白雪梅/三峽電力職業(yè)學(xué)院

職業(yè)院校云環(huán)境下的教學(xué)資源平臺(tái)建設(shè)方案的制定

白雪梅/三峽電力職業(yè)學(xué)院

通過(guò)云平臺(tái)將學(xué)校現(xiàn)有的教學(xué)資源進(jìn)行整合，由云端集中管理，采用面向服務(wù)的架構(gòu)，將資源以服務(wù)的形式交付給用戶，實(shí)現(xiàn)基于云環(huán)境的高職院校教學(xué)資源平臺(tái)。

云環(huán)境；教學(xué)資源；核心構(gòu)架

當(dāng)前高職院校教學(xué)資源建設(shè)現(xiàn)狀以及云計(jì)算應(yīng)用于教學(xué)資源建設(shè)的諸多優(yōu)勢(shì)，為高職院校教學(xué)資源建設(shè)策略形成予以重要啟示。針對(duì)當(dāng)前教學(xué)資源建設(shè)中存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境下高職院校教學(xué)資源建設(shè)模式。

1．高職院校教學(xué)資源共享云平臺(tái)架構(gòu)

在對(duì)高職院校教學(xué)資源進(jìn)行整合與標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，引入云計(jì)算技術(shù)作為一種新型教學(xué)資源服務(wù)模式，其核心理念就是整合各類教學(xué)資源，滿足用戶的個(gè)性化需求。通過(guò)云平臺(tái)將學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)資源進(jìn)行整合，由云端集中管理，采用面向服務(wù)的架構(gòu)，將資源以服務(wù)的形式交付給用戶，有助于解決教學(xué)資源利用率低、資源孤島、數(shù)據(jù)安全等問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)高職院校教學(xué)資源建設(shè)。下面將從高職院校教學(xué)資源共享云平臺(tái)的核心架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)與實(shí)例分析等方面展開(kāi)論述。

1.1 核心架構(gòu)與功能分析

1.1.1 物理層 。

物理層主要包括物理資源子層、虛擬化管理子層兩部分。物理資源子層由大量異構(gòu)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)集群（SAN）等構(gòu)成，是為上層應(yīng)用提供計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)。虛擬化管理子層借助虛擬化軟件對(duì)物理資源層中異構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行邏輯抽象，將分散的服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備虛擬為各類資源池，由虛擬化管理軟件統(tǒng)一管理、調(diào)度和維護(hù)。對(duì)上層而言，屏蔽了這些基礎(chǔ)設(shè)施的差異性，通過(guò)服務(wù)接口以計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的形式為上層提供動(dòng)態(tài)、可靈活擴(kuò)展的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。根據(jù)上層應(yīng)用需求量分配合適的虛擬硬件資源，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度以及不同進(jìn)程之間的負(fù)載均衡。

1.1.2 平臺(tái)層 。

平臺(tái)層提供PaaS服務(wù)，是連接虛擬層和資源整合層、應(yīng)用層的橋梁。該層的主要功能是動(dòng)態(tài)分配底層的虛擬資源，比如根據(jù)用戶需求通過(guò)調(diào)配、部署計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)資源構(gòu)建多個(gè)支撐不同業(yè)務(wù)需求、相互隔離的虛擬機(jī)資源，為應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、運(yùn)行提供平臺(tái)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，并通過(guò)多地備份、實(shí)時(shí)監(jiān)控等技術(shù)，提高服務(wù)的安全性和可用性

1.1.3 基于云環(huán)境的高職院校教學(xué)資源平臺(tái) 。

資源整合層是高職院校教學(xué)資源共享云平臺(tái)所特有的子層。該層主要借助教學(xué)資源標(biāo)準(zhǔn)化策略和資源標(biāo)準(zhǔn)化輔助工具如導(dǎo)入導(dǎo)出工具、編目工具和元數(shù)據(jù)生成工具等，將學(xué)?，F(xiàn)有的種類多樣、標(biāo)準(zhǔn)不一的教學(xué)資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化主要通過(guò)導(dǎo)入、編輯、轉(zhuǎn)換、生成、導(dǎo)出等一系列操作，生成資源的元數(shù)據(jù)實(shí)例表。以整合有序的教學(xué)資源視圖形式存放在元數(shù)據(jù)庫(kù)和索引庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高職院校教學(xué)資源的集中管理，為上層應(yīng)用服務(wù)提供標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的教學(xué)資源目錄，為方便用戶定制個(gè)性化應(yīng)用做好準(zhǔn)備

1.1.4 應(yīng)用層 。

應(yīng)用層可分為管理中間件子層和應(yīng)用服務(wù)子層。管理中間件負(fù)責(zé)按照用戶需求高效、有序、靈活地配置資源，為保證高職院校教學(xué)資源共享云平臺(tái)的安全穩(wěn)定，使其發(fā)揮最佳效能起著組織協(xié)調(diào)的作用。應(yīng)用服務(wù)子層建立在管理中間件層之上，直接面向用戶提供統(tǒng)一的資源服務(wù)目錄和具有特定功能的教學(xué)資源應(yīng)用，如圖片庫(kù)、聲音庫(kù)、動(dòng)畫庫(kù)、視頻庫(kù)等。

1.1.5 訪問(wèn)層 。

訪問(wèn)層一方面提供用戶自助服務(wù)門戶，方便包括學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、教員、學(xué)員等不同角色的用戶訪問(wèn)云平臺(tái)。由于各種軟硬件資源均存儲(chǔ)在云中，由專業(yè)的云服務(wù)商進(jìn)行統(tǒng)一管理和維護(hù)，因此用戶端無(wú)需配置高端的計(jì)算機(jī)，只要擁有一臺(tái)能夠通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備即可通過(guò)用戶自助服務(wù)門戶訪問(wèn)云平臺(tái)。另一方面，訪問(wèn)層還提供云平臺(tái)管理門戶，是系統(tǒng)管理員對(duì)云平臺(tái)進(jìn)行日常管理、運(yùn)維的入口，通過(guò)系統(tǒng)管理為不同角色的用戶提供個(gè)性化定制和單點(diǎn)登錄服務(wù)。

1.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)與實(shí)例分析

物理層的功能實(shí)現(xiàn)主要借助虛擬化技術(shù)，可分為服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化等多種形式。

平臺(tái)層的功能實(shí)現(xiàn)主要借助并行處理與分布式計(jì)算、云存儲(chǔ)等技術(shù)。通過(guò)有效調(diào)配、部署虛擬層資源，對(duì)復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)進(jìn)行并行處理，分散在多個(gè)虛擬機(jī)上分塊執(zhí)行，以提高計(jì)算效率。同時(shí)還通過(guò)云存儲(chǔ)技術(shù)為用戶提供海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境，如大規(guī)模分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等。

應(yīng)用層的功能實(shí)現(xiàn)主要借助多租戶技術(shù)、Web2.0、Struts、Hibernate 等技術(shù)。采用多租戶技術(shù)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可以實(shí)現(xiàn)多用戶的同時(shí)訪問(wèn)，共享服務(wù)器、存儲(chǔ)等物理資源，并能實(shí)現(xiàn)不同用戶間的邏輯隔離，在每個(gè)用戶看來(lái)好像都獨(dú)自占有整個(gè)應(yīng)用程序。

2．基于云環(huán)境的高職院校教學(xué)資源平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

2.1 搭建云計(jì)算數(shù)據(jù)中心

搭建合理的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心是實(shí)現(xiàn)高職院校教學(xué)資源共享云平臺(tái)的重要支撐。立足本校數(shù)據(jù)中心的實(shí)際條件并結(jié)合云計(jì)算相關(guān)技術(shù)。整個(gè)數(shù)據(jù)中心由核心交換機(jī)、物理服務(wù)器、NAS存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等部分組成，借助虛擬化軟件Oracle VM VirtualBox 實(shí)現(xiàn)物理設(shè)備的虛擬化。該數(shù)據(jù)中心的拓?fù)鋱D如下圖1所示，在三臺(tái)物理服務(wù)器上構(gòu)建了六個(gè)虛擬機(jī)，其中劃分出四個(gè)虛擬機(jī)組成一個(gè)帶負(fù)載平衡的Web服務(wù)器群集，另外兩個(gè)虛擬機(jī)組成帶負(fù)載平衡的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器群集，群集連接NAS存儲(chǔ)，具有冗余和可靠性，確保不同節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作，用于構(gòu)建云計(jì)算應(yīng)用。

圖1 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心拓?fù)鋱D

2.2 啟動(dòng)虛擬機(jī)

在物理服務(wù)器上安裝racle VM VirtualBox虛擬化軟件，在虛擬機(jī)管理器面板中可以看到建成的兩個(gè)虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)和四個(gè)虛擬Web服務(wù)器，如下圖2所示。云平臺(tái)的后臺(tái)Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器群集均運(yùn)行在這些虛擬機(jī)中。

圖2 數(shù)據(jù)庫(kù)虛擬服務(wù)器

2.3 開(kāi)發(fā)教學(xué)資源平臺(tái)主頁(yè)

教學(xué)資源平臺(tái)主頁(yè)是用戶對(duì)于平臺(tái)的第一印象形成的主要UI,它為用戶提供各方面功能的導(dǎo)航。用戶想要上傳下載資源需要進(jìn)行注冊(cè)和登陸,因此在主頁(yè)的右側(cè)欄中添加了注冊(cè)登陸的模塊。同時(shí)為了方便用戶按照課程來(lái)瀏覽資源,右邊欄屮還有點(diǎn)擊量最高的課程。由此可以更便捷地瀏覽課程相關(guān)的資源。

2.4 建設(shè)全自動(dòng)課程錄播系統(tǒng)為教學(xué)資源提供多媒體素材

全自動(dòng)課程錄播系統(tǒng)集多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)、人工智能和自動(dòng)控制技術(shù)于一體，將授課電腦VGA信號(hào)、老師授課和師生互動(dòng)場(chǎng)景以及課堂板書等進(jìn)行智能化的跟蹤切換錄制，自動(dòng)生成課程資源。

3.小結(jié)

利用云環(huán)境帶來(lái)的技術(shù)和服務(wù)，師生可自主、方便地參與建設(shè)開(kāi)放性教學(xué)資源共享管理平臺(tái)，進(jìn)行最大限度的資源存儲(chǔ)、共享、整合、獲取、傳播，提高師生對(duì)職業(yè)教育信息化的認(rèn)識(shí)，增加職業(yè)院校師生開(kāi)展信息化教學(xué)的自覺(jué)性，為職業(yè)院校教師開(kāi)展信息化教學(xué)提供資源、技術(shù)和實(shí)踐指導(dǎo)，促進(jìn)職業(yè)院校教師提高信息化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施能力。

[1《]基于云計(jì)算環(huán)境下高職院校共享型教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)初探》岳浩 《沙洲職業(yè)工學(xué)院院報(bào)》 2011年3期

[2]《高職院校共享型教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)研究 》 李凌，周嵐 《宜春學(xué)院學(xué)報(bào)》 2012年