基于云計算的網絡教學平臺設計與實踐

汪海

摘要：作為近年來新提出的一種計算模型，云計算在大容量數字化網絡教學領域有著重要的研究價值。該文在介紹云計算和網絡教學平臺技術背景的基礎上，分析了云計算在網絡教學平臺中的應用現狀及優(yōu)勢，設計搭建了一套基于云計算的網絡教學平臺框架，就自主學習、教學互動、教學資源管理和信息管理四個核心模塊的設計實現進行詳細介紹，并對云計算技術在網絡教學平臺的實踐及應用前景進行了探究。

關鍵詞：云計算；網絡教學；平臺設計

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）08-0122-02

1引言

隨著近年來互聯網及互聯網+技術的迅猛發(fā)展，預期相關的產業(yè)技術得到不斷推動，其中，分布式處理、并行處理和網格計算成為技術發(fā)展的主要方向。云計算作為一種新提出的計算模型，已經引起了越來越多的關注，成為了現代信息化建設必不可少的重要技術和方法。

通過云計算技術搭建網絡教學平臺，能夠使得平臺使用更加人性化，設計更加簡單，教師、學生及管理者可自由進入云端系統(tǒng)，不再受到傳統(tǒng)教學平臺時間、地點、環(huán)境的限制，隨時隨地查看相關的軟硬件教學資源，并在模擬環(huán)境中開展模擬實驗等教學活動?；谠朴嬎愕木W絡教學平臺式順應了時代發(fā)展，迎合未來的趨勢，具有設計及開發(fā)成本較低、教學容量巨大、使用方便快捷等優(yōu)點，必將為教學方法帶來巨大革新。

然而，云計算技術在現有網絡教學平臺中的應用還處于起步階段，缺乏系統(tǒng)性的論述和設計，本文在介紹云計算和網絡教學平臺技術背景的基礎上，分析了云計算在網絡教學平臺中的應用現狀及優(yōu)勢，設計搭建了一套基于云計算的網絡教學平臺框架，就自主學習、教學互動、教學資源管理和信息管理四個核心模塊的設計實現進行詳細介紹，并對云計算技術在網絡教學平臺的實踐及應用前景進行了探究。

2云計算與網絡教學平臺

2.1云計算

云計算是近年來提出的一種計算模型，到目前為止，業(yè)界對云計算還沒有統(tǒng)一的定義，目前比較認可的定義是：云是一個資源池，包含了大量可用的虛擬資源，如硬件、I/O服務、開發(fā)平臺等，這些虛擬資源可根據不同的負載進行動態(tài)重新配置，以達到更高的資源利用率。

云計算的核心特點是“云服務”，云服務機制對用戶是透明的，用戶不需要了解云計算的具體機制，只需在另一端接入網絡，就可以隨時隨地獲取云計算所提供的服務。不僅如此，云計算系統(tǒng)具有集成的海量存儲和高性能的計算能力，通過數據冗余和分布式存儲方式實現數據存儲，確保了所提供服務的可靠性、高可用性和多樣性。同時，云計算提供了高層次的編程模型，用戶僅通過簡單的學習即可編寫云計算程序，并在“云”系統(tǒng)上運行，極大地方便了用戶獲取其所需的服務。

2.2網絡教學平臺

網絡教學平臺是遠程教育平臺的一種，是指搭建在互聯網上，利用相關軟件工具，通過網絡服務實現遠程教與學活動的信息系統(tǒng)，其面向用戶主要包括系統(tǒng)管理者、教學服務提供者和教學服務接收者，平臺應實現課程開發(fā)與管理、教學支持及服務、教學活動管理等主要功能。

網絡教學平臺能夠為教育活動打破時間、空間等限制，有效解決教學資源分配不均衡的問題。遠程教育平臺在很大程度上反映了一個國家或地區(qū)的教育水平，尤其是在我國東西部發(fā)展不均衡的發(fā)展中國家，大力建設推廣網絡教育平臺對于經濟不發(fā)達地區(qū)教育水平的提高有著重要的意義。

2.3云計算在網絡教學平臺中的應用

目前云計算技術已被廣泛應用在網絡教學平臺的建設過程中，例如，澳洲約有75%的高校實現了學生郵件的云端化服務，美國一些基金會已面向多所高校師生提供云服務，在國內發(fā)展和應用較好的主要有內地中國科學技術大學研發(fā)的“瀚海星云”校園云服務平臺，以及中國臺灣大學研發(fā)的“筋斗云”系列平臺。

與傳統(tǒng)的互聯網技術相比，將云計算技術運用在網絡教學平臺有如下明顯優(yōu)勢：

（1）效率高：云計算技術通過集成方式實現不同物理資源的統(tǒng)一管理和調配，系統(tǒng)升級、信息發(fā)布、資源管理等操作均可通過批處理實現，系統(tǒng)管理員可對系統(tǒng)實現集中、高效的日常維護和管理。

（2）可用資源多：接入云系統(tǒng)的用戶可按照統(tǒng)一的接口標準和規(guī)范，將不同數據源放到統(tǒng)一的云數據中心，通過資源共享和協同工作，使得可用資源成倍增加。

（3）靈活性強：云計算采用集中存儲方式，能夠支持對不同類型的應用終端提供服務，同時還支持不同類型終端間的服務轉換，方便了師生通過電腦、手機、平板等各類移動終端隨時隨地進行教學活動。

（4）可靠性高：云計算技術通過分布式存儲和數據冗余確保數據的可靠性，但基于網絡技術的架構必然存在的風險隱患，因此在設計過程中應考慮數據加密機制等安全策略，確保系統(tǒng)的安全可靠。

（5）成本低廉：通過云計算技術搭建網絡教學平臺可利用云端共享資源實現，無需專門的系統(tǒng)軟硬件成本，同時，基礎設施及系統(tǒng)維護均可托管至云端進行，極大地縮減了平臺建設和運維成本。

3基于云計算的網絡教學平臺設計

本文基于云計算技術提出了網絡教學平臺的框架，如圖1所示，由下至上分為服務層、管理層和應用層㈣。其中，服務層主要提供數據存儲功能，包括教學資源中心數據庫及其他數據庫，提供教學過程中所需的軟件資源、硬件資源及網絡資源。管理層為本平臺的核心服務組建，涵蓋了本系統(tǒng)四個功能模塊：自主學習模塊、教學互動模塊、教學資源管理模塊和信息管理模塊。應用層主要實現對系統(tǒng)用戶的服務，為教師、學生、管理層等系統(tǒng)使用人員提供瀏覽器或客戶端作為系統(tǒng)入口，通過統(tǒng)一的用戶認證實現對系統(tǒng)的訪問。

3.1自主學習模塊

自主學習模塊主要是由網絡教學平臺設計者和學習者共同發(fā)起完成。該模塊一般包含以下子功能模塊：個人學習資源庫子模塊、個人學習計劃管理庫子模塊、個人模擬實驗庫子模塊以及資源搜索子模塊等。

個人學習資源庫子模塊主要用于保存學習者個人學習資料，實現學習者隨時、隨地進行學習的需求，便于學習者開展學習活動；個人學習計劃管理庫子模塊主要用于幫助學習者根據自身學習意愿、學習習慣以及學習特點制定個人學習計劃，提高學習者學習效率；個人模擬實驗庫子模塊主要用于設置學習所需的模擬實驗環(huán)境，為學習者提供盡可能接近于真實情況的實驗環(huán)境；資源搜索子模塊主要用于為學習者提供查詢所需的學習資源的功能，便于學習者完成學習。

3.2教學互動模塊

自主學習模塊主要是由網絡教學平臺設計者和學習者共同發(fā)起完成。該模塊一般包含以下子功能模塊：個人學習資源庫子模塊、個人學習計劃管理庫子模塊、個人模擬實驗庫子模塊以及資源搜索子模塊等。

個人學習資源庫子模塊主要用于保存學習者個人學習資料，實現學習者隨時、隨地進行學習的需求，便于學習者開展學習活動；個人學習計劃管理庫子模塊主要用于幫助學習者根據自身學習意愿、學習習慣以及學習特點制定個人學習計劃，提高學習者學習效率；個人模擬實驗庫子模塊主要用于設置學習所需的模擬實驗環(huán)境，為學習者提供盡可能接近于真實情況的實驗環(huán)境；資源搜索子模塊主要用于為學習者提供查詢所需的學習資源的功能，便于學習者完成學習。

3.3教學資源管理模塊

教學資源管理模塊主要是由網絡教學平臺設計者和學習者共同完成設計。該模塊一般包含以下子功能模塊：網絡系統(tǒng)管理子模塊、云服務存貯設置子模塊、監(jiān)控管理子模塊以及系統(tǒng)配置子模塊等。

網絡系統(tǒng)管理子模塊主要用于系統(tǒng)使用者對系統(tǒng)進行網絡管理，便于配置系統(tǒng)的網絡功能；云服務存貯設置子模塊主要用于系統(tǒng)使用者對系統(tǒng)“云服務”存儲進行設置，配置教學資源的配置具體參數；監(jiān)控管理子模塊主要用于系統(tǒng)管理者對系統(tǒng)進行監(jiān)控及運維，從而能夠實現系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行、系統(tǒng)安全等，監(jiān)控對象包括：服務可用性、服務使用次數、當前連接數等；系統(tǒng)配置子模塊主要用于對接人資源的運行環(huán)境進行優(yōu)化管理配置。

3.4信息管理模塊

信息管理模塊主要是由網絡教學平臺設計者設計實現。該模塊一般包含以下子功能模塊：在線資源管理子模塊、在線信息管理子模塊以及在線環(huán)境管理子模塊。

在線資源管理子模塊主要用于系統(tǒng)管理者管理在線教學資源；在線信息管理子模塊主要用于系統(tǒng)管理者管理在線信息；在線環(huán)境管理子模塊主要用于系統(tǒng)管理者管理在線模擬環(huán)境。

4總結

云計算作為一種全新的計算機技術，能夠將地理分散、數量龐大的資源進行合理整合和集中管理，提供海量的共享平臺和方便的用戶服務。將云計算技術運用于網絡教學平臺，具有效率高、資源多、靈活性強、可靠性高、成本低廉等顯著優(yōu)勢。本文對基于云計算技術的網絡教學平臺設計與實踐進行了深入研究，為網絡遠程教育教學活動提供了一個新的思路。未來，云計算將以其方便、快捷、實用、安全等優(yōu)勢，在網絡遠程教育及其他基于網絡遠程服務活動中發(fā)揮更大的作用。