基于云计算的网络实践教学云平台设计

宋 荣

（江西交通职业技术学院 江西 南昌 330013）

0 引言

云计算技术目前在各个行业领域已得到广泛应用。云计算技术具有强大的功能和低廉价格，因此是所有计算机信息技术中性价比最高的技术，这也是云计算技术能在短期内在各领域广泛应用的主要原因。随着我国教育行业信息化进程的不断加快，云计算技术也不断在网络教育领域得到广泛应用，利用云计算技术可以改善传统教育模式教学方法单一和教学效率低下的问题。基于云计算技术建立的网络实践教学平台已经在各类学校普及开来，该教育平台突破了传统教育时间和空间的限制，学生和教师利用该网络教学平台可以随时随地学习和教学。但是目前很多学校的实践教学存在数字资源利用率低，无法有效共享以及平台教学效率低等问题，而基于云计算技术设计的网络教学云平台可以改善这些问题，提高实践教学效率和质量。本文概述了云计算和网络实践教学云平台的相关概念，并从创建应用、代码上传、代码管理和应用管理四方面分析了云计算技术在网络实践教学云平台设计中的应用。

1 云计算概述

1.1 云计算

云计算是一种计算机计算方式，利用云计算技术可以共享计算机软硬件中的各类数据信息与资源，实现网络资源信息的按需分配[1]。云计算技术是以计算机技术、虚拟化技术和信息技术为依托的将网络数据信息资源转化为可使用和可访问的服务，以便于其他用户可以随时随地获取和使用这些网络资源信息，大幅提高了资源共享的效率。云计算技术有动态资源服务、可持续发展服务和硬件软件资源存储等功能。云计算技术的优点是数据信息共享效率高，对用户端的配置要求比较低，能够自动实现网络资源的按需分配，满足不同用户对不同网络资源信息的需求。

1.2 公有云

云计算根据部署模式可以分为公有云、私有云和混合云三种[2]。公有云是将云计算技术部署在互联网的云平台，该平台对外开放并提供各类资源共享服务，因此公有云能够服务广大网络用户，常见的为网络用户提供公有云的服务商有谷歌、亚马逊和阿里云等。公有云最大的特点是平台上的应用程序、资源共享服务和数据信息等都存放在公有云中，用户具有使用权利，而且不同用户可以提供不同的云服务，例如IT工程师可以利用公有云中的API和虚拟资源服务来开发设计自己的软件。而普通网民则可以利用公有云享受游戏服务、影视服务、在线办公服务、在线教育服务和免费空间服务等，普通网民也可以通过一些付费项目获得更多的服务内容和资源。公有云也存在一定的安全隐患，主要是因为大部分数据信息资源没有存储在公有云的数据库中，即使公有云服务商为数据信息进行加密处理或设置防火墙，黑客和网络病毒依然能够入侵公有云平台窃取或篡改里面的数据信息，给平台和用户造成巨大经济损失，因此建议网络用户的私密信息不要上传到公有云中。

1.3 B/S+云服务软件模式

目前计算机或手机上的软件可以在浏览器上运行，这就需要将软件的模型转换为B/S结构模式，这样用户可以通过浏览器来进入软件系统，省去计算机和手机上的大量存储内存。很多软件和小程序开始以B/S结构模式出现，旨在让用户使用的时候不占用太多计算机或手机内存，这种结构模式逐渐流行。目前公有云服务商会将不同类型的云服务提供给软件开发人员，还有一些软件企业会利用云服务来拓展业务，研发新的产品。软件开发人员可以利用API来访问云平台，并根据业务内容在云平台开发自己的应用软件。B/S+云服务软件设计模式会越来越普遍，让用户更便捷的注册和使用开发软件，云平台也可以收取更多报酬来实现经济效益。

云计算技术常用来为软件开发人员提供自助服务工具，软件开发人员可以自己选择软件开发和测试环境，例如选择公有云还是私有云，选择 IaaS云还是PaaS云等。软件开发人员将软件细分为多个模块，不同模块采用不同的云计算技术，开发软件一般会用到预装应用程序服务器、资源监控器和工作流工具等。正是因为有这些实用便捷的云计算工具，才使得软件开发人员能够高效高质地开发出B/S+云服务模式的软件，节省了软件开发人员大量的部署应用程序环境的时间，这也是B/S+云服务模式在软件开发领域备受追捧的原因。

2 网络实践教学云平台概述

现代教育与信息技术中心网络教学平台，是利用云计算技术来设计的，其设计离不开云服务商提供的丰富应用，例如百会维基和百会在线办公等，都是利用百会云服务商提供的云计算技术。通过云计算技术不仅可以设计常用的网络教学软件与程序，还可以设计专业性强的网络教学平台[3]。在专业网络教学平台上，学生通过浏览器就可以登录网络教学平台进行专业课程学习和实践学习。例如，学生登录网络教学平台进行计算机实践演练，这样可以减轻学校机房建设规模，从而降低学校的教学成本。目前，一些培训机构更是大量引入网络教学平台，学生无须去现场进行线下学习，即可进行高效高质学习，学校或培训机构无须大量建设或租赁学习场地或教学设备，大幅降低学校或培训机构的教学成本，提高学习和培训机构的经济效益。同时基于云计算技术的网络教学平台可以高效实现资源共享，能够降低教学资源获得成本，利用丰富多样的优质教学资源可以有效提高教学效率和质量[4]。例如在进行计算机实践教学时，可以利用云计算技术对学校教育教学资源进行优化配置和整合，确保不同班级都能够共享相同的教学资源。而且云计算技术能够有效解决计算机实践课程上3D制图渲染速度慢甚至死机问题，能够大幅提高计算机实践教学效率，降低学校购置新设备的成本，有利于提高学校经济效益。

3 基于云计算的网络实践教学云平台设计

3.1 网络实践教学云平台设计思路

首先要确保云平台具有符合要求的教学功能，教师利用该平台进行线上授课，也可以利用该平台对学生的资料、考试和作业进行管理。学生根据上传的教学视频和音频等教学资料进行实训学习和自主学习，并利用平台的交流功能与同学或老师进行沟通交流，确保学习任务完成。

其次云平台要具有即时聊天功能，确保师生之间能够畅通的进行学术交流。同时网络实践教学云平台也要有自主检测功能，要设置完善的题库，学习完成后自动进入考试系统，对学生学习成果进行测试，并自动形成检测结果，便于师生了解其真实的学习状况和成果。

最后是云平台要有完善的管理体系，要具备教务管理、课程管理、考试管理和用户管理等功能，确保该平台能够正常运行。

3.2 基于云计算的网络实践教学云平台构建

如图1所示，该平台采用传统三层架构B/S模式来设计完成。该网络实践教学云平台共分为Web服务层、应用服务层和数据服务层三大内容。Web服务层主要为用户提供学习资源与接口，一般是利用浏览器与该平台操作系统连接。应用服务层内含有各类服务器，能够为用户提供各类数据服务。数据服务层为整个网络实践教学云平台提供专门的数据支持。当用户通过终端登录该平台后，可以进行学习和教学相关操作，Web服务层能够规范用户的各类指令，避免用户僭越权限，确保用户能够正确操作该平台，为用户提供良好的学习或教学服务。

图1 基于云计算技术和B/S架构的网络实践教学云平台

3.3 基于云计算的网络实践教学云平台的结构模块化设计

云平台的结构采用模块化设计，这样的结构设计更简洁，有利于平台的升级与维护。该网络实践教学云平台的功能结构如图2所示。

图2 网络实践教学云平台结构模块图

管理平台层是该网络实践教学云平台的核心层，负责该平台的正常运行。管理平台层可以向应用层的学习系统提供数据支持和环境支持，一般管理平台层会利用谷歌公有云来实现正常运行。目前谷歌公有云的安全性和可靠性是最优秀的，能够精准地将各类请求分发到相应的服务器中进行高效处理。学习系统中的各类资料和用户信息可以利用接口来对数据层中的各类信息进行管理。

数据层在云平台中负责各类数据信息的存储工作。平台要想为学生提供丰富的教学资源，就要保证数据库中的数据信息足够丰富和实用。利用云计算技术的数据存储功能，可以将不同类型的教学资源进行整合，建立成为资源丰富和分类齐全的数据层供用户来选择[5]。而且这些数据信息可以直接上传到云端，其他学生或教师也都能观看学习这些学习资料信息，从而实现优质教学资源的共享，提高实践教学效率。在利用云计算技术存储数据信息时，数据层会因不同的数据信息而形成不同的数据结构，不同的数据结构对应不同的二维表结构，然后将这些表结构存储到数据库中，非结构化的数据信息则是以文本形式存储到数据库中。

基础设施层的好坏决定着云平台的服务能力和服务范围。基础设施层能够为云平台提供网络设备、服务器和存储器等硬件设备，还可以利用虚拟化技术来将硬件设备虚拟化生成相应的软件。这样就能够确保一个物理服务器为多个虚拟软件服务，并利用计算机集群技术来做好软件、硬件的统一管理。

3.4 基于云计算的网络实践教学云平台的功能模块设计

网络实践教学云平台的功能模块主要由用户管理模块、学习资源管理模块、公共信息模块和互动模块等组成[6]。

一是用户管理模块，主要由教师、学生和管理员等用户组成，教师可以在用户管理模块进行网络教学，指导学生学习，布置线上作业或实践任务，也可以在该模块上传资料和批改作业等，通过该模块教师可以对学生进行学习监督指导，模块中有即时聊天功能，以便于师生之间就实践课程进行高效的沟通交流，提高学生学习效率和质量。

二是资源管理模块，该模块能够帮助教师进行课程管理和学习资料管理，一方面教师可以将网络上收集的优质学习资料上传到云平台中，供其他教师和学生参考。这些学习资料会按照MySQL数据库的信息来添加，而且云平台会自动对各类学习资料进行分类，并按照分好的类别存储在不同的区间，便于师生高效检索和学习，因此师生都有在该云平台上传下载的权力。

三是公共信息模块，该模块是网络实践教学云平台的主要信息发布和云平台介绍模块，通过云平台简介可以让学生和教师快速了解该平台的操作方法和功能，通过信息发布功能可以让教师、学生和管理员快速发布有关教务、教学实践和教学计划的公告通知。

四是互动交流模块，该模块主要用来让教师和学生或者学生之间进行学术交流，学生可以利用该模块的即时聊天功能询问教师教学相关的问题，教师可以利用该模块的聊天功能及时解答学生的疑问。学生也可以利用互动交流模块组建学习小组，就某课题明确好分工，组员各自做好本职工作，遇到问题及时通过该模块进行沟通交流，从而共同完成学习任务。

3.5 基于云计算的网络实践教学云平台的功能实现

首先是教师信息管理功能的实现。通过云平台输入教师的个人信息，就可以查看该教师的授课情况。例如观看该教师的授课录像视频，查看该教师授课数量和上课学生数量，该教师课程的学生成绩等等。教师可以在该平台填写个人信息，并通过信息审核后开始教课，也可以申请该平台的各类教学资源。教师信息管理功能的实现主要满足以下条件：一是云平台的设置功能能够对用户的信息进行管理，保护用户个人信息安全，并维持云平台的正常运行。二是教师利用该平台进行教学方案设计、教学计划设计和课程设计等一系列操作。

其次是课程教学管理功能的实现，该功能的实现需要满足以下四方面内容：一是能够实现课程介绍功能。能够对云平台中的各类课程进行详细介绍，并展示出各类课程的基本信息，例如课程名称、课程分类、课程编码等。二是教学资料收集和共享功能的实现。教师可以在云平台内收集相关教学资料，也可以在互联网收集相关学习资料，利用教学管理模块将收集到的学习资料上传到课程资源管理模块，让学生能够及时学习这些教学资料。三是答疑讨论功能的实现。师生可以利用课程教学管理模块来进行学术交流，学生能够在此模块向教师提出问题，教师能够通过此模块解答学生疑问。四是课程管理功能的实现。学生在该模块可以自主选择所学课程，教师可以根据学生所选课程来进行课程设计和学习资料的上传。

再次是课程资源管理功能的实现。一是要满足课程模板设计要求。该网络实践教学云平台应该具有一套课程设计模板，能够帮助教师快速设计好课程内容，从而提高教学效率和质量。二是课程申请功能。教师在制作好课程模板后向管理员提出课程申请，在课程申请资料中要写明详细的课程计划和教学内容，并由管理员来安排课程。三是教学资源查询功能的实现。教师可以通过课程资源管理模块来收集和管理各类网络优质教学资源。

最后是互动交流功能的实现。该模块要能够为师生提供线上聊天交流功能，可以利用Web网络来组建专一的学习交流群，在群组里由教师解答学生的学习疑问。

4 结论

综上所述，基于云计算的网络实践教学云平台能够打破传统实践教学的时间和空间限制，教师可以将优质且丰富的教学资源上传到共享云平台中，以此来提高教学质量。学校可以通过云平台来优化实践教学所需设备和场地，从而节省教学成本。正因为网络实践教学云平台的诸多优势，学校应加大对网络实践教学云平台的技术应用与研究。利用云计算技术做好平台规划设计，要先明确设计思路，确定云平台架构、各功能模块以及结构模块的设计，最后确保云平台各项功能的实现。只有这样才能确保网络实践教学云平台的功能作用，对教学资源进行有效优化，提高课程管理工作效率，并督促学生进行网络学习，充分提高实践教学质量。