范穎 劉夢

摘 ?要： 設(shè)計(jì)基于云平臺的在線教育課程資源共享平臺，平臺由云基礎(chǔ)設(shè)施層、云系統(tǒng)服務(wù)層、云應(yīng)用層和云客戶端層組成。其中，云系統(tǒng)服務(wù)層內(nèi)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平臺的業(yè)務(wù)邏輯。平臺依照使用者的權(quán)限差異將使用者功能劃分成教師與學(xué)生兩個(gè)功能模塊：教師功能模塊可管理學(xué)生、團(tuán)隊(duì)、課程、直播等內(nèi)容，編輯、生成與審批試卷，完成創(chuàng)建、布置、統(tǒng)計(jì)學(xué)生作業(yè)以及上傳教學(xué)資源等內(nèi)容;利用學(xué)生功能模塊可實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源下載、在線作業(yè)、在線考試以及討論交流等功能。平臺性能驗(yàn)證結(jié)果顯示，所設(shè)計(jì)平臺共享資源數(shù)量多、內(nèi)容全面，共享服務(wù)效果與平臺應(yīng)用性能得分率均高于0.75，說明該平臺對增強(qiáng)教學(xué)效果有較大幫助，能夠有效增強(qiáng)教育公平性。

關(guān)鍵詞： 云平臺; 在線教育; 課程資源共享; 業(yè)務(wù)邏輯; 教學(xué)資源; 云計(jì)算; 平臺設(shè)計(jì); 平臺性能驗(yàn)證

中圖分類號： TN710?34; G741 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2020）01?0175?04

Design and research of online education course resource sharing

based on cloud platform

FAN Ying， LIU Meng

Abstract： An online education course resource sharing platform based on cloud platform is designed. The platform is composed of cloud infrastructure layer， cloud system service layer， cloud application layer and cloud client layer， among which the business management system in the cloud system service layer is adopted to realize the business logic of the platform. The users′ functions in the platform is divided into two function modules： teachers′ function module and students′ function module， according to the different permissions of users. The teachers′ function module can be used to manage students， teams， courses and live broadcasts to edit， generate and approve examination papers， and fulfill the creation， arrangement， statistics of students′ homework and upload teaching resources. The students′ function module can be used to realize the functions of teaching resource download， online homework download， online examination and discussion. The platform performance verified results show that the designed platform has a large number of shared resources， comprehensive contents， and the sharing service effect and the scoring rate of platform application performance are both higher than 0.75， indicating that the platform is of great help to enhance the teaching effect and can effectively enhance the fairness of education.

Keywords： cloud platform; online education; course resource sharing; business logic; teaching resource; cloud computation; platform design; platform performance verification

0 ?引 ?言

在線教育發(fā)展至今已有20年之久[1]，為學(xué)生提供了一個(gè)自主學(xué)習(xí)的平臺，但在線教育課程資源建設(shè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)并不樂觀[2]。隨著教育信息化、現(xiàn)代化與課程改革等概念的提出，在線教育課程資源建設(shè)成為教育改革新的研究方向。隨著在線教育課程深入開展，各在線教育資源平臺花費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力收集在線教育課程資源，但這些資源未得到有效利用，出現(xiàn)各平臺課程資源重復(fù)建設(shè)、適用資源少、資源質(zhì)量參差不齊、結(jié)構(gòu)異化導(dǎo)致資源共享效果較差等問題[3]，無法滿足學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)的需求，嚴(yán)重制約了現(xiàn)代化教育發(fā)展的步伐。為解決上述問題，本文設(shè)計(jì)基于云平臺的在線教育課程資源共享平臺。作為云計(jì)算服務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)，云平臺在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上提供了不同計(jì)算資源的統(tǒng)一管理與動(dòng)態(tài)分配服務(wù)[4]，具有成本低、效率高，可以處理海量資源的特點(diǎn)[5?6]?？蓪?shí)現(xiàn)對海量在線教育課程資源的有效建設(shè)和管理，通過虛擬化技術(shù)細(xì)化物理資源分配單元[7]，提高在線教育課程資源利用效率，提升在線教育課程資源共享平臺應(yīng)用效果。

1 ?在線教育課程資源共享平臺

基于云平臺的在線教育課程資源共享平臺采取集中管理模式[8]，各學(xué)校均可利用互聯(lián)網(wǎng)連接平臺，共享平臺硬件資源，獲取平臺功能服務(wù)。

1.1 ?平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于云平臺的在線教育課程資源共享設(shè)計(jì)方法共由4個(gè)層級組成[9]，由上至下分別是云基礎(chǔ)設(shè)施層、云系統(tǒng)服務(wù)層、云應(yīng)用層和云客戶端層，具體如圖1所示。

平臺最上層為云基礎(chǔ)設(shè)施層，該層中主要包含服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲設(shè)備等。服務(wù)器主要分為PC服務(wù)器與云計(jì)算服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲、帶寬等按需的IaaS云基礎(chǔ)設(shè)施功能[10]。平臺中間層包括云系統(tǒng)服務(wù)層和云應(yīng)用層，這兩層的主要功能分別是向系統(tǒng)開發(fā)提供接口與軟件運(yùn)行環(huán)境和提供在線的軟件SaaS服務(wù)[11]。其中，云應(yīng)用層利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線互動(dòng)教學(xué)，設(shè)計(jì)互動(dòng)教學(xué)、在線作業(yè)、考試管理與虛擬實(shí)驗(yàn)室等功能模塊。平臺最下層為云客戶端層，其主要為使用者提供移動(dòng)終端，如計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)和平板電腦等，使用者通過移動(dòng)終端可連接在線教育課程資源共享平臺。

1.2 ?業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于云平臺的在線教育課程資源共享設(shè)計(jì)方法中，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)由業(yè)務(wù)管理器、服務(wù)定位器、業(yè)務(wù)組件與數(shù)據(jù)訪問對象共同組成，其主要功能是實(shí)現(xiàn)平臺的業(yè)務(wù)邏輯，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換請求發(fā)送至業(yè)務(wù)管理器后，業(yè)務(wù)管理器調(diào)取對應(yīng)的業(yè)務(wù)組件完成業(yè)務(wù)。在需要數(shù)據(jù)庫操作的情況下，調(diào)取的業(yè)務(wù)組件利用數(shù)據(jù)訪問對象操作數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫反饋信息經(jīng)由統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口返回?cái)?shù)據(jù)模型內(nèi)。

全部應(yīng)用程序客戶端在搜索、創(chuàng)建業(yè)務(wù)組件過程中均采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口公共機(jī)制，全部需訪問統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口公共機(jī)制服務(wù)對象的客戶端均要實(shí)施定位工作。在大量類型有所差異的客戶端循環(huán)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口服務(wù)，且統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口代碼頻繁出現(xiàn)在這些客戶端的條件下，易形成代碼重復(fù)問題[12]。同時(shí)，構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口原始環(huán)境對象將造成大量資源被占用，在業(yè)務(wù)組件本地對象上搜索會加劇資源占用量大這一問題。大量客戶端循環(huán)請求一致的Bean本地對象時(shí)，會顯著降低平臺應(yīng)用程序性能。為解決上述問題，平臺中的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)利用服務(wù)定位器抽取全部統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，降低原始環(huán)境構(gòu)建、業(yè)務(wù)組件本地對象搜索和業(yè)務(wù)組件對象創(chuàng)建的難度。為提高平臺運(yùn)行性能，數(shù)個(gè)客戶端可循環(huán)利用服務(wù)定位器以降低代碼復(fù)雜性。

1.3 ?平臺功能設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)平臺功能過程中，依照使用者權(quán)限的差異性，在線教育課程資源共享平臺將使用者功能劃分成教師與學(xué)生兩個(gè)模塊[13]，由于使用者具有不同的應(yīng)用需求，因此各模塊被劃分為數(shù)個(gè)子功能模塊，如圖3所示。

圖3中，教師功能模塊由首頁、管理、資料、考試與作業(yè)等七個(gè)子功能模塊組成;學(xué)生功能模塊由在線學(xué)習(xí)、在線考試與在線作業(yè)等五個(gè)子功能模塊組成。教師功能模塊與學(xué)生功能模塊中的考試與作業(yè)等子功能模塊緊密相連，構(gòu)建一個(gè)有機(jī)整體。

1） 教師功能模塊

教師利用管理模塊實(shí)現(xiàn)學(xué)生、團(tuán)隊(duì)、課程、直播等內(nèi)容管理[14];通過考試模塊實(shí)現(xiàn)試卷編輯、生成、導(dǎo)入、發(fā)放與審批等功能;作業(yè)模塊主要作用是實(shí)現(xiàn)教師對學(xué)生作業(yè)的創(chuàng)建、布置、審批與統(tǒng)計(jì);資料模塊中存儲了教學(xué)資料，供學(xué)生下載自學(xué)的視頻內(nèi)容;討論模塊和通知模塊分別用于教師發(fā)布討論話題、回復(fù)學(xué)生問題和發(fā)布管理通知。

2） 學(xué)生功能模塊

學(xué)生功能模塊中的在線學(xué)習(xí)模塊為學(xué)生提供了視頻與課件等學(xué)習(xí)資料，學(xué)生依據(jù)自身需求點(diǎn)擊不同視頻或課件完成在線學(xué)習(xí);在線考試模塊的功能與在線作業(yè)模塊一致，都是為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)[15]。成績好壞體現(xiàn)學(xué)生對知識點(diǎn)掌握的情況，當(dāng)成績不理想時(shí)，需要再次學(xué)習(xí)，以便更好掌握知識點(diǎn);交流討論模塊的主要功能是向教師與學(xué)生提供一個(gè)交流的環(huán)境，提升學(xué)生自主思考能力與合作能力，更好地達(dá)成教學(xué)目的。學(xué)生使用教學(xué)資源下載模塊下載的教學(xué)資源是教師上傳的教學(xué)資料。

1.4 ?在線作業(yè)與考試模塊

基于云計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)的在線作業(yè)與在線考試是在線教育課程資源共享平臺內(nèi)的主要模塊，這兩個(gè)模塊與平臺劃分的教師功能和學(xué)生功能緊密相連，通過這兩個(gè)模塊可體現(xiàn)學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況。利用云平臺，客戶端無需任何設(shè)置，使用者依照自身需求設(shè)置在線作業(yè)與在線考試模塊的功能。在線作業(yè)模塊設(shè)計(jì)如圖4所示。

2 ?平臺性能驗(yàn)證

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于云平臺的在線教育課程資源共享平臺性能，分別從平臺功能、平臺應(yīng)用效果分析和疲勞強(qiáng)度測試等方面對平臺性能進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如下。

2.1 ?課程資源共享結(jié)果

在平臺搜索欄中輸入關(guān)鍵詞“數(shù)學(xué)”后，通過在線教育課程資源共享平臺訪問獲取的在線教育課程資源共享結(jié)果如圖5所示。

圖5在線教育課程資源共享結(jié)果顯示，在搜索欄中輸入“數(shù)學(xué)”關(guān)鍵詞后，平臺根據(jù)關(guān)鍵詞內(nèi)容將教師上傳的相關(guān)課程資源共享給使用者，其中包括：絕對值、商的近似值、角的分類、繪圖教學(xué)、凸輪設(shè)計(jì)、頻率計(jì)算等不同類型的課程資源，共享資源數(shù)量多、內(nèi)容全面，滿足使用者自主學(xué)習(xí)的需求。

2.2 ?平臺功能測試

利用黑盒測試方法測試本文平臺功能，具體過程為：設(shè)定測試用例，確定輸入數(shù)據(jù)及操作條件，對比平臺運(yùn)行后得到的結(jié)果與實(shí)際需求，測試結(jié)果見表1。表1中的功能測試結(jié)果顯示，本文平臺的功能服務(wù)達(dá)到使用者的功能需求，滿足在線教育課程資源共享各項(xiàng)業(yè)務(wù)邏輯。

2.3 ?平臺應(yīng)用效果分析

為明確本文平臺的應(yīng)用效果，實(shí)驗(yàn)通過問卷調(diào)查形式向50位來自不同地區(qū)使用本文課程資源共享平臺的教師展開調(diào)查?；厥諉柧?0份，有效回收率為100%。利用F檢測法統(tǒng)計(jì)問卷調(diào)查收集的數(shù)據(jù)，結(jié)果如表2所示。

由平臺應(yīng)用效果分析結(jié)果可知，在線教育課程資源共享服務(wù)效果與平臺應(yīng)用性能的得分率[Fi]均高于0.75，說明本文平臺在線教育課程資源共享應(yīng)用效果較好，主要原因是：在線教育課程資源共享服務(wù)效果良好，課程資源豐富，實(shí)用性強(qiáng)，且資源獲取難度較低，對增強(qiáng)教學(xué)效果有較大的幫助;平臺應(yīng)用性能較好，具有使用簡單、快捷、安全性高等優(yōu)勢，能夠有效增強(qiáng)教育公平性。

2.4 ?疲勞強(qiáng)度測試

疲勞強(qiáng)度測試作為平臺性能測試的一部分，主要功能是判斷平臺運(yùn)行過程中由于資源不足或資源競爭造成的運(yùn)行錯(cuò)誤。平臺運(yùn)行過程中受CPU或內(nèi)存等硬件設(shè)施條件的影響，有可能存在數(shù)據(jù)庫或網(wǎng)絡(luò)帶寬資源短缺等問題，這些問題在平臺正常運(yùn)行狀態(tài)下通常無法明顯顯現(xiàn)，因此需要在多使用者長時(shí)間并發(fā)使用平臺條件下測試平臺疲勞強(qiáng)度，測試結(jié)果如圖6所示。

圖6中疲勞檢測結(jié)果顯示，在20名教師長時(shí)間并發(fā)上傳課程資源過程中，平臺傳輸性能出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是平臺運(yùn)行服務(wù)器存在網(wǎng)絡(luò)帶寬短缺問題，并且平臺服務(wù)器共享過程中并發(fā)用戶的數(shù)量設(shè)置較少，通過硬件替換和修正并發(fā)用戶數(shù)量可改善上述問題，使平臺正常運(yùn)行。

3 ?結(jié) ?論

信息化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與資源平臺建設(shè)技術(shù)的不斷成熟，使在線教育課程資源共享平臺的普及度大幅度提升。云平臺作為新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)，其通過云計(jì)算技術(shù)獲取互聯(lián)網(wǎng)中大量可用資源，通過軟件完成自動(dòng)管理。本文設(shè)計(jì)基于云平臺的在線教育課程資源共享平臺，該平臺是一個(gè)以“云計(jì)算”技術(shù)為設(shè)計(jì)理念，以使用者為導(dǎo)向的共享型在線教育平臺。平臺性能驗(yàn)證結(jié)果顯示，本文平臺共享資源數(shù)量多、內(nèi)容全面，功能服務(wù)滿足使用者功能需求，在線教育課程資源共享應(yīng)用效果較好，對增強(qiáng)教學(xué)效果有較大的幫助，能夠有效增強(qiáng)教育公平性。

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作者簡介：范 ?穎（1980—），女，黑龍江泰萊縣人，碩士，副教授，研究領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件等。

劉 ?夢（1990—），女，河南湯陰縣人，碩士，助教，研究領(lǐng)域?yàn)榻逃夹g(shù)等。