基于云計算技術(shù)的高校教育在線管理系統(tǒng)

劉嬋

摘? 要： 為了有效提高傳統(tǒng)高校教育在線管理系統(tǒng)運行管理的有效性，提出基于云計算技術(shù)對高校教育在線管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化?；贐/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)和AT45DB80芯片改善系統(tǒng)硬件配置，為保障硬件配置運行，結(jié)合云計算對高校教育在線管理系統(tǒng)的信息分類管理算法進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)該算法改善信息分類算法和信息管理流程，實現(xiàn)高校教育在線管理系統(tǒng)的設(shè)計。最后通過實驗證實，基于云計算技術(shù)的高校教育在線管理系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)管理系統(tǒng)，具有更高的有效性，檢測結(jié)果可達(dá)到90%以上，充分滿足研究要求。

關(guān)鍵詞： 云計算; 高校教育; 在線管理; 教育平臺; 教學(xué)資源; 運行效率

中圖分類號： TN911?34; TP359? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）11?0097?04

College education online management system based on cloud computing technology

LIU Chan

（Wuchang Institute of Technology， Wuhan 430065， China）

Abstract： In order to effectively improve the effectiveness of the operation and management of the traditional online management system for college education， the online management system for college education is proposed and optimized based on the cloud computing technology. The hardware configuration of the system is improved on the basis of the B/S network management structure and the AT45DB80 chip. In order to guarantee the operation of the hardware configuration， the information classification management algorithm of the online management system for college education is optimized with the reference of cloud computing. In addition， according to the optimized algorithm， the information classification algorithm and information management process are improved to achieve the design of the online management system for college education. The experiment proves that the college education online management system based on the cloud computing technology is more effective than the traditional management system and the its detection result can reach more than 90%， which fully meets the research requirements.

Keywords： cloud computing; college education; online management; education platform; teaching resource; operating efficiency

0? 引? 言

隨著我國教育改革的進(jìn)一步深入，信息化教學(xué)模式已成為當(dāng)前時代發(fā)展的大趨勢，在該時代背景下，對當(dāng)前廣受關(guān)注的高校教育在線管理系統(tǒng)進(jìn)行研究和優(yōu)化具有重要意義[1]。在高校擴(kuò)招的情況下，對學(xué)生的信息管理數(shù)量急劇增長，導(dǎo)致高校教育在線管理系統(tǒng)在海量信息環(huán)境下運行效果不佳。基于以上問題，結(jié)合B/S結(jié)構(gòu)及云計算原理對系統(tǒng)的硬件配置和軟件運行算法進(jìn)行優(yōu)化，以便更好地解決教育現(xiàn)代化過程中潛在的信息管理不佳問題。

1? 高校教育在線管理系統(tǒng)設(shè)計

1.1? 教育在線管理系統(tǒng)硬件配置優(yōu)化

針對當(dāng)前的教育在線管理系統(tǒng)運行效率較低的問題，進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置。結(jié)合B/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)及AT45DB80芯片、ASP.NET處理器、MOSI單片機(jī)等設(shè)備提高系統(tǒng)運行效率和效果[2]。為保障系統(tǒng)硬件配置的合理性，首先對系統(tǒng)運行目標(biāo)和功能進(jìn)行規(guī)范，對不同模塊的性能要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，具體構(gòu)架如圖1所示。

在教育在線管理系統(tǒng)構(gòu)架中，管理內(nèi)容是通過前臺進(jìn)行展示的，用戶在客戶端進(jìn)行登錄，并進(jìn)行課程信息的查詢、電腦端考試等，而后臺主要負(fù)責(zé)整個管理系統(tǒng)的多方面資源分配。系統(tǒng)主要在Java Scrip模塊中開發(fā)了信息發(fā)布、信息改正、信息查詢等基礎(chǔ)信息管理功能，以便后續(xù)操作。在實現(xiàn)信息的處理后會輸入并存于數(shù)據(jù)庫匯總[3]。為保障對海量信息的管理和操作效果，對系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

基于上述高校教育在線管理系統(tǒng)硬件功能進(jìn)行介紹，其中添加了MOSI單片機(jī)，結(jié)合C451F數(shù)據(jù)管理模擬機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，并在數(shù)據(jù)管理器中添加集合攜帶SOCI的處理芯片，實現(xiàn)儲備空間最大化的目標(biāo)，為了實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的合理處理，對C451F系統(tǒng)的單片模擬機(jī)運行原理進(jìn)行展示，具體如圖3所示。

圖3中，spimosi（SPI Bus Master Output/Slave Input）是總線主輸出/從輸入，spimiso（SPI Bus Master Input/Slave Output）是總線主機(jī)輸入/從機(jī)輸出。

結(jié)合以上單片模擬機(jī)運行原理進(jìn)一步分析，MOSI單片機(jī)的數(shù)據(jù)信息采集信號主要通過對模擬機(jī)引腳數(shù)據(jù)的采集，對系統(tǒng)各部分主體時刻采集到的實時信息進(jìn)行更新，實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件配置的合理優(yōu)化，保證系統(tǒng)高效運行。

1.2? 高校教育在線管理系統(tǒng)軟件設(shè)計

為了更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出和管理效果，對單片模擬機(jī)采集數(shù)據(jù)和系統(tǒng)硬件中的芯片進(jìn)行關(guān)聯(lián)后復(fù)位，并對高校教育在線管理系統(tǒng)軟件運行流程進(jìn)行優(yōu)化。關(guān)聯(lián)復(fù)位效果，需要對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類計算處理，并簡化海量信息數(shù)據(jù)的處理流程。因此，把高校教育在線管理數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，以便根據(jù)用戶的信息需求隨時對里面的各類信息進(jìn)行查詢。具體的高校教育在線管理信息處理流程如圖4所示。

結(jié)合高校教育在線管理信息處理流程對信息處理算法進(jìn)行優(yōu)化。若高校教育在線管理系統(tǒng)的信息集合為[Q]，信息集可分為[K]層，其共性特征為[A]，異常特征為[B]，則對數(shù)據(jù)集任意信息特征進(jìn)行采集：

[Qk=EkA2;a，bWkB2;a，b] （1）

式中：[2]表示系統(tǒng)運行過程中的信息特征分辨率層級;[EkA2;a，b]表示數(shù)據(jù)融合值。

進(jìn)一步結(jié)合云計算和歐拉算法對信息管理程序因變量[x]和教學(xué)程序自變量[y]的關(guān)系數(shù)值進(jìn)行計算，具體算法如下：

[L≈n=0A+Bk=0A+By（xn）-x（yn）Qk]? ?（2）

進(jìn)一步對高校教育信息的特征類別等級進(jìn)行劃分和計算，具體可記為：

[L1=yn+Qk（xn+yn）Ln=（EkA+WkB）（xn+yn），? ? n=0，1，2，…] （3）

基于上述算法，套用B/S模型進(jìn)行客戶端信息管理，并對高校在線管理系統(tǒng)軟件運行步驟進(jìn)行規(guī)范，具體如下：

1） 輸入高校教學(xué)計劃，課程的任課教師普遍都在學(xué)期末以班級為單位輸入下學(xué)期的教學(xué)計劃。

2） 修改高校教學(xué)計劃，如果管理員或用戶發(fā)現(xiàn)對于已經(jīng)錄入的教學(xué)信息出現(xiàn)錯誤，或者想要修改計劃，則可以通過向上級進(jìn)行申請，得到審核批準(zhǔn)，再由相關(guān)工作人員重新授予權(quán)限給任課教師完成第二次正確的信息錄入。

3） 信息的統(tǒng)計查詢，系統(tǒng)的各部分用戶都有各自的統(tǒng)計功能和查詢權(quán)限，查詢的方式分別有個體查詢、組合結(jié)構(gòu)查詢。

4） 進(jìn)行錄入和導(dǎo)出教學(xué)計劃以及存儲備份，目的是為了保障信息不被泄露，所以系統(tǒng)會自動定期查看已有的數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有丟失的風(fēng)險就會自動開啟備份。普通用戶是沒有備份的權(quán)限的，只有系統(tǒng)的管理員具有。

基于上述步驟實現(xiàn)對海量教育信息進(jìn)行規(guī)范和分類管理，從而有效實現(xiàn)高校教育在線管理的研究要求。

1.3? 高校教育在線管理的實現(xiàn)

基于上述流程對教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，由于系統(tǒng)用戶端中存在較多用戶身份，包括：教師、學(xué)生、管理員三個主要身份。由于高校教學(xué)內(nèi)容繁重，其管理信息也相對較多，其中，教師用戶管理信息管理包括：教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點、教學(xué)難點、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方案、課時等信息;學(xué)生用戶信息管理內(nèi)容包括：學(xué)籍信息、作業(yè)情況、小組討論、實驗情況、論文完成情況、考核信息、考試成績等相關(guān)信息。管理員信息管理內(nèi)容包括：課件管理、題庫管理、素材管理、信息管理、案例管理等。

為保障信息管理效果，進(jìn)一步建立了教師信息管理和學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合E?R概念模型建立獨立的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行分類存儲，結(jié)合PIMS服務(wù)器、MySQL數(shù)據(jù)庫、SQLite客戶端，進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的分類設(shè)計，具體數(shù)據(jù)管理信息如表1～表3所示。

基于表1～表3信息進(jìn)一步對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在不同用戶進(jìn)入系統(tǒng)之后，其登錄身份需要進(jìn)行三次驗證，分別為：用戶賬號及密碼、用戶身份驗證、用戶信息查詢。為保障身份驗證和信息查詢的準(zhǔn)確性，再結(jié)合XML語句和云計算原理對系統(tǒng)SQL Server用戶信息數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行排查。在數(shù)據(jù)庫的UserInfo信息表格中對登錄請求進(jìn)行對比，判斷用戶和密碼是否正確，并根據(jù)用戶身份確定用戶所有權(quán)限，再由角色模塊的視野界面跳轉(zhuǎn)回用戶客戶端，如果發(fā)生密碼錯誤，就直接啟動全局直接跳轉(zhuǎn)，對教學(xué)信息進(jìn)行提示，并按照要求進(jìn)行數(shù)據(jù)信息管理排序。

表3? 管理員用戶信息

[字段名 數(shù)據(jù)類型 字段說明 信息內(nèi)容 ID CHAR（15） 遠(yuǎn)程教育 課件庫 RoleID TEXT（2） 教學(xué)資源 題庫 Name TEXT（1） 資源管理 素材庫 CourselID CHAR（16） 信息維護(hù) 信息庫 ChapterID Boolean 網(wǎng)絡(luò)運維 案例庫 Type CHAR（17） 資源類型 網(wǎng)絡(luò)課程庫 lessonPertod TINYINT 數(shù)據(jù) 遠(yuǎn)程教學(xué)平臺 ]

具體的管理步驟如下：

Step1：對教育系統(tǒng)中不同用戶的身份進(jìn)行驗證，對教學(xué)信息和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行輸入存儲備份處理，以便隨時提取。

Step2：根據(jù)存儲信息進(jìn)行在線評估，判斷信息影響數(shù)值，并隨時挖掘數(shù)據(jù)特征，追蹤數(shù)據(jù)變化數(shù)值，以便進(jìn)行信息數(shù)據(jù)源的實時管理。

Step3：針對已知的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行類別分析和判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)種類的劃分，以便管理。

基于上述步驟對高校在線系統(tǒng)信息管理流程進(jìn)行優(yōu)化，具體的系統(tǒng)設(shè)計流程如圖5所示。

基于圖5對系統(tǒng)的核心功能模塊進(jìn)行優(yōu)化，從而更好地滿足用戶需求，有效實現(xiàn)對海量高校數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分類管理的研究目標(biāo)。

2? 實驗結(jié)果分析

為驗證基于云計算技術(shù)的高校教育在線管理系統(tǒng)的運行效果，與傳統(tǒng)在線管理系統(tǒng)運行效果進(jìn)行對比檢測。

2.1? 實驗環(huán)境

為保障實驗檢測效果的合理性和有效性，對實驗環(huán)境和參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范。實驗環(huán)境選擇了IntelPentiumI V166MXGHz配置，SVGA顯卡，內(nèi)存至少達(dá)到168 MB，且存儲空間達(dá)到了80 GB以上。Web服務(wù)器端操作系統(tǒng)選擇Windows NT Information Server 4.2和Windows 2000/XP，TCP/IP版網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL Server 2000。瀏覽器為Internet Explore 5.2。在實驗過程中，分別使用管理員、教師、學(xué)生賬號測試，測試各個功能模塊中功能是否能實現(xiàn)，以及不同角色的使用權(quán)限是否正確區(qū)分。

2.2? 結(jié)果與分析

在上述實驗環(huán)境下，對比傳統(tǒng)系統(tǒng)和基于云計算技術(shù)的高校教育在線管理系統(tǒng)的運行效果并進(jìn)行記錄。為方便記錄，將基于云計算技術(shù)的高校教育在線管理系統(tǒng)運行檢測結(jié)果記為A，傳統(tǒng)對比系統(tǒng)檢測結(jié)果記為B，具體實驗結(jié)果如圖6所示。

觀察圖6可知，在實驗過程中，分別對系統(tǒng)中三個核心信息種類進(jìn)行劃分并檢測，并分別記錄對三種核心信息的管理效果。觀察檢測結(jié)果可知，相對于傳統(tǒng)管理系統(tǒng)而言，本文提出的基于云計算技術(shù)的高校教育在線管理系統(tǒng)對教師、學(xué)生、管理員信息的檢測曲線可達(dá)到90%以上，但傳統(tǒng)系統(tǒng)檢測結(jié)果最高數(shù)值僅可達(dá)到40%，證明基于云計算技術(shù)的高校教育在線管理系統(tǒng)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法的三種檢測曲線，充分滿足研究要求。但檢測過程中發(fā)現(xiàn)，基于云計算技術(shù)的高校教育在線管理系統(tǒng)的檢測曲線波動性相對較大，說明該系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性相對較低，仍有待進(jìn)一步優(yōu)化。

3? 結(jié)? 語

為適應(yīng)教育改革和時代發(fā)展要求，本文設(shè)計系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)功能需求劃分系統(tǒng)功能模塊，確定模塊中的子功能，直到最后實現(xiàn)對應(yīng)功能，對系統(tǒng)功能及性能進(jìn)行測試。在后的研究中還需對某些方面進(jìn)一步深入，比如：功能模塊中的功能還要更加明確;操作界面的合理性及系統(tǒng)中權(quán)限的控制還要進(jìn)一步優(yōu)化等。

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