基于云平臺的信息技術課程思政資源庫開發

摘要：本文探討了基于云平臺的高職信息技術課程思政資源庫的設計與開發。首先，闡述了課程思政資源庫建設的背景與意義；其次，分析了課程思政資源庫的建設目標與功能，包括資源管理、用戶管理、學習管理等；再次，詳細介紹了系統的架構設計，包括終端設備層、用戶界面層、應用層、數據資源層、云基礎設施等；最后，介紹了課程思政資源庫的開發實現方式。

關鍵詞：云平臺；信息技術；資源庫

一、引言

開展課程思政建設是高職院校以學生為中心、落實立德樹人根本任務的有效舉措。2020年，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，明確提出建立健全優質資源共享機制，支持各地各高校搭建課程思政建設交流平臺，充分利用現代信息技術手段，促進優質資源在各區域、各層次、各類型的高校間共享共用。[1]。因此，各高職院校應借助信息化手段構建課程思政資源庫，為教師教學提供豐富的課程思政素材，提升育人成效。

信息技術課程是高職院校開設的一門通識教育基礎課，課程內容涵蓋信息的獲取、表示、傳輸、存儲、加工、應用等各種技術，圍繞高等職業教育?？聘鲗I對信息技術學科核心素養的培養需求，吸納信息技術領域的前沿技術，通過理實一體化教學，提升學生應用信息技術解決問題的綜合能力[2]。信息技術課程是高職院校大一學生入校第一學期就開設的必修課程，再加上課程本身兼具工具性和創新性，不僅培養學生信息意識、計算思維、數字化創新與發展能力，還幫助學生樹立正確的信息社會價值觀和責任感，是非常重要的課程思政教學陣地[3]。由于信息技術課程覆蓋面廣，授課教師在開展課程思政教育素材挖掘和凝練上面臨困難，存在思政素材零散的問題。針對這一問題，本文設計開發基于云平臺的高職信息技術課程思政資源庫，對該課程中的思政資源進行系統挖掘和分類，建設符合各專業教育培養需求的基礎課程思政資源庫，促進教學資源共享，有效提高思政教育的質量和效果。

二、信息技術課程思政資源庫建設目標

隨著教學信息化技術的發展，高職院校的數字資源迅速增多，傳統校內教學資源平臺已不能滿足對于各類資源數據存儲和管理的要求。為發揮“互聯網+教育”的優勢，本文設計的高職信息技術課程思政資源庫旨在整合不同來源的素材，為師生提供一個一站式訪問校內本地資源和校外網絡資源的云平臺，實現思政教學資源共建共享、資源查找、資源分析、資源管理以及按需存儲和按需獲取[4]。信息技術課程思政資源庫能實現以下具體功能：

1.資源收集與存儲。通過與各學院、教師合作，收集與整理多樣化的思政課程資源，包括教學視頻、教學課件、教學案例、習題庫等，對資源進行整理，形成一個結構清晰、易于檢索的資源庫，滿足不同專業的教學需求。

2.資源管理與發布。系統需要提供資源發布與管理功能，教師根據教學內容上傳和發布自己的教學資源，增加資源庫的豐富性和多樣性。同時，管理員可以對資源進行審核、編輯、刪除等操作，確保資源的質量和有效性。

3.用戶管理。設置用戶管理模塊，實現用戶注冊、登錄、偏好設置、權限分配等功能。不同用戶權限不同，如教師、學生、管理員等，確保資源庫的安全性。

4.資源檢索與推薦。設計資源檢索與推薦模塊，用戶可以通過資源查詢、資源地圖功能，設置搜索條件，在資源庫內快速查找資料。根據用戶的需求和喜好，為用戶推薦合適的思政課程資源，提高資源的利用率。

5.在線學習與互動。設計在線學習模塊，支持用戶在線觀看視頻、下載課件、做習題等，提供在線討論、答疑等功能，例如，學生可以在資源下方留言評論，提出問題和觀點，與教師和同學進行互動，提高用戶的學習效果。

6.數據分析與評估。設計數據分析模塊，統計資源庫內資源的數量、類別、更新時間等信息，收集用戶的學習數據，如觀看時長、學習進度、互動次數等，對用戶的學習質量進行分析，為資源庫的優化提供數據支持。

7.系統安全與穩定：設計系統安全與穩定模塊，確保資源庫系統的安全性和穩定性，防止數據丟失、泄露等問題。

8.跨平臺支持：設計跨平臺支持模塊，支持PC、移動設備等多種終端，滿足用戶隨時隨地學習的需求。

9.界面設計與用戶體驗：設計簡潔、易用的用戶界面，提高用戶的學習體驗，降低學習難度。

10.持續更新與維護：設計持續更新與維護模塊，確保資源庫系統的內容及時更新，提供優質的學習資源，為用戶提供長期的支持。

三、思政資源庫系統架構設計

信息技術課程思政資源庫開發使用B/S網絡架構，將資源庫的數據請求、數據分析處理、應用程序執行等核心功能部署集中在服務器上，通過服務器響應瀏覽器請求的模式，簡化了系統的開發、維護和使用[5]。本資源庫包括終端設備層、用戶界面層、應用層、數據服務層和云基礎設施層，系統架構如圖1所示。

終端設備層。由用戶使用的智能手機、平板電腦和計算機等終端設備組成，終端設備通過互聯網訪問資源庫網站，獲取相應的教學資源。

用戶界面層。該層主要包括用戶界面設計，如資源庫網站、移動端APP等個性化門戶的定制，適應不同終端設備的瀏覽與操作，負責與用戶進行信息交互，提供用戶友好的界面和操作方式。

應用層。主要包括課程思政資源庫系統的功能模塊，如資源管理模塊、用戶管理模塊、學習管理模塊和互動交流模塊等，為用戶界面層和數據資源層提供通信接口，是用戶和資源庫之間的橋梁。該層遵循軟件即服務SaaS為指導思想，將資源庫各類業務功能模塊化，支持平臺快速集成和靈活定制，便于后期對資源庫功能進行擴容或更新。

數據資源層。該層主要包括系統的基礎數據資源，如思政案例、思政視頻、思政題庫等素材數據和用戶偏好、用戶行為等業務支持數據，并解決不同類型資源數據之間相互關聯和統一管理的問題。數據資源層數據類型豐富且數據量大，且由于使用學生人數較多、并發量較大，傳統的關系數據庫已不能滿足資源庫需求，因此采用HDFS（Hadoop分布式文件系統）存儲。

云基礎設施層。本層是課程思政資源庫穩定運行的核心和基礎，主要包括虛擬化服務器集群、云存儲器集群、負載均衡器、網絡器件等硬件設備及管理組件。在服務器集群中，網絡服務器安裝HDFS接口應用程序，數據庫服務器由HDFS集群服務器和SQLServer構成，通過硬件資源和軟件技術構建云平臺，MapReduce并行計算模型和ABE屬性加密等技術，為數據資源層提供云計算、云存儲，確保資源庫的高可用性和數據安全性。

四、思政資源庫開發實現

（一）軟硬件環境配置

本課程思政資源庫硬件采用均衡型配置：2個2.5GHz、16核CPU，256GB內存，16塊1TB硬盤，安裝JDK17和Hadoop-3.3.0.tar.gz軟件。利用虛擬機VMware Workstation 16來搭建Hadoop集群，虛擬Master、Slave1和Slave2三個節點，三臺虛擬機中選一臺存放NameNode，另一臺放Secondary NameNode，并且每一臺虛擬機都存放一個DataNode。在Master節點上配置Hadoop用戶、安裝SSH服務和Java環境。

本課程資源庫采用前后端分離等技術進行開發。系統門戶網站前端UI開發采用基于標準HTML、CSS和JavaScript的Vue3.0技術開發框架，運用HTML和CSS做前端頁面靜態效果，JS做頁面動態交互邏輯。移動端APP端采用Uni-App技術框架進行開發。資源庫前端和后端基于Json數據格式及RESTful接口進行數據交互。

服務器端開發結合Hadoop云平臺，采用面向聲明的開發模式，基于Java的Spring MVC、MyBatis、Bootstrap、Apache Shiro、Ehcache開發組件進行后端搭建，采用Docker容器化集群部署，利用泛型的特點，只需編寫少量代碼就可以實現復雜的表單處理、數據編輯和數據展示等功能。

數據庫主要采用MongoDB 6.0.0、Redis和Elasticsearch，并做集群。其中，MongoDB支持的數據結構非常松散，表結構靈活可變，字段類型可以隨時修改，主要存儲業務數據；Redis是一種基于內存的數據結構存儲系統，其設計目標是快速、可靠地提供數據，用于存儲高頻訪問的業務數據；Elasticsearch是一種文檔型數據庫管理系統，它以全文檢索為主要特點，支持分布式搜索和分析，并且具有高性能、高可用性和高可擴展性，主要存儲各類思政元素資源數據。

（二）文件存儲優化策略

由于課程思政資源庫的資源文件類型豐富，包括文檔、圖片、音頻、視頻等，不同類型文件占用的存儲空間大小差異顯著。在資源庫Hadoop存儲集群中，將數據節點分配為同等大小存儲塊，視頻、動畫等大文件采用分塊存儲和并行讀取的策略，將大文件分割后存儲到多個數據節點。大文件存儲代碼如下：

public void storeLargeFile（String filePath） {

File file = new File（filePath）;

byte[] buffer = new byte[128 * 1024 * 1024];

try （InputStream inputStream = new FileInputStream（file）） {

int bytesRead;

while （（bytesRead = inputStream.read（buffer）） ！= -1） {

String blockId = generateBlockId（）;

DataNode dataNode = selectDataNode（）;

dataNode.writeBlock（blockId， buffer， bytesRead）;

metadataService.updateMetadata（file.getName（），blockId， dataNode）;

}

} catch （IOException e） {

e.printStackTrace（）;

}

}

而對于較小的文件，如果直接存儲在數據節點則會浪費大量存儲空間，導致某些節點的利用率較低。為降低小文件對數據節點造成的資源浪費，本文采用小文件合并存儲和元數據壓縮方法，實現存儲負載均衡，小文件存儲代碼如下：

public void storeSmallFile（String filePath） {

File file = new File（filePath）;

byte[] data = new byte[（int） file.length（）];

try （InputStream inputStream = new FileInputStream（file））

{

inputStream.read（data）;

String blockId = generateBlockId（）;

DataNode dataNode = selectDataNode（）;

dataNode.writeBlock（blockId， data， data.length）;

metadataService.updateMetadata（file.getName（），blockId， dataNode）;

} catch （IOException e） {

e.printStackTrace（）;

}

}

五、結束語

針對高職信息技術課程思政資源共建共享的問題，本文提出了基于云平臺的課程思政資源庫設計方案和實現方法，為該課程開展課程思政教學提供了豐富的素材資源，對提高教師課程思政教學能力、促進學校大思政教育體系建設具有重大意義。課程思政資源庫的設計與開發是一項復雜的工程，需要綜合考慮用戶需求、系統架構設計、功能模塊設計、數據庫設計和安全設計等方面。未來，隨著云計算技術的不斷發展，還可以進一步優化系統的性能和功能，提高系統的智能化、自動化水平，以滿足用戶更高的需求。

作者單位：陽明霞 柳州職業技術學院

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.《高等學校課程思政建設指導綱要》[EB/OL].教高（2020）3號，2020-06-01.

[2]溫景陽，馬宏興.計算機語言類課程“課程思政”資源庫建設研究——以《算法語言》為例[J].寧夏師范學院學報，2023，44（05）：22-26.

[3]繆珂，高文靜，秦雪英等.課程思政資源庫建設相關研究現狀[J].醫學教育管理，2023，9（02）：173-178+190.

[4]陳力帆，畢振波.基于個性化推薦的課程思政資源庫設計[J].電子技術與軟件工程，2022（17）：255-258.

[5]高敏茜. 基于移動技術的對外漢字教學資源庫的設計與呈現[D].華僑大學，2021.