一種基于云計算的在線式家用輔助教學平臺的設計與實現

吳碧霞

（閩北職業技術學院，南平 353000）

1 引言

在線輔助教學平臺就是通過互聯網進行教學輔助，家用輔助教學平臺就是基于互聯網為學生提供一種家庭輔助式教學形式。這種學習模式可減少學習者對于課堂教學的依賴，學習時間、地點和內容可由學習者自行決定，使得學習的自由程度大大提升，同地使得學習者能夠獲得海量學習資源。傳統課堂教學中，學習教材、知識點以及教學進度基本一致，在基于網絡資源的教學模式中，學習者的主觀能動性將得到充分發揮，學習才可按照自己和知識水平、理解能力來選擇性地學習，從而能夠充分利用時間，大大提升學習效率[1-2]。

在線教育平臺以多媒體技術和計算機網絡技術為基礎，使學習內容真正的實現了網絡化。云計算是隨著網絡技術發展而產生的一種新技術。云計算可以根據用戶需求提供海量數據服務，它可以充分利用和共享各個網絡節點的資源。云計算技術與教學的有效合理結合是實現教育信息化的重要途徑，云計算技術在教學中的應用，對于我國教育事業產生深遠的影響或許會帶來教育行業的變革[3-4]。

2 云計算

近幾年來隨著網絡數據資源急劇膨脹，出現了一種新型網絡計算技術-云計算技術，該技術的出現極大方便了用戶調用各類網絡應用程序，各類應用程序都被存儲在特定的網絡數據中心，各類網絡資源被整合在一起并可被若干個用戶所共用。目前世界各國的互聯網資源不但數量巨大而且毫無規則、雜亂無章，隨著網絡用戶數量的劇增，現有網絡系統的數據存儲與處理能力的不足與日益增長的網絡用戶數量之間的矛盾是當前制約各國網絡發展的主要矛盾。如果將分散的網絡資源進行整合并統一調度則可大大提高網絡系統的數據吞吐能力。云計算技術的出現則大大改善了這一情況，并使得客戶端計算能力對用戶網絡體現的影響明顯減小，用戶可以從“云”端得到計算處理能力，這將帶來良好網絡體驗[5]。

圖1 云計算系統結構圖

云計算可以為不同用戶在網絡的各個架構層面上提供服務，服務的順序是按相關網絡結構進行的。云計算的核心目標是動態解決各個用戶瞬時需要的計算能力和存儲空間問題，并實時動態監管各類用戶來滿足他們不同的應用需求。與傳統基礎架構相比，云計算基礎框是將計算虛擬化、存儲虛擬化以及網絡虛擬化等相關技術與各種硬件基礎設施資源進行整合形成一個虛擬資源空間，如圖1所示。各類資源有機組合形成一個資源利用率高、成本消耗低、可用性高、耗能低的系統。并且通過云管理層的自動化管理為用戶提供能夠按需動態擴展、快速部署系統應用和高效智能的服務[6]。

3 平臺總體設計

3.1 基本目標

網絡在線教學對于傳統課堂教學是一種補充，學習者在只要在有網絡的地方就能參與學習，并根據自己的實際情況自主學習和反復學習，同時各類優質教育資源能得到充分共享，有利于解決教育資源分配不均的問題，使得欠發達地區的教育資源得到有效補充，促進教育資源的平衡高效利用，提高新知識、新技術的傳播速度。基于云計算技術在線教學服務平臺的最大特點是基于“云”技術構建系統，使得系統最大限度上發揮“云”的各種優點，實時性和高速處理能力將是最大優勢。

3.2 用戶功能設計

下面對不同用戶對平臺相關教學功能的需求進行設計。

3.2.1 學生用戶功能

查看功能：當登錄系統后，可以自動查看系統發布的公告，及時了解最新動態。

選擇學習：學生用戶可以根據學習目的或者專業特長，選擇符合個人實際的課程進行學習。

自我測試：學生可以通過系統的測試功能自身情況進行檢查，及時查找不足。

在線交流：學生可以向老師或其他學生發送信息或留言，在學習的過程中也可與他人進行在線實時交流。學生用戶可以將一些優秀的學習資料上傳到系，經過審核后，系統將正式發布此學習資料，各類用戶均可下載。

資源下載：系統各類學習資料和視頻、自測試題對于學生用戶開放可任意下載這樣用戶的學習將不再受有無網絡信號的限制。

3.2.2 教師用戶功能

計劃發布：教師用戶具有學習計劃發布的權限與功能，新的學習計劃上傳后，系統會及時通知各個注冊用戶。

資源上傳：教師用戶可以將各類學習資料，如教學大綱、教學輔導材料等上傳到系統，各類用戶均可下載，各類學習資源共享。

資源收集：教師用戶可瀏覽和下載別人共享的學習資源，及時了解最新學習需求，從而更有效和有針對性地背課。

在線交流：教師可通過網絡直播授課，學生可以分布在世界各地；能在線與學生進行交流，回答學生的問題。

3.2.3 家長用戶功能

信息獲取：家長用戶通過系統可以得到最新課程動態。

情況反饋：家長可以將孩子學習進度、自測成績等學習數據傳給老師，同時可以向老師提供相關的意見和建議。

動態了解：家長可以從系統平臺上掌握到學生學習動態，如測試成績、課后練習等等，從而更有針對性指導孩子進行學習。

3.2.4 系統管理員功能

公告發布：管理員具有發布公告權限，能及時通知系統中的所有用戶。

權限設定：管理員具有系統最高操作權限，可設定不同用戶的權限。

平臺維護：管理員能夠對系統的各類信息進行管理，規范平臺秩序和保證網絡平臺健康運行。

3.3 系統實現方案

3.3.1 系統結構

圖2 系統總體結構組成

在線教學平臺主要由操作系統、用戶界面、服務器、各類資源等幾部分組成?；谠朴嬎慵夹g進構建的在線教學平臺的架構主要由用戶層、客戶端、應用層、管理層、數據層以及基礎設施層組成。應用層是整個教學平臺各類服務提供者，管理層給在線平臺提供各類維護，數據層是平臺各類資源的保障，基礎設施層是在線平臺的硬件基礎，平臺總體結構組成如圖2所示。

3.3.2 系統實現

系統可采用云平臺、云應用和云存儲三級結構，基于移動 B/S 架構，給網絡用戶提供基于網絡瀏覽器的在線平臺系統，基于網絡接口協議，為用戶提供平臺在線瀏覽、在線學習與資料上傳下載和在線交流等功能，系統的各類數據保持同步。

系統平臺總體上采用C/S框架，個別功能可采用B/S框架。

（1）系統運行環境

服務器在cent OS 7.4，Windows server 2016 操作系統上運行。系統選擇開源軟件承擔Web服務軟件開發功能。

（2）平臺開發工具

教學平臺系統的相關開發工具如表1所示。

表1 系統平臺開發工具

（3）系統的實現步驟

系統的具體步驟主要分為三個步驟，如圖3所示，首行要構建開發環境，其次是建立系統目錄結構，第三步是各個任務功能模塊的設計建立。

圖3 系統實現的主要步驟

4 結束語

隨著互聯網科技的發展，互聯網與人們的生活結合日益緊密，網絡學習已成為人們的一種學習方式。因此發展具有高穩定性、大存儲空間和低成本的在線教育平臺其必要性不言而喻。云平臺具有強大的數據存儲能力，而用戶可以從云端隨時下載自己所需要的資料，而在云平臺強大的硬件資源的支持下，用戶的各類請求將得到迅速響應，多用戶訪問系統時，造成系統響應遲緩或癱瘓等問題將有避免。因此基于云計算的在線教育平臺，將為會一個數據資源巨大、操作使用便利、網絡功能強大的學習平臺。