云存储环境下数据库课程资源共享平台框架模型研究

袁竞

（常州开放大学，江苏 常州 213001）

1 引言

数据库课程是计算机专业课程中一门兼具理论与实践的课程，受到各大高校的重视，为其建设了相关的精品课程网站、课程资源库等。但这些课程资源或多或少都存在着某些问题，如课程资源种类比较单一、缺乏师生交互手段、课程资源品质参差不齐、存在重复建设现象等。为此，这些课程资源在实际的使用过程中难以充分发挥作用，使得数据库课程成为计算机专业中拥有较多课程教学资源，但依然是学生难以掌握理论、精通操作的专业课程。

随着互联网技术的发展，云计算技术逐渐走入人们的工作、生活与学习，云计算的衍生技术——云存储亦成为关注热点。云存储技术的发展与应用为教育教学资源的共享与整合提供了可能性，利用云存储技术搭建课程资源的存储、共享与服务平台，一方面能够丰富课程资源的类型，解决课程资源重复建设的问题，在存储课程资源的基础上为师生提供交流的平台；另一方面通过云存储平台以及相应课堂教学方法的应用，能够充分发挥学生的能动性，加深其对理论的理解与技能的掌握，从而提高数据库课程的教学质量。

2 构建基于云存储数据库课程资源共享平台必要性

2.1 数据库课程资源的现状

数据库课程资源主要包括课程视频、操作演示、教学课件、项目实例、试题等。这些课程资源属于存储类型的文件资源，在资源建设过程中只需要提供稳定的海量存储空间、高效的传输速度，教师或者学生用户即可体验到课程资源共享的便捷性与使用的高效性[1]。目前，在数据库课程资源平台的实际建设过程中，各个高校通过数据库精品课程网站、数据库课程资源库等方式，构建了大量的数据库课程存储型资源平台。但这些资源几乎都是相对孤立的，存在着资源的重复建设、信息交互困难等问题[2]。

此外，数据库课程资源的利用率不高。数据库课程是一门理论与操作并重的课程，课程要求学生既要理解数据库的理论知识，又要掌握操作的具体技能。但在实际的教学过程中，初学数据库的学生往往难以理解其理论，经过一段时间学习后对其进一步的理论知识点又难以理解透彻，在此基础上的实验操作任务也就难以彻底完成。这样的情况下，数据库课程的教学资源在教学过程中可以起到重要的作用，然而实际情况却相反，学生大多满足于课本的教辅材料，少数能够利用网络寻找资源的学生，往往会因为网上多数重复的资源、过度碎片化的资源感到无从下手。学生缺乏学习的主观能动性、数据库课程资源缺乏条理性是造成课程资源利用率低的两方面原因，这就要求教师在构建课程资源的过程中要想方设法将其融入到教学过程中，以课程任务、作业、项目的方式调动学生查阅资料的积极性。

2.2 云存储的优势

云存储技术作为云计算的一种衍生技术，已经成为网络数据存储的新形式，其强化整合了互联网的数据共享、数据传输以及应用交互功能[3]。云存储最大的优势是其虚拟性，它可以帮助用户不受时间与空间的限制，随时随地享受到存储服务以及相应的应用服务，而服务所需要的资源都来自云端，且服务的实现形式并不局限于一个特定的有形实体。用户只需要通过接入云端的终端进行操作，而服务与应用的具体运行过程对用户来说是透明的。

尽管云存储的服务提供过程对用户来说是透明的，但云端的数据多副本容错以及节点同构互换策略保证了服务的稳定性。数据多副本容错以及节点同构互换策略可以通过多个廉价的节点来构成，云端的集中化管理可以降低资源规模上涨带来的管理成本，从而整体上降低云存储系统的建构成本[4]。在用户使用方面，云存储的通用性能够提升网络资源的利用率，同时亦能够使用户享受云存储带来的低成本优势与高效率资源，从而降低用户的使用成本。

3 基于云存储的数据库课程资源平台框架模型

3.1 架构设计

对数据库课程资源平台的功能进行需求分析，其主要功能是实现对课程教学资源的管理，实现课程资源的存储、查询、浏览、编辑等功能，同时为师生提供一个信息的交互平台，根据这些实际需求以及平台体系功能，可以将基于云存储的数据库课程资源平台框架体系自上而下分为三个结构层次，即应用层、服务管理层、设施层[5]。该三层结构体系不是简单的物理结构体系，它们之间存在一定的逻辑关系，其具体结构如图1。

图1 基于云存储的数据库课程资源平台框架

设施层中最主要的包含了硬件资源、数字化资源以及虚拟资源。硬件资源主要由多个服务器、网络化设备以及存储器构成，为整个课程资源的云存储平台提供运行所需的底层硬件设施。数字化资源中包含的是数据库课程的各类课程资源，每类资源封装保存成为独立的单元模块，如PPT课件资源、动画资源、视频资源、试题资源、实践素材资源等，独立的单元模块便于课程资源的共享与管理。虚拟资源主要由多个虚拟服务器和虚拟化的云计算资源池组成，负责对资源进行统一管理和部署，并按照不同的需求提供相应的服务。例如屏蔽资源不同的地理分布与物理异构、提供统一的接口使其具备更好的兼容性等。

位于中间的是服务管理层，这是整个框架结构的核心环节，主要为下层的设施层和上层的应用层提供协调和交互服务，实现课程资源访问、调度、存储、编辑的动态管理，同时为整个系统的运行提供管理服务。服务管理层主要由用户管理、服务管理、系统监控、系统安全管理、负载管理、容错管理等几个模块组成。用户管理模块为教师和学生提供不同的权限，服务管理模块则根据权限的不同，为不同用户提供相应的服务。教师可以上传课程资源、对课程资源进行编辑管理操作、给学生布置课程任务、作业、对学生上传的任务做出相应的批阅以及完成师生互动等；学生则主要是查阅课程资源、完成教师发布的课程任务、完成作业等。

应用层位于系统的最上层，是为用户提供服务的接口层。应用层为用户提供资源的查询、阅读、下载等个人用户服务，为教师用户提供课程资源的存储服务，为系统管理员提供增删用户、备份数据等系统管理服务。用户可以通过电脑终端或者移动终端接入系统，向系统提出服务申请，云服务器根据服务的具体类型做出响应。

基于云存储的数据库课程资源平台三层体系架构由灵活的计算机硬件构成，三层结构的处理能力与负载要求各不相同，规划构建时可以根据系统实际需求灵活变换。应用层、服务管理层与设施层的开发与维护可以单独分开进行，因而各层具备相对独立性，使得整个系统有较高的稳定性、安全性和可操作性。

3.2 业务流程设计

基于云存储的数据库课程资源共享平台中的业务流程管理主要由主管理器、业务组件、服务定位器、数据库访问组件组成。学生或者教师通过终端的浏览器访问平台，平台接收到用户请求后会将其以工作任务的形式发送给主管理器，主管理器对当前工作任务分析后，做出相应响应。在不需要访问数据库的情况下，如系统的管理、平台的监控等，通过服务定位器查找相应服务，并将服务提供给当前用户；在需要访问数据库的情况下，如课程资源的查询、课程任务的上传下载等，主管理器会调用相应的业务组件访问数据库，再将数据库的访问结果返回给用户。

通过这样的业务管理流程，教师或者学生只需要通过浏览器对所需要的数据库课程资源做相应的操作，云存储平台屏蔽了资源管理、系统设置等后台操作，用户所需要的资源信息可能由一个或多个服务器提供，但具体的资源定位、服务提供则不需要用户去具体完成。云存储平台中的设备对于用户来说是透明的，无论是平台管理员上传的课程资源或者是普通用户上传的课程资源都会存储在云端，使用过程就如同操作本地电脑一样。云存储技术的规范化管理和定期维护可以为课程资源平台提供较高的安全性，从而保证信息的安全与完整，用户不必担心自己资源丢失或者被损坏。

3.3 功能模块设计

云存储环境下数据库课程的资源平台根据用户身份的不同，其权限和能够进行的操作也会存在差异性，依此将平台的功能模块分成三个组成部分：教师、学生与系统管理员，每个部分根据用户所需要进行的操作再次被划分为如图2所示的数个功能子模块。

图2 功能模块

教师功能模块中共有三个子模块：课程资源管理模块、课程任务管理模块以及在线互动模块。课程资源管理模块主要是给教师进行教学资源的上传、编辑、删除等操作。数据库课程教学资源较多，如教学视频、实验演示、课件、真题试卷等，教师可以按照资源类别或者章节内容进行课程资源的管理。课程任务管理模块主要是为配合教师的教学进度，进行课程任务的发布与批阅，如针对每次课发布课前预习任务或者课后作业、章节的测验、实操任务、小组任务等。在线互动模块是为教师提供与学生进行在线互动的功能，在线互动分为两类，一类是配合教师进行课堂教学，进行课堂训练项目或者小组讨论任务发布，然后由学生完成并展示；另一类则是非实时的互动，用于教师发布讨论话题或者是回复学生问题。

学生功能模块由课程资源查阅、在线课程任务、在线互动讨论三个子模块组成。课程资源查阅模块是提供给学生进行数据库课程资源学习的端口，通过该模块学生可以观看课程教学视频、操作流程演示、下载课程课件，根据自身的学习需要获取相关的学习资源。在线课程任务模块主要是用以完成教师发布的课程任务，如随堂作业、章节测试等。学生在在线互动讨论模块中主要完成教师发布的讨论话题，另外也可以向教师提出在学习中的疑问。可以看到教师模块下的三个功能子模块与学生模块下的三个功能子模块所能实现的功能基本一致，只是由于用户的角色不一样导致其权限、可完成的操作不一样，在开发的时候可以避免重复开发，通过用户身份判断其权限，从而分配相应的操作接口。

系统管理员模块中主要用以管理人员与系统。人员管理子模块中进行人员的添加、删除以及权限的分配；系统管理子模块中进行系统的管理操作，如系统监控、负载均衡、虚拟服务器的设置、数据备份与恢复、系统安全设置等。

4 结语

云存储技术是在云计算概念上发展出的新概念，在教育领域中的应用引起了广大教育者的关注，其研究也从技术阶段逐步过渡到应用阶段。本课题以计算机专业的数据库课程为例，探讨了以云存储技术为基础构建课程资源共享平台，并为该平台搭建了框架模型。当互联网技术进入云技术时代，将课程资源教育资源存储在云端必然会成为趋势，教育者不仅仅需要完成课程资源的建设，还需要建立课程资源的访问规则。本文仅以数据库课程云存储资源平台的构建为研究点，为其他课程建立资源存储共享平台提供了借鉴。