基于云計(jì)算的教學(xué)資源平臺(tái)軟件架構(gòu)分析

許少漫

(揭陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 揭陽(yáng) 522000)

0 引言

隨著信息與通信技術(shù)的快速發(fā)展,為了促進(jìn)職業(yè)教育的快速發(fā)展,國(guó)家高度重視互聯(lián)網(wǎng)與職業(yè)教育的融合。國(guó)務(wù)院于2015年7月,發(fā)布了關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn),指導(dǎo)包含職業(yè)教育行業(yè)在內(nèi)的各行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深度融合[1]。因此,類似于國(guó)家專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)、慕課、微課等利用新的信息化手段的教學(xué)資源平臺(tái)不斷地涌現(xiàn)出來(lái),如:edX、Udacity、中國(guó)大學(xué)MOOC[2]等,極大地推動(dòng)職業(yè)院校“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”的發(fā)展。

1 教學(xué)資源平臺(tái)當(dāng)前的現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的在線教學(xué)資源平臺(tái)涌現(xiàn)出來(lái)。很多高職院校自主開(kāi)發(fā)教學(xué)資源平臺(tái)或利用現(xiàn)有資源平臺(tái)進(jìn)行上課,特別是在疫情防控期間,對(duì)于線上課程有非常大的幫助。

教學(xué)資源平臺(tái)的出現(xiàn),確實(shí)帶來(lái)了一定的優(yōu)勢(shì)。(1)教學(xué)資源平臺(tái)的出現(xiàn)使得學(xué)生的學(xué)習(xí)更加靈活,特別是在疫情防控期間,很好地解決了線上教學(xué)問(wèn)題。平臺(tái)突破了時(shí)間和空間的限制,靈活性更強(qiáng),同時(shí)也為社會(huì)人員提供了繼續(xù)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。(2)教學(xué)資源平臺(tái)的出現(xiàn),更好地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的整合與共享。不同地區(qū)、不同學(xué)校的教育資源可以通過(guò)資源平臺(tái)進(jìn)行整合、共享,真正做到集萬(wàn)家之所長(zhǎng),從而很好地防止出現(xiàn)資源重復(fù)開(kāi)發(fā),造成資源浪費(fèi)等問(wèn)題。(3)資源平臺(tái)的開(kāi)放性能很好地縮小不同群體、地區(qū)的教育差距。以往,受地域的影響,落后地區(qū)的教學(xué)資源非常緊缺,那里的學(xué)生沒(méi)法得到好的教育。通過(guò)教學(xué)資源平臺(tái),落后地區(qū)的學(xué)生能跟別的地區(qū)學(xué)生享受相同的教學(xué)資源,學(xué)習(xí)相同的內(nèi)容。

教學(xué)資源平臺(tái)雖然有一定的優(yōu)勢(shì),但也存在不少問(wèn)題。比如:資源平臺(tái)的開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)課程資源時(shí),針對(duì)性不強(qiáng),從而導(dǎo)致平臺(tái)的使用率低,師生參與度不高。此外,資源平臺(tái)的數(shù)據(jù)海量、數(shù)據(jù)類型差別較大,對(duì)資源平臺(tái)的技術(shù)要求比較高,特別是對(duì)平臺(tái)的存儲(chǔ)能力和網(wǎng)絡(luò)通信能力。與此同時(shí),欠發(fā)達(dá)地區(qū)的高職院校資金有限。而大部分教師又不具備專業(yè)管理能力,這是導(dǎo)致平臺(tái)使用率低的一個(gè)主要原因。因此,平臺(tái)的管理要簡(jiǎn)單。云平臺(tái)具有強(qiáng)大計(jì)算能力、海量的資源存儲(chǔ)能力以及資源共享能力等優(yōu)點(diǎn),能在最大程度上減少高校教學(xué)資源平臺(tái)的建設(shè)成本,實(shí)現(xiàn)軟件的共享和硬件的整合[3]。

2 教學(xué)資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路及需求分析

根據(jù)前面的現(xiàn)狀分析,當(dāng)前急需設(shè)計(jì)一個(gè)在線學(xué)生與課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)資源平臺(tái)。下面就對(duì)這個(gè)教學(xué)資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)目標(biāo)和需求分析作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

2.1 資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理

結(jié)合高職院校教師和學(xué)生的實(shí)際需要,同時(shí)為了解決前面資源平臺(tái)存在的不足,并為師生的學(xué)習(xí)交流提供便利。教學(xué)資源平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),要遵循以下的設(shè)計(jì)原理:(1)只要有網(wǎng)絡(luò)的地方,就能夠隨時(shí)隨地地進(jìn)行學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)自由。(2)課程資源最好由課程老師建設(shè),這樣可以確保資源平臺(tái)上的教學(xué)資源與課程是相對(duì)應(yīng)的,有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。(3)不同學(xué)校的課程資源可以整合。高職院校的學(xué)生時(shí)間比較靈活,學(xué)生可通過(guò)資源平臺(tái)學(xué)習(xí)自己感興趣的學(xué)科。(4)資源平臺(tái)的操作界面要簡(jiǎn)單、友好,利于師生操作。(5)要有一個(gè)互動(dòng)交流的空間,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑問(wèn)能很好地得到解答。

2.2 資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

在遵循上面設(shè)計(jì)原理的前提下,教學(xué)資源平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足以下幾個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。

高效性:學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí),不必考慮時(shí)間和地點(diǎn)。對(duì)終端設(shè)備沒(méi)有要求,無(wú)論手機(jī)、筆記本、平板都可以,學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。

私密性:對(duì)于教學(xué)資源平臺(tái)上的教學(xué)資源以及用戶個(gè)人資料等信息,要保證其私密性,不被黑客及病毒入侵,各種資源不會(huì)丟失。

便利性:資源平臺(tái)的操作要簡(jiǎn)單,界面要友好。一些不具備專業(yè)操作能力的老師能使用平臺(tái)。

2.3 資源平臺(tái)的需求分析

搭建教學(xué)資源平臺(tái)的目的主要是更好地為高職院校師生服務(wù),建設(shè)一個(gè)在線學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)相結(jié)合的平臺(tái)。因此,這個(gè)平臺(tái)在設(shè)計(jì)上主要滿足以下兩方面的需求。

2.3.1 總體需求

此平臺(tái)在設(shè)計(jì)上從總體上來(lái)說(shuō)要滿足以下需求:(1)平臺(tái)管理員能對(duì)登錄者進(jìn)行管理,同時(shí)驗(yàn)證其身份。(2)用戶能夠利用關(guān)鍵詞語(yǔ)的鍵入尋找到有用的學(xué)習(xí)資源,同時(shí)能分享學(xué)習(xí)資源。(3)有進(jìn)行互動(dòng)交流的空間。(4)用戶能夠自主選擇課程。

2.3.2 功能需求

根據(jù)前面分析的總體需求,資源平臺(tái)在功能方面主要分為六大模塊:用戶信息模塊、通用資源模塊、互動(dòng)交流模塊、公共信息模塊、課程管理模塊以及課程功能模塊。各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能如下:用戶信息模塊主要是對(duì)各類用戶的信息進(jìn)行管理,儲(chǔ)存其基本信息。通用資源模塊主要是對(duì)各種各樣學(xué)習(xí)資源進(jìn)行存儲(chǔ),用戶通過(guò)這個(gè)模塊可以對(duì)學(xué)習(xí)資源進(jìn)行查看、下載、存儲(chǔ)、收藏等。互動(dòng)交流模塊主要由在線答疑和交流論壇兩個(gè)部分組成,方便用戶利用這兩個(gè)模塊進(jìn)行答疑解惑。公共信息模塊主要是由管理員負(fù)責(zé),負(fù)責(zé)更新新聞公告等公共信息。課程管理模塊則是對(duì)各學(xué)科課程進(jìn)行管理。課程功能模塊主要是實(shí)現(xiàn)某一門具體學(xué)科課程的學(xué)習(xí)。

3 教學(xué)資源平臺(tái)的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

教學(xué)資源平臺(tái)的完成必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)。根據(jù)上面對(duì)資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)目標(biāo)以及平臺(tái)需求的分析,設(shè)計(jì)資源平臺(tái)軟件總體架構(gòu),最終實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。

3.1 資源平臺(tái)架構(gòu)

在當(dāng)前,B/S結(jié)構(gòu)是Web興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式,也是許多高校及企事業(yè)單位建立系統(tǒng)所采用的結(jié)構(gòu)。B/S結(jié)構(gòu)由瀏覽器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成,如圖1所示。瀏覽器是Web實(shí)現(xiàn)的根本途徑,為用戶指明了進(jìn)入路徑。

圖1 傳統(tǒng)的B/S架構(gòu)模式

用戶數(shù)量不斷增長(zhǎng),技術(shù)不斷發(fā)展。當(dāng)前在線資源平臺(tái)有一定的缺陷。

(1)各大學(xué)科對(duì)于學(xué)習(xí)資源的獨(dú)立性,這樣無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源共享,從而造成部分教育資源的浪費(fèi)問(wèn)題。

(2)當(dāng)前在線資源平臺(tái)經(jīng)常會(huì)由于帶寬不足阻礙用戶學(xué)習(xí),導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性下降。有些甚至在外網(wǎng)無(wú)法訪問(wèn),課程學(xué)習(xí)會(huì)受到限制。

(3)微機(jī)的內(nèi)容都會(huì)備份,一般都自動(dòng)備份于C盤,這非常不可靠,內(nèi)容丟失頻率很高。

此平臺(tái)在私有云平臺(tái)上建設(shè)教學(xué)資源平臺(tái),其節(jié)點(diǎn)部署方案以及分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)能很好地處理帶寬問(wèn)題、資源存儲(chǔ)問(wèn)題,滿足視頻播放高并發(fā)性、高吞吐量的要求。

3.2 資源平臺(tái)的結(jié)構(gòu)層次

一個(gè)完整的教學(xué)資源平臺(tái)的搭建,至少需要5個(gè)方面的技術(shù)支持,即學(xué)習(xí)資源、內(nèi)存大小、計(jì)算能力、應(yīng)用軟件和界面布置。結(jié)合當(dāng)前高職院校學(xué)生的興趣需要,從以下6個(gè)方面對(duì)教學(xué)資源平臺(tái)的構(gòu)成進(jìn)行布置,如圖2所示。

圖2 平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框架

3.2.1 用戶

這一平臺(tái)的用戶主要是師生,當(dāng)然也包括管理員。用戶憑借自己的賬號(hào)、密碼登錄,登錄成功后就能夠?yàn)g覽相關(guān)學(xué)習(xí)資源,并且可以從站內(nèi)下載有用的學(xué)習(xí)資源。老師可以管理課程資源,更可以設(shè)立自己的班級(jí),對(duì)成員進(jìn)行管理,從而方便學(xué)生提出問(wèn)題,方便解答問(wèn)題和任務(wù)構(gòu)成。管理員的作用是負(fù)責(zé)新聞公告的發(fā)布、設(shè)置用戶的個(gè)人資料以及管理站內(nèi)各種資源。

3.2.2 客戶端

客戶端的作用是把平臺(tái)內(nèi)的各種信息告知用戶,用戶和平臺(tái)相互交流。這里的客戶端可以有很多類型,比如電腦、筆記本和智能手機(jī)等。

3.2.3 應(yīng)用層

這一層是整個(gè)教學(xué)資源平臺(tái)的基本構(gòu)成,主要包括用戶信息、學(xué)習(xí)資源上傳下載、課程中心、公共信息等。

3.2.4 管理平臺(tái)層

這一層不僅要設(shè)置平臺(tái)的運(yùn)作氛圍,同時(shí)還要分配和搭配學(xué)習(xí)資源,因此,在這一平臺(tái)中,其占據(jù)著非常重要的地位。

3.2.5 數(shù)據(jù)層

這一層非常重要,它控制著平臺(tái)中不同類型數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存工作。對(duì)于這一平臺(tái)而言,建設(shè)好資源文件是非常重要的,這是基礎(chǔ)。將學(xué)習(xí)資源儲(chǔ)存到云服務(wù)器中,用戶就可以找到,這就避免了因?yàn)榻K端毀壞造成的學(xué)習(xí)資源的丟失問(wèn)題。為了保證平臺(tái)內(nèi)資源管理及其收取的一致性,對(duì)于不同類型資料的儲(chǔ)存很重要,比如文檔資源、照片資源等。

3.2.6 基礎(chǔ)設(shè)施層

這一層對(duì)于教學(xué)資源平臺(tái)整體的界面起到了決定性的作用,它也決定了平臺(tái)的功能面。它可以把服務(wù)項(xiàng)目、內(nèi)存大小和各種硬件、軟件傳輸給用戶,并且實(shí)現(xiàn)分散資源的集中性。其所具備的高效率的運(yùn)算能力得到很多用戶好評(píng)。

3.3 資源平臺(tái)的整體架構(gòu)

結(jié)合高職院校的實(shí)際需求以及上文的分析,此教學(xué)資源平臺(tái)主要是建立在私有云平臺(tái)上,其整體架構(gòu)主要是由服務(wù)器設(shè)備、Web、數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目以及存儲(chǔ)系統(tǒng)等組成。

服務(wù)器設(shè)備作為整個(gè)平臺(tái)的重中之重,利用云平臺(tái)的服務(wù)器可以增加整個(gè)平臺(tái)的彈性,再加上其可靠性、迅速性以及彈性三大特性,平臺(tái)的運(yùn)作具有很高的效率。

RDS(云數(shù)據(jù)庫(kù))存儲(chǔ)著用戶的個(gè)人基本資料,課程資源的資源包數(shù)據(jù)庫(kù)也都可以存儲(chǔ)其中,從而提高其集中性。

OSS(云存儲(chǔ))是數(shù)量巨大的學(xué)習(xí)資源包,在資源平臺(tái)中有著各種各樣的教學(xué)資源,它可以存儲(chǔ)非常多的學(xué)習(xí)資源。

Web作為一個(gè)進(jìn)入討論交流的途徑,它可以完成很多功能,比如查看用戶的資料、登錄平臺(tái)以及利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行研討,計(jì)算平臺(tái)內(nèi)一些數(shù)據(jù)等。當(dāng)然,平臺(tái)所儲(chǔ)存的信息是不會(huì)透露給外界的。由于壟斷企業(yè)影響,用戶必須重視自己的信息安全。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著信息和通信技術(shù)的不斷發(fā)展,教學(xué)資源平臺(tái)不斷涌現(xiàn),資源平臺(tái)的出現(xiàn)雖說(shuō)給人們的學(xué)習(xí)帶來(lái)了許多的便利,但也存在一些不足之處。本文對(duì)教學(xué)資源平臺(tái)的當(dāng)前現(xiàn)狀進(jìn)行分析,并結(jié)合當(dāng)前高職院校的實(shí)際需求,提出設(shè)計(jì)一個(gè)在線學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)資源平臺(tái)。文中重點(diǎn)對(duì)這個(gè)基于云計(jì)算的平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)目標(biāo)和需求進(jìn)行分析,并對(duì)資源平臺(tái)的整體架構(gòu)進(jìn)行概述。