基于云計算的移動學習系統設計與實現

陳彥

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

摘? 要：云計算技術日趨成熟，應用日益普及。云計算技術為存儲并有效利用學習資源支持用戶移動學習提供了有力的支撐。為了提高網絡學習資源利用率和學生學習效率，為教師創造良好教學工具，本文利用云計算技術，在Linux環境下開發了移動學習系統，并應用于教學實踐。實驗結果表明，本系統數據召回率較高，提高了學習資源服務水平，且具有明顯的學習效率提升優勢，滿足移動學系統應用需求。

關鍵詞：云計算? 移動學習? 系統設計? 測試分析

中圖分類號：G40-057? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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? 云計算與移動學習

云計算指的是一種網絡應用模式，利用計算機資源池承載任務，并非利用遠程服務器，而是在云端獲取相應服務[2]。根據用戶需求，為其提供計算服務、足夠的存儲空間、軟件操作單等多項服務。

移動學習指的是不受時間地點限制的學習模式，以網絡終端設備為學習工具，根據自身對學習的需求制定學習計劃，從而實現個性化學習[3]。隨著學習數據及用戶的不斷增多，加大了移動學習系統資源共享、存儲、計算等多項功能要求，所以移動學習系統開發是一條漫長的道路，需要隨著用戶需求的變化而改善[4]。

2? 系統設計

2.1 總體架構設計

本系統采用B/S架構模式，開發移動學習系統總體架構，包括用戶層層、移動接入層、應用層、基礎層，如圖1所示為系統總體架構設計圖。

2.1.1 用戶層

該層次位于系統最高層，包括教師和學生兩種用戶身份。其中，教師的系統操作權限較高，具有上傳資料、下載資料、更改部分數據等操作權限。相比之下，學生的操作權限較低，僅具有瀏覽和下載操作權限。除此之外，還可以使用聊天工具，與教師或者其他學生建立溝通橋梁，完成信息交互。

2.1.2 移動接入層

該層次是建立用戶層與應用層之間的連接層次，主要利用移動設備實現信息傳輸。其中，移動設備可以是PC端、平板、智能手機等通訊設備。

2.1.3 應用層

該層次是系統功能服務層次，由多個模塊構成，可以為用戶提供多項服務，包括教學互動、教學資源上傳、教學資源下載等。

2.1.4 基礎層

該層次是為應用層功能的實現提供技術及數據等支撐條件，以便向用戶提供系統應用服務。其中，支撐條件包括無線網絡、教學網絡服務平臺、云計算中心等。

2.2 系統功能模塊設計

按照系統功能的不同，將系統劃分為5個功能模塊，分別對這些功能模塊進行設計，形成一套完整的移動學習系統。

2.2.1 基礎功能

該系統基礎功能模塊是為用戶操作權限、用戶信息、系統運行進行綜合管理及服務的綜合功能模塊。其中，用戶操作權限子功能是根據用戶身份，為其分配相應操作權限，從而避免系統代碼被篡改、共享平臺數據丟失等，為系統的正常運行提供基本保障。用戶信息管理子功能是對用戶個人信息進行記錄及管理，作為身份認證依據。系統運行管理子功能模塊是根據用戶下達的操作指令運行，通過多次調整程序，保證系統得以穩定運行。

2.2.2 身份認證功能

該項功能模塊指的是系統用戶身份識別，通過創建SSO令牌，調用系統數據庫，判斷當前輸入的賬號與密碼是否在數據庫中，如果在數據庫中在，則該用戶身份通過驗證，反之，該用戶身份識別失敗，不可以訪問系統。該功能模塊的設定主要是為了提高系統運行安全性，從而避免不明身份用戶攻擊系統。

2.2.3 課程資源管理功能

該功能模塊是為移動學習課程開展提供資源支撐的子模塊，包括教學視頻、精品網站、電子講義等資源。本系統在設計此功能模塊時，考慮到信息實時性，提高系統應用價值，采用HTTP方式，對資源進行劃分管理，將最近的資料排在搜索結果最上方，以便用戶查詢下載。另外，一些已經不再使用的課程版本資源，將被自動清空到回收站，并建立一個特殊的備份文件夾，如果教師或者學生有需求，可以在備份文件夾中下載此資源。

除了資源下載、查詢、刪除操作，本功能模塊具備快速上傳功能，通過設置多個存儲卷加快系統運行速度，為教師上傳學習資源節省了大量時間。資源成功上傳以后，會交由系統管理人員審核資源內容，避免不良信息進入分享平臺，不利于學生學習。

2.2.4 移動學習管理功能

本文設計的移動學習系統，對于教師而言，是一種教學工具，對于學生而言，是一種學習工具。從教師角度設計該功能模塊：第一，借助系統平臺建立教師與學生之間的交流渠道，加強與學生的溝通，更好地引導學生正確使用此系統學習資源，解決一些學習上的問題。第二，為教師之間的交流提供平臺，將自己找到的好的學習資源上傳到共享平臺，與其他教師分享，從而提高學校整體教學水平。第三，利用此功能模塊掌握學生的學習方向，避免學生進入學習誤區，從而達到提高學生學習效率的目的。

2.2.5 查詢與分析功能

為了擴大系統存儲空間，本系統利用云端存儲相關信息，通過開啟云端服務器，掌握學生學習、教師上傳資源、教師與學生溝通、教師之間的相互學習情況，這些信息都會自動記錄到系統后臺，通過調用資源搜索模型、學習分析模型、交流信息等模型，經過統計分析，生成最終結果[5]。

3? 系統功能實現

3.1 系統服務器配置

本系統利用mi-yaffsimagej工具，下達函數調用命令，生成鏡像文件，并對linuxrc文件進行拷貝，存儲到根目錄下，由系統服務器進行管控，完成服務器配置。其中，配置對象包括證書服務器配置、視頻服務器、FTP服務器、WWW服務器、DHCP服務器、DNS服務器，根據學習需求，分別對各個服務器知識點進行有效配置，形成完整的服務器配置體系。

利用該配置體系建立YAFFSA根文件系統，實現移動學習文件制作，為教師提供資源整理工具。學生利用移動設備終端，在共享平臺自行下載學習文件，即可實現個性化學習。由此看來，學習資源文件的制作是系統的核心部分，本文對此進行重點介紹。在根文件系統中，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/dev/tty2進行更改處理，使其轉到該目錄下，生成鏡像文件，而后復制到開發板中，借助互聯網云端構建I/O口操作模塊，建立移動通信連接，通過CAN總線完成內核映射，調用系統服務器配置函數，開啟中斷程序，最終獲取移動學習文件。

3.2 系統運行驅動程序

依據系統功能模塊設計方案，本文以系統平臺搭建、系統訪問函數構建、移動學習資源調度、數據生成4個項驅動程序為例，分別編寫程序，使得系統功能得以實現。本系統的程序開發令利用云計算工具，在Linux環境下編譯程序，支持多個模塊交叉運行，從而提高系統運行效率。

關于系統平臺搭建，用到“include＼linux＼fs.h”進行創建，形成系統網絡連接。

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

關于系統訪問函數構建，利用“release（）{}”編寫，按照系統功能模塊的不同，分別為其創建功能模塊訪問函數。

public：release（）{};

關于系統移動學習資源調度，借助移動設備建立網絡連接，在APP中調度學習資源。

～my App（）{};

成功調度學習資源后，系統后臺將自動驅動功能服務模塊，開始函數初始化

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

此時系統會根據用戶下達的操作指令，自動搜索符合要求的學習資源，通過I/O口返回數據采集結果，如果不需要繼續調用函數，開啟中斷模式。

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

本系統采用CAN總線建立信息傳輸，與多個I/O口建立連接，根據功能操作需求觸發自定義變量“private：”，從而實現移動學習多功能操作。

4? 實驗測試分析

本系統實驗測試借助Visual DSP++4.5環境搭建測試平臺，對云計算技術支持下的移動學習系統設計方案可靠性進行驗證。本次實驗主要對系統性能進行測試，包括兩項測試內容。第一，學習數據召回率，主要用來測試移動環境下學習資料收集效率，隨著迭代次數的增加，如果數據召回率越高，則認為該系統資料集中性能越好，能夠在短時間內聚集大量滿足需求的學習資料。第二，學習效率，主要用來測試學生利用本系統進行學習效果，以效率作為對比指標，以此體現本系統開發的價值[6]。

5? 結語

本文圍繞移動學習系統開發展開研究，為了不受時間和空間限制，根據自身需求獲取學習資源，提出了移動學習系統設計思路。在云計算環境下，分別對基礎功能、身份認證功能、課程資源管理功能、移動學習管理功能、查詢與分析功能進行設計，利用Linux根文件進行軟件程序開發，從而使得系統功能得以實現。實驗仿真結果表明，本系統能夠為用戶聚集大量學習資料，且具有較高的學習效率。

參考文獻

[1] 周雪輝，李浩宇.云計算下基于激光虛擬的遠程實驗室系統設計與實現[J].激光雜志，2018（10）：165-170.

[2] 楊志，顧正明.基于物聯網的數字唐徠信息化管理系統設計與實現[J].節水灌溉，2017（1）：71-75.

[3] 侯楓，鄭媛媛.基于3G無線通信網絡與云計算平臺的軟件下載系統研究[J].現代電子技術，2017，40（3）：27-29.

[4] 葉符明，李雯婷，王穎.MC2ETS：移動云計算中一種能效任務調度算法[J].計算機科學，2019（6）：135-142.

[5] 陳超，王飛，盛玉萍，等.移動云計算基于隨機數據模型的最優控制策略[J].計算機工程與設計，2019（6）：1585-1589.

[6] 王小燕.基于云計算的大數據挖掘平臺設計[J].電子設計工程，2017，25（13）：25-27.