應用中具有非常重要意義。

1 網絡教學平臺設計思路

(1)基于云計算的網絡教學平臺的設計要具有實際的教學功能，老師可以進行在線授課、教學資源上傳，及時對學生進行管理。同學們可以通過網絡平臺進行探討與交流，利用課程資源進行實訓與練習。網絡教學平臺的設計要支持老師與學生在一定的網絡環境下完成教與學的任務。

(2)基于云計算的網絡教學平臺要適當的運用教學策略。學生可以通過網絡論壇來實現協作學習的策略，根據老師所提供的電子課件進行自主的個性化學習，學習結束可以對自己的學習成果進行檢測。網絡教學平臺要充分的體現現代化的教學思想與理念，為學生提供積極向上的學習交流平臺。

(3)基于云計算的網絡教學平臺設計要以學生為中心，不但要給學生提供學習平臺，而且要靈活運用、維護簡單、學生易操作，學生在線學習以及作業提交等流程都要方便快捷。

(4)基于云計算的網絡教學平臺要有完善的管理系統，具備教務管理、課程管理、教室管理、考試管理、用戶管理等功能，充分體現網絡教學平臺的先進性。

2 基于云計算的網絡教學平臺構建

該網絡教學平臺系統的結構主要采用傳統的三層構架B/S模式來進行實現，如圖1所示。

該模式下的網絡教學系統結構包括Web服務層、應用服務層、數據服務層。

Web服務層：主要提供用戶在線學習接口，主要表現形式是通過Internet瀏覽器與操作系統相連接而為用戶提供服務。

應用服務層：主要是基于各類服務器為用戶以及系統管理人員提供第三層數據服務的多種操作。

圖1 B/S構架學習平臺

數據服務層：為整個網絡教學系統提供數據服務。

當用戶通過移動設備對學習網站進行訪問時，需要通過注冊、登錄、學習以及相關資源的搜索操作，Web服務層會對用戶的指令進行規范，并且將需求傳遞到中間應用層服務器上，應用層會根據用戶的需求對數據庫系統進行操作，從而獲取用戶需求信息，為用戶在線學習提供服務。

3 基于云平臺的網絡教學平臺結構模塊化設計

該網絡教學平臺的結構采用模塊化進行設計，便于系統升級與維護。主要包括公共信息模塊、用戶管理模塊、互動交流模塊以及資源管理模塊。其功能結構，如圖2所示。

圖2 網絡教學平臺結構模塊

(1)管理平臺層：在該結構圖中，管理平臺層屬于核心層，在云計算網絡教學平臺中占據重要地位。管理平臺層主要是向應用層的學習系統提供運行條件支持，管理平臺層通過Google App Engine系統來實現。系統的安全性與可靠性都非常成熟，能夠將大量的請求任務分發到應用服務器進行處理。并且學習系統中的教學資源、用戶信息等都可以通過該系統提供的接口交給數據層中的Data Store來進行管理。

(2)數據層：數據層在整個系統中主要負責各種類型數據的存儲。在網絡教學平臺中，學習資源的建設是教學平臺的基礎。通過云計算的數據存儲服務，可以將分散的教學資源進行整合，構建成一個統一的資源池來供用戶使用，而且可以將學習資源上傳到云端，做到資源共享，大容量的云端可以使教學資料上傳到云端進行集中管理，消除信息孤島的現象。在數據存儲過程中，數據資源的結構會有所不同，關于結構化的數據可以通過二維表結構來對數據進行表達，然后存儲到關系型數據庫中。非結構化數據可以以文本的形式保存到系統中。

(3)基礎設施層：在云計算服務層中的基礎設施層能夠決定平臺的服務能力以及范圍，基礎設施層主要提供網絡設備、服務器、存儲空間等硬件資源，通過虛擬化的技術使服務器虛擬化，這樣就可以在一個物理服務器上生成多個虛擬機，通過計算機集群技術來統一管理。強大的計算能力能夠充分滿足日益增長的在線學習用戶。

4 基于云計算網絡教學平臺功能模塊設計

網絡教學平臺主要功能模塊由用戶管理模塊、學習資源管理模塊、公共信息模塊以及互動模塊組成，如圖3所示。

圖3 網絡教學平臺功能模塊

4.1 用戶管理模塊

在線網絡教學平臺的用戶主要由老師、學生、管理員組成，老師可以通過在線學習平臺對學生學習課程進行指導，在線布置學習任務以及在線交流，學生在登錄在線學習平臺之后可以在線學習課程、下載課件、習題等。通過自我檢測或與同學之間的交流能夠發現自身學習的不足。管理員主要負責對所有用戶信息的管理、課程信息管理以及論壇的管理。用戶管理模塊運行流程，如圖4所示。

圖4 管理模塊運行流程

4.2 資源管理模塊

資源管理模塊主要實現課程管理與學習資源管理兩方面內容。通過資源管理模塊，老師與管理員可以執行資源上傳功能，在上傳過程中，云計算平臺會根據MySQL數據庫的資源信息來添加。學習資源管理系統主要對與學習相關的資源進行管理，各種資源都會按照所屬的課程添加到系統的資源庫中，所有用戶都有資源上傳與下載的權限。

4.3 公共信息模塊

公共信息模塊主要包括新聞中心、網站概況以及重要通告信息的發布，通過網站概況能夠了解學習網站的信息，包括各種服務以及網站動態。新聞中心主要發布與學術相關的熱點消息。公告主要是針對老師、學生、管理員發布的教學計劃、教務通知等信息。

4.4 互動交流模塊

互動交流模塊可以使整個網絡教學系統更加活躍生動，為學生與老師之間、學生與學生之間提供互動交流平臺。互動交流模塊實際用例分析，如圖5所示。

圖5 互動交流模塊

5 基于云計算的網絡教學平臺系統功能實現

5.1 教師信息管理

通過系統平臺可以輸入教師的詳細信息，通過發布微博或者網絡文章等方式來表達教師的觀點，并且可以根據系統平臺來查看具體的授課情況，及時了解未回復或未處理的信息。教師可以在云學習平臺上通過開設新課來與學生進行關聯性操作，能夠填寫課程的詳細信息，待系統管理員審批之后，便可以申請教學資源的教學過程。

功能實現：

(1)系統設置功能主要是對用戶的具體權限進行管理，確保平臺的安全穩定運行。

(2)在云計算學習平臺中，老師是整個平臺操作的主導者，主要包括教學日歷、教學課程、實施方案、作業批改等具體內容。

5.2 課程教學管理

功能實現：

(1)課程介紹：對平臺課程的信息進行詳細介紹，例如課程類型、課程名稱、課程編號以及創建時間等。

(2)教學資料：教師可以對各類資料進行管理，促進學生進行網絡學習的積極性，而且教師可以將修改的課件當作參考資料，供教學參考。

(3)答疑討論：教師在登錄系統后，可以針對學生在學習過程中所提出的疑惑進行解答。

(4)課程管理：學生可以自主選擇課程進行學習，老師可以根據學生的選擇來設定訪問權限。

5.3 課程資源管理

功能實現

(1)課程模板：香蕉是提供優秀的課程模板，輔助教師節省課件制作的時間，達到提高教學效果的目的。

(2)課程申請：教師在對課程資料編輯完成之后，向管理員提出申請，填寫申請課程的具體材料，最終由管理員來實現教學活動的安排。

(3)教學資源：教師通過查詢、借鑒優質的網絡教學資源來獲得相關課程有效的教學方法。

5.4 互動交流

功能實現

為教師和學生提供在線交流的方式，通過Web網絡，創建交流群組，在線傳輸交流信息，以視頻、聲音等方式進行交流。

6 總結

網絡教學平臺主要是在互聯網上所建立的教育平臺供學習者學習，實現了學習者隨時隨地接受教育的要求，打破了傳統教育受時間與空間的限制。云計算的出現，打破了許多網絡教學難題，基于云計算的網絡教學平臺已經成為了新興的網絡教學模式，通過教學資源充分利用的優勢，發揮學生學習的自主能動性，對網絡教學資源進行有效整合，對優秀的網絡教學內容進行共享，使學生可以通過學習計劃的制定、學習內容的掌握以及學習成果的檢測3個階段，真正實現學習的個性化。