基于移動(dòng)技術(shù)的教材資源整合系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李開放

摘 要： 針對(duì)在線教材資源管理智能化程度低、開放性不強(qiáng)等問題，設(shè)計(jì)了在線教材資源整合系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)。客戶端采用了移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)資源的訪問、操作、檢索和分享。服務(wù)端借助阿里云服務(wù)技術(shù)，構(gòu)建了非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了海量教材數(shù)據(jù)的管理。該系統(tǒng)對(duì)數(shù)字化教材資源的建設(shè)具有一定實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 資源共享; 資源整合; 阿里云平臺(tái); 移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)

中圖分類號(hào)： TP 311.52 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract： Aiming at the problems of low intelligence and low openness of online textbook resource management， this paper designs an online textbook resource integration system. The system is designed and developed with B/S structure and three-tier structure. The client uses mobile Internet technology to realize the access， operation， retrieval and sharing of resources. With the help of Alibaba cloud service technology， the server has built an unstructured data resource platform to manage massive textbook data. The system has a certain practical value for the construction of digital teaching material resources.

Key words： resource sharing; resource integration; Alibaba cloud platform; mobile Internet technology

0 引言

隨著高校信息化建設(shè)的深入，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的積累和增速呈現(xiàn)出前所未有的龐大趨勢[1]。將移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，彌補(bǔ)了當(dāng)前在線教材資源零散、碎片化的缺陷，為高效的在線教學(xué)提供了幫助[2]。因此，本文借助阿里云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)了在線教材資源整合系統(tǒng)，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教材資源的分享、搜索和學(xué)習(xí)。在云端完成資源的密集型任務(wù)，通過移動(dòng)端完成結(jié)果接收和輸入。因此構(gòu)建一套具有開放性、智能化的資源整合系統(tǒng)，能夠?yàn)楦咝Ｔ诰€教學(xué)提供數(shù)據(jù)保障。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)、三層設(shè)計(jì)方法，分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和表示層。每個(gè)層次都能夠作為單獨(dú)的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，為日后的維護(hù)和獨(dú)立更新提供便利。為在線教材資源整合系統(tǒng)整體框架，如圖1所示。

（1） 表示層

該層提供人機(jī)交互界面，對(duì)用戶請(qǐng)求、數(shù)據(jù)反饋等操作為移動(dòng)客戶端提供相應(yīng)的應(yīng)用訪問。該層位于本系統(tǒng)的最頂層，直接與用戶進(jìn)行交互，支持系統(tǒng)與用戶間的數(shù)據(jù)信息交流，利用MVC框架實(shí)現(xiàn)。表示層主要的交互界面包括資源檢索界面、資源空間管理界面、資源傳輸界面、注冊(cè)登錄界面等。

（2） 業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層是連接表示層和數(shù)據(jù)層的中間樞紐，處于系統(tǒng)體系框架的關(guān)鍵位置，能夠建立起數(shù)據(jù)庫與用戶應(yīng)用程序的連接，通過用戶請(qǐng)求發(fā)送給數(shù)據(jù)層，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)反饋給用戶。

業(yè)務(wù)層能夠?qū)⒂脩舻恼?qǐng)求生產(chǎn)相應(yīng)的查詢、更新語句，通過數(shù)據(jù)庫的更新，將結(jié)果以數(shù)據(jù)形式向用戶傳輸。本文設(shè)計(jì)的在線教材資源整合系統(tǒng)，通過業(yè)務(wù)層各個(gè)功能模塊建立起邏輯關(guān)鍵，并通過業(yè)務(wù)邏輯接口，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

（3） 數(shù)據(jù)層

根據(jù)當(dāng)前教材數(shù)據(jù)的需求，本系統(tǒng)會(huì)存儲(chǔ)大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源，因此，系統(tǒng)大部分功能需要數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和訪問來實(shí)現(xiàn)。阿里云提供的開放性存儲(chǔ)服務(wù)能夠?yàn)榉墙Y(jié)構(gòu)化教材數(shù)據(jù)操作提供REST API接口封裝，能夠在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提供不同的類調(diào)用[3]。此外，阿里云服務(wù)提供的對(duì)稱加密算法能夠甄別每個(gè)發(fā)送請(qǐng)求用戶的身份，通過用戶簽名實(shí)現(xiàn)訪問控制。

因此，本系統(tǒng)利用阿里云服務(wù)實(shí)現(xiàn)海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。云服務(wù)中，系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)被認(rèn)為是一個(gè)Object對(duì)象，提供用戶所需的文檔、視頻以及圖片等資源的存儲(chǔ)，并使用Object方式存放。Object包含三個(gè)字段，分別為meta、data和key，其中meta描述數(shù)據(jù)，data為對(duì)象數(shù)據(jù)，key是Object對(duì)象名稱。在阿里云服務(wù)中的每個(gè)Object對(duì)象都要包含在虛擬存儲(chǔ)空間的bucket中。

2 系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)

文件操作檢索和資源分享是本系統(tǒng)的主要功能，系統(tǒng)流程圖，如圖2所示。

（1） 文件操作檢索

該系統(tǒng)權(quán)限分為普通用戶和管理員用戶。普通用戶可發(fā)送教材資源上傳請(qǐng)求，可向系統(tǒng)發(fā)起資源空間的使用操作。當(dāng)系統(tǒng)接收到用戶請(qǐng)求后，會(huì)提供用戶對(duì)教材資源進(jìn)行描述，并匹配相應(yīng)的標(biāo)簽。

管理員用戶通過系統(tǒng)對(duì)普通用戶上傳的教材資源進(jìn)行審核。如果審核通過，教材資源狀態(tài)會(huì)被更新，并按照不同的用戶權(quán)限將教材資源分配至不同的數(shù)據(jù)資源空間內(nèi)，并反饋分配結(jié)果。如果審核不通過，則提供用戶資源不能存儲(chǔ)和發(fā)布。

上述分配的教材資源空間與每個(gè)用戶相對(duì)應(yīng)，構(gòu)成個(gè)人資源空間。用戶可對(duì)個(gè)人資源空間進(jìn)行相應(yīng)的管理和操作，對(duì)其他用戶資源空間，可按照文件匹配標(biāo)簽、數(shù)據(jù)描述信息、資源文件名稱等信息進(jìn)行搜索和查詢。

（2） 資源分享

在線教材資源整合系統(tǒng)中，用戶上傳至個(gè)人資源空間的數(shù)據(jù)文件會(huì)按照統(tǒng)一的權(quán)限分配至資源池。將教材資源文件分為公共可分享組和局部共有組，系統(tǒng)根據(jù)教材資源標(biāo)簽根據(jù)用戶興趣和學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)分類，以提供用戶下載和檢索。

每個(gè)用戶資源空間中的數(shù)據(jù)，其他用戶可提交操作申請(qǐng)來完成資源的保持和下載，系統(tǒng)會(huì)自行判斷資源的請(qǐng)求狀態(tài)和反饋結(jié)果。對(duì)于公共共享資源，系統(tǒng)為用戶提供了下載至個(gè)人資源空間的權(quán)限。

3 系統(tǒng)部署及關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)結(jié)合了高效的移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)，將科研、教學(xué)等教材資源進(jìn)行處理和整合。借助阿里云服務(wù)器存儲(chǔ)服務(wù)和ECS（原文）服務(wù)技術(shù)[4]，為系統(tǒng)提供龐大數(shù)據(jù)資源的訪問、存儲(chǔ)、安全管理等功能。

3.1 開發(fā)環(huán)境配置

系統(tǒng)借助了阿里云服務(wù)，因此開發(fā)環(huán)境的配置是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，包括開發(fā)工具和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的選擇，以及地域和服務(wù)器操作系統(tǒng)的配置。根據(jù)阿里云官方Web開發(fā)環(huán)境說明，筆者結(jié)合系統(tǒng)自身特點(diǎn)，采用64位Linux操作系統(tǒng)，并引入Tomcat 7.0來搭建系統(tǒng)的Web服務(wù)。因?yàn)榘⒗镌品?wù)與云服務(wù)器異地不能互通，為了提高該系統(tǒng)的訪問速度和數(shù)據(jù)響應(yīng)效率，這里選擇深圳數(shù)據(jù)中心作為云服務(wù)和云服務(wù)器所在地。

選用MySOL作為數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)。開發(fā)工具考慮到阿里云對(duì)J2SE的支持，可采用Java軟件作為開發(fā)工具，通過配置Eclipse導(dǎo)入ECS Java SDK來搭建本地開發(fā)環(huán)境[5]。將云服務(wù)的API接口進(jìn)行調(diào)用，實(shí)現(xiàn)本地開發(fā)環(huán)境的配置。

3.2 系統(tǒng)部署

在線教材資源整合系統(tǒng)的部署是將系統(tǒng)部署至云服務(wù)中，分為三步：

第一步，在本地存儲(chǔ)空中將系統(tǒng)應(yīng)用程序以Tomcat方式進(jìn)行Web服務(wù)運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)各個(gè)功能進(jìn)行測試，并完成系統(tǒng)功能進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)行、服務(wù)創(chuàng)建等內(nèi)容。

第二步，通過阿里云服務(wù)器賬號(hào)，將系統(tǒng)應(yīng)用程序部署至阿里云服務(wù)器中，然后開啟Web服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)阿里云服務(wù)與應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交互。

第三步，將應(yīng)用程序部署完成后，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行反復(fù)測試和性能優(yōu)化，根據(jù)阿里云服務(wù)提供的診斷日志進(jìn)行代碼的調(diào)整。

3.3 關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

（1） 文件操作檢索功能的實(shí)現(xiàn)

通過文件操作檢索可實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)個(gè)人資源空間的管理。按照用戶上傳資源的類型可在該功能中展示出用戶所有的云端資源和收藏的資源。該模塊下，用戶可對(duì)這些資源進(jìn)行操作，系統(tǒng)根據(jù)用戶操作結(jié)果反饋至云服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)的更新。

（2） 分享模塊的實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)可通過分享模塊對(duì)資源進(jìn)行區(qū)部分享和公共分享，并對(duì)不同共享組進(jìn)行資源整合，按照類型可分為名師講座、精品課程、實(shí)驗(yàn)室和圖書館等共享組。進(jìn)入共享組可查看相關(guān)資源的最新消息。該模塊按照學(xué)科類別提供不同的教材資源檢索，還可以按照自己的興趣和需要進(jìn)行教材檢索。

3.4 應(yīng)用效果

目前，該系統(tǒng)已在國內(nèi)部分高校正式運(yùn)行。經(jīng)過用戶調(diào)查反饋，系統(tǒng)應(yīng)用效果如下：

功能方面，普通用戶能夠順利發(fā)送上傳請(qǐng)求，系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩舴峙湟欢ǖ纳蟼骺臻g，完成教材資料的上傳。管理員能夠?qū)γ總€(gè)上傳的資料及用戶進(jìn)行審核，并能為不同權(quán)限用戶提供相應(yīng)的資源。系統(tǒng)能根據(jù)用戶興趣和學(xué)科對(duì)教材進(jìn)行分類，用戶能順利檢索和下載需要的資源。

性能方面，該系統(tǒng)在正式運(yùn)行過程中，最高在線人數(shù)達(dá)到3 000人。隨著在線人數(shù)的增加，CPU使用率和內(nèi)存占用率逐漸增加，當(dāng)3 000人同時(shí)在線時(shí)，CPU使用率為51.2%，內(nèi)存占用率為63.7%，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象。

安全方面，該系統(tǒng)采用移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)連接云端服務(wù)，云服務(wù)器的安全級(jí)別很高，因此，在正式運(yùn)行過程中為未發(fā)生數(shù)據(jù)資源盜取、非法用戶登錄、非法連接等問題，該系統(tǒng)具有很高的安全性。

4 總結(jié)

本文針對(duì)當(dāng)前在線教材資源零散、碎片化的缺陷，結(jié)合阿里云服務(wù)技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)了在線教材資源整合系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對(duì)用戶分配了個(gè)人資源空間，可方便教材資源的操作。同時(shí)，按照不同權(quán)限，用戶可查詢和檢索局域組和公共組的資源數(shù)據(jù)。借助強(qiáng)大的阿里云服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢和刪除等數(shù)據(jù)管理功能，借助移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)使用用戶能夠隨時(shí)隨地的通過移動(dòng)客戶端完成相應(yīng)教材資源的訪問和管理。該系統(tǒng)為在線教學(xué)資源整合方案的設(shè)計(jì)提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖婧.基于云計(jì)算的大數(shù)據(jù)挖掘體系構(gòu)建分析[J].中外企業(yè)家，2020（11）：110.

[2] 劉海峰，榮曉燕，李晨旸，等.一種基于安全域的云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)安全保障方法研究[J].信息安全研究，2020，6（4）：362-366.

[3] 歐運(yùn)娟.基于Android的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（3）：127-128.

[4] 張冰.中外合作辦學(xué)中基于在線平臺(tái)的教學(xué)資源整合——以上海理工大學(xué)中德學(xué)院E-Learning項(xiàng)目為例[J].戲劇之家，2020（6）：131.

[5] 范穎，劉夢.基于云平臺(tái)的在線教育課程資源共享設(shè)計(jì)與研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2020，43（1）：175-178.

（收稿日期： 2020.05.18）