基于云計算的教學資源平臺軟件架構分析

許少漫

(揭陽職業技術學院,廣東 揭陽 522000)

0 引言

隨著信息與通信技術的快速發展,為了促進職業教育的快速發展,國家高度重視互聯網與職業教育的融合。國務院于2015年7月,發布了關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見,指導包含職業教育行業在內的各行業與互聯網技術進行深度融合[1]。因此,類似于國家專業教學資源庫、慕課、微課等利用新的信息化手段的教學資源平臺不斷地涌現出來,如:edX、Udacity、中國大學MOOC[2]等,極大地推動職業院校“互聯網+職業教育”的發展。

1 教學資源平臺當前的現狀

隨著科學技術的不斷發展,越來越多的在線教學資源平臺涌現出來。很多高職院校自主開發教學資源平臺或利用現有資源平臺進行上課,特別是在疫情防控期間,對于線上課程有非常大的幫助。

教學資源平臺的出現,確實帶來了一定的優勢。(1)教學資源平臺的出現使得學生的學習更加靈活,特別是在疫情防控期間,很好地解決了線上教學問題。平臺突破了時間和空間的限制,靈活性更強,同時也為社會人員提供了繼續學習的機會。(2)教學資源平臺的出現,更好地實現了教學資源的整合與共享。不同地區、不同學校的教育資源可以通過資源平臺進行整合、共享,真正做到集萬家之所長,從而很好地防止出現資源重復開發,造成資源浪費等問題。(3)資源平臺的開放性能很好地縮小不同群體、地區的教育差距。以往,受地域的影響,落后地區的教學資源非常緊缺,那里的學生沒法得到好的教育。通過教學資源平臺,落后地區的學生能跟別的地區學生享受相同的教學資源,學習相同的內容。

教學資源平臺雖然有一定的優勢,但也存在不少問題。比如:資源平臺的開發者在開發課程資源時,針對性不強,從而導致平臺的使用率低,師生參與度不高。此外,資源平臺的數據海量、數據類型差別較大,對資源平臺的技術要求比較高,特別是對平臺的存儲能力和網絡通信能力。與此同時,欠發達地區的高職院校資金有限。而大部分教師又不具備專業管理能力,這是導致平臺使用率低的一個主要原因。因此,平臺的管理要簡單。云平臺具有強大計算能力、海量的資源存儲能力以及資源共享能力等優點,能在最大程度上減少高校教學資源平臺的建設成本,實現軟件的共享和硬件的整合[3]。

2 教學資源平臺的設計思路及需求分析

根據前面的現狀分析,當前急需設計一個在線學生與課堂教學相結合的教學資源平臺。下面就對這個教學資源平臺的設計原理、設計目標和需求分析作一個簡單的介紹。

2.1 資源平臺的設計原理

結合高職院校教師和學生的實際需要,同時為了解決前面資源平臺存在的不足,并為師生的學習交流提供便利。教學資源平臺進行設計時,要遵循以下的設計原理:(1)只要有網絡的地方,就能夠隨時隨地地進行學習,實現學習自由。(2)課程資源最好由課程老師建設,這樣可以確保資源平臺上的教學資源與課程是相對應的,有利于學生的學習。(3)不同學校的課程資源可以整合。高職院校的學生時間比較靈活,學生可通過資源平臺學習自己感興趣的學科。(4)資源平臺的操作界面要簡單、友好,利于師生操作。(5)要有一個互動交流的空間,學生在學習過程中的疑問能很好地得到解答。

2.2 資源平臺的設計目標

在遵循上面設計原理的前提下,教學資源平臺在設計時需要滿足以下幾個設計目標。

高效性:學生可以實現隨時隨地地學習,不必考慮時間和地點。對終端設備沒有要求,無論手機、筆記本、平板都可以,學生真正實現高效學習。

私密性:對于教學資源平臺上的教學資源以及用戶個人資料等信息,要保證其私密性,不被黑客及病毒入侵,各種資源不會丟失。

便利性:資源平臺的操作要簡單,界面要友好。一些不具備專業操作能力的老師能使用平臺。

2.3 資源平臺的需求分析

搭建教學資源平臺的目的主要是更好地為高職院校師生服務,建設一個在線學習與課堂教學相結合的平臺。因此,這個平臺在設計上主要滿足以下兩方面的需求。

2.3.1 總體需求

此平臺在設計上從總體上來說要滿足以下需求:(1)平臺管理員能對登錄者進行管理,同時驗證其身份。(2)用戶能夠利用關鍵詞語的鍵入尋找到有用的學習資源,同時能分享學習資源。(3)有進行互動交流的空間。(4)用戶能夠自主選擇課程。

2.3.2 功能需求

根據前面分析的總體需求,資源平臺在功能方面主要分為六大模塊:用戶信息模塊、通用資源模塊、互動交流模塊、公共信息模塊、課程管理模塊以及課程功能模塊。各個模塊實現的功能如下:用戶信息模塊主要是對各類用戶的信息進行管理,儲存其基本信息。通用資源模塊主要是對各種各樣學習資源進行存儲,用戶通過這個模塊可以對學習資源進行查看、下載、存儲、收藏等。互動交流模塊主要由在線答疑和交流論壇兩個部分組成,方便用戶利用這兩個模塊進行答疑解惑。公共信息模塊主要是由管理員負責,負責更新新聞公告等公共信息。課程管理模塊則是對各學科課程進行管理。課程功能模塊主要是實現某一門具體學科課程的學習。

3 教學資源平臺的軟件架構設計

教學資源平臺的完成必須經過嚴謹的設計。根據上面對資源平臺的設計原理、設計目標以及平臺需求的分析,設計資源平臺軟件總體架構,最終實現平臺的設計。

3.1 資源平臺架構

在當前,B/S結構是Web興起后的一種網絡結構模式,也是許多高校及企事業單位建立系統所采用的結構。B/S結構由瀏覽器、Web服務器和數據庫構成,如圖1所示。瀏覽器是Web實現的根本途徑,為用戶指明了進入路徑。

圖1 傳統的B/S架構模式

用戶數量不斷增長,技術不斷發展。當前在線資源平臺有一定的缺陷。

(1)各大學科對于學習資源的獨立性,這樣無法實現資源共享,從而造成部分教育資源的浪費問題。

(2)當前在線資源平臺經常會由于帶寬不足阻礙用戶學習,導致學生學習積極性下降。有些甚至在外網無法訪問,課程學習會受到限制。

(3)微機的內容都會備份,一般都自動備份于C盤,這非常不可靠,內容丟失頻率很高。

此平臺在私有云平臺上建設教學資源平臺,其節點部署方案以及分布式存儲系統能很好地處理帶寬問題、資源存儲問題,滿足視頻播放高并發性、高吞吐量的要求。

3.2 資源平臺的結構層次

一個完整的教學資源平臺的搭建,至少需要5個方面的技術支持,即學習資源、內存大小、計算能力、應用軟件和界面布置。結合當前高職院校學生的興趣需要,從以下6個方面對教學資源平臺的構成進行布置,如圖2所示。

圖2 平臺的結構框架

3.2.1 用戶

這一平臺的用戶主要是師生,當然也包括管理員。用戶憑借自己的賬號、密碼登錄,登錄成功后就能夠瀏覽相關學習資源,并且可以從站內下載有用的學習資源。老師可以管理課程資源,更可以設立自己的班級,對成員進行管理,從而方便學生提出問題,方便解答問題和任務構成。管理員的作用是負責新聞公告的發布、設置用戶的個人資料以及管理站內各種資源。

3.2.2 客戶端

客戶端的作用是把平臺內的各種信息告知用戶,用戶和平臺相互交流。這里的客戶端可以有很多類型,比如電腦、筆記本和智能手機等。

3.2.3 應用層

這一層是整個教學資源平臺的基本構成,主要包括用戶信息、學習資源上傳下載、課程中心、公共信息等。

3.2.4 管理平臺層

這一層不僅要設置平臺的運作氛圍,同時還要分配和搭配學習資源,因此,在這一平臺中,其占據著非常重要的地位。

3.2.5 數據層

這一層非常重要,它控制著平臺中不同類型數據的儲存工作。對于這一平臺而言,建設好資源文件是非常重要的,這是基礎。將學習資源儲存到云服務器中,用戶就可以找到,這就避免了因為終端毀壞造成的學習資源的丟失問題。為了保證平臺內資源管理及其收取的一致性,對于不同類型資料的儲存很重要,比如文檔資源、照片資源等。

3.2.6 基礎設施層

這一層對于教學資源平臺整體的界面起到了決定性的作用,它也決定了平臺的功能面。它可以把服務項目、內存大小和各種硬件、軟件傳輸給用戶,并且實現分散資源的集中性。其所具備的高效率的運算能力得到很多用戶好評。

3.3 資源平臺的整體架構

結合高職院校的實際需求以及上文的分析,此教學資源平臺主要是建立在私有云平臺上,其整體架構主要是由服務器設備、Web、數據庫項目以及存儲系統等組成。

服務器設備作為整個平臺的重中之重,利用云平臺的服務器可以增加整個平臺的彈性,再加上其可靠性、迅速性以及彈性三大特性,平臺的運作具有很高的效率。

RDS(云數據庫)存儲著用戶的個人基本資料,課程資源的資源包數據庫也都可以存儲其中,從而提高其集中性。

OSS(云存儲)是數量巨大的學習資源包,在資源平臺中有著各種各樣的教學資源,它可以存儲非常多的學習資源。

Web作為一個進入討論交流的途徑,它可以完成很多功能,比如查看用戶的資料、登錄平臺以及利用互聯網進行研討,計算平臺內一些數據等。當然,平臺所儲存的信息是不會透露給外界的。由于壟斷企業影響,用戶必須重視自己的信息安全。

4 結語

隨著信息和通信技術的不斷發展,教學資源平臺不斷涌現,資源平臺的出現雖說給人們的學習帶來了許多的便利,但也存在一些不足之處。本文對教學資源平臺的當前現狀進行分析,并結合當前高職院校的實際需求,提出設計一個在線學習與課堂教學相結合的教學資源平臺。文中重點對這個基于云計算的平臺的設計原理、設計目標和需求進行分析,并對資源平臺的整體架構進行概述。