基于云計(jì)算的校園網(wǎng)智能學(xué)習(xí)平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)

洪燕璇

摘要：隨著云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，其已經(jīng)在校園信息化系統(tǒng)中得到了普及和應(yīng)用。為了能夠提高教學(xué)管理的自動(dòng)化、智能化和信息化水平，文章提出采用云計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)校園網(wǎng)智能學(xué)習(xí)平臺(tái)，虛擬化教學(xué)軟硬件資源，教師、學(xué)生通過(guò)平臺(tái)獲取云端賬戶，可以多用戶并發(fā)登錄平臺(tái)管理，使用教學(xué)資源，并且能夠?qū)崿F(xiàn)斷點(diǎn)續(xù)傳、記錄學(xué)習(xí)課程進(jìn)度等功能，以期提高學(xué)習(xí)的自主性和積極性，改善教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；智能學(xué)習(xí)平臺(tái)；數(shù)據(jù)庫(kù)；虛擬化

隨著學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大，學(xué)生人數(shù)迅速增加，導(dǎo)致教學(xué)軟硬件資源無(wú)法有效地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。同時(shí)，學(xué)校各類信息系統(tǒng)安裝運(yùn)行、升級(jí)維護(hù)比較復(fù)雜，學(xué)生在正常使用過(guò)程中頻繁發(fā)生毀壞、故障，影響學(xué)生正常學(xué)習(xí)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算已經(jīng)成為解決上述問(wèn)題的重要技術(shù)。本文基于云計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)了校園網(wǎng)智能學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以有效地改進(jìn)教學(xué)軟硬件環(huán)境，給教師、學(xué)生分發(fā)一個(gè)云端登錄賬戶，可以提高學(xué)習(xí)系統(tǒng)的安全性和有效性。該系統(tǒng)可以記錄學(xué)生學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)續(xù)傳，能夠持續(xù)學(xué)習(xí)課程資源，進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)效果。

1云計(jì)算概念及應(yīng)用

隨著海量數(shù)據(jù)信息時(shí)代的到來(lái)，云計(jì)算和云服務(wù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展里程碑式的貢獻(xiàn)之_。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)相比，云計(jì)算環(huán)境使用矩陣的連接方式可以將數(shù)以千萬(wàn)的計(jì)算機(jī)連接在一起，云計(jì)算技術(shù)具有更加強(qiáng)大的處理性能，同時(shí)也比較容易訪問(wèn)，能夠提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。云計(jì)算環(huán)境中所有的數(shù)據(jù)都保存在云端數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此用戶只要具備云端賬戶名和登錄密碼就可以登錄云服務(wù)器進(jìn)行功能處理和數(shù)據(jù)處理，處理完畢之后可以通過(guò)云服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳輸至用戶端，這樣就可以更好地為人們提供服務(wù)。此外，云計(jì)算任務(wù)具有定制性、虛擬化的特點(diǎn)，同時(shí)還能夠提供良好的可擴(kuò)展性，針對(duì)性地為用戶提供周到的服務(wù)。

目前，云計(jì)算技術(shù)在校園網(wǎng)智能學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，可以利用云計(jì)算服務(wù)技術(shù)的3層關(guān)鍵平臺(tái)，將教學(xué)軟硬件資源進(jìn)行虛擬化，提高系統(tǒng)用戶接入的并發(fā)性，主要層次包括應(yīng)用服務(wù)層（SaaS）、管理中間件層和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）。具體每一層的內(nèi)容如下所述：

應(yīng)用服務(wù)層（SaaS）：該層能夠?yàn)閷W(xué)生用戶、教師用戶、教學(xué)管理用戶提供云端服務(wù)接口和管理服務(wù)接口，用戶只需要登錄云端賬號(hào)和密碼，即可進(jìn)入云端系統(tǒng)，訪問(wèn)系統(tǒng)資源。

（2）管理中間件層：管理中間件層是云計(jì)算虛擬化教學(xué)服務(wù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)用服務(wù)層和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）接口，提供上下通信、資源調(diào)度監(jiān)控、服務(wù)器負(fù)載管理、用戶訪問(wèn)管理、應(yīng)用服務(wù)管理、計(jì)費(fèi)管理和安全管理等，以便系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高性能服務(wù)，提高用戶使用感知。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）：可以管理底層通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、應(yīng)用服務(wù)器等硬件資源，并且將資源虛擬化，以保證用戶訪問(wèn)系統(tǒng)擁有足夠的資源，能夠進(jìn)行高速的應(yīng)用邏輯業(yè)務(wù)處理，并且可以保存用戶學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。

2基于云計(jì)算的校園網(wǎng)智能學(xué)習(xí)平臺(tái)功能分析

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)校開發(fā)了許多教學(xué)、管理系統(tǒng)，包括學(xué)籍管理系統(tǒng)、多媒體教學(xué)系統(tǒng)、成績(jī)管理系統(tǒng)等。不同的應(yīng)用系統(tǒng)采用不同的系統(tǒng)架構(gòu)、開發(fā)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致許多教學(xué)管理服務(wù)系統(tǒng)無(wú)法共享數(shù)據(jù)資源，降低了管理系統(tǒng)的共享性、協(xié)同性。隨著云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)，教師、學(xué)生和管理人員對(duì)信息化系統(tǒng)辦公的角度不同，需要的功能服務(wù)不同，因更容易引起多個(gè)系統(tǒng)之間的無(wú)法協(xié)作，矛盾和問(wèn)題也更加突出。具體的云計(jì)算環(huán)境下，教學(xué)管理服務(wù)系統(tǒng)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

學(xué)校購(gòu)置教學(xué)設(shè)備較少，無(wú)法承擔(dān)復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)；學(xué)校教學(xué)設(shè)備使用中學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)不一，造成病毒泛濫，信息的安全性差；教學(xué)設(shè)備更新速度快，造成巨大的重復(fù)性投資；教學(xué)時(shí)空受到極大的約束和限制；學(xué)校教學(xué)設(shè)備維護(hù)人員較少，不能夠充分保證完成教學(xué)任務(wù)。

為了解決上述問(wèn)題，本文基于云計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬的智能學(xué)習(xí)平臺(tái)，通過(guò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬的桌面教學(xué)環(huán)境，有效地利用學(xué)生擁有的各種終端設(shè)備，只需要提供一個(gè)安全的接入賬號(hào)，即可訪問(wèn)云服務(wù)平臺(tái)中的各種教學(xué)資源，不受時(shí)空限制地學(xué)習(xí)。

智能學(xué)習(xí)平臺(tái)可有效解決當(dāng)前教學(xué)過(guò)程中存在的時(shí)空受限、設(shè)備更新代價(jià)高、教學(xué)質(zhì)量低等問(wèn)題，改善學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)空環(huán)境、設(shè)備環(huán)境、人文信息環(huán)境、組織環(huán)境、情感環(huán)境等，優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)流程，提高教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生能夠更加友好地掌握學(xué)習(xí)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，本文采用了原型化需求分析方法，針對(duì)學(xué)校不同的用戶類別，導(dǎo)出了系統(tǒng)需要完成的相關(guān)的功能。智能學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用用戶主要包括以下幾類：（1）教育科研類用戶：這類用戶主要包括教授、研究員，云服務(wù)平臺(tái)可以按需分配其所需要的軟硬件環(huán)境，并且提供集中式大的科研資料保存庫(kù)。（2）教師用戶：教師在進(jìn)行課程教學(xué)管理過(guò)程中，可以通過(guò)智能學(xué)習(xí)平臺(tái)搜集好的教學(xué)課件，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)的主動(dòng)性、趣味性和積極性，進(jìn)而改進(jìn)教學(xué)方法，提高學(xué)生的積極性。（3）學(xué)生用戶：傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)將學(xué)生學(xué)習(xí)的空間限制在機(jī)房?jī)?nèi)，學(xué)習(xí)的時(shí)間限制在上課期間，因此無(wú)法充分發(fā)揮教學(xué)資源的利用性。學(xué)生用戶是云服務(wù)平臺(tái)使用最主要的對(duì)象，學(xué)生用戶可以使用各種終端設(shè)備，分別是PC、PDA、智能手機(jī)等，獲取定制的虛擬云桌面，訪問(wèn)云服務(wù)平臺(tái)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。（4）課程學(xué)習(xí)斷點(diǎn)續(xù)傳功能：有效記錄學(xué)生學(xué)習(xí)課程的時(shí)間，方便學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的過(guò)程及課時(shí)，具有重要的功能。智能學(xué)習(xí)平臺(tái)使用斷點(diǎn)續(xù)傳功能，能夠有效記錄課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度，不需要重復(fù)學(xué)習(xí)，并且能夠向?qū)W生推薦較好的學(xué)習(xí)課程，提供學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

3基于云計(jì)算的校園網(wǎng)智能學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)

智能學(xué)習(xí)平臺(tái)采用現(xiàn)代的分布式管理系統(tǒng)架構(gòu)，將一個(gè)系統(tǒng)分為3個(gè)層次，分別是用戶終端層、虛擬桌面應(yīng)用層和后臺(tái)服務(wù)層，各個(gè)層次之間采用相關(guān)的調(diào)用接口連接，使用嚴(yán)格的防火墻策略控制系統(tǒng)的訪問(wèn)權(quán)限，并且使用主動(dòng)防御體系，開發(fā)用戶訪問(wèn)端口。系統(tǒng)將后臺(tái)服務(wù)器與用戶的邏輯業(yè)務(wù)處理層分割開來(lái)，可以獨(dú)立地控制每一個(gè)層次的內(nèi)容，保護(hù)后臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器，并且可以定制個(gè)人學(xué)習(xí)桌面。智能學(xué)習(xí)平臺(tái)業(yè)務(wù)流程為：用戶可以使用各種PC，PDA，IPAD等用戶終端設(shè)備接入應(yīng)用服務(wù)器（WI），通過(guò)使用域控制器（AD）驗(yàn)證用戶的身份，并且能夠集中調(diào)控基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器集群，訪問(wèn)用戶的虛擬桌面以及分配給用戶相關(guān)資源，通過(guò)虛擬桌面系統(tǒng)進(jìn)入云服務(wù)平臺(tái)。在用戶進(jìn)行訪問(wèn)的過(guò)程中，系統(tǒng)采用隧道加密措施，以有效地保證用戶信息和訪問(wèn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

4結(jié)語(yǔ)

目前，基于云計(jì)算的智能學(xué)習(xí)平臺(tái)能夠改變傳統(tǒng)教學(xué)模型，打破時(shí)空限制，有效地將設(shè)備環(huán)境、時(shí)空環(huán)境、組織環(huán)境、情感環(huán)境和人文信息環(huán)境融合在一起，優(yōu)化教學(xué)流程，能夠提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)。