基于云计算平台的教学资源平台的设计
摘要：近几年来，随着海量的教育数字信息资源爆炸性的增长，对数据存储以及数据检索等关键技术提出了新的挑战。云计算在海量数据存储方面的强大优势，构建基于云计算的教学资源库可以实现对海量教学资源的存储管理，使用者可以即选即用、资源弹性管理，能有效整合各项教育服务，提供数字教学及学习环境，对提高教学资源的利用率和教育信息化进程的发展提供了基础。
关键词：云计算 教学资源库 教育信息化
近年来，随着因特网的快速发展、软件与硬件的技术提升，许多用户对于信息服务的需求越来越高。云计算的概念就是让使用者无论何时、何地都能够通过互联网的接口，分享在云端科技中取得以信息科技为基础的服务，让用户不需要投入大量的信息成本，就可以使用到云端服务供货商所提供的强大的处理效能。云计算平台可以帮助教师构建个性化的教学环境。信息技术成为自主学习的重要工具。学生通过信息技术获取所需的知识，主动掌握知识的过程。因此，构建一个基于云计算平台的教学资源库，可以便捷地共享教学资源。
1 云计算与云服务
云计算是在网络上提供一个分享平台来使用计算机资源，一个用户付费的模型，这样的形态可以让用户运用少量的管理资源就可以获得便利与满足网络需求的模型。云计算的服务可以分为三种型态，第一种为软件式服务(Software-as-a-service,SAAS)，服务供货商可以在云端的基础建设中提供软件应用程序，这些应用程序是由软件供货商进行维护与管理。用户不需要拥有自我的程序，只需要依据需求付费使用供应商所提供的服务。第二种为平台式服务(Platform-as-a-service,PAAS)，PSSA是另一种取得应用程序的模型，PSSA可以让用户使用程序语言或工具来运用云端供货商所提供的程序服务与云端设备，也就是使用者可以更该所需要服务的需求与程序代码而不用承担软件与硬件的管理责任。第三种为(Infrastructure-as-a-service,IAAS)，此服务是主要建立在虚拟机上，可以提供使用者所想要开发的环境，而不用花费金钱购买软件、硬件、服务器、数据储存设备及网络设备等。用户只需要花费使用的成本就可以透过网络使用云端的各种软件及硬件资源来达到其需求。
云计算应用是非常广泛的，只要具有适当的网络媒介与平台，云计算系统可以达到任何个人计算机所可以执行的作业，应用云计算可以实现在任何时间任何地点只要能够连上因特网的地方，就能够使用云服务。云计算系统可以拥有强大的处理效能，在云计算系统中的用户可以链接许多客户端及网格计算机的处理资源，提供强大的信息处理能力。云计算服务提供企业或使用者只需要付出所需要服务的费用，成本将大大降低，云计算服务系统提供企业将他们私人的数据储存在云端中其他的储存媒体中，而企业本身的储存媒体就可以更具自由性的发挥。云计算在教学平台建设上的运用蕴含巨大的能量，能够为教学方式方法的改革带来不可估计的影响。
2 云计算框架概述
Hadoop是由Apache软件基 会底下的开放原始码计划中的一个平台，提供可靠性、可扩充性、高容错性、分散式运算的框架，如图1所示。它支持在一般商用硬体构建的大型集群上运行的应用，其透明地为应用提供可靠性和数据存取能力。主要目的为提供平行运算以及巨量资料的分析。Hadoop还提供了分布式文件系统(HDFS)，用以储存所有计算节点的数据，这为整个系统带来了非常高的扩充能力。MapReduce和分布式文件系统的设计，使得整个框架能够处理节点故障。Hadoop可加入Apache基金会其他的相关开源组件，共同组成Hadoop体系，可用的相关组件如HBase、Hive、Pig、ZooKeeper、Mahout等，为分散式运算的设计及资料库的管理带来更完善的解决方案。
图1 hadoop系统
3 教学资源库的设计
3.1 设计原则
基于云平台的教学资源库的建设要遵循兼容共享原则，一是要充分利用、整合、吸收已有的教育资源，避免资源的重复建设，二是要不断地连续增加新的教育资源，是不断创新资源，实现共享资源。教学资源库的建设还要遵守开放、可扩展性原则，基于云平台的教学资源库是一个开放信息仓库，能够容纳各种文件格式和各种类型的教育资源。技术克服了硬件上扩展的难题，因此资源平台需要有开放的、可扩展的数据格式。根据不同的应用需求，按照通用的数据格式提供一个开放的接口，通过接口访问进行资源访问以及二次开发。
3.2 教学资源平台的体系结构设计
教学源资库平台的设计是基于云计算平台设计的，平台的系统整体结构如图2所示。
图2 云计算教学资源平台框架
教学资源平台由HDFS文件系统、数据访问系统、WEB控制系统组成。所有的教学资源都存储HDFS文件系统上，由于用户所需要的教学资源不是存储在本地，都存储在的大规模集群中。因此教学资源文件数据读取与存储的模块，负责对将教学资源数据写入和读出平台的分布式文件系统，由教学资源数据写入功能的教学资源存储模块接口和教学资源从平台文件系统中读取功能资源数据接口两个部分组成。WEB控制系统在开发框架中，作为视图层。
3.3 教学资源平台数据模块实现
为满足学生进行知识的构建的要求，教学资源的结构设计按专业分类，构建体系化的课程资源平台，在体系化的资源平台中按照专业代码进行建设和管理，能够满足学生自主学习的需求，实现个性化学习，从而提高学习的效率。
3.4 资源存储设计
云平台资源存储访问模块基于的实现，整个教学资源平台资源存储访问的架构如图3所示。在云教学资源平台中，应用程序将在每一个运行的节点上安装，将配置为系统的负载均衡中介，统一调度组成的应用集群。集群提供对外的域名服务，由此可以对集群存储的资源进行访问。客户通过集群自带的均衡负载能力进行获取到资源所在节点，这样既进行了有效的均衡负载，同时控制了每个资源节点并发的访问量控制，保证了资源的访问速度。
图3 教学资源平台资源存储访问的架构
3.5 基于云计算的资源共享平台的体系结构访问流程
教学资源平台的展示模块需要从数据访问层中提供的统一对外接口读取教学资源，从这些接口中读出的资源通过浏览器或者其他客户端对外进行显示。资源数据的读取包含两种类型：数据列表读取和实体数据读取。整个资源的访问流程如图4所示。在图4中显示了教学资源平台进行教学资源数据读取的处理流程，分为资源列表请求和资源数据请求的两类流程。
图4 教学资源请求流程
4 基于云计算的资源共享平台的教学设计应用
基于云计算的《大学计算机基础》资源共享平台的教学设计应用，是以数据查询功能的教学内容为例，开展信息化教学设计，设计的基本思想如图所示，基于云计算的共享学习中，教师和学习者通过课堂和优质资源共享平台进行交互，师生借助平台开展信息的发布、信息的加工、信息的共享与反馈，在基于云计算的优质资源共享平台的辅助下，结合课堂交流思维方法，最终完成整个教学任务。
参考文献
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基金项目
田进华（1982—），男，河南泌阳人，硕士，实验师。研究方向：计算机应用。
河南省教育厅2016年度河南省高等学校重点科研项目（编号16B120002）：基于云平台的校园教学资源库的设计与开发。
