基于云架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教育平臺設(shè)計

毛宏云

摘要：該文主要研究基于云架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教育平臺的設(shè)計。首先對目前網(wǎng)絡(luò)平臺普遍出現(xiàn)的問題進行分析，根據(jù)這些問題提出了整改意見。并在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套能適用于各種環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，該平臺由內(nèi)容平臺、實時服務(wù)平臺以及終端服務(wù)三大模塊構(gòu)成。最后對有關(guān)教學(xué)的若干問題進行了闡述，討論了該平臺適用的環(huán)境和應(yīng)用情景。

關(guān)鍵詞：云服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)教育平臺；設(shè)計

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）36-8626-02

在最近幾年，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷升級和發(fā)展，越來越多的新技術(shù)開始嶄露頭角，目前比較常用的就是云平臺。簡單的說，云平臺是將多個網(wǎng)絡(luò)終端的資源進行有效整合，最后通過網(wǎng)絡(luò)再發(fā)布到各個終端，這種整合過程就需要運用到實際的網(wǎng)絡(luò)和用戶端工具，云平臺的這種屬性比較符合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的需要。該文就是針對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺存在的弊端而開發(fā)設(shè)計的基于云架構(gòu)的有效改善學(xué)習(xí)環(huán)境并能夠適應(yīng)各種學(xué)習(xí)情景的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)歷史

伴隨著ADSL在我國的普及，2003年，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開始出現(xiàn)。10多年來，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺經(jīng)歷了從誕生到發(fā)展，再到巔峰的時期。越來越多的人通過網(wǎng)絡(luò)接受知識的再培訓(xùn)和學(xué)習(xí)?？梢哉f網(wǎng)絡(luò)平臺的運用對于提高我國網(wǎng)民的專業(yè)素質(zhì)起到了巨大的作用。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺從最早的基于ASP技術(shù)實現(xiàn)過渡到基于WEB2.0技術(shù)、再發(fā)展到WEB3.0技術(shù)。而在2012年，美國率先開始應(yīng)用云計算進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。從此拉開了基于云技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的大幕。此后，國際網(wǎng)絡(luò)巨頭谷歌也在我國開始成立基于云計算學(xué)術(shù)研討的項目，中國的教育界從此正式開始接觸云技術(shù)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)教育。

2 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺存在的問題

雖然很多地方都將云技術(shù)應(yīng)用在各種網(wǎng)絡(luò)平臺中，但是目前高校采用云技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺還相當(dāng)有限。在很多地方的調(diào)研中可以看到：云服務(wù)教學(xué)平臺需要進行客戶身份識別的手段還不完善；傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的客戶注意力不夠集中以及課堂評價不高的問題在云平臺環(huán)境下依然存在。不過相比這些，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在的問題更加突出。

2.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)缺乏互動性

目前傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中普遍存在教和學(xué)的互動性較差的問題。這一問題無論是在MIT、OCW這種國內(nèi)教學(xué)質(zhì)量很好的精品課程中，還是在大眾教學(xué)平臺中都存在。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)普遍的教學(xué)模式是采用文稿演講以及課堂視頻的方式向?qū)W習(xí)者進行知識性的灌輸，這種教學(xué)模式基本上都是信息的單向輸出，學(xué)習(xí)者無法將問題與教師進行同步。另外眾多學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式也不統(tǒng)一，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺無法滿足學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)方式多樣性的要求。

2.2 對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)評價缺乏客觀性

目前的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)置和實施過程還不能科學(xué)地對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)質(zhì)量進行評測。通常來說，對學(xué)習(xí)者的測試包括正式測試、非正式測試、選擇性測試。但在實際情況中，由于網(wǎng)速和硬件的關(guān)系，大部分教學(xué)者很難觀察到學(xué)習(xí)者真實的學(xué)習(xí)狀況，也無法觀察到學(xué)習(xí)者是否獨立完成了課后測試。

2.3 學(xué)習(xí)方式缺乏靈活性

隨著我國移動網(wǎng)絡(luò)的大力發(fā)展，各地的3G網(wǎng)絡(luò)已日漸普及，這給學(xué)習(xí)者帶來了隨時登陸上網(wǎng)進行在線學(xué)習(xí)的機會。學(xué)習(xí)者可以利用移動上網(wǎng)終端進行學(xué)習(xí)，例如在上班、上學(xué)的路上。但傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺無法支持移動終端的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。

3 基于云架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計

云架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是利用現(xiàn)成的高校開放課程平臺，創(chuàng)建一套以學(xué)習(xí)者為核心的互動網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，并利用云技術(shù)實現(xiàn)在任何時候、任何地點都可以通過移動上網(wǎng)設(shè)備進行課程學(xué)習(xí)。在平臺開發(fā)的過程中，該文以最終實踐為目的，以實際應(yīng)用為導(dǎo)向，該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)高校的專業(yè)課程教學(xué)、公共課教學(xué)以及就業(yè)輔導(dǎo)教學(xué)等。該系統(tǒng)是一個基于云服務(wù)的開放性的教學(xué)資源平臺，使用者不論是在校內(nèi)還是在校外都可以登錄平臺進行完全開放式教學(xué)。該平臺能夠同時超過2萬名用戶瀏覽，超過1000人同時進行學(xué)習(xí)的大型綜合教學(xué)平臺。

3.1 基于云服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)

由于在設(shè)計中考慮到了云計算的安全性，因此該平臺以私有形式的云服務(wù)平臺來搭建。該平臺分成三大層面。首先是實時服務(wù)的平臺，在實施服務(wù)的平臺上，用戶可以完成教學(xué)內(nèi)容的讀取、存儲、傳輸?shù)牟僮?，而且在該平臺上可以訪問其他互聯(lián)網(wǎng)站。其次是內(nèi)容管理平臺，該平臺的主要功能是為實施服務(wù)的平臺進行資源管理、課件設(shè)置等服務(wù)，主要為內(nèi)容管理平臺提供服務(wù)。最后是終端用戶層，功能是連接不同種類的客戶端，即通過網(wǎng)絡(luò)連接終端用戶層，再將客戶信息遞交到內(nèi)容管理平臺，以實現(xiàn)互動教學(xué)。

實施服務(wù)功能模塊主要包括：

1） 云點播服務(wù)。由于云平臺的存儲容量非常龐大，理論上可以存儲超過1000T容量的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)習(xí)者可以按照自身的學(xué)習(xí)層次點擊由教學(xué)老師制作的學(xué)習(xí)課件，這些學(xué)習(xí)課件分類成若干，學(xué)習(xí)者只需找到自身的學(xué)習(xí)進度課件即可。

2） 云直播服務(wù)。教學(xué)者可以事先在云平臺發(fā)布直播信息，公開教學(xué)課程直播時間表，學(xué)習(xí)者在指定時間內(nèi)即可登錄平臺進行在線直播教學(xué)。

3.2 實時服務(wù)平臺

1） 互動協(xié)作平臺。該平臺的操作流程是客戶使用終端打開瀏覽器（最好是IE）即可進行登錄。登錄后通過網(wǎng)站的各欄目就可以看到教師準備的多種不同格式的教學(xué)視頻、音頻和作業(yè)布置。此外，客戶在指定時間內(nèi)還可以在線和教師進行學(xué)習(xí)互動，可以在線和教師討論學(xué)習(xí)上的問題。該平臺通過互動協(xié)作模塊利用多層安全模型用于該平臺的數(shù)據(jù)保護，安全模型通過128位的傳輸層安全性和256位的高級加密標準加密，此外，還有多種方式的安全策略可供選擇。

互動平臺不僅可以實現(xiàn)多媒體的共享、高品質(zhì)視頻電話會議、以及在線分組討論，還具有獨特的在線上機功能，該功能相當(dāng)于QQ模塊的遠程協(xié)助，通過在線上機功能實現(xiàn)用戶異地操作遠程計算機的要求。不僅如此，互動協(xié)作平臺還支持在線聊天、多種形式的在線學(xué)習(xí)測試以及24小時在線小秘書以及新穎的注意力指示器等功能，這些功能讓使用者可以進行多種形式的學(xué)習(xí)。endprint

2） 插播互動。這種基于云架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教育平臺還可以實現(xiàn)插播互動。即在教學(xué)中實現(xiàn)對學(xué)生測試成績以及評價的瀏覽、共享以及點評，就跟真實的課堂教學(xué)一樣，學(xué)生做完測試可以馬上跟教師溝通討論，這種功能極大的提高了用戶學(xué)習(xí)的積極性和熱情，因此在線學(xué)習(xí)質(zhì)量有了很大的提升。對于插播互動的模塊設(shè)計，主要由評價系統(tǒng)、互動公告審核模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、播出控制等模塊組成。

4 平臺關(guān)鍵技術(shù)

4.1 教學(xué)節(jié)目單管理

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中教學(xué)節(jié)目單的設(shè)計是整個設(shè)計中的關(guān)鍵一個模塊，它和常規(guī)的教學(xué)平臺的音頻表、音頻表同樣都是整個教學(xué)平臺中的基本要素。教學(xué)節(jié)目單不僅可以清晰的告知用戶整個平臺的節(jié)目預(yù)告，方便用戶掌握教學(xué)時間，而且還可以利用整個平臺的教學(xué)搜索引擎方便查詢歷史教學(xué)節(jié)目。

4.2 協(xié)作平臺的實現(xiàn)

在整個基于云技術(shù)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計中，協(xié)作平臺是整個設(shè)計中的核心部分，它是一整套跨平臺的即時通信方案，是一種基于H.264視頻標準以及網(wǎng)絡(luò)P2P技術(shù)的解決方案，該方案由客戶端以及服務(wù)器兩部分組成?？蛻舳擞脕韺崿F(xiàn)語音、視頻的交互使用；服務(wù)器端用于平臺的業(yè)務(wù)層和第三方平臺協(xié)作控制。該協(xié)作平臺具有廣泛的可擴展性，支持C++、ASP、.Net以及Delpli等語言開發(fā)。

4.3 版權(quán)保護措施

由于國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺具有很強的同質(zhì)化現(xiàn)象，因此為了保證本平臺的獨一性，因此進行了平臺視頻內(nèi)容版權(quán)的保護措施，即進行了實時干擾以及防盜鏈設(shè)計來保護教學(xué)內(nèi)容的版權(quán)，這樣就可以避免非注冊用戶瀏覽教學(xué)視頻和相關(guān)資料。此外，對于注冊用戶也進行了一定限制，例如僅可在線觀看，不能進行下載，這樣就避免了用戶下載后用作其他用途。

5 系統(tǒng)適用情景

基于云技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺主要適用于高校的選修課、講座、職業(yè)培訓(xùn)、考研教學(xué)等，同時還可以進行MBA、MPA課程的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)以及高校外語、政治等公共課的學(xué)習(xí)。通過本網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的開放式教學(xué)，這樣用戶就可以不再需要通過校內(nèi)網(wǎng)進行登錄操作，而是可以在任何一個有互聯(lián)網(wǎng)的地方，利用電腦或者移動網(wǎng)絡(luò)終端都可以進行在線學(xué)習(xí)。這樣對于學(xué)生而言，學(xué)習(xí)途徑就變的非常廣泛，可以在任何時間、任何地方通過多種形式的設(shè)備進行學(xué)習(xí)；對于教師而言，可以通過該平臺隨時對學(xué)生的問題以及作業(yè)進行批閱，在上班路上、時間閑余、家里都可以登錄該平臺和學(xué)生實現(xiàn)互動，同時有效監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

這種基于云技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺還具有很好的模塊擴展性，不僅可以適用于高校的教學(xué)應(yīng)用，對于社會教學(xué)機構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)培訓(xùn)同樣具有很強的適用性。通過該平臺即可實現(xiàn)各種行業(yè)的行業(yè)培訓(xùn)、考試，還可以作為一種免費的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)習(xí)平臺資源內(nèi)建大家較為感興趣的計算機培訓(xùn)資料、教學(xué)等。

同時，還可以成為網(wǎng)站嵌入的一部分，成為網(wǎng)站的教學(xué)欄目，可以對廣大網(wǎng)友在線進行各種類型的直播活動，這樣不僅可以吸引網(wǎng)站流量，而且對于網(wǎng)站的社會效應(yīng)以及社會責(zé)任感都有很大的幫助。

6 云技架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺的意義

6.1 成本降低、資源共享

云計算是用一種成本相對低廉的硬件配置進行運行，這對于傳統(tǒng)的大型服務(wù)器而言，成本降低了4/5，并且作用不僅沒有降低，而且資源共享的范圍和共享速度都有了明顯的提升。

6.2 提升了高校整體教學(xué)質(zhì)量和效率

云計算利用儲藏在網(wǎng)絡(luò)空間的龐大的數(shù)據(jù)資源，為眾多的師生可以在同一時間進行各種快速訪問和使用，這對于提高高校整體教學(xué)質(zhì)量和效率有著很大的促進作用。

7 結(jié)束語

基于云架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺的應(yīng)用和推廣，從根本上改變了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式。云技術(shù)提供了一種全新的高效、便捷的維護方式，為節(jié)省校園網(wǎng)絡(luò)維護的人力物力提供了非常好的幫助，有效提高了資源的利用率和效用，也為高校師生的教學(xué)互動提供了便捷。

不過，云計算作為新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在目前的使用過程中，還有著很多局限和不足，這就需要使用者在云計算不斷的運用中繼續(xù)發(fā)現(xiàn)問題，以便讓開發(fā)者有針對性的進行升級和完善，以提升性能，從而讓云技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻：

[1] 王向明.面向高校的數(shù)字化校園設(shè)計研究[D].西北大學(xué)，2011.

[2] 劉剛剛.淺析云計算的發(fā)展研究[D].北京理工大學(xué)，2011.

[3] 林偉德.云計算在高校網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的各種應(yīng)用[J].計算機科學(xué)，2012，3（10）

[4] 張大同.在云計算環(huán)境中搭建數(shù)字化校園平臺[J].河北大學(xué)學(xué)報，2012（29）.

[5] 羅波.云計算：體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J].通信學(xué)報，2011（3）.endprint