唐娟

摘要：云平台为高校教学提供完善的软件交互服务，基于云平台构建的教学系统在很大程度上给学生提供了更加广泛的学习空间，不仅培养学生的自主学习能力，同时有利于教师进行多元化教学与考核。据此，本文主要对基于云平台构建教学系统的技术进行了详细分析，给出了基于云平台构建教学系统的结构和技术方案，以期能够显著提高教学效率和质量。

关键词：云平台；教学系统；技术方案

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）05-0111-02

1 基于云平台构建教学系统

云平台主要包含资源平台层、软件设施层、实验管理层等，其中层面不同，其中所存在的软硬件设备十分多元化，其共同构成了云平台。软件与硬件都是资源平台层面的重要设备，为教学服务层提供技术支撑条件。教学服务层则包含数据库、用户服务、存储平台、教学管理、评估等相关内容，是综合性、整体性较强的实践系统。其中，虚拟机直接为实践教学提供了封闭式环境。基于云平台的计算机实践教学系统的结构如图1所示。

在下层，通过云计算技术构建资源平台层。基于服务器、网络与存储设备等硬件设施，以云计算系统软件为载体，云平台以（IaaS）、平台服务（Paas）、软件服务（Saas）形式为上层教学服务提供资源。在平台层上，通过云平台进行教学服务开发和布置。其中，所谓实验室管理服务就是统一监控并管理设备、课程、环境等。在教学过程中，课程管理服务属于核心环节，教师根据实际情况开发课程，即设计具体课程内容，并合理设置环境。进行课程开发需要所有教师一起努力开展，才能够快速有效完成。学生在自主选择所要学习课程时，需要对详细内容与具体资料进行查询，而教师的任务则是对资料进行客观评判。就不同的实验来说，学生与教师则可以采取彼此留言的方式实现沟通。教学评估服务则是基于教学过程分析挖掘其中所详细记录的数据信息，在班级、课程、学生等相关层面，客观评价教学质量。

统一门户、用户管理、存储等属于基础性服务，主要是为实践教学的开展奠定基础。在整个教学系统中，所谓入口位置就是统一门户，其发挥着不可替代的重要作用，用户通过登录此入口，进行服务访问与浏览。用户管理服务主要是进行身份认证与权限管理，在认证之后，可以对权限内的服务开展访问。而存储服务可以给用户提供一定的独立空间，以便于自行存储。服务发现主要是通过面向服务结构的方式，组织系统所有服务，再注册其他服务，而服务为了进一步访问其他服务，应先向服务发现查询所需的具体信息等，并根据查询结构做进一步的查询结构访问。在进行教学时，极有可能会涉及到各式各样的服务，而SOA能够实现各种相关服务之间的有效对接。

在服务运行时，会不断形成完善的数据库。用户管理服务的根本在于数据库，在进行实验室管理服务中，相关课程数据库、毕业设计數据库等，可以将实践教学状态全方位展现出来，经过长时间积累数据信息，并进行深层挖掘与分析，客观公平地评估真实的教学效率与质量。另外，教学评估服务主要是以数据库与云平台日志作为主要载体，以此评估教学整个过程。在服务发现中，数据库进行服务注册，以供相关服务进行查询访问。

2 基于云平台构建教学系统的技术方案

2.1 虚拟化技术

在基于云平台的教学系统中，可以应用虚拟化技术将各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的不可切割的障碍，使系统用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。

2.2 Hadoop

在计算机中，Hadoop属于分布式文件管理系统，它的核心设计 HDFS为海量的数据提供了存储， MapReduce则为海量的数据提供了计算，具备高可靠性、扩展性和容错性。在教学系统在实际运行中，经过前台后台用户操作，每天会生成海量数据信息，这其中包括普通文本数字类数据以及多媒体信息。但是，HDFS和MapReduce能够对这些数据信息进行分类整理，而且Hive等数据仓库工具也是教学系统的主要统计分析软件，可以把结构化数据文件反映成数据库表格，并提供一定的SQL查询功能。在教学评估数据信息分析过程中，Hive数据仓库工具能够将自身作用充分发挥出来。

2.3 SOA

SOA是一种基于服务的系统集成方法，在教学系统结构中，多种服务通过定义接口与契约进行连接，接口则选择中立的方式加以定义，并独立在实现服务的硬件平台、操作系统、编程语言等方面。面向服务的平台结构能充分利用现有资源，SOA提供一个抽象层，将现有业务功能封装成服务，供其他用户调用，并且不依赖于具体的实现技术和平台，易于集成和管理。因为SOA可以充分利用原有系统提供的可用服务，所以能快速构建或扩展一个教学系统。SOA教学系统主要是以服务为教学中心，服务注册和访问具备整体流程，信息访问则需要通过进一步查询，并依据协议实现与接口之间的有效衔接，然后，完成信息访问与调用。

2.4 统一身份认证

在教学活动过程中，还应同时开展各种相关服务。用户通过统一门户便能够登录进去，再通过用户管理服务加以认证，需先后访问其他相关服务，这时应具备支持统一身份认证的功能，以便于能够实现一次性登录与多处访问。基于PKI、CA、数字证书等安全性技术，以云平台为载体，采取WEB服务形式对用户身份进行统一认证。

3 基于云平台的教学系统实践应用

以教学系统为基础的实践教学运行是一项封闭循环的过程，其中主要分为三个阶段，即课程开发、课程实施、课程评估，然后返回课程开发，以评估结果为载体改善优化课程体系。本文以C语言教学为例，进行云平台教学系统实践应用分析。

在进行课程开发的时候，教师通过统一门户，登录课程管理服务，请求开设C语言课程，并上传相关教学资料，设计教学内容。就不同的专业，根据实际情况，合理设置教学环境，并构建Linux虚拟机模板或者Windows虚拟机模板。

在课程教学过程中，教师登录到课程管理服务中，根据具体教学规划，以实验室管理服务为载体，具体安排课程时间和实验教室。在课程开始之前，教师需先进行实验室管理服务访问，再根据环境的实际需要，进行虚拟实验室构建，以为学生提供更加完善的虚拟机环境。与此同时，教师还需先明确规定虚拟实验室的具体开放时间，不能太约束，学生应就自身需求进行充分恰当的安排。学生虚拟机实际上也可以当作服务，在进行虚拟机创建之后，通过服务发现进行服务注册，并有效衔接课程管理服务的学生选课信息。在课程过程中，学生通过统一门户登录课程管理服务，能够查看所选择的课程，并浏览完成的实验和已经完成的内容，就实验环境和选课信息间的密切联系，基于查询服务快速进入虚拟机，并编写代码与调试运行。在实验结束后，学生通过课程管理服务项目，上交报告与程序代码等详细信息。在關闭实验室的时候，实验环境会被随之注销掉，资源也能够被全面释放出来。

在进行课程评估的时候，教师需要通过课程管理服务，对学生上交的具体资料信息进行全面审核查看。学生通过课程管理服务，可以查询具体结果，以留言的方式，实现学生与教师间的深层交流。在课程开发、实施、评阅时，教师与学生可以全方位控制，将资料信息完整存储，以此形成课程状态数据库。在所有数据信息都全面积累之后，课程评估服务可以根据数据库的信息，以及其他数据库与云计算系统日志，利用数据挖掘算法，通过教学班级、实践课程、学生个体等，客观评估教学效率与质量，从而从中发现教学不足，据此采取科学合理、行之有效的对策。教师通过评估分析结果，进一步改善与优化课程具体内容与实施方式、流程等，以形成良性的内部循环过程。

4 结语

云平台为高校教学提供完善的软件交互服务，基于云平台构建的教学系统，基于学生作为教学主体，在很大程度上给学生提供了更加广泛的学习空间，不仅提高学生的专业技能，同时培养学生的自主学习能力，激发学生的创新能力。基于云平台构建的教学系统可以扩展很多教学辅助功能，如教学管理和评估功能，有利于教师进行多元化教学与考核。

参考文献：

[1] 李兵，黄铮，王亚飞.基于桌面云平台的辅助教学系统实现与应用[J].电脑编程技巧与维护，2015（24）：72-73.

[2] 王斌.基于云平台的计算机实践教学系统研究[J].通讯世界，2017（21）.

[3] 罗文，张国兵.基于云平台的多媒体教学系统研究与设计[J].电视技术，2013，37（22）.

[4] 曹兴波.多媒体教学资源云共享平台设计研究[J].河北建筑工程学院学报，2016（4）.

【通联编辑：张薇】