基于云計算共建共享高校教學資源庫的建設

陳濤

(安徽新聞出版職業(yè)技術(shù)學院計算機中心，安徽合肥230026)

基于云計算共建共享高校教學資源庫的建設

陳濤

(安徽新聞出版職業(yè)技術(shù)學院計算機中心，安徽合肥230026)

通過對目前高校教學資源庫建設情況的分析，依據(jù)教學資源庫的建設原則，提出一種基于云計算共建共享教學資源庫的思路：充分利用云計算、虛擬化、云存儲等技術(shù)實現(xiàn)一個共享性高、安全性高、拓展性好、適合標準化的共建共享教學資源庫；通過相關(guān)實驗分析傳統(tǒng)資源庫平臺與云計算資源庫平臺之間的性能差異，證明利用云計算及其技術(shù)可有效改進教學資源庫建設的相關(guān)工作.

云計算；共建共享；教學資源庫

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，高校信息化建設得到了飛速的發(fā)展，利用Internet開展教學工作也成為現(xiàn)代教育技術(shù)的一個重要組成部分.為了更好地開展網(wǎng)絡教學，搭建一個具有高開放性和高共享性的教學資源庫，成了各級高校開展網(wǎng)絡教學的首要任務.構(gòu)建一個符合實際教學需求，遵循資源庫建設原則的教學資源庫是一項非常復雜的工作，目前教學資源庫的建設還存在一系列問題[1]，例如共享性不突出、資源管理混亂、缺乏標準化工作等，所以本文提出一種構(gòu)建在云計算平臺上的共建共享教學資源庫的思路，利用云計算、虛擬化和云存儲等技術(shù)來建設符合實際教學需求的資源庫.

1 教學資源庫現(xiàn)狀分析

教學資源建設工作是專業(yè)建設和課程建設工作的前提和基礎[2].全國各高校都在積極開展課程建設、專業(yè)建設、資源建設和內(nèi)涵建設工作，以此來提高高校自身的辦學能力和高校之間的競爭力.目前各個高校都非常重視本校教學資源庫的建設工作，但是通過對已建設的高校資源庫進行調(diào)查和分析，可以發(fā)現(xiàn)普遍存在一些問題[3]，主要集中在：

（1）資源庫建設的不均衡

資源庫建設的不均衡主要體現(xiàn)在兩個方面.一方面?zhèn)鹘y(tǒng)教學資源庫建設多是高校自身的資源建設，出于對高校自身發(fā)展的要求，教學資源庫建設工作多傾向于高校的核心專業(yè)和核心課程，這也使得大部分非核心的專業(yè)和課程建設力度不夠，導致教學資源庫在專業(yè)和課程建設上的不均衡.另一方面教學資源庫建設在不同高校之間也存在著不均衡[4]，由于各個高校關(guān)注程度和投入程度不同，使得高校在教學資源庫建設上方面存在著明顯差距，再加上資源庫共享程度不高，使得這一差距越來越大.從這兩方面都可以看出，高校教學資源庫建設工作確實存在不均衡.

（2）投入和維護的成本高

資源庫建設是一項投入和維護成本都非常高的項目.如果要構(gòu)建一個較為完善的教學資源庫，不僅僅需要投入一定的資金來購買硬件設備，還需要有相關(guān)的技術(shù)團隊來進行資源采集、框架設計和系統(tǒng)維護.絕大部分的高校都沒有這樣的條件去建設獨立教學資源庫，這也使得資源庫的建設工作在一部分高校無法開展的原因.

（3）資源庫建設存在“信息孤島”[5]

目前大部分高校教學資源庫建設都是高校自身資源建設，缺乏高校之間的資源共享.其主要原因是由于資源庫平臺沒有提供開放性的數(shù)據(jù)交換接口，各個高校資源庫平臺無法進行數(shù)據(jù)分享，必然導致資源共享性不高.而部分具有開放接口的教學資源庫平臺也僅僅只能提供教學資源的查詢和瀏覽，無法進行高校之間教學資源庫的共享，實現(xiàn)真正意義上的數(shù)據(jù)資源同步.這也大大限制了教學資源庫的建設，形成了越來越多的“信息孤島”.

通過上面的分析可以看出，高校教學資源庫建設在很多方面還存在問題，如不均衡、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)挖掘和評審機制等[6].本文將針對以上問題提出一種全新的解決方案，即通過云平臺來構(gòu)建高校教學資源庫系統(tǒng)，并利用云計算技術(shù)、虛擬化技術(shù)和分布式存儲技術(shù)來解決在資源庫建設中遇到的相關(guān)問題，以此來降低資源庫建設的成本，提高系統(tǒng)資源的處理能力，可靠性、共享性和安全性.

2 云計算下共建共享教學資源庫整體框架

高校教學資源庫是一個管理教學相關(guān)資源，為師生提供資源訪問的信息化平臺.傳統(tǒng)教學資源庫建設多為高校內(nèi)部建設，本文提出共建共享教學資源庫的概念是為了更好地實現(xiàn)教學數(shù)據(jù)資源的共享，同時通過共建可以豐富教學資源庫內(nèi)容.這也使得共建共享教學資源庫不僅僅需要滿足傳統(tǒng)的教學資源庫要求，還需要滿足更好的交互性、實時性等要求.通過構(gòu)建在云平臺上的高校教學資源庫系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)以上需求，并能夠解決建設過程中的成本問題，維護問題和安全性問題.

2.1 高校教學資源庫的共建共享模式

針對目前高校教學資源庫存在的諸多問題，本文從管理模式上對高校教學資源庫建設工作進行了改進，將原來相對孤立的資源庫建設模式變成一種共同建設一起分享的模式，再加上云計算的相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建一套基于云計算技術(shù)的開放性管理模式，該模式有效地解決了資源的建設成本問題、重復建設問題、共享性問題和安全性問題[7].根據(jù)這一思路，設計云平臺下高校教學資源庫建設模式，整體模式結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 云平臺下高校教學資源庫共建共享模式

根據(jù)云平臺下高校教學資源庫共建共享模式可以看出:

（1）對于高校來說方便了教學資源的管理，提高了資源的共享性.通過云計算的相關(guān)技術(shù)，使得高校可以在節(jié)約資金的情況下，提供更好的教學資源管理工作，同時由于使用統(tǒng)一管理平臺，也方便了各個高校之間的資源共建共享，大大降低了資源的重復性，提高了資源的利用率.

（2）對于師生來說簡化了資源訪問的方式，通過統(tǒng)一的平臺實現(xiàn)跨高校之間的數(shù)據(jù)檢索，大大提高了訪問效率.同時更多了數(shù)據(jù)訪問方式，也給師生獲取教學資源帶來的方便，使得師生可以更好進行交流.

（3）對于資源管理者來說可以審核資源的正確性，通過平臺可以對數(shù)據(jù)資源進行有效和可靠的審核，從而保證教學資源的質(zhì)量.

共建共享模式可以解決一部分傳統(tǒng)高校教學資源庫所帶來的共享難、訪問難和管理難的問題，大大提高了教學資源庫的服務質(zhì)量.

2.2 高校教學資源庫的框架模型

針對上面提出的管理模式，本文相應的提出了一種基于云平臺教學資源庫的框架模型.該模型采用分層結(jié)構(gòu)設計，共分為5層，分別是物理層、基礎數(shù)據(jù)層、基礎設施層、軟件平臺層和應用層.

（1）物理層：負責處理整個資源庫的硬件基礎，包括基礎網(wǎng)絡環(huán)境、存儲設備和計算設備等，本層將利用云平臺中的虛擬化技術(shù)來實現(xiàn)硬件設備的虛擬計算和存儲服務，通過該技術(shù)可以大大降低高校的資金投入、并可為各個高校提供更好的計算和存儲服務.

（2）基礎數(shù)據(jù)層：利用物理層提供的云存儲和云計算來構(gòu)建教學資源庫的基礎數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的管理和維護，并提供監(jiān)控機制來保證數(shù)據(jù)的正確性.

（3）基礎設施層：負責為高層應用提供必要的基礎服務，包括：權(quán)限管理、工作流服務、數(shù)據(jù)交換服務和消息服務等.

（4）軟件平臺層：負責構(gòu)建資源庫平臺的基本模塊，它利用基礎設施層提供的服務和數(shù)據(jù)層提供的數(shù)據(jù)為應用層提供大量的基礎實現(xiàn)模塊，從而方便高層的使用.

（5）應用層：師生通過該層提供的訪問技術(shù)，使用資源庫平臺提供的各種服務，同時管理和維護人員也可以通過該平臺實現(xiàn)對資源庫的統(tǒng)一管理.

整體模型結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 云平臺教學資源庫整體框架模型

3 云計算下共建共享高校資源庫設計方案

高校教學資源庫是一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源庫，需要用來存儲試卷庫、課件庫、素材庫等教學資源，對數(shù)據(jù)存儲能力有著較高的要求.同時前面也提到，高校資源庫的建設存在投入大利用率低的特點，有部分高校資源存儲量大但高質(zhì)量資源少，也有部分高校資源嚴重不足，如何能夠充分利用各個高校的存儲資源來實現(xiàn)教學資源共建共享，成為一個非常迫切需要解決的問題.本文針對這一需求，提出了教學資源庫的云存儲，利用云存儲特征來提高高校數(shù)據(jù)資源庫的存儲能力和處理能力.存儲結(jié)構(gòu)設計如圖3所示.

圖3 共建共享資源庫存儲結(jié)構(gòu)設計

通過云存儲技術(shù)實現(xiàn)了存儲的虛擬化，解決了三個問題：

（1）提高利用率．由于采用虛擬化技術(shù)，可以根據(jù)各個高校的實際存儲需求動態(tài)分配存儲空間，從而大大提高了存儲空間的實際利用率.

（2）提高共享性．通過構(gòu)建統(tǒng)一分布式教學資源庫能方便各個高校分享資源庫中的教學資源，同時也可以實現(xiàn)高校本地資源庫數(shù)據(jù)的上傳，不斷豐富教學資源庫內(nèi)容的建設，突出了教學資源庫建設的共享性和共建性.

（3）提高安全性．云存儲具有更好的數(shù)據(jù)安全性，云存儲提供多種數(shù)據(jù)備份方式，可以大大提高數(shù)據(jù)存儲的安全性.

4 實驗環(huán)境搭建與數(shù)據(jù)分析

針對前面提出的相關(guān)設計思路，通過實驗來驗證傳統(tǒng)教學資源庫與云計算教學資源庫之間的差異.

4.1 環(huán)境搭建

實驗的Hadoop集群共包括1個NameNode，1個JobTraker和2個DataNode組成，所有節(jié)點的硬件配置全部采用Intel雙核3.0GHz，內(nèi)存4GB，硬盤500GB.整體配置如表1所示.

表1 Hadoop服務器配置表

Hadoop集群采用Master/Slave模式，即云平臺上的虛擬計算節(jié)點包括Master和Slave，其中Master存儲系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，而Slave節(jié)點則作為Master節(jié)點的備份.上表中可以看出，整個Hadoop集群是由一個Master節(jié)點和3個Slave節(jié)點構(gòu)成.通過Hadoop集群系統(tǒng)，可以構(gòu)建基礎的云計算平臺，任何平臺使用者都可以通過云平臺請求資源[9]，具體如圖4所示.

圖4 本次實驗Hadoop集群機構(gòu)

4.2 性能分析

教學資源庫建設中資源存儲和檢索能力是非常重要的指標，實驗對云平臺下海量教學資源的存儲和檢索能力進行分析，得出如圖5和圖6所示結(jié)果.

可以看出，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺下數(shù)據(jù)存儲與云平臺下數(shù)據(jù)存儲的差異.傳統(tǒng)方式下隨著用戶數(shù)量和數(shù)據(jù)量的不斷增加，數(shù)據(jù)讀取性能會快速下降，同時也導致系統(tǒng)響應速度下降嚴重，而云平臺下數(shù)據(jù)存取下降速度較慢，對客戶的響應時間影響也不大.在云計算平臺下還可以通過增加虛擬機數(shù)量來提高數(shù)據(jù)的檢索速度和系統(tǒng)響應時間.

圖5 資源庫存儲能力結(jié)果圖

圖6 資源庫存儲能力結(jié)果圖

5 結(jié)束語

隨著教學資源建設工作信息的程度越來越高，對于教學信息的存儲和檢索要求也越來越高，教學資源建設的重復度也大大增加，為此建設共建共享型的教學資源庫就顯得非常必要.本文針對共建共享型教學資源庫的建設提出了云平臺概念，并利用云平臺提供的云計算和云存儲能力，來提高教學資源庫的運行效率.通過實驗看出，基于云平臺的強大計算能力，為教學資源庫的運行提供了支持，提高穩(wěn)定性和可靠性.

[1]魏笑笑.云環(huán)境下高校教學資源的整合與教學方法的創(chuàng)新研究[J].陜西教育:高教版,2014(Z1):56-57.

[2]符水波.云服務:智慧校園發(fā)展的趨勢[J].中國教育技術(shù)裝備,2014 (1):47-50.

[3]阮燦華.基于云計算的SaaS模式的課程教學資源庫建設研究[J].智能計算機與應用,2013(01):57-59.

[4]楊洋.基于云計算的網(wǎng)絡課程資源庫建設[J].電腦開發(fā)與應用.2013 (1):25-28.

[5]章澤昂,鄔家煒.基于云計算的教育信息化平臺的研究[J].中國遠程教育,2010(6):66-69.

[6]趙明明,林衛(wèi)峰,張宏都,等.高校云計算平臺建設的發(fā)展趨勢[J].實驗技術(shù)與管理,2011(7):117-118.

[7]孫柏祥.云計算——高校教育信息化建設和發(fā)展的新模式[J].中國電化教育,2010(5):123-125.

[8]楊濱,王文霞.論“云服務”在教育低碳化中的合理應用[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2010,20(6):19-22.

[9]劉鵬.云計算[M].第二版.北京:電子工業(yè)出版社,2011.

【編校：王露】

The Construction of Co-Constructing and Sharing of the College Educational Resource Database Based on Cloud Computing

CHEN Tao
(Computer Center,Anhui Vocational College of Press and Publishing,Hefei,Anhui 230026,China)

Based on the analysis and research of current situation of college teaching resource database and on the basis of the principle of the construction of teaching resources,an idea of co-constructing and sharing teaching resources storehouse based on cloud computing,which makes full use of cloud computing,virtualization and cloud storage technology to achieve high sharing,high security,well-expansion and standardized situation of resource sharing,was put forward.Through the related experimental performance analysis of the differences between the traditional resource platform and cloud computing resource database platform,it proves that making use of cloud computing and its technique can effectively improve the related work of constructing teaching resources database.

cloud computing;co-constructing and sharing;teaching resources database

TP392;G642

A

1671-5365(2014)06-0115-04

2014-01-08修回：2014-05-08

安徽省省級特色專業(yè)（2011-198）

陳濤（1976-），男，講師，研究生，研究方向為軟件工程

時間：2014-05-16 11:06

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20140516.1106.003.html