陳永海

（北海職業(yè)學(xué)院，廣西北海，536000）

1 計算機類課程在線學(xué)習(xí)平臺建設(shè)需求

計算機類課程具有較強的實踐性，但為節(jié)省成本，學(xué)校都采用獨享計算機方式開展課程教學(xué)，即將一臺計算機當(dāng)成是范本安裝大量軟件，然后通過克隆技術(shù)復(fù)制到其他計算機上。而學(xué)生開展在線學(xué)習(xí)活動時，系統(tǒng)容易因負(fù)荷過大出現(xiàn)反應(yīng)緩慢的問題，甚至直接瀕臨癱瘓，給課程教學(xué)帶來了不利影響。建設(shè)在線學(xué)習(xí)平臺，要求具備完善功能，能夠滿足學(xué)生、教師等不同用戶使用需求。在用戶通過平臺開展計算機類課程學(xué)習(xí)活動時，要求平臺能夠提供豐富課程資源，并支持學(xué)生完成在線測試和互動交流，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。教師可以通過平臺上傳課程資料、試卷等各種資源，并完成學(xué)生提交的試卷批改，為學(xué)生在線答疑?？紤]到平臺功能豐富性，應(yīng)要求平臺操作簡單，能夠指引用戶進(jìn)行操作，同時能夠根據(jù)用戶角色進(jìn)行權(quán)限劃分，保證系統(tǒng)操作安全。從平臺性能需求角度來看，由于計算機專業(yè)學(xué)生都將使用平臺學(xué)習(xí)，因此要求平臺具有較快的響應(yīng)速度和較高吞吐量，能夠為用戶提供良好服務(wù)體驗。平臺在運行過程中，可能發(fā)生故障，為避免課程教學(xué)出現(xiàn)中斷問題，應(yīng)建立故障處理機制，通過快速定位和排除故障保證平臺運行的可靠性。此外，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，課程教學(xué)內(nèi)容將有所增加，為滿足課程學(xué)習(xí)需求，平臺應(yīng)具有可擴展性，為后期升級和維護(hù)提供支持。

2 基于云計算技術(shù)的在線學(xué)習(xí)平臺建設(shè)方案

2.1 平臺總體架構(gòu)

實際在建設(shè)在線學(xué)習(xí)平臺時，按照傳統(tǒng)思路將采取B/S架構(gòu)，通過提供Web服務(wù)滿足課程在線學(xué)習(xí)需求，確保用戶能夠通過各種移動終端和PC端登錄系統(tǒng)，獲得豐富的學(xué)習(xí)資源[1]。但建設(shè)該類平臺需要投入大量軟硬件設(shè)備，同時定期進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，耗費較多人力、物力成本，在計算機技術(shù)快速發(fā)展的背景下容易引發(fā)大量資源損耗。在各計算機系統(tǒng)間，也容易出現(xiàn)難以實時共享資源的問題，導(dǎo)致在線學(xué)習(xí)效率不高。針對這些問題，需要加強云計算機技術(shù)應(yīng)用，無需投入過多硬件設(shè)施即可實現(xiàn)各種計算機學(xué)習(xí)資源整合與共享，通過提供開放學(xué)習(xí)系統(tǒng)滿足用戶不同信息需求。具體來講，就是通過云平臺連接在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)和各種客戶端，確保用戶能夠通過云端登錄系統(tǒng)，突破時空限制，對需要的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行無間斷訪問。由于系統(tǒng)將通過云端共享計算資源和寬帶資源，能夠統(tǒng)一提供服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源集中管理。通過云平臺統(tǒng)一接口，能夠簡化系統(tǒng)操作，無需專門進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理，而是由云平臺自動采集、分析和存儲信息，保證數(shù)據(jù)資源的安全性。此外，云平臺擁有百萬個服務(wù)器集群，擁有較高計算和運行能力，網(wǎng)絡(luò)吞吐量較大，能夠使在線學(xué)習(xí)平臺獲得良好服務(wù)性能[2]。

采取云計算技術(shù)，可以將在線學(xué)習(xí)平臺劃分為用戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層和基礎(chǔ)設(shè)施層，如圖1所示。其中，用戶層位于最頂層，確保用戶可以通過各種終端設(shè)備登錄平臺進(jìn)行操作，向平臺發(fā)送各種操作請求。而平臺可以根據(jù)后臺處理結(jié)果進(jìn)行反饋，體現(xiàn)平臺良好人機交互特性。邏輯層包含平臺各種功能，需采用模塊化設(shè)計方式，完成多種功能開發(fā)，為平臺運行提供支撐。根據(jù)用戶請求，平臺對相應(yīng)模塊進(jìn)行調(diào)用，能夠獲得相應(yīng)服務(wù)器。數(shù)據(jù)層為核心層，能夠利用云計算技術(shù)實現(xiàn)各種資源存儲，為平臺調(diào)用資源提供支持。在開展計算機類課程在線學(xué)習(xí)活動時，需要提供各類學(xué)習(xí)資源，滿足課程教學(xué)、在線測試等活動的開展需求。而采用云計算技術(shù)實現(xiàn)資源整合，能夠完成統(tǒng)一資源池的構(gòu)建，將各種資源存儲在云端，方便用戶上傳和下載資源。設(shè)施層由多個服務(wù)器構(gòu)成，包含網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、存儲服務(wù)器等各種服務(wù)器，可以為平臺提供硬件支持，使平臺獲得強大數(shù)據(jù)處理和存儲能力。通過實現(xiàn)平臺資源存儲、計算等功能的虛擬化，能夠在一個物理服務(wù)器中生成多個獨立的虛擬機，并保持相互獨立[3]。在平臺需要實現(xiàn)功能動態(tài)擴展時，可以隨時根據(jù)需求增加服務(wù)器，確保平臺達(dá)到最佳資源配置效果，為平臺的穩(wěn)定運行提供保障。

圖1 基于云計算的在線學(xué)習(xí)平臺架構(gòu)

2.2 平臺功能模塊開發(fā)

2.2.1 用戶管理模塊

在用戶管理模塊設(shè)計上，為保證用戶對平臺進(jìn)行訪問和操作的合法性，需要開發(fā)用戶注冊、權(quán)限設(shè)置和登錄功能。在注冊階段，需要通過平臺輸入和提交個人信息，經(jīng)過管理員審核后成為合法用戶，獲得相應(yīng)的角色。在權(quán)限設(shè)置上，需要根據(jù)學(xué)生、教師和管理員三個角色確定模塊操作權(quán)限，如使用在線測試模塊，學(xué)生僅能進(jìn)行答題操作，教師可以進(jìn)行批改操作。平臺發(fā)現(xiàn)用戶越權(quán)操作行為，將生成錯誤提示。日常用戶在登錄平臺時，需要輸入賬戶和密碼，成功認(rèn)證身份后可以獲得相應(yīng)服務(wù)。

2.2.2 課程資源管理模塊

開發(fā)課程資源管理模塊，需要根據(jù)計算機類課程開展需求建立多個資源庫。在課程教學(xué)方面，由教師上傳SCORM課件包、Flash、網(wǎng)頁課件等各種課程資源，存儲在對應(yīng)教學(xué)資源庫中。學(xué)生在平臺上學(xué)習(xí)的過程中，也可以將自己收集的資料以word、PDF、Excel和音視頻等各種形式存入到文檔資源庫中，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)提供便利。教師根據(jù)課程教學(xué)需求，可以通過平臺傳遞作業(yè)素材、學(xué)習(xí)任務(wù)等文件，學(xué)生在完成后也可以通過模塊提交，存儲在對應(yīng)作業(yè)資源庫中，方便教師批改和打分。

2.2.3 在線測試管理模塊

開采在線測試管理模塊，教師可以上傳編制的課堂測驗、單元測試等各種類型的檢測試卷。通過平臺查看題庫，教師也可以進(jìn)行試卷內(nèi)容的修改，確認(rèn)無誤后可以進(jìn)行試卷發(fā)布，由學(xué)生根據(jù)各自學(xué)習(xí)情況選擇。通過查看試卷完成情況，教師可以進(jìn)行批改，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況的同時，為學(xué)生提供有針對性的指導(dǎo)。利用平臺的統(tǒng)計分析功能，教師可以批量導(dǎo)出試卷，對測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)學(xué)生集中存在的問題進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)，制定科學(xué)的課程教學(xué)方案。

2.2.4 互動交流模塊

互動交流模塊能夠為用戶提供不同交流形式，確保用戶間能夠通過即時、有效溝通迅速解決問題。如在即時溝通方面，根據(jù)目前正在學(xué)習(xí)的課程，學(xué)生可以選擇平臺上的虛擬班級，在班級中與教師、同學(xué)進(jìn)行交流，解決課程學(xué)習(xí)過程中遇到的問題[4]。此外，平臺也能支持師生以視頻形式進(jìn)行課堂討論，為課程教學(xué)提供一個開放、立體的平臺，促進(jìn)師生、生生間的互動，確保課程能夠取得良好教學(xué)效果。通過模塊的問卷調(diào)查功能，學(xué)生可以向教師提出意見和建議，使雙方做到有效、深入溝通。

2.2.5 課程工具管理模塊

考慮到計算機類課程使用的工具較多，需要開發(fā)專門的工具管理模塊。在模塊中設(shè)置各種視頻組件，能夠方便師生進(jìn)行SCONM等各種格式的課件制作，也能為學(xué)生在線點播課件提供支持。采用該模塊，學(xué)生也可以利用不同計算機工具進(jìn)行文件、音視頻等內(nèi)容制作，在線展示自己的學(xué)習(xí)成果或通過QQ、微信等第三方工具分享相關(guān)信息，從而有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

3 基于云計算技術(shù)的在線學(xué)習(xí)平臺建設(shè)實施

3.1 平臺功能實現(xiàn)

對平臺建設(shè)方案進(jìn)行實施，為確保各項功能可以順利實現(xiàn)，需要選用Windows Server 2008系統(tǒng)操作平臺和IIS Web服務(wù)器，在Java環(huán)境下進(jìn)行平臺運行。平臺數(shù)據(jù)庫采用My SQL，開發(fā)工具為Visual Studio2010，使用JSP、Objective等多種語言進(jìn)行系統(tǒng)編程。在平臺硬件部署方面，需要利用Redis分布式方式，完成用戶信息、課程資源等熱點數(shù)據(jù)緩存，降低數(shù)據(jù)庫壓力，確保平臺能夠快速響應(yīng)用戶請求。采用負(fù)載均衡服務(wù)器，將用戶請求分布到不同的MQ服務(wù)器上，能夠從遠(yuǎn)程隊列中獲取數(shù)據(jù)，通過異步處理響應(yīng)結(jié)果，有效提高平臺數(shù)據(jù)吞吐量。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和節(jié)點連接等情況，可以實施CDN加速，將用戶請求導(dǎo)向距離最近的服務(wù)節(jié)點，通過就近獲取內(nèi)容避免網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁堵問題。通過在后臺設(shè)置并發(fā)開關(guān)，可以在發(fā)現(xiàn)客戶端頁面無法顯示時濾除不必要的請求，確保平臺能夠正常運行。

在實踐操作中，可以直接連接Google云端的賬C75系統(tǒng)，通過谷歌賬號登錄后，可以完成身份驗證。由Login.jsp組件對不同的登錄業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分，能夠調(diào)取用戶服務(wù)器，轉(zhuǎn)入相應(yīng)用戶頁面。在課程資源管理方面，需要采用My SQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行各種資料的存儲。通過File upload.jsp組件提供文件上傳頁面，平臺將先判斷用戶權(quán)限，然后反饋詢問用戶是否需要上傳資料。在用戶確認(rèn)上傳后，在相應(yīng)位置輸入詳細(xì)信息，然后點擊上傳操作。經(jīng)過后臺審核后，將上傳至云存儲系統(tǒng)。在資源下載過程中，同樣需要對用戶權(quán)限進(jìn)行確認(rèn)，然后詢問用戶是否進(jìn)行資源檢索。用戶在檢索結(jié)果中選擇，能夠完成資源下載。在線測試模塊功能實現(xiàn)過程與課程資源管理模塊大致相同，可以根據(jù)用戶權(quán)限下載試題資源，并上傳答卷，由教師根據(jù)權(quán)限進(jìn)行審核。而在互動交流模塊功能實現(xiàn)過程中，需要采用Web網(wǎng)絡(luò)模式，通過網(wǎng)絡(luò)接口連接各種即時通信軟件，借助通信工具滿足實時互動需求。在課程工具管理模塊開發(fā)階段，可以提供fenxiang接口，可以直接獲取工具文件id，獲取存儲在特定html文件內(nèi)的資源。在學(xué)習(xí)成果展示方面，能夠通過DAO類獲得信息，存儲在HBShudan中后，封裝為對應(yīng)數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)信息傳遞。根據(jù)平臺返回的url，能夠?qū)㈡溄臃窒淼教囟ㄉ缃还ぞ咧小?/p>

3.2 平臺應(yīng)用效果

從平臺應(yīng)用情況來看，在開展計算機類課程時，用戶首次使用計算機，服務(wù)器將根據(jù)設(shè)定將系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送至客戶端，并完成用戶數(shù)據(jù)和部分臨時文件的高速緩存?？蛻舳烁鶕?jù)服務(wù)器傳遞的數(shù)據(jù)記錄，能夠?qū)崿F(xiàn)讀寫緩存，與之前數(shù)據(jù)結(jié)合，構(gòu)成完善啟動數(shù)據(jù)。在用戶登錄后，服務(wù)器將根據(jù)用戶角色推送適合的桌面，為用戶提供個性化服務(wù)。在在線學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生可以根據(jù)教師提出的課程任務(wù)選擇需要的學(xué)習(xí)資源，并將課程學(xué)習(xí)體會記錄在日志中，上傳至平臺，方便后續(xù)學(xué)習(xí)使用。在平臺上不同的虛擬空間，用戶可以提問或交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗，確保學(xué)生始終處于吸收知識狀態(tài)。在計算機教學(xué)中，通過云平臺完成軟件集中部署，客戶端無需安裝應(yīng)用程序，能夠降低客戶端計算機性能要求，無需學(xué)校投入大量的資金。通過平臺提供用戶界面、管理接口和課程庫等，用戶可以靈活運用平臺開展課程教學(xué)和學(xué)習(xí)活動，在虛擬化技術(shù)支撐下進(jìn)行計算機在線操作。而使用平臺的各種計算機工具，學(xué)生能夠加強計算機操作練習(xí)，得到實踐技能的培養(yǎng)，因此能夠有效提高課程教學(xué)效果。

4 結(jié)論

基于云計算技術(shù)完成計算機類課程在線學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)，在掌握平臺建設(shè)需求的基礎(chǔ)上，搭建包含用戶層、業(yè)務(wù)邏輯層等四層架構(gòu)，為平臺用戶管理、課程資源管理、課堂互動交流等豐富功能模塊開發(fā)提供支持。在開放環(huán)境下實現(xiàn)平臺各項功能，將平臺用于計算機類課程在線學(xué)習(xí)，可以通過云平臺分享課程資源，有效提高課堂教學(xué)實效性的同時，確保學(xué)校無需耗費過多維護(hù)成本，為提高學(xué)校專業(yè)教學(xué)水平提供有力技術(shù)支撐。