云环境下的现代教育资源管理系统设计
2020-10-13许绘香单国全
许绘香 单国全
摘 要： 现有的现代教育资源管理系统会出现资源重复的现象，因此设计一种云环境下的现代教育资源管理系统。根据存储器的工作结构模型对存储器的配置进行设计，对两个晶振电路进行设计并调试，完成系统的硬件设计;软件设计中，利用向量空间模型进行计算并分类教育资源，再将资源权重进行标准化处理完成资源的重新分配，至此完成云环境下的现代教育资源管理系统的设计。为了验证设计系统的有效性，设计了对比实验，实验结果表明，所设计的系统比现有系统减少了4.2个重复资源。
关键词： 云环境; 教育资源管理; 系统设计; 晶振电路; 向量空间模型; 资源配置
中图分类号： TN02?34; TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2020）19?0159?04
Abstract： Resource duplication may occur to the existing modern educational resource management system， so a modern educational resource management system under cloud environment is designed. The memory configuration is designed according to the model of memory working structure. In addition， the two crystal oscillator circuits are designed and debugged， so as to achieve the hardware design of the system. In terms of the software design， the vector space model is used to calculate and classify the educational resources， and then the resource weight is standardized to complete the resource redistribution. On the basis of the above， the design of modern educational resource management system in the cloud environment is completed. A comparative experiment was designed to verify the effectiveness of the designed system. Experimental results show that， in comparison with the existing system， the designed system reduces 4.2 repetitive resources.
Keywords： cloud environment; educational resource management; system design; crystal oscillator circuit; vector space model; resource allocation
0 引 言
隨着云计算技术的发展，现代教育信息化的竞争也越来越激烈。人们对网络教育越来越重视，在教育资源方面也不断地深入研发，大量的课件、网课视频、题库等教育资源存在于网络中，云计算也能够提供大量的储存空间。随着教育资源的不断更新，其结构表现形式也呈现多样化趋势[1?2]，在云环境下，产生大量的信息交互，因此导致系统中出现资源重复的现象。
为了解决上述问题，提升用户的使用体验，设计一种云环境下的现代教育资源管理系统。根据存储器的工作结构模型，对存储器的配置进行设计，对两个晶振电路进行设计并调试，完成系统的硬件设计;软件设计中，利用向量空间模型进行计算并分类教育资源，再将资源权重进行标准化处理，完成资源的重新分配。
1 现代教育资源管理系统设计
针对我国目前教育资源的现状，对教育资源管理系统进行整体的结构设计，云环境下信息资源集成与系统会涉及到大规模不同结构资源的组织和调度，如图1所示。
下面对系统的硬件和软件分别进行设计。
1.1 硬件设计
1.1.1 选择存储器
根据设计系统的结构，存储器的选择需要遵循以下原则：安全可靠、容量可扩展、支持多节点统一储存。其工作结构模型如图2所示。
存储器的工作结构主要分为4层：用户访问层主要是用户通过服务器对系统进行访问，会受到来自不同用户终端的信息资源服务请求;事务处理层封装了大部分的实际操作[3?4]，通过下层的支持实现操作功能，并为上层提供服务;数据访问层是数据库与系统之间的交互通道;物理层也就是知识库，能够利用单一的管理界面集中监控存储器的运行，满足本系统的要求。根据以上信息，选择型号为SG2000的16盘磁盘阵列NAS IPSAN网络存储，SG2000采用intel 64位处理器，全新12G SAS 3.0技术，主机通道为标配2×1 GbE，磁盘数量为16×2.5英寸，单盘支持超过10 TB，存储协议为iSCSI和NAS，独立自主研发的Giantspace存储系统，至此完成存储器的选择和设计。
1.1.2 晶振电路设计
晶振电路是本系统硬件电路中的关键电路，设计的存储器通过外接晶振进行倍频，根据存储器的要求，系统中需要设计两个不同频率的晶振[5?6]，适配于工作模式和休眠模式，频率分别为17.354 MHz和36.574 MHz，晶振电路原理如图3所示。
针对大部分的晶振，系统内部均集成了对应的控制器，因此晶振电路的结构也相对简单。但是经过焊接之后的电路板可能会出现虚焊或短路的情况，因此需要对电路进行调试[7?8]。在系统整体通电之前，首先要断掉电源电路附近的跳线，也就是对主板断电，利用电压表测量转换电路的输出电压是否为3.3 V，测得电压正常的情况下，插上跳线继续调试。电路通电后，用示波器抓取两个晶振的波形，验证参数是否正确，抓取的波形是否在正常范围内[9?10]。至此完成了晶振电路的设计。
1.2 软件设计
本文设计的系统是一个面向用户、基于云环境下的现代教育资源管理平台，在系统的使用过程中将会有大量的资源上传[11?12]。为了保证用户在使用系统的过程中获得良好的用户体验，因此需要对教育资源进行分类筛选。在这个过程中需要用到向量空间模型VSM，它是一种应用于信息分类的数据模型。一个教育资源基本上会以文字或视频的方式构成，通过对文字或视频进行处理，得到信息向量[Q]，可以表示为：
式中：[Wn]表示信息;[dn]表示信息在资源中的权重值，信息的权重有多种计算方法，根据本文系统的使用特点，采用比较常见的表示方法，如式（2）所示：
式中：[t]表示信息在资源中出现的次数;[nf（Wn）]为信息的反相信息频。当信息的权值越大，说明它在资源中出现的次数越多，说明它对区分资源类型的能力就越大。由于资源的大小有所不同，为了使其具有可比性，需要对权重进行标准化处理，其计算公式如下：
通过式（3）能够将[dn]的权重值统一到[0，1]区间，为后续的资源分类提供了基础，对于用户在系统中的功能需求提供了分析前提[13?15]。基于云环境的现代教育资源管理系统中，使用主体是教师和学生，主要实现学习资源的共享，考虑到流量限制等因素，需要通过账号进行认证登录，访问角色分为学生、教师以及系统管理员，不同的角色在系统中的功能需求也不同，用户的功能需求如表1所示。
通过得到的用户功能需求表可知，系统中的资源先经过分类筛选后，进入动态配置的状态中。在对资源进行配置时，修改VSM核心配置资源的重要部分代碼如下：hdfs：//192.168.3.1：9000
2 仿真实验
2.1 实验平台
为了验证本文系统能够合理分配重复资源，需要对其进行测试。分别使用现有系统与本文系统进行资源搜索，并对搜索结果进行对比。在进行实验之前，首先对实验云环境的架构进行部署，如图4所示。
系统的稳定运行需要软硬件环境的支撑，系统基于J2EE平台实现，为了保证系统的正常运行，需要用到的软件包括编译器JDK、服务器Tomcat和SQL Server 2005，服务器端内存需要在4 GB以上，硬盘为512 GB;由于系统是基于云环境进行设计实现，对客户端的要求需要安装浏览器。在上述实验环境下，分别对现有系统与本文设计的系统进行测试，在两个系统中分别多次输入不同的搜索内容，对搜索结果进行重复分析，并对最后的结果进行比较。
2.2 实验结果与分析
在上述实验环境下对不同的系统进行资源搜索重复率测试并进行结果统计，得到两个系统的资源搜索结果如表2所示。
在整个实验过程中，根据现代教育的内容，随机选择5个关键词进行资源搜索，分析并记录5次搜索得到的资源数量以及资源重复的信息个数，现有系统每次搜索的资源重复个数平均为4.8个，本文设计的系统每次搜索的资源重复个数平均为0.6个，说明每次搜索结果中，设计的系统比现有系统减少了4.2个重复资源，验证了设计的系统在过滤重复资源方面的有效性。
实验检测大学采用本文系统、基于元数据的现代教育资源管理系统以及基于校园网的现代教育资源管理系统后，大学教育资源相关方面信息管理的全面性、机密性以及可用性，分别如图5～图7所示。
对比分析上述图5～图7可得：测试高校应用本文系统后，管理教育资源中各种信息的完整性、可用性以及机密性更高，而应用其他两种系统管理教育资源后，4种信息的完整性、可用性以及机密性低于本文系统，说明本文系统提高了高校教育资源管理的性能。
统计三种系统管理不同类型教育资源信息平均消耗的能量，结果如表3所示。分析表3能够看出，采用本文系统管理不同类型高校教育信息消耗的能量最低，说明本文系统具备耗能低的优势。
3 结 语
本文设计了一种云环境下的现代教育资源管理系统。所提设计包括硬件设计和软件设计两部分，根据存储器的工作模型，对其进行设计并调试，完成硬件设计;利用向量空间模型计算并分类教育资源，将资源权重进行标准化处理后进行重新分配，完成软件设计。通过实验验证了设计系统的有效性，实验结果表明，所提方法明显降低了搜索重复率，提高了搜索效率，管理信息的完整性、可用性以及机密性，同时耗能降低，但是，所提方法目前仅研究了针对已有教育资源的管理，在之后的研究中，可以深入对教学实验过程实时资源信息的管理研究。
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