云存儲環境下數據庫課程資源共享平臺框架模型研究

袁競

（常州開放大學，江蘇 常州 213001）

1 引言

數據庫課程是計算機專業課程中一門兼具理論與實踐的課程，受到各大高校的重視，為其建設了相關的精品課程網站、課程資源庫等。但這些課程資源或多或少都存在著某些問題，如課程資源種類比較單一、缺乏師生交互手段、課程資源品質參差不齊、存在重復建設現象等。為此，這些課程資源在實際的使用過程中難以充分發揮作用，使得數據庫課程成為計算機專業中擁有較多課程教學資源，但依然是學生難以掌握理論、精通操作的專業課程。

隨著互聯網技術的發展，云計算技術逐漸走入人們的工作、生活與學習，云計算的衍生技術——云存儲亦成為關注熱點。云存儲技術的發展與應用為教育教學資源的共享與整合提供了可能性，利用云存儲技術搭建課程資源的存儲、共享與服務平臺，一方面能夠豐富課程資源的類型，解決課程資源重復建設的問題，在存儲課程資源的基礎上為師生提供交流的平臺；另一方面通過云存儲平臺以及相應課堂教學方法的應用，能夠充分發揮學生的能動性，加深其對理論的理解與技能的掌握，從而提高數據庫課程的教學質量。

2 構建基于云存儲數據庫課程資源共享平臺必要性

2.1 數據庫課程資源的現狀

數據庫課程資源主要包括課程視頻、操作演示、教學課件、項目實例、試題等。這些課程資源屬于存儲類型的文件資源，在資源建設過程中只需要提供穩定的海量存儲空間、高效的傳輸速度，教師或者學生用戶即可體驗到課程資源共享的便捷性與使用的高效性[1]。目前，在數據庫課程資源平臺的實際建設過程中，各個高校通過數據庫精品課程網站、數據庫課程資源庫等方式，構建了大量的數據庫課程存儲型資源平臺。但這些資源幾乎都是相對孤立的，存在著資源的重復建設、信息交互困難等問題[2]。

此外，數據庫課程資源的利用率不高。數據庫課程是一門理論與操作并重的課程，課程要求學生既要理解數據庫的理論知識，又要掌握操作的具體技能。但在實際的教學過程中，初學數據庫的學生往往難以理解其理論，經過一段時間學習后對其進一步的理論知識點又難以理解透徹，在此基礎上的實驗操作任務也就難以徹底完成。這樣的情況下，數據庫課程的教學資源在教學過程中可以起到重要的作用，然而實際情況卻相反，學生大多滿足于課本的教輔材料，少數能夠利用網絡尋找資源的學生，往往會因為網上多數重復的資源、過度碎片化的資源感到無從下手。學生缺乏學習的主觀能動性、數據庫課程資源缺乏條理性是造成課程資源利用率低的兩方面原因，這就要求教師在構建課程資源的過程中要想方設法將其融入到教學過程中，以課程任務、作業、項目的方式調動學生查閱資料的積極性。

2.2 云存儲的優勢

云存儲技術作為云計算的一種衍生技術，已經成為網絡數據存儲的新形式，其強化整合了互聯網的數據共享、數據傳輸以及應用交互功能[3]。云存儲最大的優勢是其虛擬性，它可以幫助用戶不受時間與空間的限制，隨時隨地享受到存儲服務以及相應的應用服務，而服務所需要的資源都來自云端，且服務的實現形式并不局限于一個特定的有形實體。用戶只需要通過接入云端的終端進行操作，而服務與應用的具體運行過程對用戶來說是透明的。

盡管云存儲的服務提供過程對用戶來說是透明的，但云端的數據多副本容錯以及節點同構互換策略保證了服務的穩定性。數據多副本容錯以及節點同構互換策略可以通過多個廉價的節點來構成，云端的集中化管理可以降低資源規模上漲帶來的管理成本，從而整體上降低云存儲系統的建構成本[4]。在用戶使用方面，云存儲的通用性能夠提升網絡資源的利用率，同時亦能夠使用戶享受云存儲帶來的低成本優勢與高效率資源，從而降低用戶的使用成本。

3 基于云存儲的數據庫課程資源平臺框架模型

3.1 架構設計

對數據庫課程資源平臺的功能進行需求分析，其主要功能是實現對課程教學資源的管理，實現課程資源的存儲、查詢、瀏覽、編輯等功能，同時為師生提供一個信息的交互平臺，根據這些實際需求以及平臺體系功能，可以將基于云存儲的數據庫課程資源平臺框架體系自上而下分為三個結構層次，即應用層、服務管理層、設施層[5]。該三層結構體系不是簡單的物理結構體系，它們之間存在一定的邏輯關系，其具體結構如圖1。

圖1 基于云存儲的數據庫課程資源平臺框架

設施層中最主要的包含了硬件資源、數字化資源以及虛擬資源。硬件資源主要由多個服務器、網絡化設備以及存儲器構成，為整個課程資源的云存儲平臺提供運行所需的底層硬件設施。數字化資源中包含的是數據庫課程的各類課程資源，每類資源封裝保存成為獨立的單元模塊，如PPT課件資源、動畫資源、視頻資源、試題資源、實踐素材資源等，獨立的單元模塊便于課程資源的共享與管理。虛擬資源主要由多個虛擬服務器和虛擬化的云計算資源池組成，負責對資源進行統一管理和部署，并按照不同的需求提供相應的服務。例如屏蔽資源不同的地理分布與物理異構、提供統一的接口使其具備更好的兼容性等。

位于中間的是服務管理層，這是整個框架結構的核心環節，主要為下層的設施層和上層的應用層提供協調和交互服務，實現課程資源訪問、調度、存儲、編輯的動態管理，同時為整個系統的運行提供管理服務。服務管理層主要由用戶管理、服務管理、系統監控、系統安全管理、負載管理、容錯管理等幾個模塊組成。用戶管理模塊為教師和學生提供不同的權限，服務管理模塊則根據權限的不同，為不同用戶提供相應的服務。教師可以上傳課程資源、對課程資源進行編輯管理操作、給學生布置課程任務、作業、對學生上傳的任務做出相應的批閱以及完成師生互動等；學生則主要是查閱課程資源、完成教師發布的課程任務、完成作業等。

應用層位于系統的最上層，是為用戶提供服務的接口層。應用層為用戶提供資源的查詢、閱讀、下載等個人用戶服務，為教師用戶提供課程資源的存儲服務，為系統管理員提供增刪用戶、備份數據等系統管理服務。用戶可以通過電腦終端或者移動終端接入系統，向系統提出服務申請，云服務器根據服務的具體類型做出響應。

基于云存儲的數據庫課程資源平臺三層體系架構由靈活的計算機硬件構成，三層結構的處理能力與負載要求各不相同，規劃構建時可以根據系統實際需求靈活變換。應用層、服務管理層與設施層的開發與維護可以單獨分開進行，因而各層具備相對獨立性，使得整個系統有較高的穩定性、安全性和可操作性。

3.2 業務流程設計

基于云存儲的數據庫課程資源共享平臺中的業務流程管理主要由主管理器、業務組件、服務定位器、數據庫訪問組件組成。學生或者教師通過終端的瀏覽器訪問平臺，平臺接收到用戶請求后會將其以工作任務的形式發送給主管理器，主管理器對當前工作任務分析后，做出相應響應。在不需要訪問數據庫的情況下，如系統的管理、平臺的監控等，通過服務定位器查找相應服務，并將服務提供給當前用戶；在需要訪問數據庫的情況下，如課程資源的查詢、課程任務的上傳下載等，主管理器會調用相應的業務組件訪問數據庫，再將數據庫的訪問結果返回給用戶。

通過這樣的業務管理流程，教師或者學生只需要通過瀏覽器對所需要的數據庫課程資源做相應的操作，云存儲平臺屏蔽了資源管理、系統設置等后臺操作，用戶所需要的資源信息可能由一個或多個服務器提供，但具體的資源定位、服務提供則不需要用戶去具體完成。云存儲平臺中的設備對于用戶來說是透明的，無論是平臺管理員上傳的課程資源或者是普通用戶上傳的課程資源都會存儲在云端，使用過程就如同操作本地電腦一樣。云存儲技術的規范化管理和定期維護可以為課程資源平臺提供較高的安全性，從而保證信息的安全與完整，用戶不必擔心自己資源丟失或者被損壞。

3.3 功能模塊設計

云存儲環境下數據庫課程的資源平臺根據用戶身份的不同，其權限和能夠進行的操作也會存在差異性，依此將平臺的功能模塊分成三個組成部分：教師、學生與系統管理員，每個部分根據用戶所需要進行的操作再次被劃分為如圖2所示的數個功能子模塊。

圖2 功能模塊

教師功能模塊中共有三個子模塊：課程資源管理模塊、課程任務管理模塊以及在線互動模塊。課程資源管理模塊主要是給教師進行教學資源的上傳、編輯、刪除等操作。數據庫課程教學資源較多，如教學視頻、實驗演示、課件、真題試卷等，教師可以按照資源類別或者章節內容進行課程資源的管理。課程任務管理模塊主要是為配合教師的教學進度，進行課程任務的發布與批閱，如針對每次課發布課前預習任務或者課后作業、章節的測驗、實操任務、小組任務等。在線互動模塊是為教師提供與學生進行在線互動的功能，在線互動分為兩類，一類是配合教師進行課堂教學，進行課堂訓練項目或者小組討論任務發布，然后由學生完成并展示；另一類則是非實時的互動，用于教師發布討論話題或者是回復學生問題。

學生功能模塊由課程資源查閱、在線課程任務、在線互動討論三個子模塊組成。課程資源查閱模塊是提供給學生進行數據庫課程資源學習的端口，通過該模塊學生可以觀看課程教學視頻、操作流程演示、下載課程課件，根據自身的學習需要獲取相關的學習資源。在線課程任務模塊主要是用以完成教師發布的課程任務，如隨堂作業、章節測試等。學生在在線互動討論模塊中主要完成教師發布的討論話題，另外也可以向教師提出在學習中的疑問。可以看到教師模塊下的三個功能子模塊與學生模塊下的三個功能子模塊所能實現的功能基本一致，只是由于用戶的角色不一樣導致其權限、可完成的操作不一樣，在開發的時候可以避免重復開發，通過用戶身份判斷其權限，從而分配相應的操作接口。

系統管理員模塊中主要用以管理人員與系統。人員管理子模塊中進行人員的添加、刪除以及權限的分配；系統管理子模塊中進行系統的管理操作，如系統監控、負載均衡、虛擬服務器的設置、數據備份與恢復、系統安全設置等。

4 結語

云存儲技術是在云計算概念上發展出的新概念，在教育領域中的應用引起了廣大教育者的關注，其研究也從技術階段逐步過渡到應用階段。本課題以計算機專業的數據庫課程為例，探討了以云存儲技術為基礎構建課程資源共享平臺，并為該平臺搭建了框架模型。當互聯網技術進入云技術時代，將課程資源教育資源存儲在云端必然會成為趨勢，教育者不僅僅需要完成課程資源的建設，還需要建立課程資源的訪問規則。本文僅以數據庫課程云存儲資源平臺的構建為研究點，為其他課程建立資源存儲共享平臺提供了借鑒。