基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享設(shè)計(jì)與研究

范穎 劉夢(mèng)

摘 ?要： 設(shè)計(jì)基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享平臺(tái)，平臺(tái)由云基礎(chǔ)設(shè)施層、云系統(tǒng)服務(wù)層、云應(yīng)用層和云客戶端層組成。其中，云系統(tǒng)服務(wù)層內(nèi)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的業(yè)務(wù)邏輯。平臺(tái)依照使用者的權(quán)限差異將使用者功能劃分成教師與學(xué)生兩個(gè)功能模塊：教師功能模塊可管理學(xué)生、團(tuán)隊(duì)、課程、直播等內(nèi)容，編輯、生成與審批試卷，完成創(chuàng)建、布置、統(tǒng)計(jì)學(xué)生作業(yè)以及上傳教學(xué)資源等內(nèi)容;利用學(xué)生功能模塊可實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源下載、在線作業(yè)、在線考試以及討論交流等功能。平臺(tái)性能驗(yàn)證結(jié)果顯示，所設(shè)計(jì)平臺(tái)共享資源數(shù)量多、內(nèi)容全面，共享服務(wù)效果與平臺(tái)應(yīng)用性能得分率均高于0.75，說(shuō)明該平臺(tái)對(duì)增強(qiáng)教學(xué)效果有較大幫助，能夠有效增強(qiáng)教育公平性。

關(guān)鍵詞： 云平臺(tái); 在線教育; 課程資源共享; 業(yè)務(wù)邏輯; 教學(xué)資源; 云計(jì)算; 平臺(tái)設(shè)計(jì); 平臺(tái)性能驗(yàn)證

中圖分類號(hào)： TN710?34; G741 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2020）01?0175?04

Design and research of online education course resource sharing

based on cloud platform

FAN Ying， LIU Meng

Abstract： An online education course resource sharing platform based on cloud platform is designed. The platform is composed of cloud infrastructure layer， cloud system service layer， cloud application layer and cloud client layer， among which the business management system in the cloud system service layer is adopted to realize the business logic of the platform. The users′ functions in the platform is divided into two function modules： teachers′ function module and students′ function module， according to the different permissions of users. The teachers′ function module can be used to manage students， teams， courses and live broadcasts to edit， generate and approve examination papers， and fulfill the creation， arrangement， statistics of students′ homework and upload teaching resources. The students′ function module can be used to realize the functions of teaching resource download， online homework download， online examination and discussion. The platform performance verified results show that the designed platform has a large number of shared resources， comprehensive contents， and the sharing service effect and the scoring rate of platform application performance are both higher than 0.75， indicating that the platform is of great help to enhance the teaching effect and can effectively enhance the fairness of education.

Keywords： cloud platform; online education; course resource sharing; business logic; teaching resource; cloud computation; platform design; platform performance verification

0 ?引 ?言

在線教育發(fā)展至今已有20年之久[1]，為學(xué)生提供了一個(gè)自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)，但在線教育課程資源建設(shè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)并不樂(lè)觀[2]。隨著教育信息化、現(xiàn)代化與課程改革等概念的提出，在線教育課程資源建設(shè)成為教育改革新的研究方向。隨著在線教育課程深入開(kāi)展，各在線教育資源平臺(tái)花費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力收集在線教育課程資源，但這些資源未得到有效利用，出現(xiàn)各平臺(tái)課程資源重復(fù)建設(shè)、適用資源少、資源質(zhì)量參差不齊、結(jié)構(gòu)異化導(dǎo)致資源共享效果較差等問(wèn)題[3]，無(wú)法滿足學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)的需求，嚴(yán)重制約了現(xiàn)代化教育發(fā)展的步伐。為解決上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享平臺(tái)。作為云計(jì)算服務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)，云平臺(tái)在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上提供了不同計(jì)算資源的統(tǒng)一管理與動(dòng)態(tài)分配服務(wù)[4]，具有成本低、效率高，可以處理海量資源的特點(diǎn)[5?6]。可實(shí)現(xiàn)對(duì)海量在線教育課程資源的有效建設(shè)和管理，通過(guò)虛擬化技術(shù)細(xì)化物理資源分配單元[7]，提高在線教育課程資源利用效率，提升在線教育課程資源共享平臺(tái)應(yīng)用效果。

1 ?在線教育課程資源共享平臺(tái)

基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享平臺(tái)采取集中管理模式[8]，各學(xué)校均可利用互聯(lián)網(wǎng)連接平臺(tái)，共享平臺(tái)硬件資源，獲取平臺(tái)功能服務(wù)。

1.1 ?平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享設(shè)計(jì)方法共由4個(gè)層級(jí)組成[9]，由上至下分別是云基礎(chǔ)設(shè)施層、云系統(tǒng)服務(wù)層、云應(yīng)用層和云客戶端層，具體如圖1所示。

平臺(tái)最上層為云基礎(chǔ)設(shè)施層，該層中主要包含服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等。服務(wù)器主要分為PC服務(wù)器與云計(jì)算服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、帶寬等按需的IaaS云基礎(chǔ)設(shè)施功能[10]。平臺(tái)中間層包括云系統(tǒng)服務(wù)層和云應(yīng)用層，這兩層的主要功能分別是向系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供接口與軟件運(yùn)行環(huán)境和提供在線的軟件SaaS服務(wù)[11]。其中，云應(yīng)用層利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線互動(dòng)教學(xué)，設(shè)計(jì)互動(dòng)教學(xué)、在線作業(yè)、考試管理與虛擬實(shí)驗(yàn)室等功能模塊。平臺(tái)最下層為云客戶端層，其主要為使用者提供移動(dòng)終端，如計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)和平板電腦等，使用者通過(guò)移動(dòng)終端可連接在線教育課程資源共享平臺(tái)。

1.2 ?業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享設(shè)計(jì)方法中，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)由業(yè)務(wù)管理器、服務(wù)定位器、業(yè)務(wù)組件與數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象共同組成，其主要功能是實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的業(yè)務(wù)邏輯，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換請(qǐng)求發(fā)送至業(yè)務(wù)管理器后，業(yè)務(wù)管理器調(diào)取對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)組件完成業(yè)務(wù)。在需要數(shù)據(jù)庫(kù)操作的情況下，調(diào)取的業(yè)務(wù)組件利用數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象操作數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)反饋信息經(jīng)由統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口返回?cái)?shù)據(jù)模型內(nèi)。

全部應(yīng)用程序客戶端在搜索、創(chuàng)建業(yè)務(wù)組件過(guò)程中均采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口公共機(jī)制，全部需訪問(wèn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口公共機(jī)制服務(wù)對(duì)象的客戶端均要實(shí)施定位工作。在大量類型有所差異的客戶端循環(huán)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口服務(wù)，且統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口代碼頻繁出現(xiàn)在這些客戶端的條件下，易形成代碼重復(fù)問(wèn)題[12]。同時(shí)，構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口原始環(huán)境對(duì)象將造成大量資源被占用，在業(yè)務(wù)組件本地對(duì)象上搜索會(huì)加劇資源占用量大這一問(wèn)題。大量客戶端循環(huán)請(qǐng)求一致的Bean本地對(duì)象時(shí)，會(huì)顯著降低平臺(tái)應(yīng)用程序性能。為解決上述問(wèn)題，平臺(tái)中的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)利用服務(wù)定位器抽取全部統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，降低原始環(huán)境構(gòu)建、業(yè)務(wù)組件本地對(duì)象搜索和業(yè)務(wù)組件對(duì)象創(chuàng)建的難度。為提高平臺(tái)運(yùn)行性能，數(shù)個(gè)客戶端可循環(huán)利用服務(wù)定位器以降低代碼復(fù)雜性。

1.3 ?平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)平臺(tái)功能過(guò)程中，依照使用者權(quán)限的差異性，在線教育課程資源共享平臺(tái)將使用者功能劃分成教師與學(xué)生兩個(gè)模塊[13]，由于使用者具有不同的應(yīng)用需求，因此各模塊被劃分為數(shù)個(gè)子功能模塊，如圖3所示。

圖3中，教師功能模塊由首頁(yè)、管理、資料、考試與作業(yè)等七個(gè)子功能模塊組成;學(xué)生功能模塊由在線學(xué)習(xí)、在線考試與在線作業(yè)等五個(gè)子功能模塊組成。教師功能模塊與學(xué)生功能模塊中的考試與作業(yè)等子功能模塊緊密相連，構(gòu)建一個(gè)有機(jī)整體。

1） 教師功能模塊

教師利用管理模塊實(shí)現(xiàn)學(xué)生、團(tuán)隊(duì)、課程、直播等內(nèi)容管理[14];通過(guò)考試模塊實(shí)現(xiàn)試卷編輯、生成、導(dǎo)入、發(fā)放與審批等功能;作業(yè)模塊主要作用是實(shí)現(xiàn)教師對(duì)學(xué)生作業(yè)的創(chuàng)建、布置、審批與統(tǒng)計(jì);資料模塊中存儲(chǔ)了教學(xué)資料，供學(xué)生下載自學(xué)的視頻內(nèi)容;討論模塊和通知模塊分別用于教師發(fā)布討論話題、回復(fù)學(xué)生問(wèn)題和發(fā)布管理通知。

2） 學(xué)生功能模塊

學(xué)生功能模塊中的在線學(xué)習(xí)模塊為學(xué)生提供了視頻與課件等學(xué)習(xí)資料，學(xué)生依據(jù)自身需求點(diǎn)擊不同視頻或課件完成在線學(xué)習(xí);在線考試模塊的功能與在線作業(yè)模塊一致，都是為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)[15]。成績(jī)好壞體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握的情況，當(dāng)成績(jī)不理想時(shí)，需要再次學(xué)習(xí)，以便更好掌握知識(shí)點(diǎn);交流討論模塊的主要功能是向教師與學(xué)生提供一個(gè)交流的環(huán)境，提升學(xué)生自主思考能力與合作能力，更好地達(dá)成教學(xué)目的。學(xué)生使用教學(xué)資源下載模塊下載的教學(xué)資源是教師上傳的教學(xué)資料。

1.4 ?在線作業(yè)與考試模塊

基于云計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)的在線作業(yè)與在線考試是在線教育課程資源共享平臺(tái)內(nèi)的主要模塊，這兩個(gè)模塊與平臺(tái)劃分的教師功能和學(xué)生功能緊密相連，通過(guò)這兩個(gè)模塊可體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。利用云平臺(tái)，客戶端無(wú)需任何設(shè)置，使用者依照自身需求設(shè)置在線作業(yè)與在線考試模塊的功能。在線作業(yè)模塊設(shè)計(jì)如圖4所示。

2 ?平臺(tái)性能驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享平臺(tái)性能，分別從平臺(tái)功能、平臺(tái)應(yīng)用效果分析和疲勞強(qiáng)度測(cè)試等方面對(duì)平臺(tái)性能進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如下。

2.1 ?課程資源共享結(jié)果

在平臺(tái)搜索欄中輸入關(guān)鍵詞“數(shù)學(xué)”后，通過(guò)在線教育課程資源共享平臺(tái)訪問(wèn)獲取的在線教育課程資源共享結(jié)果如圖5所示。

圖5在線教育課程資源共享結(jié)果顯示，在搜索欄中輸入“數(shù)學(xué)”關(guān)鍵詞后，平臺(tái)根據(jù)關(guān)鍵詞內(nèi)容將教師上傳的相關(guān)課程資源共享給使用者，其中包括：絕對(duì)值、商的近似值、角的分類、繪圖教學(xué)、凸輪設(shè)計(jì)、頻率計(jì)算等不同類型的課程資源，共享資源數(shù)量多、內(nèi)容全面，滿足使用者自主學(xué)習(xí)的需求。

2.2 ?平臺(tái)功能測(cè)試

利用黑盒測(cè)試方法測(cè)試本文平臺(tái)功能，具體過(guò)程為：設(shè)定測(cè)試用例，確定輸入數(shù)據(jù)及操作條件，對(duì)比平臺(tái)運(yùn)行后得到的結(jié)果與實(shí)際需求，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。表1中的功能測(cè)試結(jié)果顯示，本文平臺(tái)的功能服務(wù)達(dá)到使用者的功能需求，滿足在線教育課程資源共享各項(xiàng)業(yè)務(wù)邏輯。

2.3 ?平臺(tái)應(yīng)用效果分析

為明確本文平臺(tái)的應(yīng)用效果，實(shí)驗(yàn)通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查形式向50位來(lái)自不同地區(qū)使用本文課程資源共享平臺(tái)的教師展開(kāi)調(diào)查?；厥諉?wèn)卷50份，有效回收率為100%。利用F檢測(cè)法統(tǒng)計(jì)問(wèn)卷調(diào)查收集的數(shù)據(jù)，結(jié)果如表2所示。

由平臺(tái)應(yīng)用效果分析結(jié)果可知，在線教育課程資源共享服務(wù)效果與平臺(tái)應(yīng)用性能的得分率[Fi]均高于0.75，說(shuō)明本文平臺(tái)在線教育課程資源共享應(yīng)用效果較好，主要原因是：在線教育課程資源共享服務(wù)效果良好，課程資源豐富，實(shí)用性強(qiáng)，且資源獲取難度較低，對(duì)增強(qiáng)教學(xué)效果有較大的幫助;平臺(tái)應(yīng)用性能較好，具有使用簡(jiǎn)單、快捷、安全性高等優(yōu)勢(shì)，能夠有效增強(qiáng)教育公平性。

2.4 ?疲勞強(qiáng)度測(cè)試

疲勞強(qiáng)度測(cè)試作為平臺(tái)性能測(cè)試的一部分，主要功能是判斷平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中由于資源不足或資源競(jìng)爭(zhēng)造成的運(yùn)行錯(cuò)誤。平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中受CPU或內(nèi)存等硬件設(shè)施條件的影響，有可能存在數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)絡(luò)帶寬資源短缺等問(wèn)題，這些問(wèn)題在平臺(tái)正常運(yùn)行狀態(tài)下通常無(wú)法明顯顯現(xiàn)，因此需要在多使用者長(zhǎng)時(shí)間并發(fā)使用平臺(tái)條件下測(cè)試平臺(tái)疲勞強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖6中疲勞檢測(cè)結(jié)果顯示，在20名教師長(zhǎng)時(shí)間并發(fā)上傳課程資源過(guò)程中，平臺(tái)傳輸性能出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是平臺(tái)運(yùn)行服務(wù)器存在網(wǎng)絡(luò)帶寬短缺問(wèn)題，并且平臺(tái)服務(wù)器共享過(guò)程中并發(fā)用戶的數(shù)量設(shè)置較少，通過(guò)硬件替換和修正并發(fā)用戶數(shù)量可改善上述問(wèn)題，使平臺(tái)正常運(yùn)行。

3 ?結(jié) ?論

信息化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與資源平臺(tái)建設(shè)技術(shù)的不斷成熟，使在線教育課程資源共享平臺(tái)的普及度大幅度提升。云平臺(tái)作為新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)，其通過(guò)云計(jì)算技術(shù)獲取互聯(lián)網(wǎng)中大量可用資源，通過(guò)軟件完成自動(dòng)管理。本文設(shè)計(jì)基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享平臺(tái)，該平臺(tái)是一個(gè)以“云計(jì)算”技術(shù)為設(shè)計(jì)理念，以使用者為導(dǎo)向的共享型在線教育平臺(tái)。平臺(tái)性能驗(yàn)證結(jié)果顯示，本文平臺(tái)共享資源數(shù)量多、內(nèi)容全面，功能服務(wù)滿足使用者功能需求，在線教育課程資源共享應(yīng)用效果較好，對(duì)增強(qiáng)教學(xué)效果有較大的幫助，能夠有效增強(qiáng)教育公平性。

參考文獻(xiàn)

[1] 石娟.國(guó)際視域下大規(guī)模在線開(kāi)放課程特征分析：基于中、英、美、加、澳五國(guó)MOOC的比較研究[J].比較教育研究，2016，38（5）：90?98.

[2] 倪玉琴，陸松巖，趙明明.教育信息化視閾中的開(kāi)放教育公共課程資源建設(shè)研究[J].成人教育，2016，36（3）：78?82.

[3] 高平.新常態(tài)下高職院校創(chuàng)業(yè)教育資源共享體系研究[J].職業(yè)技術(shù)教育，2016，37（11）：39?43.

[4] 周鵬，李環(huán)，劉佩文，等.基于大數(shù)據(jù)的教育云服務(wù)績(jī)效評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)電化教育，2018（6）：22?28.

[5] 殷瑋川，何世偉，李玉斌，等.基于云計(jì)算的地鐵大數(shù)據(jù)分析方法研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2018，15（11）：281?288.

[6] 徐路.基于云計(jì)算技術(shù)的圖書館服務(wù)平臺(tái)實(shí)證研究：以“陶風(fēng)采”圖書館服務(wù)平臺(tái)為例[J].情報(bào)資料工作，2016，37（4）：56?61.

[7] 岳海鵬，唐小林，楊成波，等.基于教育云的體育教學(xué)模式構(gòu)建研究：以乒乓球國(guó)家級(jí)精品課程為例[J].成都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，41（3）：115?120.

[8] 翟軍，陳紅玉.基于RSS的在線教育資源發(fā)布與訂閱[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2015，11（31）：7?9.

[9] 桑子華，喻愛(ài)惠.基于XenApp技術(shù)的區(qū)域性教育資源云平臺(tái)安全布署[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，39（1）：55?60.

[10] 羅彬，張慶梅，馬步國(guó)，等.組織學(xué)與胚胎學(xué)國(guó)家精品課程的轉(zhuǎn)型升級(jí)與共享資源建設(shè)探究[J].解剖學(xué)雜志，2016，39（5）：644?645.

[11] 劉科研，吳志佳，賈東梨，等.基于云計(jì)算PaaS平臺(tái)的家庭微源網(wǎng)智能用電互動(dòng)模式[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（7）：2212?2218.

[12] 賈非，謝苗苗，楊涵舒.在線課程平臺(tái)用戶付費(fèi)行為影響因素研究：基于騰訊課堂數(shù)據(jù)的實(shí)證分析[J].消費(fèi)經(jīng)濟(jì)，2018，34（5）：72?77.

[13] 陳雪剛.基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)輿情藤蔓式串并行聚類方法研究[J].情報(bào)雜志，2017，36（2）：122?126.

[14] 莫勇，張海燕.基于云計(jì)算的電力數(shù)據(jù)在線安全分析并行化[J].控制工程，2017，24（4）：823?828.

[15] 張靜，王歡.基于ISM的在線教育平臺(tái)學(xué)習(xí)者持續(xù)學(xué)習(xí)行為的影響因素研究[J].中國(guó)電化教育，2018（10）：128?135.

作者簡(jiǎn)介：范 ?穎（1980—），女，黑龍江泰萊縣人，碩士，副教授，研究領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件等。

劉 ?夢(mèng)（1990—），女，河南湯陰縣人，碩士，助教，研究領(lǐng)域?yàn)榻逃夹g(shù)等。