基于Hadoop虛擬仿真教學管理系統研究

彭銀，趙秀麗

（六盤水職業技術學院，貴州 六盤水 553000）

1 需求分析

Hadoop虛擬仿真教學管理系統的設計是為了給學校教務管理人員和教學老師提供教學資源，以及對學生平時學習進行管理，從而實現網絡化、智能化的教育教學管理模式。平臺的設計要不斷完成各種課程資源在該平臺上實現共享、教學，不斷完成各種課程所需實驗環境。

平臺分為前臺系統和后臺系統的設計，前臺系統主要提供學生登錄系統進行學習，主要包括幾大模塊：個人信息管理（修改手機、密碼等基礎信息），全部課程（必修和選修），實驗項目管理（實驗任務書和實驗環境），學習記錄（統計個人學習情況），消息管理（通知和討論），考察管理（作業和考試）。后臺管理主要提供管理員和教師登錄系統進行教育教學管理，主要包括幾大模塊統計分析管理、學生管理（班級管理與學生信息管理）、課程管理（課程基本信息和課程申請審核）、實驗管理（實驗平臺、試驗任務和實驗報告）、考察管理（題庫、作業和試卷）、消息管理（通知和討論）、系統管理（角色權限與用戶管理）。

2 系統設計

設計原則

（1）安全性原則。系統采取全面的安全防護措施，通過防火墻以及冗余等措施應對人為因素破壞，如病毒入侵、黑客攻擊、人為破壞等，通過云技術、備份、冗余等措施應對自然因素破壞，如雷擊、斷電等，安全性和保密性符合國家標準。

（2）經濟性原則。在滿足系統和性能等要求的前提下，要最大限度地減少系統的投資。首先，硬件方面充分考慮現有硬件設備和資源，不盲目追求硬件性能。其次，系統設計中模塊滿足功能的同時追求簡潔化。此外，系統符合向上兼容性、向下兼容性、配套兼容和前后版本轉換等功能。最后，還需要充分考慮，現有教學資源是否能夠直接在該系統中進行使用，減少教師教學負擔。

（3）可擴展性原則。系統開發需要充分考慮可擴展性，為各種增值業務提供輸入輸出接口，方便二次開發。同時，系統可以進行功能的定制開發，本系統需要與本校教務系統實現互聯，形成資源共享。

（4）管理可接受的原則。管理系統是否具有較強的生命力與可用性，取決于開發出來的系統是否被用戶接受。所以，在系統設計時，要考慮教務管理人員、教師、學生的業務類型、用戶界面的友好程度、系統是否容易操作等因素的影響。

2．2 系統設計

Hadoop虛擬仿真教學管理系統以Hadoop技術為基礎，借助Hadoop存儲和靈活的可擴展性，將教學資源數據存儲到基于Hadoop的云端資源庫中,并實現虛擬環境的搭建。該系統的整體設計結構如圖1所示。

圖1 系統整體結構圖

3 系統實現

采用Java Web技術與HDFS文件系統，Mysql與HBase作為基礎數據庫，以系統總體設計依據，充分考慮系統設計原則，本系統采用分層架構代碼角度出發，相互獨立、利用開放通訊接口減少重疊代碼的依賴，分別實現前端與后臺的開發，其中，前端方面：通過對用戶登錄注冊、個人信息、課程資源、項目管理、學習記錄、消息管理、考察管理七大模塊的開發，實現個人信息的維護、課程資源的擴充與優化、實戰環境實戰項目的管理、個人學習記錄的統計、通知與討論的實現、無紙化考試等。后端方面：通過登錄退出、統計分析、學生管理、課程管理、實驗管理、考察管理、消息管理、系統管理八大模塊的開發，實現課程基本信息、學生學習基本信息等統計分析；實現學生基本信息、課程基本信息、實驗信息、考察信息、系統角色的維護與管理。

4 結語

基于Hadoop虛擬仿真教學管理系統開發的實現，實現了綜合性的教務管理系統研發，通過統計分析模塊的研發，實現了各專業課程體系必修和選修的占比、學生專業統計分布、學生課程參與度、學習進度、平時出勤以及成績分布；通過學生管理、課程管理、實驗管理模塊的研發，實現了學生信息、課程信息、模擬真實實驗環境的實驗項目的管理；通過考察管理、消息管理、系統管理模塊的研究，實現了考試、公告、討論、角色管理等系統的輔助管理，完善了教學管理系統的功能。通過Hadoop云平臺的開發，實現了虛擬實驗環境的搭建，目前，完成Hadoop實驗環境的搭建工作，后續將開發其他實驗環境的搭建。

通過對Hadoop虛擬仿真教學管理系統的研究，為實現課程資源推廣、實訓設備短缺等問題提供了一套完整的可執行的解決方案，為推動學校虛擬仿真實驗室建設和創新實踐教學改革提供了可能。