基于云存儲的移動自主學(xué)習(xí)平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

柳海燕

摘 要：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能設(shè)備和移動設(shè)備的普及，移動學(xué)習(xí)受到廣泛關(guān)注。本文以《數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計(jì)》課程為例，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于云存儲的移動自主學(xué)習(xí)平臺。該平臺不但解決了大量音視頻文件的安全、高效和低價(jià)存儲問題，而且可以使學(xué)習(xí)者隨時(shí)隨地獲取自己想要的知識信息，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的自主學(xué)習(xí)。該平臺已經(jīng)成為傳統(tǒng)課堂教學(xué)的重要輔助工具。

關(guān)鍵詞：云存儲；互聯(lián)網(wǎng)+；移動互聯(lián)網(wǎng)；自主學(xué)習(xí)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-8454（2017）13-0094-04

一、引言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[1]指出，要“加快解決經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對高質(zhì)量多樣化人才需要與教育培養(yǎng)能力不足的矛盾、人民群眾期盼良好教育與資源相對短缺的矛盾”。因此，各高校需要緊跟當(dāng)前科技發(fā)展的步伐，依據(jù)當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，不斷變革教學(xué)手段與加強(qiáng)教學(xué)資源平臺建設(shè)。

移動互聯(lián)網(wǎng)，就是將移動通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來，成為一體。伴隨著移動終端價(jià)格的下降、WIFI的廣泛鋪設(shè)以及4G時(shí)代的開啟，移動網(wǎng)民呈現(xiàn)爆發(fā)式增長趨勢。當(dāng)前很多企業(yè)正在對大數(shù)據(jù)如何在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用積極探索，這些都使得通過移動教育為用戶提供學(xué)習(xí)方案成為可能，即移動學(xué)習(xí)應(yīng)運(yùn)而生。移動學(xué)習(xí)[2]不受時(shí)間和空間限制，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，有著傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，必將在高校教學(xué)教改中發(fā)揮巨大作用。

本文結(jié)合近年來穩(wěn)居市場占有率第一的Android平臺，基于百度云存儲BOS服務(wù)，以《數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計(jì)》課程為例，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)自主學(xué)習(xí)平臺。該平臺不僅有效解決了大量音頻、視頻等教學(xué)資源的海量存儲問題，還可以方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。該平臺可以有效提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性與效果，成為提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的重要手段之一。

二、移動自主學(xué)習(xí)平臺的分析與設(shè)計(jì)

1.移動操作系統(tǒng)Android

Android是Google推出的基于Linux的開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦。根據(jù)市場研究公司Strategy Analytics公布的2016年第三季度全球手機(jī)市場的操作系統(tǒng)份額占比情況，在這一統(tǒng)計(jì)周期中（6至9月），全球Android手機(jī)的市場份額上升至87.5%，而蘋果的iOS系統(tǒng)則跌至12.1%。Android平臺目前擁有眾多硬件產(chǎn)品，隨著Google對于Android的不斷優(yōu)化完善和這些硬件企業(yè)強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，Android平臺正生機(jī)勃勃的成長著。

Android 系統(tǒng)以其平臺的開放性、終端的高性價(jià)比吸引著越來越多的開發(fā)者和用戶，因此，本文將在Android環(huán)境下開發(fā)移動自主學(xué)習(xí)平臺。

2.數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計(jì)課程分析

數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容較為抽象和晦澀，學(xué)生理解和掌握有一定的難度。因此，為數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計(jì)課程專門開發(fā)移動自主學(xué)習(xí)平臺來輔助學(xué)生學(xué)習(xí)，可以高效的利用學(xué)生的碎片化時(shí)間，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和效率。

3.平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)

由于本平臺涉及到大量供學(xué)生訪問學(xué)習(xí)的音頻、視頻文件，為保證其存儲的安全性及訪問性能，我們借助云端服務(wù)整合資源，實(shí)現(xiàn)視頻資源的云存儲。

經(jīng)過對用戶及其功能和性能的需求分析，基于云存儲的移動自主學(xué)習(xí)平臺，主要有三種類型的用戶角色，分別是管理員、教師和學(xué)生。平臺總體架構(gòu)如圖1 所示。

在本平臺中，由云存儲負(fù)責(zé)存儲音頻、視頻等大型文件，由普通數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲文本文件。學(xué)生使用Android客戶端通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行課程資源的訪問與使用，教師使用PC中的瀏覽器進(jìn)行移動自主學(xué)習(xí)平臺的課程資源管理與建設(shè)，管理員使用PC中的瀏覽器管理教師和學(xué)生。

4.功能模塊設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)了上述的平臺架構(gòu)之后，就可以根據(jù)平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)移動自主學(xué)習(xí)平臺的功能模塊?？傮w來說，平臺分為管理員模塊、教師模塊和學(xué)生模塊，這三個(gè)模塊的具體功能如圖2所示。

三、移動自主學(xué)習(xí)平臺的實(shí)現(xiàn)

本平臺在開發(fā)過程中，主要用到以下開發(fā)工具和關(guān)鍵技術(shù)。

1.開發(fā)工具

（1）Eclipse

本平臺采用Eclipse開發(fā)服務(wù)端網(wǎng)站，供管理員和教師訪問。Eclipse 是一個(gè)開放源代碼的、基于Java的可擴(kuò)展開發(fā)平臺。

（2）MySQL

考慮到運(yùn)營成本，本平臺只用云存儲來進(jìn)行音頻、視頻等大型文件的管理，一般的文本文檔采用MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲。MySQL體積小、速度快，其開放源碼的特點(diǎn)可以大大降低總體擁有成本，一般中小型網(wǎng)站的開發(fā)都選擇 MySQL 作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫。

（3）Tomcat

我們采用Tomcat作為基于云存儲的移動自主學(xué)習(xí)平臺服務(wù)端網(wǎng)站的服務(wù)器。因?yàn)門omcat 技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定，而且免費(fèi)，因而深受開發(fā)者的喜愛并得到了部分軟件開發(fā)商的認(rèn)可，目前已成為比較流行的Web 應(yīng)用服務(wù)器之一。

（4）Android Studio

本平臺采用Android Studio[3]進(jìn)行移動客戶端的開發(fā)，供學(xué)生通過此App隨時(shí)隨地進(jìn)行課程資源的訪問。Android Studio是一款簡單直觀、功能豐富且極具包容性的集成開發(fā)環(huán)境，在開發(fā)Android App方面比Eclipse更加高效易用。Google在2015年底已經(jīng)停止對Eclipse的ADT更新支持，推薦開發(fā)者使用Android官方集成開發(fā)環(huán)境Android Studio。Android Studio有基于Gradle的構(gòu)建支持，有功能更強(qiáng)大的布局編輯器。

（5）Git

本平臺開發(fā)過程中，采用Git[4]進(jìn)行版本管理。Git是一款免費(fèi)、開源的分布式版本控制系統(tǒng)，用于敏捷高效地處理任何或小或大的項(xiàng)目。

2.關(guān)鍵技術(shù)

（1）BOS

本平臺開發(fā)過程中，采用百度云存儲BOS進(jìn)行音頻、視頻等大型文件的存儲。百度對象存儲BOS（Baidu Object Storage），提供穩(wěn)定、安全、高效、高可擴(kuò)展的云存儲服務(wù)，支持最大5TB多媒體、文本、二進(jìn)制等任意類型數(shù)據(jù)的存儲。BOS連續(xù)2年通過可信云認(rèn)證，可以讓我們更放心地存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

BOS使用中涉及的核心概念有：

① Object：在BOS中，用戶操作的基本數(shù)據(jù)單元是Object。

② Bucket：Bucket可以理解為命名空間，一個(gè)存儲桶，所有Object都必需存儲在Bucket中。每個(gè)Bucket的名稱在BOS的一個(gè)Region內(nèi)具有唯一性。一個(gè)用戶最多可創(chuàng)建100個(gè)Bucket，但每個(gè)Bucket中存放的Object的數(shù)量和大小總和沒有限制，用戶不需要考慮數(shù)據(jù)的可擴(kuò)展性。

③ Referer白名單：Referer白名單即準(zhǔn)入列表，基于HTTP header referer字段的防盜鏈方法，目的是防止用戶存儲在BOS上的數(shù)據(jù)被其他人盜鏈。用戶可以通過BOS控制臺設(shè)置Referer字段的白名單。設(shè)置白名單后，只有Referer字段在白名單內(nèi)的用戶才可以訪問Bucket中存儲的數(shù)據(jù)，不在白名單內(nèi)的請求會被拒絕。但如果用戶的Referer為空，默認(rèn)可以訪問，不受白名單限制。

④ CDN加速：CDN不僅能為包括地圖、圖片、文檔在內(nèi)的靜態(tài)網(wǎng)頁加載進(jìn)行加速，也可為音頻、下載、游戲等業(yè)務(wù)提供加速服務(wù)，使網(wǎng)站可被高速訪問，有效提升網(wǎng)站的用戶體驗(yàn)。

（2）HttpURLConnection

本平臺開發(fā)的Andriod客戶端應(yīng)用，需要與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本平臺采用使用最廣泛的 HTTP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問。Android開發(fā)中使用HTTP協(xié)議訪問網(wǎng)絡(luò)，最常用的兩種方式是HttpURLConnection和HttpClient。

在Android 6.0（API 23）版本的SDK中，已將Apache HttpClient相關(guān)類移除，推薦使用HttpURLConnection。HttpURLConnection對大部分工作進(jìn)行了包裝，屏蔽了不需要的細(xì)節(jié)，體積較小，因而非常適用于Android項(xiàng)目。并且HttpURLConnection直接在系統(tǒng)層面做了緩存策略處理，可以加快重復(fù)請求的速度。由于其壓縮（GZip）和緩存機(jī)制可以有效地減少網(wǎng)絡(luò)訪問的流量，在提升速度和省電方面也起到了較大的作用。所以本平臺使用HttpURLConnection進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問。

為了訪問網(wǎng)絡(luò)，需要在AndroidManifest.xml中添加如下權(quán)限：

在使用過程中，為了實(shí)現(xiàn)回調(diào)，我們定義了接口HttpCallbackListener作為網(wǎng)絡(luò)請求返回監(jiān)聽器，該接口包含成功和失敗兩個(gè)回調(diào)方法。具體定義如下：

public interface HttpCallbackListener {

void onFinish（String response）；

void onError（Exception e）；

}

（3）GridView

在本平臺的客戶端主界面中，為了使界面友好，操作方便，我們設(shè)計(jì)了帶有分割線的GridView九宮格界面。我們把GridView嵌套到ScrollView中，定義了一個(gè)帶分割線的選擇器，具體代碼如下：

<？xml version="1.0" encoding="utf-8"？>

四、移動自主學(xué)習(xí)平臺的功能展示

為了便于在移動端部署應(yīng)用，我們將基于云存儲的移動自主學(xué)習(xí)平臺的Android客戶端命名為“口袋課堂”。“口袋課堂”的登錄界面和主要功能模塊界面，如圖3、圖4所示。

五、結(jié)束語

本文從設(shè)計(jì)開發(fā)的角度詳細(xì)闡述了基于云存儲的移動自主學(xué)習(xí)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)策略，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)在移動終端上，能讓學(xué)生充分利用零碎時(shí)間自主學(xué)習(xí)的平臺。本文對如何通過信息技術(shù)構(gòu)建移動自主學(xué)習(xí)平臺，從而推動學(xué)習(xí)的終身化，改革教學(xué)手段，有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）[DB/OL].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_838/201008/93704.html.

[2]胡通海.移動學(xué)習(xí)的定義、特征和結(jié)構(gòu)[J].軟件導(dǎo)刊，2010，9（7）：178-180.

[3]陳承歡.Android移動應(yīng)用開發(fā)任務(wù)驅(qū)動教程Android Studio + Genymot [M].北京：電子工業(yè)出版社，2016.

[4]羅力格，麥克庫羅著.Git版本控制（影印版）（第2版）[M].南京：東南大學(xué)出版社，2013.

（編輯：王曉明）