基于云计算技术的教学资源共享方案设计

马洁

（宝鸡职业技术学院 陕西 宝鸡 721013）

随着现代网络技术和信息技术的发展，我国开始大力推动高校校园的信息化建设，从而提高高校教育教学的资源量和转变教学方式。根据国家精品网站的统计显示，全国精品类课程达到25 000个，其中国家级3 835门，省级为8 279门，校级精品课程为8 170门，OCW为4162门[1]。通过该数据的统计显示，我国精品课程呈现出资源丰富的特点。但是在教育资源丰富的背后，面对的是教育教学资源利用率低，重复建设和资源共享差等问题。对此，本文提出一种基于云计算平台的教学资源共享平台，并对其实现进行详细分析。

1 系统可行性分析

可行性是指在当前的组织内外对系统实现的一切必要的资源和技术条件。通过可行性的研究，从而可使得开发着在最短的时间内利用最小的代价，实现对结果的准确的求解。对此，本文为确定该云计算共享平台开发的可行性，从技术、操作和经济方面进行了分析。

1.1 技术可行性

技术可行性作为系统开发的第一步，其软硬件条件是否具备将直接决定该系统开发的成败。在软件开发方面可以借采用现有的Google云计算平台、新浪云平台等，利用MYSQL、Java语言等进行开发，采用DM、DW、CSS等实现对前台页面的开发设计[2]；在系统的硬件方面只需要配备一般的实验室环境即可进行。因此，从技术的角度来讲，系统的开发完全具备技术条件。

1.2 经济可行性分析

通过对云计算平台的构建分析，无论是借助谷歌云平台，还是借助Hadoop搭建进行实验云，在成本的投入方面都比较低，仅仅需要管理者在精力和时间方面有所投入即可[3]。在系统服务器维护方面，不需要对服务器基础设备进行维护，教师或者老师即满足对数据维护的基本条件。因此，从总体上来看，对该平台的开发在周期和系统的维护方面与传统的系统开发要方便很多，并能够节约大量的人力和物理，由此在经济方面该共享平台其是可行的。

1.3 操作可行性

教育教学平台能否被广大的用户所接受和使用，其操作的可行性则显得同等重要。当前，我国很多的高校都自建校园网路，并实现了对校园网络的覆盖，从而为师生运用共享网络平台提供了基础。教师和学生只需在网络接入的前提下，即可实现对共享平台的访问。因此，在操作性方面相对简单。

2 系统整体架构

本文针对云计算的教育教学资源共享体系采用流行的B/S模式进行，并结合计算的特点进行设计开发。现阶段的B/S模式作为传统的C/S模式的一种改进，其优势在于仅仅通过浏览器的方式，从而替代了原来比较复杂的应用程序，并将对复杂程序的处理放到了系统的服务器端[4]。但随着各种资源应用的增加，B/S模式针对这种访问和交互量大的则不一定适用。同时本课题考虑到云计算平台的自身的特点，借助PaaS的优点，采用了一种改进型的B/S模式[5]。其具体见图1所示。

图1 系统整体架构设计Fig.1 Overall system architecture design

该体系包括表示层、数据层和业务层。该体系整合了云计算平台的特点，用户在通过浏览器向云计算服务池发送访问的请求，在用户端其并非仅仅包括个人的PC机，而是包括任何的上网终端，都可以通过该用户层实现对系统的访问；然后通过业务处理层的相关业务逻辑对请求进行处理；最后到了数据层的数据交换，完成对各个不同数据的管理和存储。这些过程的实现都是在各种分布式的服务和统计中心当中所进行。

同时Google作为当前最大的云计算的服务提供商，其推出的Google App Engine属于云计算体系当中的PaaS层。该层通常被作为一个比较大的虚拟机，在这个虚拟机当中存在着传统的基础设施和配置好的开发运行的环境，用户只需要将相关的应用程序“寄存”到该平台中，即可实现对系统的访问和资源的共享。通过这样的方式，开发人员通过GAE，在Google服务器上很好的对程序和数据进行维护，并根据对应用程序的访问量和数据存储的要求对其进行自由的扩展。在该系统中，通过GFS实现对文件的存储，将响应的文件存储到分布式数据库Bigtable当中。

另外在对教学资源共享系统的web开发界面中，采用JSP+CSS对页面进行设计，同时在页面中嵌入JAVASCRIPT脚本；在逻辑层方面则采用较为成熟的J2EE体系，从而使得系统具备良好的封装性和可扩展性[6]；在数据库方面通过将传统的关系型数据库中的表映射为云平台下的持久化对象，从而产生XML的数据文件，并最终采用JDO技术将数据全部存储到分布式的数据库Bigtable中。

3 系统功能设计

结合该教学资源平台的需要，宝鸡职业技术学院作为依托，将其分为机电一体化、物联网应用、电气自动化等专业，按照不同的专业对共享资源进行分类，因此，该系统的功能设计为如图2所示。

图2 系统功能设计Fig.2 System function design

后台管理模块主要对个人信息及其相关用户的权限进行管理。上级用户具有对下级用户的添加、删除等权限，还具备对下级用户账号使用权的封闭和解除封锁等功能。在对用户信息进行删除的时候，直接删除用户的相关文件和存储的相关记录。

课程门户则主要结合不同的专业内容对资源进行分类，并通过该模块可实现对资料的搜索、上传等功能。因此，该模块包括词条搜素、热门标签、主题栏目、资源共享。其中词条搜索主要为学习者提供相关文件、资源等关键词的搜索，从而让用户在第一时间找到相应的相关资料；热门标签则表示通过采用各种不同标签的方式，根据关键词访问量的情况，将标签字体的大小和颜色呈现为不同颜色，从而体现出其热门的程度。同时根据标签超级链接的功能，指向不同的分类页面，更好的辅助用户做好对资源的获取；主题栏目则根据精品课程建设的基础，将课程的主题栏目分为新闻公告、课程学习、课程描述、课程辅导资源、实验教学、计算思维；资源共享则包括对各类不同教育教学资源的统一的管理，包括视频资源、音频资源、图片资源、软件资源和文字资源等，通过上传和下载的功能，实现对资源的共享。

4 系统的搭建与实现

4.1 GAE云平台的搭建与部署

在应用中由于GAE支持采用Java语言，因此，开发人员则可以采用标准的Java技术实现对应用程序的开发。对此，本文选择eclipse3.5工具搭建Google App Engine平台，其采取的方式为模拟Google App Engine后，在测试正常后再将其部署到GAE平台中。其具体的步骤为：

1）首先安装JDK和eclipse3.5工具；

2）安装eclipse Google的插件。在运行eclipse3.5之后，打开菜单，在Help→SoftWare Updates中获取Google App Engine的插件；

3）安装 Google App Engine的 SDK；

4）在PC端开发和调试应用程序；

5）申请谷歌GAE空间；

6）运用GAE的工具将应用程序上传到谷歌GAE平台。

4.2 主要层的实现

以数据访问层为例，在谷歌GAE平台中其提供了强大的分布式数据存储服务Dataatore，该存储服务是以谷歌的Bigtable数据库技术作为基础。该数据库和传统的数据库不同，该数据库中的存储的数据对象叫做实体，其每个实体可拥有不同的属性。因此，在数据库当中其每个表都可以映射为一个实体类，其表内的字段表示该实体类的属性。

同时在GAE当中其支持JPA和JDO组件对数据库进行连接，本文在采用JPA的方式，其主要的原因是基于POJO的封装，从而导致其基本上是不支持再用数据进行关联的查询，或者需要采用更为复杂的触发器等。如果在数据库其数据表格是相互关联的，则一般是通过Java类当中的嵌套的关系来对其进行实现。另外应用程序在和Datastore交互的时候，JPA通过其中的EntityManagerFactory来获取Entity Manage类的实例来实现。因此，为更好的节约时间和内存，才有用先设计EMF类，在通过和Datastore来完成对实体对象的添加、更新和查询等，其具体的代码则为：

public class EMF

{

private final static EntityManagerFactory emfInstance=

Persistence.createEntityManagerFactory （"hbasefilesharesys"）；

//hbase-filesharesys是指 persistence.xml文件中的配置集名称

public static EntityManagerFactory getInstance（）{

return em fInstance；

}

}

通 过 上 述 的 实 现 ， 在 通 过 EMF.getInstance（）.createEntityManager（）对实体对象的创建，最后就可将这些实体对象全部映射到数据存储当中了。

5 结束语

通过上述的构建，使得基于云计算的教学教学资源在文件的安全性、存储空间等方面与传统的系统相比都有着很大的优势。通过对系统功能的实现，可实现对教师对功能的应用。同时借助J2EE架构的封装功能，可对其中的应用程序进行扩展，并根据系统的需要满足用户的需求。系统只需要提供相关的操作访问权限，即可保障系统的运行。该系统的实现对当前教育教学资源的共享提供了一定的参考。

[1]龚洪敏.浅谈现代大学精品课程的开发及有效运用[J].中国科教创新导刊.2012（29）:225.GONG Hong-min.On the development and effective use of modern university courses[J].China Education Innovation Herald，2012（29）:225.

[2]徐强，王振江.云计算应用开发实践[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3]罗军舟，金嘉晖，宋爱波，等.云计算:体系架构与关键技术[J].通信学报，2011（7）:3-21.LUO Jun-zhou，JIN Jia-hui，SONG Ai-bo，et al.Oriental cloud computing:the architecture and key technologies of Communications[J].Journal of Communication，2011（7）:3-21.

[4]田敬华.云计算环境下高校教学资源管理模型的研究[D].重庆：重庆师范大学，2012.

[5]刘乃强，武巍泓.构建图书馆SaaS模式知识服务云平台[J].图书馆工作与研究，2010（9）:28-31.

LIU Nai-qiang，WU Wei-wang.SaaSmodel to build a library knowledge service cloud platform[J].Library and Research，2010（9）:28-31.

[6]施琣，顾勋梅.基于MVC的网络化学习云平台架构[J].微电子学与计算机，2011（10）:24-27 SHI Jun，GU Xun-mei.MVC-based networked learning cloud platform architecture[J].Microelectronics&Computer，2011（10）:24-27.