基于云计算技术的计算机类课程在线学习平台建设研究

陈永海

（北海职业学院，广西北海，536000）

1 计算机类课程在线学习平台建设需求

计算机类课程具有较强的实践性，但为节省成本，学校都采用独享计算机方式开展课程教学，即将一台计算机当成是范本安装大量软件，然后通过克隆技术复制到其他计算机上。而学生开展在线学习活动时，系统容易因负荷过大出现反应缓慢的问题，甚至直接濒临瘫痪，给课程教学带来了不利影响。建设在线学习平台，要求具备完善功能，能够满足学生、教师等不同用户使用需求。在用户通过平台开展计算机类课程学习活动时，要求平台能够提供丰富课程资源，并支持学生完成在线测试和互动交流，有效提高学生学习效率。教师可以通过平台上传课程资料、试卷等各种资源，并完成学生提交的试卷批改，为学生在线答疑。考虑到平台功能丰富性，应要求平台操作简单，能够指引用户进行操作，同时能够根据用户角色进行权限划分，保证系统操作安全。从平台性能需求角度来看，由于计算机专业学生都将使用平台学习，因此要求平台具有较快的响应速度和较高吞吐量，能够为用户提供良好服务体验。平台在运行过程中，可能发生故障，为避免课程教学出现中断问题，应建立故障处理机制，通过快速定位和排除故障保证平台运行的可靠性。此外，随着计算机技术的快速发展，课程教学内容将有所增加，为满足课程学习需求，平台应具有可扩展性，为后期升级和维护提供支持。

2 基于云计算技术的在线学习平台建设方案

2.1 平台总体架构

实际在建设在线学习平台时，按照传统思路将采取B/S架构，通过提供Web服务满足课程在线学习需求，确保用户能够通过各种移动终端和PC端登录系统，获得丰富的学习资源[1]。但建设该类平台需要投入大量软硬件设备，同时定期进行系统维护，耗费较多人力、物力成本，在计算机技术快速发展的背景下容易引发大量资源损耗。在各计算机系统间，也容易出现难以实时共享资源的问题，导致在线学习效率不高。针对这些问题，需要加强云计算机技术应用，无需投入过多硬件设施即可实现各种计算机学习资源整合与共享，通过提供开放学习系统满足用户不同信息需求。具体来讲，就是通过云平台连接在线学习系统和各种客户端，确保用户能够通过云端登录系统，突破时空限制，对需要的学习资源进行无间断访问。由于系统将通过云端共享计算资源和宽带资源，能够统一提供服务器、网络设施等，实现数据资源集中管理。通过云平台统一接口，能够简化系统操作，无需专门进行数据收集和处理，而是由云平台自动采集、分析和存储信息，保证数据资源的安全性。此外，云平台拥有百万个服务器集群，拥有较高计算和运行能力，网络吞吐量较大，能够使在线学习平台获得良好服务性能[2]。

采取云计算技术，可以将在线学习平台划分为用户层、业务逻辑层、数据层和基础设施层，如图1所示。其中，用户层位于最顶层，确保用户可以通过各种终端设备登录平台进行操作，向平台发送各种操作请求。而平台可以根据后台处理结果进行反馈，体现平台良好人机交互特性。逻辑层包含平台各种功能，需采用模块化设计方式，完成多种功能开发，为平台运行提供支撑。根据用户请求，平台对相应模块进行调用，能够获得相应服务器。数据层为核心层，能够利用云计算技术实现各种资源存储，为平台调用资源提供支持。在开展计算机类课程在线学习活动时，需要提供各类学习资源，满足课程教学、在线测试等活动的开展需求。而采用云计算技术实现资源整合，能够完成统一资源池的构建，将各种资源存储在云端，方便用户上传和下载资源。设施层由多个服务器构成，包含网络服务器、存储服务器等各种服务器，可以为平台提供硬件支持，使平台获得强大数据处理和存储能力。通过实现平台资源存储、计算等功能的虚拟化，能够在一个物理服务器中生成多个独立的虚拟机，并保持相互独立[3]。在平台需要实现功能动态扩展时，可以随时根据需求增加服务器，确保平台达到最佳资源配置效果，为平台的稳定运行提供保障。

图1 基于云计算的在线学习平台架构

2.2 平台功能模块开发

2.2.1 用户管理模块

在用户管理模块设计上，为保证用户对平台进行访问和操作的合法性，需要开发用户注册、权限设置和登录功能。在注册阶段，需要通过平台输入和提交个人信息，经过管理员审核后成为合法用户，获得相应的角色。在权限设置上，需要根据学生、教师和管理员三个角色确定模块操作权限，如使用在线测试模块，学生仅能进行答题操作，教师可以进行批改操作。平台发现用户越权操作行为，将生成错误提示。日常用户在登录平台时，需要输入账户和密码，成功认证身份后可以获得相应服务。

2.2.2 课程资源管理模块

开发课程资源管理模块，需要根据计算机类课程开展需求建立多个资源库。在课程教学方面，由教师上传SCORM课件包、Flash、网页课件等各种课程资源，存储在对应教学资源库中。学生在平台上学习的过程中，也可以将自己收集的资料以word、PDF、Excel和音视频等各种形式存入到文档资源库中，为学生后续学习提供便利。教师根据课程教学需求，可以通过平台传递作业素材、学习任务等文件，学生在完成后也可以通过模块提交，存储在对应作业资源库中，方便教师批改和打分。

2.2.3 在线测试管理模块

开采在线测试管理模块，教师可以上传编制的课堂测验、单元测试等各种类型的检测试卷。通过平台查看题库，教师也可以进行试卷内容的修改，确认无误后可以进行试卷发布，由学生根据各自学习情况选择。通过查看试卷完成情况，教师可以进行批改，掌握学生学习情况的同时，为学生提供有针对性的指导。利用平台的统计分析功能，教师可以批量导出试卷，对测试结果进行统计，根据学生集中存在的问题进行教学改进，制定科学的课程教学方案。

2.2.4 互动交流模块

互动交流模块能够为用户提供不同交流形式，确保用户间能够通过即时、有效沟通迅速解决问题。如在即时沟通方面，根据目前正在学习的课程，学生可以选择平台上的虚拟班级，在班级中与教师、同学进行交流，解决课程学习过程中遇到的问题[4]。此外，平台也能支持师生以视频形式进行课堂讨论，为课程教学提供一个开放、立体的平台，促进师生、生生间的互动，确保课程能够取得良好教学效果。通过模块的问卷调查功能，学生可以向教师提出意见和建议，使双方做到有效、深入沟通。

2.2.5 课程工具管理模块

考虑到计算机类课程使用的工具较多，需要开发专门的工具管理模块。在模块中设置各种视频组件，能够方便师生进行SCONM等各种格式的课件制作，也能为学生在线点播课件提供支持。采用该模块，学生也可以利用不同计算机工具进行文件、音视频等内容制作，在线展示自己的学习成果或通过QQ、微信等第三方工具分享相关信息，从而有效调动学生学习的积极性。

3 基于云计算技术的在线学习平台建设实施

3.1 平台功能实现

对平台建设方案进行实施，为确保各项功能可以顺利实现，需要选用Windows Server 2008系统操作平台和IIS Web服务器，在Java环境下进行平台运行。平台数据库采用My SQL，开发工具为Visual Studio2010，使用JSP、Objective等多种语言进行系统编程。在平台硬件部署方面，需要利用Redis分布式方式，完成用户信息、课程资源等热点数据缓存，降低数据库压力，确保平台能够快速响应用户请求。采用负载均衡服务器，将用户请求分布到不同的MQ服务器上，能够从远程队列中获取数据，通过异步处理响应结果，有效提高平台数据吞吐量。根据网络流量和节点连接等情况，可以实施CDN加速，将用户请求导向距离最近的服务节点，通过就近获取内容避免网络发生拥堵问题。通过在后台设置并发开关，可以在发现客户端页面无法显示时滤除不必要的请求，确保平台能够正常运行。

在实践操作中，可以直接连接Google云端的账C75系统，通过谷歌账号登录后，可以完成身份验证。由Login.jsp组件对不同的登录业务进行区分，能够调取用户服务器，转入相应用户页面。在课程资源管理方面，需要采用My SQL数据库进行各种资料的存储。通过File upload.jsp组件提供文件上传页面，平台将先判断用户权限，然后反馈询问用户是否需要上传资料。在用户确认上传后，在相应位置输入详细信息，然后点击上传操作。经过后台审核后，将上传至云存储系统。在资源下载过程中，同样需要对用户权限进行确认，然后询问用户是否进行资源检索。用户在检索结果中选择，能够完成资源下载。在线测试模块功能实现过程与课程资源管理模块大致相同，可以根据用户权限下载试题资源，并上传答卷，由教师根据权限进行审核。而在互动交流模块功能实现过程中，需要采用Web网络模式，通过网络接口连接各种即时通信软件，借助通信工具满足实时互动需求。在课程工具管理模块开发阶段，可以提供fenxiang接口，可以直接获取工具文件id，获取存储在特定html文件内的资源。在学习成果展示方面，能够通过DAO类获得信息，存储在HBShudan中后，封装为对应数据格式，实现信息传递。根据平台返回的url，能够将链接分享到特定社交工具中。

3.2 平台应用效果

从平台应用情况来看，在开展计算机类课程时，用户首次使用计算机，服务器将根据设定将系统数据传送至客户端，并完成用户数据和部分临时文件的高速缓存。客户端根据服务器传递的数据记录，能够实现读写缓存，与之前数据结合，构成完善启动数据。在用户登录后，服务器将根据用户角色推送适合的桌面，为用户提供个性化服务。在在线学习活动中，学生可以根据教师提出的课程任务选择需要的学习资源，并将课程学习体会记录在日志中，上传至平台，方便后续学习使用。在平台上不同的虚拟空间，用户可以提问或交流学习经验，确保学生始终处于吸收知识状态。在计算机教学中，通过云平台完成软件集中部署，客户端无需安装应用程序，能够降低客户端计算机性能要求，无需学校投入大量的资金。通过平台提供用户界面、管理接口和课程库等，用户可以灵活运用平台开展课程教学和学习活动，在虚拟化技术支撑下进行计算机在线操作。而使用平台的各种计算机工具，学生能够加强计算机操作练习，得到实践技能的培养，因此能够有效提高课程教学效果。

4 结论

基于云计算技术完成计算机类课程在线学习平台的建设，在掌握平台建设需求的基础上，搭建包含用户层、业务逻辑层等四层架构，为平台用户管理、课程资源管理、课堂互动交流等丰富功能模块开发提供支持。在开放环境下实现平台各项功能，将平台用于计算机类课程在线学习，可以通过云平台分享课程资源，有效提高课堂教学实效性的同时，确保学校无需耗费过多维护成本，为提高学校专业教学水平提供有力技术支撑。