基于云计算的在线学习平台的设计与实现

林小翔

(泉州工艺美术职业学院 党政办，福建 泉州 362500)

1 在线学习平台介绍

在线学习平台作为一种全新的现代教育方式，具有可跟踪、个性化和网络化等诸多特征。线学习模式的出现，使传统统一授课教学模式使学习内容具有被打破。在线学习平台可以及时更新学习资源，使学习内容具有连贯性和一致性，学习者可以根据自己的实际需求和条件，利用自己的终端设备安排学习进度和学习内容[1]。在智能化学习进程中，在线学习平台可跟踪的优势相比于传统课堂学习模式更是显而易见，只要拥有计算机设备和网络就可随时随地完成学习。在线学习中还提升了交互式合作学习的比重，在邮件、聊天工具和论坛的支撑下，学习者的学习潜能将会得到充分的激发，并彰显了个性化的学习特点[2]。

2 目前我国在线学习平台存在的不足分析

在线学习平台模式引入我国之后，开始多应用于现代远程教育，经过多年的发展，全国已有几十所高校通过了网络教育试点的验收。此外，在市场经济的推动下，各种以在线学习为基础的有偿性的网络运营中心逐渐出现。据不完全统计，目前国内在线学习平台注册人数已超过8000万人，且呈现快速增长趋势。与此同时，企业为了便于培训，也不断加快在线网络平台学习建设。综上所述，国内在线学习平台建设正处于飞速发展的时期，取得了令人瞩目的成就。然而其存在的共性问题依然不容忽视[3]。首先，信息孤岛现象大量存在，学习资源的整合开发缺乏统一性，且利用率低，共享效果差强人意。不同教育机构对相同的学习内容进行重复制作，浪费了大量的人力和物力。其次，在线学习平台的开发多以个体为单位，一旦面临大量的用户访问，相关软、硬件设施会出现崩溃。虽然一些单位在软、硬件方面加大了投资，但是在现代化网络信息技术飞快发展的背景下，缺乏互动和共享机制，在线学习平台的优势也未得到充分的开发和利用。最后，受传统设计思维的影响，在线学习平台与新时期教育信息化格格不入，为此引入创新计算模型和数据处理技术迫在眉睫。

3 云计算的内涵及核心技术

3.1 云计算的概念

云计算作为一种商业计算模型，能够将网络带宽、超级计算、数据存储、数据处理等互联网资源储存在云端，其功能通过软件便可实现。在云计算中使用者不需要安装任何应用程序，在获取自己业务的驱动下，通过网络终端设备就可以完成对各种网络资源的访问。

3.2 云计算核心技术分析

首先，云计算具有虚拟化技术特征。虚拟化技术在计算能力、数据存储方面具有竞争力，是时下IT技术领域研发和关注的焦点之一。在云计算中，通过抽象资源，可以实现计算机资源的子进程，并采取优化方式执行这些进程。在虚拟化环境中，可以确保云计算资源的安全和便捷，为用户带来舒适体验。其次，云计算是新兴的领域，在目前国内成熟网络技术的保障下，云计算性能和速度都可以确保云端资源的高速共享或下载。用户只需要输入用户名或密码就可以实现有偿数据服务。最后，云存储是云计算中重要的存储形式，用户不必考虑数据存储的设备、类型和位置，只要访问云存储，便可达成合作服务规定范围的资源。这与云存储协同合作性能息息相关，可以将网络技术、分布式文件系统以及成熟集群有效融合成统一的整体。此外，云计算核心技术还可用于资源管理。当使用者访问数据资源时，云计算采用智能分析技术，对使用者的访问请求进行处理，进而将数据资源快速分配给使用者。

4 云计算视角的在线学习平台的设计

在线学习平台的构建从大体上需要四层结构，即用户层、业务逻辑层、数据存储层和基础设施层，这是在线学习平台运转的必要支撑。根据云计算技术的特点，结合在线学习平台的实际需求，重新整合的系统结构如图1所示。其中用户和客户端为消费者，给云计算平台系统提供服务和支持的包括基础设施层、数据层、管理平台层和应用层。

图1 基于云计算的在线学习平台的系统结构图

4.1 用户

在线学习平台的用户为师生和后台管理员。通过登录在线学习平台，师生之间可以达成学习方面的交流和答疑，教师还可以布置作业并做好指导工作，而学生同样也可以下载课件资源并自我测试，系统管理员则做好相关管理工作即可。其用户功能模块如图2所示。

图2 用户功能模块图

4.2 客户端

在云计算技术的推动下，在线学习平台中的客户端主要包括计算机、智能移动终端设备，其作用就是实现用户与界面的交互。

4.3 应用层

应用层是在线学习平台体系的重要组成部分，其核心价值在于提供与教育教学有关的SaaS(软件即服务)。该层中包括在线学习平台，具有支持整个系统的作用，虽然不承载针对性的数据内容，却是提供云服务不可或缺的入口，一旦用户进入平台便可以调用共享的云服务。

4.4 管理平台层

管理平台层在整个在线学习平台中担负着重任，不仅为系统正常运行创造条件，而且可以为各种应用软件提供第三方应用平台。在管理平台层的保障下，平台的安全性和可靠性将会得到提升，管理控制功能也会持久稳定。

4.5 数据层

在基于云计算的设计过程中，整个架构的核心层依然是数据层。通过云计算整合资源，存储空间的问题就会迎刃而解，在成千上万服务器集群提供服务的保障下，云端的学习资料可以得到统一管理、随用随取，最大限度地提升了资源的利用率，有助于消除信息孤岛的现象。在设计过程中，还需要做好结构化和非结构化数据的处理，根据不同数据的特点采取与之对应的存储形式，便于数据统一管理与存取。

4.6 基础设施层

基础设施层在平台的设计中具有举足轻重的地位，之所以称之为基础层，是由其提供的基础服务决定的。基础设施层所提供的硬件资源，主要包括网络设备、存储空间和服务器功能。这些硬件资源是以虚拟化技术来完成的，即借助物理服务器上的多个虚拟机，同时对存储资源进行虚拟隔离，使存储资源的整合利用效率大大提升。正因如此，云计算平台服务范围与服务能力才能够得到实现。

5 基于云计算的在线学习平台系统的实现

5.1 系统运行环境与开发工具

在线学习平台应用云计算理念采取的整体架构为C/S模式，其他功能为B/S模式。系统平台开发工具详见表1。

表1 系统平台开发工具

5.2 系统主要功能实现

5.2.1 登陆界面实现

云学习系统教学平台在登陆界面的实现环节要做好系统模块的协调统一，既加强联系又能确保相互不产生消极影响。为此在教学管理、互动交流、教师信息、课程资源以及课程教学中要强化系统模块之间的融合，营造良好的网络教学环境，确保能够充分调动学生的自主性和积极性。

5.2.2 教师信息管理

在教师信息管理设计中，应该做好三方面设置，分别是系统、教师信息首页和申请开课设置。其中系统设置为用户登陆密码的管理，还要为教师开辟教师网络空间，便于后期资源建设。为此在云学习系统平台中，必须达到维护系统平台的设计目标，而丰富的教学功能也会为教师教学提供便捷体验。

5.2.3 课程教学管理

课程教学管理具体包括课程介绍、教学资料、答疑讨论、布置作业和课程管理。其中课程介绍实现了对各类学习信息的表述；教师利用教学模版与课件作为参考资料的同时，还可以促进学生的主观能动性；在答疑讨论中，可以采用自动或邮件答疑、课程论坛和常见问题分析等形式，使师生网络互动更加顺畅；在作业布置中，学生课程管理具有极强的自主性，学生十分熟悉课程教学目标，为此作业设定会突显因地制宜的价值。

5.2.4 课程资源管理

课程资源管理包括课程模版、申请课程和教学资源环节。基于云计算模式的在线课程资源将会采取多元化课程模版，降低了课件的制作周期。在教学资源的查询和教学活动安排过程中，云学习平台的课程设置将会更高效。

5.2.5 互动交流管理

互动交流管理功能的实现需要通过Web网络模式，利用在线交流功能的优势进行协作式教学。在视频、声音、交流界面的支撑下，结合网络教学的特有教学方式，实现了交流群组内部积极学习的氛围。

5.2.6 其他在线教学管理

对课堂教学进行科学的评价与反馈，这是在线学习平台必须要提供的教学机制。在云计算的支撑下，借助Java可以做出系统针对性评价和多元化反馈。

5.3 系统安全实现

为了保证系统的安全性，在线学习平台可以采用Servlet过滤器对非法请求进行拦截操作。当访问Web应用程序时，利用Session的特点，以及存储的用户状态信息，判定请求操作能否被允许，否则进入错误的页面。

6 结语

总之，随着我国信息化进程的全面推进，云计算成为了时下信息技术中热门的研究领域。将其应用到在线学习中能够最大限度地提高教学资源的利用率。云计算与在线学平台的融合还需进一步的探索和实践，不断完善和加强其平台功能，最终为学习者实现终身学习奠定坚实的基础和保障。