基于云計算的教學資源共享平臺*

孔祥杰，楊 卓，夏 鋒，余辰笛

(大連理工大學軟件學院，遼寧 大連 116620)

基于云計算的教學資源共享平臺*

孔祥杰，楊 卓，夏 鋒，余辰笛

(大連理工大學軟件學院，遼寧 大連 116620)

隨著信息技術的飛速發展以及互聯網技術的日益成熟，越來越多的高等院校意識到利用現有技術更有效服務于教育事業的重要性和迫切性。利用GAE所提供的網絡應用程序框架、分布式存儲服務以及模板系統，本文提出一種基于GAE云計算服務的教學資源共享平臺，旨在最大程度上減輕教育機構在教學資源資金投入方面以及系統開發維護成本方面的負擔。

云計算輔助教學；教學資源共享；云計算；GAE

一、引言

隨著信息技術的飛速發展以及互聯網技術的日益成熟，越來越多的高等院校已經逐步意識到了利用現有的信息技術和互聯網技術更有效服務于教育事業的重要性和迫切性。通過建立服務于教學事業的網絡虛擬社區，充分利用教學資源共享的理念，進一步保證面向未來發展的優質教育服務，從而不斷地推進教育事業的可持續發展。傳統意義上的基于信息技術和互聯網技術的教育應用服務往往建立在教育機構自身搭建的軟硬件平臺基礎之上，要求校方在例如服務器機群的購置與維護、校內局域網絡的組建、應用服務的開發維護等諸多方面，投入十分可觀的資金與人力成本。這樣的需求，在如今世界經濟大環境尚處于恢復期、相當一部分的教育機構面臨著資金有限甚至短缺問題的情況下，顯然是無法得到滿足的。[1]

云計算概念的產生以及云計算服務的興起，似乎讓許多正面臨著上述窘境的教育機構看到了一絲希望。云服務供應商通過提供它們現有的應用程序接口，為用戶提供了間接使用上述所有類型云服務的可能。用戶所需要做的便是利用特定的應用程序接口去創建特定的網絡應用，從而訪問和實現他們所關心的相應服務功能。[2]因此，在云服務供應商為用戶所搭建的強大的服務平臺基礎之上，用戶以最小的代價去實現符合其需求的網絡應用已經成為了可能。而對于教育機構而言，最為現實的效果便是可以為基于信息技術和互聯網技術的教育應用服務免去一大筆在軟硬件資源開發維護方面的開支，讓這些節余的資金流向教育事業中那些更需要財政支持的環節中去，保證了教育事業更為有效、持續的發展。[3]

本文通過分析教育資源共享系統發展等特點，提出基于GAE（即Google App Engine）云計算服務的教學資源共享系統。其中，GAE作為Google推出的一項重要云服務，除了為用戶免費提供了強大的服務器集群以外，還集成了包括Google User認證和Gmail服務在內的等一系列網絡應用服務，極大方便了用戶的網絡應用調用Google提供的相關服務。基于GAE云計算服務的教學資源共享系統，一方面無疑能夠滿足傳統意義上教師和學生對于教學資源的共享與使用需求，另一方面也最大限度地減輕了那些面臨資金問題的教育機構在基于信息技術和互聯網技術的教育應用服務投入方面的財政負擔，確保了其教育事業更持續、良好的發展。

二、系統設計

1.系統功能性需求分析

本系統將核心業務功能大致劃分成了三大版塊，分別為教師版塊、學生版塊以及審核員版塊。其中教師版塊主要滿足了在校教師對于教學資源的上傳共享、適時更新和及時刪除等功能的需求；學生版塊主要基于在校學生對于教學資源的高效檢索、快速下載以及提供反饋方面的現實需要；審核員版塊則主要保證了系統審核員對整個教學資源共享平臺的日常維護工作和資源審核管理。

（1）教師版塊

教師，作為教學活動中主要的指導者，往往需要為學生提供充分的教學資源和學習材料。尤其進入到高等教育階段，這方面的資源一定程度上對學生的自主學習起到了至關重要的作用。因此，本系統將充分考慮這一現實情況，為教師用戶提供除了普通意義上的用戶功能以外，還設置了對資源進行上傳、更新、刪除等一系列高效的資源管理功能。值得一提的是，要成為教師用戶，必須首先注冊Gmail以擁有標識唯一身份的電子郵件帳戶，然后登錄本系統，進入到教師版塊的使用。

（2）學生版塊

學生，作為教學活動中主要的參與者，往往需要一個相對便捷的渠道和一種高效的方式，來獲取他們所需的教學資源和學習材料，以助于他們在學習上取得進一步進展。基于這一點，本系統將為學生用戶提供對教學資源進行高效檢索、快速下載、瀏覽查看以及提供資源信息反饋等一系列較為完善的輔助功能，幫助他們更準確、快速地定位到真正所需的教學資源，同時學生的信息反饋也將進一步促進本平臺未來提供更加優質的教學資源服務。此外，學生用戶使用本系統的相關功能時，無須登錄，將以匿名用戶身份進行標識。

（3）審核員版塊

審核員，作為本系統唯一指定的具有最高權限的管理員，肩負著對整個平臺上傳的所有教學資源進行詳細審核和系統管理的重要使命，負責了本系統的日常維護和管理工作。因而，本系統為審核員用戶設置了相應的資源審核管理以及回收站管理功能，一方面保證了審核員日常資源審核管理工作的高效性和實時性，另一方面也確保了本系統所分享的所有教學資源的優質性與可靠性。

2.系統結構設計

結合上述內容有關系統基于不同用戶現實需求的論述，本系統將在系統總體結構上分成三大模塊，分別對應的是教師業務模塊、學生業務模塊以及系統審核員業務模塊。

其中，教師業務模塊為在校教師提供了包括上傳教學資源、更新教學資源、移除教學資源、查看資源信息反饋、收發站內信件、修改個性化信息在內的一系列滿足信息化和網絡化教學需求的功能；學生業務模塊為在校學生提供了包括檢索教學資源、下載教學資源、瀏覽教學資源、添加教學資源信息反饋、添加系統信息反饋以及查看用戶個性化信息在內的一系列有助于學生自主學習的優質資源服務；而系統審核員業務模塊則為本系統審核員提供了包括審核教學資源、置頂教學資源、永久刪除教學資源、恢復回收站資源、收發站內信件以及審核用戶個性化信息在內的一系列能夠充分保證審核員進行有效的資源審核管理以及系統日常維護工作的服務措施。系統結構如圖1所示。

3.系統軟件架構設計

考慮到本系統將部署于GAE云計算服務平臺的基礎之上，同時也為了進一步貫徹軟件工程中所追求的“高內聚，低耦合”的傳統理念，因此，系統軟件架構將最終分為三大層次，分別為基于datastore的數據訪問層、基于webapp的業務邏輯層以及基于template的用戶表現層。

其中，基于datastore的數據訪問層不僅提供了直接操作系統數據庫的用戶接口，還自動處理了數據備份、集群以及負載平衡等伸縮性問題，并且可在數據存儲容量上無限擴展。基于webapp的業務邏輯層能夠讓開發者投入更多的精力到網絡應用的功能實現上，而不必過多糾纏于手動實現CGI標準中相應代碼所面臨的一些細節問題。而基于template的用戶表現層，更是能夠有效地把基于HTML文件的用戶表現層和基于webapp框架的業務邏輯層分離開來，這將很大程度上有助于本系統后期的維護工作。[4]

三、系統關鍵技術實現

1.上傳教學資源子模塊實現

首先，在資源上傳頁面通過調用blobstore所提供的成員方法create_upload_url，生成一個資源上傳鏈接，并且將該鏈接與資源上傳頁面同步載入，對用戶可見，并為用戶提供所需的資源上傳功能。于是，當用戶成功上傳了某一項資源以后，通過調用該項資源所對應的源文件信息blob_info的成員方法key，獲取該項資源源文件的鍵值，并且記錄到上傳資源的資源信息當中去。最后，通過調用應用程序輔助類AppHelper的成員方法isValidResource，來確認上傳資源信息的合法性，核查是否存在信息遺漏。只有通過合法性驗證的上傳資源信息才會最終被寫入到服務器數據存儲端，否則系統將跳轉回至資源上傳頁面，以等待用戶的再次操作。[5]

教師用戶在進入到資源上傳頁面以后，需要完成系統所要求的對上傳資源信息的填寫，并且從本地添加相應的資源源文件，點擊“上傳”按鈕便可完成操作。上傳以后的資源在經過系統審核以后才會發布到在線資源列表。具體操作如圖2所示。

2.下載教學資源子模塊實現

在資源下載頁面，通過設置與相應的源文件鍵值綁定之后的資源下載鏈接，從而為用戶提供所需要的資源下載功能。其中，首先通過調用urllib的成員方法unquote，將傳入的經編碼后的源文件鍵值進行解碼，然后調用blobstore的成員方法get來確認源文件內容是否存在。顯然只有在源文件內容存在的情況下，系統才能響應用戶的下載請求，否則系統將給出錯誤提示。最后通過調用頁面的send_blob方法來響應用戶的資源下載請求。

學生用戶在進入到資源下載頁面以后，可以查看該項資源的資源詳細信息以及資源用戶反饋信息，以決定是否繼續下載該項資源。通過點擊相應的資源下載鏈接，便可完成資源下載操作，并且在等待一段時間以后，遠程的服務器資源文件便可被下載到用戶本地。具體操作如圖3所示。

3.審核教學資源子模塊實現

首先，通過資源審核頁面的resrces字段值（其中保留了資源ID值），以及調用頁面request的get_all方法，來獲取審核員目前已經確認審核結果的所有教學資源。然后，通過調用Resource類的成員方法get_by_id得到所有上述教學資源的詳細信息。最后，將各相關資源最新的審核結果信息寫入到服務器數據存儲端，同時調用應用程序輔助類AppHelper的addSystemMail方法向用戶發送一封系統信件，讓用戶得以了解最終的資源審核結果。

審核員用戶在進入到資源審核管理頁面以后，可以選擇相應的需要進行審核管理的教學資源，通過點擊“審核/未審核”按鈕，來激活該資源相應的審核狀態。具體操作如圖4所示。

四、結束語

隨著信息技術的飛速發展以及互聯網技術的日益成熟，越來越多的教育機構，無論是各類高等院校，還是中小學校，都已逐步意識到了利用現有的互聯網信息技術更有效服務于教育事業的重要性和迫切性。然而，建立起這樣的教育應用服務所需要的成本開銷，已經成為眾多正在或者即將面臨財政危機的教育機構不得不面對的難題。不過，近年來，伴隨云計算服務的不斷商業化、成熟化，這項集高度可延展、安全可靠、高速穩定以及廉價等特性于一身的新興技術似乎讓上述那些面臨抉擇的教育機構看到了一絲曙光。

本文提出的GAE云計算服務的教學資源共享系統，旨在為在校教師提供最便利快捷的教學資源發布方式，為在校學生搭建一個最優質有效的自主學習平臺，并且保證系統審核員對于資源實時高效的審核管理。通過構建一個面向教學資源共享服務的可持續發展的虛擬網絡社區，一方面滿足傳統意義上教師和學生對于教學資源的共享與使用需求，另一方面也最大限度地減輕那些面臨資金問題的教育機構在基于信息技術和互聯網技術的教育應用服務投入方面的財政負擔，確保其教育事業更穩定、持續、健康的發展。☉

[1]Liao Hancheng.Design of University Teaching& Research Resources Sharing Platform Architecture Based on SaaS[J].Proceedingsof2009 4th InternationalConference on Computer Science&Education.2009,1061-1064.

[2]Fion S.L.Lee,Douglas Vogel,Moez Limayem. VirtualCommunity Informatics:WhatWe Know and W hat We Need to Know[J].Proceedingsof the 35th Hawaii International Conference on System Sciences.2002.

[3]M ichael Bieber,Ricki Goldman-Segall,Starr Roxanne H iltz.Towards Know ledge-Sharing and Learning in VirtualProfessionalCommunities[J].Proceedingsof the 35th Hawaii International Conference on System Sciences.2002.

[4]胡凡剛.教育虛擬社區與學習交往設計[J].中國電化教育,2006(2):23-26.

[5]高昂,段念,何峰等.Google API大全[M].北京:電子工業出版社,2009.

（編輯：楊馥紅）

G203

B

1673-8454(2012)11-0031-03

大連理工大學(本科生)教改基金課題“云計算輔助教學方法的研究與實踐”,大連理工大學研究生院教改基金（JP201006）。