基于云計算的高職數字化教學資源共享平臺的設計與應用*

郜亞麗

（濟源職業技術學院成教中心，河南 濟源 459000）

引言

當前，隨著信息技術的快速發展、移動終端及產品的應用，數字資源快速增長，教育資源也得到快速發展。教育數字化資源建設已成為高等教育信息化建設的主要內容。加強學習資源的管理成為一項迫切的任務。2012 年，由國務院辦公廳和教育部印發的《教育信息化十年發展規劃（2011-2020 年）》中明確要求，運用云計算技術支持教育資源配置集約化發展的基本思路。云計算的出現，為數字化教育資源系統的共建與共享，指明了新的發展方向。在國外，2007 年，Google和IBM 聯合美國各大高校推廣“云計算”計劃，著名的教育云有Course、麻省理工學院的云計算教育平臺等。在國內，現有的教育云有MOOC、清華大學和Goole 合作的“大規模數據處理”云計算實驗室等。就一般高等職業學校而言，采用云計算技術，打造數字化教育資源體系，是學校信息化建設的重要選擇，是改善中高職學校數字化教育資源建設問題的有效途徑。

一、高職院校數字化教學資源建設面臨的困難

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020 年）》等對教師教學資源建設項目進行了頂層設計與規劃[1]12。建立資源共享的專業課程數據庫、強化對優秀教學資源的研發和運用、建設開放教育資源環境、搭建開放靈活的教學資源服務系統、研發網上學習課程等，是各高職學校數字化教育資源建設的趨勢，旨在適應廣大師生自主學習和終生學習的需求，并推動優秀教學資源的有效應用與資源共享。目前我國已建成了許多優質課程資源庫和專業教學資源庫。雖然，高職院校已具備了豐富的數字化教學資源，但隨著信息化建設的不斷深入，目前存在一些困難，具體包括以下幾個方面。

（一） 資源管理比較分散，共享性不強

部分高職院校在資源建立之初，因為缺乏系統的規范，導致學科相似或專業相近的資源重復使用，管理分散，效益不高，共享性不強。

（二） 資源庫查詢、交互性不高

部分資源庫查詢、交互性不高，教師和學生查詢不方便，導致參與度不高，難以滿足數字化教學資源庫的發展需求。

（三） 硬件更新維護成本高

部分學校在建設數字化教學資源時投入了大量資金用于采購新設備，但使用幾年時間后，這些設備出現損耗，需要維護、升級或更換，這增加了學校的資金支出。

（四） 資源存儲安全性不高、擴展困難

部分高職院校把積累的數字化教學資源存儲在單一的服務器上，一旦服務器出現故障，資源安全性就難以得到保障，而且由于各個服務器系統兼容性不夠，難以滿足日益增漲的服務需求。

基于上述原因，云計算技術的教育資源構建與使用應引起高職院校的重視。

二、云計算簡介

（一） 云計算技術

云計算的概念最早是Google 公司提出的一種網絡應用模式。現階段普遍認可的定義，是由美國國家標準與技術研究院（NIST） 提出，其認為云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，以進入可配置的計算資源共享池（資源包括網絡、服務器、存儲和應用軟件等），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作或與服務供應商進行很少的交互。

云計算通過“服務”與用戶交互，提倡一切即服務的理念[2]。云計算的服務模式主要有三種：基礎設施即服務、平臺即服務和軟件即服務，如圖1 所示。用戶把關注重點放在服務本身，而無需關注底層實現和技術細節。

圖1 云計算的服務模式圖

（二） 云計算的特點和優勢

1.超大規模

一般云計算公司都擁有超大規模的服務器集群，而云計算也將這種強大的計算機集群集合在一起，帶來能力強大的運算與儲存功能。

2.動態伸縮

云計算中“云”的規模是可以動態伸縮的。用戶根據自己的需求可以增加或減少獲得的計算機資源，并在此基出上對個人需要的服務進行付費。

3.資源池化

“云”是一種巨大的資源池[3]，云終端對基礎設施要求不高，不需要用戶承擔大量軟硬件建設費用，用戶按需獲取所需要的資源并付費，而且費用低廉。

4.安全可靠

云計算的核心技術之一就是數據分存式存儲技術，這確保了應用數據的高安全性和高可靠性，在防止數據流失、病毒入侵等方面得到加強。

5.按需服務

云計算是個巨大的資源庫，使用者能夠按需選擇和調配所使用的資源。

（三） 虛擬化技術

虛擬化技術是云計算技術的核心技術，是實現云計算和云存儲的重要基礎[3]。它是指服務器設備元件并非在實際的硬件裝置中，而是在虛擬化的環境中運行，這是用來調整設備，優化技術的解決方案，它能夠在增加硬件能力的同時縮短設備重新配置流程。而利用虛擬化技術，能夠實現對空閑服務器設備與過載服務器設備的動態調整，從而促進網絡系統的負載均衡，有效地提升資源使用率，并靈活實現基于客戶需要的定制，從而保障了系統運營的可靠性。

三、基于云計算的高職數字化教學資源共享平臺設計

（一） 平臺設計需求

針對云計算技術特點和優勢，根據高職教育教學特點，構建一個基于云計算的數字化教學資源共享平臺。該平臺的設計需求如下。

1.整合硬件資源，減少基礎設施的投入

把校內分散的服務器、網絡存儲等設施加以合并，利用云計算機技術高性價的共享方式，打破地理位置和硬件部署的限制，實現硬件資源共享。

2.為師生教學服務，實現教學資源共享

建設了一種能夠提供與高職教育相關的新媒體素材、教學軟件、教學工具、教育案例、實踐作業、課堂錄像等的資源庫管理系統，該系統設計要求具有開放性和可擴展性，并進行了各種數據資料的上傳、下發、管理和搜索等，以做到數據共享，提高使用效率，避免重復建設。

3.提供可視化的操作界面

通過建立可視化界面，管理者可以快捷地獲取數據和信息、劃分職責，使用戶享受全面的專業服務。

（二） 平臺的架構設計及功能

1.平臺的架構設計

依據需求分析，基于云計算技術的高職數字化教學資源共享平臺的系統架構設計，如圖2 所示。

圖2 平臺架構圖

云基礎平臺層即為硬件資源層，是云系統架構的最底層，該層包含了基礎設施子層和虛擬資源子層，提供了最基本的物理資源， 包括計算、存儲、數據和網絡設備。

云資源平臺層即為軟件平臺層，此層一般由操作系統和中間件構成，對計算、存儲等各種資源進行存取與處理。

云管理平臺層即為應用服務層，主要由應用接口層和服務層組成，主要功能為向云端用戶提供服務與解決方案。

2.平臺功能設計

根據需求分析和系統架構設計，數字化教學資源共享平臺的功能模塊主要有以下四個模塊：用戶登錄模塊、教學資源管理模塊、交流互動模塊和平臺維護模塊。如下頁圖3 所示。這些功能模塊之間互相支撐，組成一個靈活便捷、互動共享的教學資源服務平臺。

圖3 系統的功能模塊圖

用戶登錄模塊：主要功能是用戶（主要是教師和學生） 信息的修改，新用戶先進行注冊，注冊成功后，根據不同的權限查看相應的教學資源。

教學資源管理模塊：主要功能是根據權限的不同，教師享有上傳、查看、分享、刪除和下載資源權限；學生對平臺上共享的資源則享有查看、下載和評論的權限。云平臺管理員則對平臺的資源具有審核、上傳、刪除和用戶共享的權限，同時可以配置用戶的權限。

交流互動模塊：主要功能是在線提問、在線答疑、教師評價、資源評價。讓學生用戶和教師用戶進行溝通和交流，提升了教育的質量。

平臺維護模塊：主要功能是對平臺系統維護，保持系統的安全和穩定。包括資源維護、用戶管理、日志管理和平臺通知等功能。

四、平臺應用實例

以濟源職業技術學院對平臺的應用為例，對平臺的應用效果進行檢測分析。數字化教學資源共享平臺在濟源職業技術學院的應于還處于初級階段。系統的應用方案如下。

學校硬件資源：4 臺服務器，使用VMware 對資源進行了虛擬化管理。

系統結構為“客戶端+應用服務器+數據庫”的多級結構，采用B/S 模式管理。系統也能夠在Windows、Linux 等操作系統平臺上應用。數據庫管理系統平臺支持如Oracle、SQL Server 等主流數據庫管理系統。平臺能夠達到7×24 小時可用，系統可用率要達到99.99%。

學校租用了500M 帶寬，能夠滿足4000 人同時在線。經過應用測試，和以往的教學資源管理模式相比，基于云計算的數字化教學資源共享平臺具有以下優勢。

一是節省經費投入。因為對該系統設備的客戶端需求很小，所以可以利用學校內現有的設施，而計算機的配置、系統的維護費用以及服務器系統軟、硬件的升級都可以由云服務提供商來實現。機器成本低，維修方便。

二是使用方便快捷。將全部教學資源都儲存到在云端，教師和學生只要能上網，就能夠隨時瀏覽教學資源，給工作和教學提供了很大的便利，

三是資源存儲安全可靠。使用云服務器，可以將所有的課程資源都整合到一起，避免了資源重復使用，將全部的教學資源都保存到了云端，不用考慮數據丟失和病毒的入侵，教師和學生使用數據更加安全可靠。

四是提高了資源使用率。教師能夠按照自身的需要利用各類教育資源，能夠利用各類移動終端設備隨時隨地實現網絡教學。這不但便利了教師的授課任務，還培養了學生的學習興趣與積極性，增加了資源的利用率。

五、結論

綜上所述，將云計算技術運用于高職院校數字化資源建設中，可以降低高職院校數字化資源建設的成本，提高資源利用的效益，有效提升高職院校的教育管理水平，并推動學校傳統培訓方式的變革，為高職院校進行教育現代化建設創造新的平臺，對推進數字化教育具有重要意義。