高職計(jì)算機(jī)公共課程多媒體教學(xué)資源共享方法的設(shè)計(jì)與分析

張進(jìn)軍

關(guān)鍵詞：高職計(jì)算機(jī)；公共課程；多媒體技術(shù)；教學(xué)資源；共享方法

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和分布式處理等技術(shù)的發(fā)展，多媒體教育理念在近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用和推廣。針對(duì)不同課程學(xué)科，多媒體教學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次調(diào)整和升級(jí)，并取得了良好的實(shí)際效果。在當(dāng)前的多媒體教學(xué)中，教學(xué)資源的共享是一個(gè)關(guān)鍵且重要的環(huán)節(jié)。初始的資源共享框架多為目標(biāo)式，參考文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]中將中心控制動(dòng)態(tài)域模型、區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)資源共享。雖然這些方法能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的共享任務(wù)和目標(biāo)，但缺乏針對(duì)性和可靠性，難以準(zhǔn)確定位各個(gè)章節(jié)的計(jì)算機(jī)教學(xué)資源。同時(shí)，外部環(huán)境和特定因素的影響會(huì)導(dǎo)致資源共享結(jié)果出現(xiàn)誤差[3]。此外，目標(biāo)式或單一式的資源共享方式效率較低，難以更好地掌握資源的類(lèi)型、內(nèi)容、來(lái)源和應(yīng)用方向，從而延長(zhǎng)共享耗時(shí)，這也是達(dá)不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的重要原因之一[4]。為此提出高職計(jì)算機(jī)公共課程多媒體教學(xué)資源共享方法的設(shè)計(jì)與分析。與其他課程不同，計(jì)算機(jī)學(xué)科對(duì)教學(xué)資源共享有更高的要求，需要面向?qū)W科的教學(xué)進(jìn)度定期采集、維護(hù)和匯總多種教學(xué)資源，形成更完善的信息共享機(jī)制，以提升教學(xué)資源的集成處理效率[5]。同時(shí)，結(jié)合Web技術(shù)和定向化共享技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大資源共享的范圍，從多個(gè)角度設(shè)計(jì)更靈活、多變的資源共享結(jié)構(gòu)，并強(qiáng)化傳輸和共享過(guò)程中的誤差和缺陷管理，打造穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源獲取環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)質(zhì)計(jì)算機(jī)教育資源的全面覆蓋，從而建立一個(gè)完整的教育資源共享機(jī)制[6]。

1 計(jì)算機(jī)公共課程多媒體教學(xué)資源共享方法

1.1 設(shè)置教學(xué)資源基礎(chǔ)共享云環(huán)境

一般來(lái)說(shuō)，教學(xué)資源的共享需要考慮特定的條件限制，比如共享時(shí)的資源格式、傳輸信道和數(shù)據(jù)類(lèi)型等。這些因素在一定程度上限制了教學(xué)資源的擴(kuò)展和延伸，并形成了一些共享的障礙，不利于共享結(jié)構(gòu)和程序的完善[7]。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以結(jié)合云計(jì)算和智能化技術(shù)，設(shè)置教學(xué)資源基礎(chǔ)共享云環(huán)境。可以使用Oracle VM VirtualBox虛擬機(jī)軟件輔助搭建云平臺(tái)，并將磁盤(pán)陣列配置在共享存儲(chǔ)的初始環(huán)境中[8]。

然而，由于磁盤(pán)陣列無(wú)法對(duì)采集的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分類(lèi)，因此還需要增設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)資源處理篩選程序，以維護(hù)整體的運(yùn)行效率。在此基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)一個(gè)適用于云環(huán)境的多媒體資源共享結(jié)構(gòu)。具體如圖1所示：

結(jié)合圖1，進(jìn)行對(duì)云環(huán)境多媒體資源共享結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐分析。在當(dāng)前設(shè)置的云環(huán)境基礎(chǔ)上，為了提升后期數(shù)據(jù)資源的處理速度和效率，可以引入一個(gè)線上教育網(wǎng)絡(luò)管理總線，并設(shè)置云服務(wù)階段和基礎(chǔ)的共享節(jié)點(diǎn)，以便實(shí)時(shí)采集和處理網(wǎng)絡(luò)中的公共課程教學(xué)資源，從而創(chuàng)建一個(gè)更為穩(wěn)定和高效的資源處理環(huán)境。需要注意的是，當(dāng)前所設(shè)定的資源處理云環(huán)境并非固定的，它會(huì)隨著教學(xué)資源數(shù)量的變化而調(diào)整，以提高對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，并擴(kuò)大實(shí)際資源共享的范圍。

1.2 布設(shè)多層級(jí)資源采集節(jié)點(diǎn)

傳統(tǒng)公共課程多媒體教學(xué)資源采集節(jié)點(diǎn)的部署方式通常采用單向結(jié)構(gòu)。雖然可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的資源采集任務(wù)和目標(biāo)，但效率較低，整合速度和數(shù)據(jù)聚合速度較慢，難以達(dá)到預(yù)期的資源共享效果。此外，還存在共享資源失真、錯(cuò)亂、丟失等問(wèn)題。因此，為了滿足實(shí)際資源采集需求，需要布設(shè)多層級(jí)的資源采集節(jié)點(diǎn)。

設(shè)置多層級(jí)資源采集節(jié)點(diǎn)的過(guò)程可劃分為以下三個(gè)階段。首先是共享范圍識(shí)別階段，利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備和裝置對(duì)當(dāng)前公共課程多媒體教學(xué)資源的傳輸和共享范圍進(jìn)行劃分，并計(jì)算出相應(yīng)的邊緣值，如下公式（1） 所示：

公式（1） 中，D 表示資源采集節(jié)點(diǎn)的邊緣值，k 表示覆蓋采集區(qū)域，s 表示單次識(shí)別范圍，α 表示共享距離，e 表示單元頻次，a 表示磁盤(pán)陣列配置有效值，y 表示共享頻次，ν 表示重復(fù)共享區(qū)域。根據(jù)當(dāng)前的測(cè)試結(jié)果和邊緣值的變化，可以在相應(yīng)的位置部署一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)采集節(jié)點(diǎn)。然后，以這些節(jié)點(diǎn)作為映射標(biāo)準(zhǔn)，逐層擴(kuò)散并按順序連接節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)循環(huán)的多層級(jí)教學(xué)資源采集結(jié)構(gòu)。接下來(lái)，將教學(xué)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)完整的資源獲取鏈條，以加快教學(xué)資源的獲取速度。同時(shí)，設(shè)置節(jié)點(diǎn)控制指標(biāo)和參數(shù)，以確保系統(tǒng)的運(yùn)行和管理效果，如表1所示：

結(jié)合表1，完成對(duì)多層級(jí)可控節(jié)點(diǎn)控制指標(biāo)與參數(shù)的設(shè)定。基于實(shí)際的資源共享要求，設(shè)定輔助程序，將采集的數(shù)據(jù)、信息傳輸?shù)街付ǖ奈恢茫源罄m(xù)使用。

1.3 構(gòu)建區(qū)塊鏈+自適應(yīng)多媒體教學(xué)資源共享模型

利用區(qū)塊鏈技術(shù)和自適應(yīng)的資源處理程序，設(shè)計(jì)雙向交叉資源共享式的模型。依據(jù)當(dāng)前的資源處理需求，將當(dāng)前的資源共享工作劃分為4層，分別是層數(shù)據(jù)、共享目標(biāo)層、區(qū)塊鏈自適應(yīng)解析層以及實(shí)踐應(yīng)用層。具體的模型結(jié)構(gòu)如圖2所示：

在各個(gè)模型的應(yīng)用區(qū)塊中，可以設(shè)置資源管理、用戶管理和積分管理等輔助處理單元程序。采用智能合約的請(qǐng)求方式，利用FISCO BCOS實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的安全存儲(chǔ)，從而進(jìn)一步完善和優(yōu)化當(dāng)前教育資源共享模型中上傳、下載、查看和評(píng)價(jià)等功能。使用自適應(yīng)程序，預(yù)先編寫(xiě)基于Solidity語(yǔ)言的智能資源共享機(jī)制。將MySQL設(shè)定為多媒體教學(xué)資源的主要存儲(chǔ)位置，并將識(shí)別到的元數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分類(lèi)，以形成一個(gè)完整的教學(xué)資源共享框架。需要注意的是，當(dāng)前設(shè)計(jì)的共享結(jié)構(gòu)并非固定的，而需要定期進(jìn)行調(diào)整，并計(jì)算共享的效率，具體如下公式（2） 所示：

公式（2） 中，P 表示共享效率，χ 表示資源周期采集量，t 表示采集次數(shù)，?表示區(qū)塊識(shí)別距離，? 表示可控差值，v 表示資源可下載次數(shù)，π 表示互聯(lián)存儲(chǔ)值。結(jié)合當(dāng)前的測(cè)試，完成對(duì)共享效率的計(jì)算，將其設(shè)置為教學(xué)資源模型的共享標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)日常的資源處理及共享任務(wù)執(zhí)行進(jìn)行約束限制，提升教育資源共享的效果。

1.4 建立鏡像教學(xué)資源共享平臺(tái)

鏡像教學(xué)資源處理主要通過(guò)與Internet上的高水平、高質(zhì)量教育資源庫(kù)關(guān)聯(lián)，形成資源共享的單向或協(xié)同多目標(biāo)鏡像，從而獲取更專(zhuān)業(yè)化、具體化和完整的教學(xué)資源。然而，由于高職計(jì)算機(jī)公共課程的教學(xué)范圍較大，傳統(tǒng)站點(diǎn)需要付費(fèi)才能進(jìn)行資源鏡像，導(dǎo)致獲取的資源量較小。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要在校園內(nèi)建立鏡像資源共享平臺(tái)，并利用區(qū)塊鏈技術(shù)將各個(gè)鏡像單元模塊進(jìn)行搭接關(guān)聯(lián)。通過(guò)光盤(pán)鏡像服務(wù)器和磁盤(pán)陣列存儲(chǔ)多媒體資料、錄像、視頻、圖片、數(shù)據(jù)和文字信息等，建立多種結(jié)構(gòu)的鏡像共享鏈接。這樣可以進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)際教學(xué)資源的共享范圍，并形成更高效的共享結(jié)構(gòu)，以提供具有實(shí)際教學(xué)價(jià)值的資源。

2 方法測(cè)試

此次主要是對(duì)高職計(jì)算機(jī)公共課程多媒體教學(xué)資源共享方法的實(shí)際應(yīng)用效果，進(jìn)行分析與驗(yàn)證研究考慮到最終測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，采用對(duì)比的方式展開(kāi)分析，選定G高職院校作為測(cè)試的主要目標(biāo)對(duì)象，參考文獻(xiàn)設(shè)定傳統(tǒng)中心控制動(dòng)態(tài)域模型計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)資源共享測(cè)試組、傳統(tǒng)區(qū)塊鏈技術(shù)計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)資源共享測(cè)試組以及此次所設(shè)計(jì)的區(qū)塊鏈+自適應(yīng)多媒體教學(xué)資源共享測(cè)試組。根據(jù)當(dāng)前的資源共享需求，對(duì)最終得出的共享標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比照研究，接下來(lái)，基于實(shí)際的測(cè)定要求，搭建初始測(cè)試環(huán)境。

2.1 測(cè)試準(zhǔn)備

結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)和自適應(yīng)資源處理程序，對(duì)G高職院校計(jì)算機(jī)公共課程的多媒體教學(xué)資源共享方法的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析與驗(yàn)證研究。設(shè)置對(duì)比的教學(xué)資源共享形式，準(zhǔn)備3臺(tái)主機(jī)進(jìn)行輔助測(cè)定，對(duì)應(yīng) 3種資源共享方法測(cè)試。在 Hadoop 云環(huán)境中，設(shè)置網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議（Internet Protocol，IP） 進(jìn)行資源共享的支撐，磁盤(pán)內(nèi)存為 3TB，交換空間為160GB，最大平均負(fù)載為3.12，對(duì)資源共享的真實(shí)IP地址作出標(biāo)定。將設(shè)置的共享節(jié)與主控程序進(jìn)行關(guān)聯(lián)。設(shè)置5個(gè)測(cè)試小組，每組的節(jié)點(diǎn)覆蓋情況均是不同的，資源共享的任務(wù)也存在差異，分別為20個(gè)、30個(gè)、40個(gè)、50個(gè)、60 個(gè)。計(jì)算共享時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)，如下公式（3） 所示：

公式（3） 中，P 表示共享時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)值，τ 表示資源共享范圍，ζ 表示負(fù)載值，? 表示通信開(kāi)銷(xiāo)均值，? 表示重復(fù)共享區(qū)域。結(jié)合當(dāng)前的測(cè)試，將共享時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置為資源共享的限制標(biāo)準(zhǔn)，基于此，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試環(huán)境的搭建。

2.2 測(cè)試過(guò)程及結(jié)果分析

在上述設(shè)置的背景環(huán)境下，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)和自適應(yīng)控制程序，進(jìn)行具體測(cè)試與實(shí)踐性驗(yàn)證。利用當(dāng)前所設(shè)置的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、信息的采集，匯總整合之后待后續(xù)使用。設(shè)置5個(gè)測(cè)試周期，并測(cè)定出當(dāng)前資源共享的實(shí)際情況，具體如表2所示：

結(jié)合表2，完成對(duì)當(dāng)前資源共享實(shí)際情況的分析，擴(kuò)大實(shí)際的資源共享范圍，并計(jì)算出當(dāng)前的吞吐量，具體如下公式（4） 所示：

公式（4） 中，K 表示吞吐量，ν 表示資源整合量，C表示資源轉(zhuǎn)換差值，Q 表示定向資源共享量，Q 表示可控資源共享次數(shù)，v 表示重復(fù)共享頻次。結(jié)合當(dāng)前的測(cè)定，獲取最終的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)，如下表3所示：

根據(jù)表3，所設(shè)計(jì)的區(qū)塊鏈+自適應(yīng)多媒體教學(xué)資源共享測(cè)試組最終得出的吞吐量最高可以達(dá)到800bit/s，遠(yuǎn)高于其他方法，說(shuō)明在區(qū)塊鏈技術(shù)和自適應(yīng)資源處理程序的輔助下，當(dāng)前所設(shè)計(jì)的多媒體教學(xué)資源共享方法更加高效，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，便是高職計(jì)算機(jī)公共課程多媒體教學(xué)資源共享方法的設(shè)計(jì)與分析。計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)資源較為繁雜、多變，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，對(duì)其的日常需求量及需求頻次也是較大的。應(yīng)結(jié)合多媒體教學(xué)形式自身的特征，設(shè)計(jì)更為靈活、多變的教學(xué)方法，從多個(gè)角度強(qiáng)化教學(xué)資源的共享效果，增加資源傳輸、共享機(jī)制的可靠性與穩(wěn)定性。不僅如此，結(jié)合Web技術(shù)及定向共享方法，制定遠(yuǎn)程的共享機(jī)制，可以以此來(lái)逐步升級(jí)多媒體教學(xué)方式，進(jìn)一步滿足當(dāng)前對(duì)于計(jì)算機(jī)課程資源的共享需求，強(qiáng)化資源處理過(guò)程中存在的問(wèn)題，為高職院校計(jì)算機(jī)課程資源共享改革工作的發(fā)展提供進(jìn)一步的指導(dǎo)與幫助。