基于云服務的廣西開放大學教學資源共享平臺建設

向俊 鄧明

[摘 要]依托云服務平臺為廣西開放大學遠程教育教學資源的共享應用提供穩(wěn)定可靠的服務，是廣西開放大學遠程教育教學資源建設的重要組成部分。遠程教育教學資源云服務平臺的搭建，主要利用云計算的虛擬化技術和移動信息技術，把廣西開放大學遠程教學視頻、音頻、文檔以及在線學習平臺等各類教學資源統(tǒng)一接入和管理，利用阿里云基礎網(wǎng)絡，以云服務的形式為廣西遠程教育系統(tǒng)的教師、學生和各行業(yè)培訓學員提供遠程教育信息資源共享服務，搭建了以“云計算”為核心的“廣西遠程教育數(shù)字化信息”云服務平臺。

[關鍵詞]云服務;遠程教學資源;廣西開放大學;教學資源共享

[中圖分類號]G434 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-7656（2021）03-0022-05

引言

數(shù)字化教學資源的開發(fā)設計是實現(xiàn)教育信息化的重要環(huán)節(jié)，隨著大數(shù)據(jù)技術、虛擬現(xiàn)實技術和移動信息技術的發(fā)展，優(yōu)質數(shù)字化教學資源在建設過程中需要注意數(shù)據(jù)容量龐大、資源相關性、共享機制和方式要滿足實際需求等問題。云計算作為一種模擬計算模式，主要以動態(tài)可延展性的服務方式利用資源，將網(wǎng)絡中各種類型資源匯集到云平臺上一同工作，是一種以提供對外訪問業(yè)務和存儲功能為主的服務方式[1]。廣西開放大學要加強內涵建設，提高辦學質量，不斷提升服務廣西經濟社會發(fā)展的能力和水平。因此，建設和完善廣西開放大學遠程教育教學資源及共享服務體系，是辦好開放大學的一項重要任務。

一、遠程教育教學資源云服務概覽

（一）云服務及其特點

云服務將軟件、硬件、數(shù)據(jù)等計算資源從本地遷移至云端， 用戶隨時隨地通過成本較低的客戶端連接到處于云端的功能強大的軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源， 云服務主要目的是實現(xiàn)客戶端計算成本和云端利益的優(yōu)化[2]，其主要特點：（1）具有超大規(guī)模的資源數(shù)量、存儲和計算能力;（2）虛擬化;（3）通用性;（4）輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;（5）高可擴展性;（6）可按需購買資源池服務。教育云服務是根據(jù)用戶需求提供服務，幫助教育用戶完成在線教學、在線學習、科研、管理和社交需求，實現(xiàn)教育信息發(fā)布、教學資源獲取、開展教學活動、統(tǒng)計分析教育信息及數(shù)據(jù)[3]。

（二）國內云服務發(fā)展現(xiàn)狀

2009年，云計算服務逐漸在我國發(fā)展起來，主要有垂直行業(yè)、大型企業(yè)、城市及公共服務、電信和互聯(lián)網(wǎng)所提供的云計算服務。市場上主要云服務產品有阿里云、電信云、移動云、聯(lián)通云、金山云、騰訊云、華為云等。為政府和機構、社會發(fā)展建設、重點企業(yè)行業(yè)、個人與家庭等提供IaaS、SaaS到PaaS等不同類型的信息化、智能化服務。2019年，國內云服務市場規(guī)模超過300億美元，在未來5年這個規(guī)模會達到目前的3倍。但與全球相比，還有差距，主要體現(xiàn)在國內云服務基礎設施投資占比為46.8%，但產生的投資效益只占53.2%[4]，由于目前國內在云服務上還處于投資建設階段，投資和收益比并不高，市場規(guī)模還沒有進一步激發(fā)起來。根據(jù)IDC 2020年一季度調研數(shù)據(jù)，受疫情影響，企業(yè)云服務策略有所轉變，特別是數(shù)據(jù)共享應用方面，計劃轉向公有云的企業(yè)大約有48%，其中28%的企業(yè)計劃全部轉向公有云以便獲得更便捷的數(shù)據(jù)共享服務，到第二季度企業(yè)對公有云服務的投資增長49%，但IT基礎設施的投資下降9%。由此可見，未來數(shù)年，我國公有云服務市場的增長態(tài)勢是樂觀的。學者寧寧構建了高校數(shù)字教育資源云共享模式，并從校內云共享模式、校校云共享模式和校社云共享模式提出了高校數(shù)字化教育資源云共享模式框架模型和邏輯方案[5]。

二、遠程教學資源共享機制的建設探索

（一）建立專職機構，落實教學資源建設

2014年6月，廣西廣播電視大學決定將教學資源與技術中心分設為教育技術中心和教學資源中心。從2014年至2019年，教學資源中心主要負責學校教學數(shù)字化教學資源的規(guī)劃、建設、推廣與應用，制定數(shù)字化教學資源制作流程與技術標準，制定網(wǎng)絡課程設計規(guī)范，對數(shù)字化學習資源、網(wǎng)絡課程資源進行審核與評估，對網(wǎng)絡教學管理系統(tǒng)進行規(guī)劃、建設、維護，提供在線學習技術支持服務，確立了遠程開放教育網(wǎng)絡課程教學資源共享管理模式。

（二）制定統(tǒng)一的教學資源規(guī)范和技術標準

統(tǒng)一的教學資源規(guī)范和技術標準是實現(xiàn)優(yōu)質網(wǎng)絡教學資源共享的重要前提。教學資源中心要求學校開發(fā)建設的網(wǎng)絡教學資源遵循統(tǒng)一的標識和技術規(guī)范。根據(jù)《教育資源建設技術規(guī)范CELTS-41》《基礎教育教學資源元數(shù)據(jù)規(guī)范CELTS-42》《教育部精品視頻公開課拍攝制作技術標準》《國家開放大學網(wǎng)絡核心課程建設指南》等技術標準和規(guī)范，制定了《廣西廣播電視大學教學資源規(guī)范與技術標準》和《廣西廣播電視大學教學資源規(guī)范與技術標準（V1.2版）》，為廣西開放大學遠程教育教學資源開發(fā)建設提供質量保證。

（三）整體設計遠程教學資源技術方案

網(wǎng)絡教學資源開發(fā)技術和整體設計方案隨著信息化技術的發(fā)展呈現(xiàn)出多樣性和多元化方向。多媒體的呈現(xiàn)形式，使得遠程教學資源的種類更加多樣性，更好滿足開放教育學生的個性化學習需求。學校為更好地開發(fā)和設計遠程教學資源管理平臺，與專業(yè)公司合作，教學資源中心提出具體的需求，使用不同技術手段，借助阿里云服務，設計適合廣西開放教育和終身教育教學資源模式，開發(fā)了廣西開放大學數(shù)字化資源庫、桂知網(wǎng)、慕課系統(tǒng)和統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)等各類工具和平臺，為學校遠程教學資源共享應用提供了技術保障。

（四）建立遠程教學資源共享機制

學校開放教育教學資源大部分存放在數(shù)字化資源庫中，教師或者管理員對教學資源共享時，可通過不同的版權或者不同的公開范圍來選擇共享方式或者對象。實現(xiàn)了教學資源個性化共享，確保了學校教師的權益，為遠程教學資源共享提供了保障。

三、遠程教學資源共享平臺的設計與實現(xiàn)

實現(xiàn)遠程教學資源的共享，教學資源是基礎，平臺是關鍵。根據(jù)廣西開放大學開展遠程教育的實際情況，以實現(xiàn)教學資源共享為基本要求，委托第三方開發(fā)公司開發(fā)了基于云服務的廣西開放大學數(shù)字化學習資源庫、廣西社區(qū)教育學習平臺、廣西開放大學慕課學習平臺、教務管理平臺、統(tǒng)一身份認證管理系統(tǒng)，主要實現(xiàn)了學生在線學習、選課、教學資源管理、教務管理和資源云服務等功能。云教學資源共享平臺主要由教學系統(tǒng)、教務管理系統(tǒng)和教學資源庫三大部分組成。

（一）云教學資源共享平臺的教務管理系統(tǒng)

教學系統(tǒng)包括互動討論模塊、教學輔導答疑模塊、教學資料庫、教學計劃、教學直播模塊、試題庫、作業(yè)管理模塊、在線考試模塊、學習筆記，實現(xiàn)學生在線學習和教師進行在線課程輔導等功能。開發(fā)了廣西社區(qū)教育平臺和廣西開放大學學習網(wǎng)，其中，廣西社區(qū)教育平臺部署在“阿里云上”，廣西開放大學慕課學習平臺通過本地部署，可以靈活方便地從廣西開放大學數(shù)字化學習資源庫中引用各類云教學資源，開發(fā)設計了門戶信息、幫助中心、組織機構管理、用戶管理、專業(yè)課程管理、課程管理、在線測評系統(tǒng)、資源管理、成績管理、畢業(yè)管理、開課管理、個人中心和日志管理等功能模塊。慕課平臺不僅滿足學校成人教育學生的在線學習需求，同時也滿足教學管理要求，通過連接成人教育教務管理系統(tǒng)，慕課平臺能獲取學生的選課信息，并自動將學生加入課程;可根據(jù)教學組織策略，分學期按專業(yè)、班級、課程等組建SPOC課程班級，開展線上教學活動。在移動終端，慕課平臺通過微信號和移動APP，為用戶提供便捷訪問，提高用戶體驗。開發(fā)設計了精品課程與活動推薦、招生報名入口、SNS社交服務、校友板塊、視頻教學、其他類型教學、在線測評系統(tǒng)、在線選課報考、在線查詢、班級、學習統(tǒng)計、支付管理、第三方授權登錄和微信端應用系統(tǒng)建設等模塊和數(shù)據(jù)接口。支持移動消息同步和移動支付;融合多平臺數(shù)據(jù)，實現(xiàn)移動終端跨平臺應用。云教學資源共享平臺的主框架、子功能模塊之間的關系如圖1所示。

教務管理系統(tǒng)包括學籍管理、教學管理、考務管理和其他功能管理模塊。開發(fā)了廣西開放大學“二元制”成人教育教務管理平臺，采用本地部署，承擔學生學籍管理、選課、報考、成績處理、教學安排等職責，是廣西開放大學“二元制”成人教育在線教學的核心功能平臺。設計了學籍信息管理（包括新生信息管理、班級管理、學生信息管理），教務信息管理（包括專業(yè)管理、課程管理、教學計劃管理、選課管理、排課管理、繳費管理），考務信息管理（包括考試基本信息維護，設置考試課程、考試時間和考試方式，考場信息管理和考試成績管理）以及用戶管理、外部數(shù)據(jù)交換接口和系統(tǒng)統(tǒng)計報表功能等模塊，同時對接廣西開放大學慕課學習平臺，為其他平臺提供專業(yè)信息、課程信息等基礎數(shù)據(jù)，從而形成一個完整的教學組織與學習管理系統(tǒng)。

教學資源庫包括教學資源管理模塊、教學資源審核模塊、資源統(tǒng)計分析模塊、用戶管理模塊、用戶空間管理等。開發(fā)了廣西開放大學數(shù)字化學習資源庫，部署在“阿里云”上，可以便捷地為廣西社區(qū)教育平臺和廣西開放大學慕課學習平臺提供教學資源服務，通過SSO統(tǒng)一身份認證管理系統(tǒng)，實現(xiàn)云教學資源庫、學習平臺和本地管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通及數(shù)據(jù)共享，為學校成人教育和全區(qū)社區(qū)教育學員的在線學習提供了技術支持。

（二）云教學資源共享平臺的系統(tǒng)結構

遠程教學資源共享平臺的核心功能是實現(xiàn)全區(qū)“二元制”成人教育和社區(qū)教育師生的在線教學，共享優(yōu)質教育資源和教學課件。從廣西廣播電視大學到廣西開放大學建設過程中，在信息化基礎設施建設方面雖然取得了一些成功經驗，但如果將遠程教學資源配置在廣西開放大學網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心的資源服務器集群上，會對現(xiàn)有的網(wǎng)絡帶寬和服務器造成較大壓力，特別是教學視頻需要大的網(wǎng)絡帶寬，較難完成大規(guī)模在線學習，不利于教學資源的及時更新和在線課程學習支持服務。學校相關領導和技術專家經過多次論證，決定以具有方便快捷和海量數(shù)據(jù)存儲的云服務為基礎，從基礎層、管理層和用戶層三個層次進行設計，完成廣西開放大學云教學資源共享平臺的建設，實現(xiàn)優(yōu)質教學資源共享。在基礎層上，主要由服務器、云存儲、網(wǎng)絡設備、教學視頻、文本文檔、圖像及動畫內容構成。在管理層上，主要對教學資源進行目錄列表整理、云分片文件定位、數(shù)據(jù)完整性檢測、資源分配調控，為教學資源和用戶數(shù)據(jù)提供安全管理、監(jiān)控管理、存儲管理，利用通信協(xié)議對教學資源和數(shù)據(jù)的連接、交換和傳輸進行控制和管理。在用戶層上，主要是完成用戶登錄后，從在線教學系統(tǒng)中完成在線教學、在線測試及互動交流等，記錄相應的教學行為數(shù)據(jù)，便于管理者對教學資源和用戶進行管理。

基于云服務的教學資源共享平臺可以滿足學生對教學視頻資源的帶寬要求，并自動為學生提供最優(yōu)學習服務。針對廣西開放大學的遠程教學主要以在線視頻教學為主，并結合云服務的功能和優(yōu)勢，云教學資源庫設計了基于CDN（內容分發(fā)網(wǎng)絡）技術的云教學資源共享平臺，如圖2所示。云教學資源共享平臺主要由在線教學系統(tǒng)、教務管理系統(tǒng)、統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)、學生、教師及管理者和各資源子節(jié)點組成。在線教學系統(tǒng)是教師和學生能快速訪問云平臺上教學計劃和學習資源的重要接口。教務管理系統(tǒng)主要是實現(xiàn)教師的教學和學生的學習管理。統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)主要是對學生用戶、教師及管理員用戶登錄各個系統(tǒng)進行授權管理。云資源庫主要是對教學資源數(shù)據(jù)進行管理。學生登錄到學習平臺后，進入由各類教學資源和學習支持服務的節(jié)點組成的學習資源網(wǎng)絡。云教學資源庫與數(shù)個子資源節(jié)點相連接。云教學資源庫的資源調度功能將根據(jù)學生的網(wǎng)絡信息、子節(jié)點狀態(tài)，為學生選擇一個優(yōu)化的教學資源子節(jié)點，保證學生點播教學視頻進行學習的流暢和網(wǎng)絡帶寬的充分利用，實現(xiàn)云教學資源共享和優(yōu)化訪問。

（三）云教學資源共享平臺的建設要求

在性能方面，該平臺需要滿足學校眾多學生的在線學習，需要達峰值6000并發(fā)的性能指標，平臺性能具有較高要求。采用分布式部署架構，支持公有云部署、私有云部署或者混合云部署。

在安全性方面，該平臺需要有較高的安全性要求，包括系統(tǒng)安全、賬戶安全、數(shù)據(jù)安全等。視頻安全是該平臺的重點考慮內容，未經授權視頻不可下載，如果采用錄屏方式進行翻錄，可以采用技術手段進行溯源。

在開放性方面，為保證平臺的后期完善、與其他平臺的對接，該平臺源代碼需要對甲方完全開放，不得封裝和混淆，能夠與其他用戶系統(tǒng)進行對接以及統(tǒng)一認證，如廣西開放大學教務平臺、桂知網(wǎng)、就業(yè)創(chuàng)業(yè)平臺等進行無縫對接。

在個性化功能方面，具有自適應性功能，為滿足不同移動終端的學習需求，使學生在各類終端上都具有相通的學習效果和良好的學習體驗，平臺前端瀏覽器訪問需要支持自適應功能，在不同終端中能夠自動調整布局以匹配終端屏幕尺寸與分辨率，不影響視頻正常觀看效果。同時，使用瀏覽器緩存技術，降低學生重復學習的流量成本，平臺前端瀏覽器或者APP觀看視頻可以設置自動緩存，下次觀看可以不使用流量，可以對緩存進行管理，可以清除緩存。增加了視頻彈題功能，通過題庫的加載，可以在播放視頻過程中彈出題目，讓用戶進行回答，可以設定題目回答的結果進行繼續(xù)播放或者暫停，防止用戶在學習過程中拖拽。可以對彈題的回答情況進行查看與統(tǒng)計。設計了個性化的片頭動畫，可以在視頻播放前的緩存器中進行加載，也可以由用戶自行上傳。

（四）云教學資源共享平臺的實現(xiàn)

目前，在廣西開放大學“二元制”成人教育慕課學習平臺和廣西開放大學社區(qū)教育平臺注冊的在線學習學生人數(shù)約5萬人，特別是同時進行視頻學習的人數(shù)比較多，對服務器響應效率、存儲性能和網(wǎng)絡帶寬要求比較高。為滿足大規(guī)模在線學習需求，確保部分業(yè)務和數(shù)據(jù)不受云服務故障的影響，廣西開放大學在線教學學習平臺使用了本地部署和云服務相結合的混合部署方式，服務器安裝了Linux操作系統(tǒng)，采用PHP7.1+MySQL5.7+ Nginx+NodeJS+yarn+Git+phpAdmin開發(fā)環(huán)境。該平臺采用了ECMAScript6標準的JavaScript語法編寫前端代碼，Yarn負責管理前端模塊依賴，Webpack負責編譯打包前端模塊。通過BizFramework業(yè)務層框架，采用經典的Service/Dao模式來編寫項目的業(yè)務邏輯，搭配Symfony框架，提高生產效率和減少重復開發(fā)。采用REST API進行版本控制，新API路由和老API路由都是相同的路由前綴。同時根據(jù)用戶高并發(fā)、大數(shù)據(jù)的特點，采用了分布式點播、瀏覽器緩存技術和數(shù)據(jù)安全保護技術等。利用不同的教學手段提升教學效果，提高運營效率，支持移動終端應用，為在線教育和在線學習提供一站式服務。

1.數(shù)據(jù)安全技術

在數(shù)據(jù)安全保護技術方面，平臺運用了視頻切片技術、TLP2.0技術、視頻指紋技術，可有效防止視頻盜版，應用數(shù)據(jù)上采用MD5加密算法和SSL加密傳輸，降低數(shù)據(jù)泄露風險，系統(tǒng)底層使用多重安全設計，并經過安全測試，降低系統(tǒng)被攻擊的風險。

2.分布式視頻點播

為確保多用戶高并發(fā)下系統(tǒng)的穩(wěn)定，平臺開發(fā)了10萬在線并發(fā)技術。為了保證學生能夠快速利用CDN網(wǎng)絡進行點播，自動對播放軟件進行優(yōu)化，通過云服務，學生能就近訪問該資源，如有卡頓，可自行進行服務器的選擇和跳轉，改善多用戶點播視頻數(shù)據(jù)的流暢性，同時使用了視頻動態(tài)轉碼技術，將視頻文件傳輸至動態(tài)轉碼服務進行轉碼封裝和傳輸，瀏覽器接收視頻碼流，并采用HTML5進行視頻的解碼和顯示，結合瀏覽器緩存技術，可加快不變視頻內容在各類終端上的訪問速度。

（五）云教學資源共享平臺的應用現(xiàn)狀

目前，學生和教師在廣西開放大學云教學資源共享平臺上，利用統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)的授權，可通過一次登錄認證，完成部署在云端的數(shù)字化教學資源庫平臺和社區(qū)教育平臺的授權登錄，同時也可授權登錄部署在本地的廣西開放大學學習平臺、教務教學系統(tǒng)和招生平臺。截至2021年1月，在廣西開放大學慕課學習平臺中，已經注冊的學生有19794人，開設了48個專業(yè)，建設完成了904門在線課程，其中行政管理、學前教育、會計和工商企業(yè)管理專業(yè)人數(shù)較多。在數(shù)字化資源庫平臺中，建設有160個課程資源目錄，上傳資料總數(shù)有30288份，近一個月訪問總量達到19992次，其中PC端8573次，移動端11419次。在社區(qū)教育平臺中，共建設有592門課程，用戶數(shù)達到31472人，特別是在線云直播課程的開通，通過共享二維碼在移動終端微信小程序中得到廣泛應用，為社區(qū)居民和老年大學學員提供在線教學服務，能達到數(shù)萬次的直播觀看人數(shù)，充分利用學校云服務優(yōu)質教育資源，踐行了為民辦實事的社會承諾。

四、結語

云技術和云服務作為一種大規(guī)模、多區(qū)域資源整合的技術，使高校優(yōu)質教學資源實現(xiàn)共享變得更加容易。通過云服務實現(xiàn)廣西開放大學遠程優(yōu)質教學資源共享，對優(yōu)質網(wǎng)絡課件、音視頻資源、動畫和教學文檔等各類教學資源和素材進行優(yōu)化和統(tǒng)一管理，實現(xiàn)廣西開放大學系統(tǒng)優(yōu)質教學資源的共享，提高廣西開放大學信息化建設和課程資源建設水平，促進廣西遠程教育和廣西社區(qū)教育的可持續(xù)發(fā)展。

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[作者簡介]向俊，廣西開放大學教育技術中心工程師，碩士，研究方向：空間數(shù)據(jù)分析、教育信息技術;鄧明，廣西開放大學教育技術中心工程師，碩士，研究方向：計算機應用、教育信息技術。

[責任編輯 肖志明]