基于云計(jì)算的綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)

1、基于云計(jì)算的數(shù)字化綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)陳宏揚(yáng) 劉丹欣摘要目前，大部份職業(yè)院校的院系或者部門各自為營(yíng)，單獨(dú)建立自己的線上學(xué)習(xí)平臺(tái)和教學(xué)管理系統(tǒng)，阻礙了學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的互融共通及互用。本文結(jié)合云計(jì)算技術(shù)，提出數(shù)字化綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)，一體化解決學(xué)校信息化教學(xué)的所有需求，對(duì)職業(yè)院校需要開展線上學(xué)習(xí)和教學(xué)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行整合建設(shè)、全部打通，實(shí)現(xiàn)基于云平臺(tái)的移動(dòng)學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)分析與檢索、資源共建共享等多種功能，以期能摒棄信息孤島、降低學(xué)校建設(shè)成本、為學(xué)校提供數(shù)據(jù)決策以及提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。關(guān)鍵詞移動(dòng)學(xué)習(xí)；云計(jì)算；數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)；研究與設(shè)計(jì)Research and Desig

2、n of Digital Integrated Learning Platform Based on Cloud ComputingCHEN Hongyang LIU Danxin(Guangdong Industry Polytechnic，Guangzhou 510300，China)Abstract：Abstract：Currently, most faculties or departments in vocational universities are managed independently while they establish their online learning

3、platforms and tutoring management systems individually. It highly hinders the interaction, integration and common accessibility of students learning data. This article, in combination with the cloud computing technology, puts forward the construction of digital integrated learning platforms to meet

4、all needs of information-based instructions in universities. Furtherer, vocational universities must integrate their online learning platforms and tutoring management systems and ensure the common accessibility, which results in the cloud-based mobile learning, the big data analyses and retrieval of

5、 learning behaviors, the co-building and sharing of resources and etc. Therefore, we can avoid inconsistent information, reduce the construction cost of universities, provide data-based decision suggestions to schools, improve students learning experience and further enhance their studying results.K

6、ey Words：Mobile Learning; Cloud Computing; the Digital Learning Platform; Research and Design2015年，教育部辦公廳在關(guān)于建立職業(yè)院校教學(xué)工作診斷與改進(jìn)制度的通知（教職成廳20152號(hào)）中提出，建立常態(tài)化的職業(yè)院校自主保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的機(jī)制，全面開展教學(xué)診斷與改進(jìn)工作。強(qiáng)調(diào)了職業(yè)院校要充分利用信息技術(shù)，建立教學(xué)質(zhì)量管理與診斷平臺(tái)，為教育教學(xué)質(zhì)量保證體系提供支撐。該平臺(tái)的建立，需要對(duì)學(xué)校的教學(xué)管理部門系統(tǒng)以及數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，而目前學(xué)校大部分的系統(tǒng)多是畫地為牢，各個(gè)部門建立自己的系統(tǒng)，阻礙了各

7、個(gè)系統(tǒng)之間的互享共通與融合。以廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，由學(xué)校教務(wù)處牽頭，前后建立了網(wǎng)絡(luò)課程系統(tǒng)、精品課程系統(tǒng)、專業(yè)資源庫系統(tǒng)以及輕工在線慕課學(xué)習(xí)系統(tǒng)，教學(xué)管理系統(tǒng)則采用正方集團(tuán)的教務(wù)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)由于企業(yè)層面或技術(shù)層面存在問題無法打通，填寫學(xué)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)表的時(shí)候，只能單獨(dú)從每個(gè)系統(tǒng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)再進(jìn)行人工匹配，從而整理出有效的數(shù)據(jù)，極大地加大了老師們的工作量。另外，我校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院、教師發(fā)展中心、成人繼續(xù)教育學(xué)院都有搭建線上學(xué)習(xí)功能的需求，為了避免信息孤島，降低學(xué)校教學(xué)數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的整理難度以及減少學(xué)校后期的平臺(tái)建設(shè)或整合費(fèi)用，是以有必要搭建一個(gè)全新學(xué)習(xí)平臺(tái)體系，一體化解決學(xué)校信息化教學(xué)的

8、所有需求，對(duì)需要開展線上學(xué)習(xí)和教學(xué)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行整合建設(shè)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)資源平臺(tái)共享互通與融合，最終建設(shè)成一個(gè)理念領(lǐng)先、技術(shù)先進(jìn)、國(guó)際化特色突出的云計(jì)算數(shù)字化綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)。1 基于云計(jì)算的數(shù)字化綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)及意義 云計(jì)算（Cloud Computing）是一種資源交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)獲得所需的資源（硬件、平臺(tái)、軟件）。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”，“云”中的資源在使用者看來是可以無限拓展的，并且可以隨時(shí)獲取，這種特性經(jīng)常被比喻為像水電一樣使用的硬件資源，可以按需購買和使用。計(jì)算結(jié)合了虛擬化、分布存儲(chǔ)、海量數(shù)據(jù)管理等技術(shù)，利用互聯(lián)網(wǎng)將分散的、動(dòng)態(tài)的、異構(gòu)的信息資源和計(jì)算能力有效整合起來1。

9、使用云計(jì)算搭建學(xué)習(xí)平臺(tái)具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：（1）整個(gè)學(xué)習(xí)平臺(tái)架構(gòu)主要以云計(jì)算為架構(gòu)、集中托管提供平臺(tái)，資源共建共享摒棄信息孤島。（2）降低學(xué)校成本。云平臺(tái)可以讓所有資源得到充分利用，其中包括價(jià)格昂貴的服務(wù)器以及各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等支持平臺(tái)運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施，企業(yè)技術(shù)人員的共享更使得成本降低。（3）強(qiáng)大計(jì)算能力。云平臺(tái)有著強(qiáng)大的計(jì)算能力，無論是在處理海量數(shù)據(jù)，還是提升知識(shí)服務(wù)等方面，在云上能夠更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、挖掘、分析等工作。（4）簡(jiǎn)化維護(hù)。云學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用，使軟硬件設(shè)施和管理數(shù)據(jù)不必再花費(fèi)更大的精力以及擔(dān)憂病毒引起的數(shù)據(jù)丟失，也不必對(duì)平臺(tái)版本進(jìn)行維護(hù)升級(jí)。這樣管理人員可以省出更多的時(shí)間和精力投

10、身于服務(wù)創(chuàng)新中。（5）遠(yuǎn)程異地備份和恢復(fù)功能。使用云平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的異地容災(zāi)保護(hù)，消除安全策略的地域限制，從而構(gòu)建全面的、完整的數(shù)據(jù)安全策略。（6）使用云平臺(tái)，由于資源服務(wù)器和平臺(tái)服務(wù)器都可以部署在校外，當(dāng)學(xué)生訪問學(xué)習(xí)平臺(tái)時(shí)，直接通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云學(xué)習(xí)平臺(tái)，不需要占用學(xué)校的出口帶寬，大大緩解了學(xué)校的帶寬壓力。而且不存在并發(fā)數(shù)的問題，云學(xué)習(xí)平臺(tái)可以支持幾十萬人同時(shí)在線學(xué)習(xí)。2.1系統(tǒng)總體架構(gòu)平臺(tái)的整體架構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)施層、資源層、應(yīng)用層和用戶層四大層次，通過管理機(jī)制、服務(wù)機(jī)制和評(píng)價(jià)機(jī)制的制度建設(shè)保障，構(gòu)建完整的在線教學(xué)平臺(tái)。總體框架（如圖1所示）。層次之間的功能通過接口相互調(diào)用，每個(gè)層次的模

11、塊既可以獨(dú)立使用，也可以結(jié)合其它模塊使用。圖1 云計(jì)算數(shù)字化綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)框架模型在整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)模型中，用戶層包括本校學(xué)生、本校教師、聯(lián)盟學(xué)校、社會(huì)學(xué)習(xí)者、企業(yè)員工以及管理機(jī)構(gòu)人員等，在后臺(tái)中管理員可以對(duì)不同身份的用戶賦予不同的學(xué)習(xí)和管理權(quán)限，還可以進(jìn)行用戶審核、添加、刪除。應(yīng)用層是為用戶層與資源層的交互提供相互通信的一系列圖形UI，平臺(tái)中所有交互的流程均可在應(yīng)用層上面實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用層內(nèi)容分為兩部分，一是開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用，包括數(shù)字化學(xué)習(xí)門戶、移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)、學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、專業(yè)教學(xué)資源庫平臺(tái)、繼續(xù)教育平臺(tái)、教師發(fā)展中心平臺(tái)、數(shù)字創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)、通識(shí)課程平臺(tái)、教師和學(xué)生學(xué)習(xí)空間平臺(tái)以及數(shù)據(jù)共享中心的開發(fā)

12、，在這個(gè)層次上，采用B/S結(jié)構(gòu)，基于J2EE架構(gòu)，頁面采用Web2.0 AJAX結(jié)合HTML5的DOM元素（文檔對(duì)象模型）來設(shè)計(jì)和開發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊，并采用扁平化設(shè)計(jì)，讓“信息”本身重新作為核心被凸顯出來，提供豐富的媒體交互性，使用AJAX技術(shù)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)平臺(tái)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，按需讀取，減少屏幕的刷新和閃爍，不需要另行安裝插件就可以支持IE9及以上版本、safari、Firefox、chrome等瀏覽器。二是與學(xué)校原有的信息系統(tǒng)進(jìn)行整合，整合的平臺(tái)主要有數(shù)字化校園門戶，繼續(xù)教育學(xué)院平臺(tái)、教務(wù)系統(tǒng)以及數(shù)字圖書館等。資源層主要由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、課程資源庫、試題庫、企業(yè)信息庫、培訓(xùn)庫、教

13、學(xué)資源庫、通識(shí)課、慕課微課、精品課、商業(yè)數(shù)字資源、學(xué)習(xí)期刊等資源及其數(shù)據(jù)接口API構(gòu)成，本文數(shù)據(jù)庫采用MysqL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，創(chuàng)建平臺(tái)系統(tǒng)所需的實(shí)體表?；A(chǔ)設(shè)施層主要是本地硬件、校園網(wǎng)絡(luò)、云平臺(tái)以及CDN技術(shù)組成。平臺(tái)采用“云端+本地化”相結(jié)合的部署方式，如圖2所示。整個(gè)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)部署在云端上，資源也部署在云端，由企業(yè)提供云端遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)異地備份和恢復(fù)功能，本地化部署則主要是在學(xué)校南海校區(qū)數(shù)據(jù)中心建立視頻資源和教學(xué)資源鏡像備份，并通過數(shù)據(jù)中心接口，與學(xué)校的數(shù)字化校園門戶、超星數(shù)字圖書館、教務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合打通，進(jìn)一步擴(kuò)大數(shù)據(jù)的共享范圍。圖2 云計(jì)算數(shù)字化綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

14、本平臺(tái)把多個(gè)有線上教學(xué)需求的平臺(tái)融合進(jìn)行融合建設(shè)，比如數(shù)字化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)，教師發(fā)展中心和數(shù)字化學(xué)習(xí)門戶、移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，打造綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)體系，實(shí)現(xiàn)課程建設(shè)、移動(dòng)學(xué)習(xí)、教學(xué)互動(dòng)、教學(xué)監(jiān)控、資源共享、在線考試、在線作業(yè)課前，課中和課后整個(gè)過程管理、學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)分析等功能；與學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)和成人繼續(xù)教育學(xué)院的教學(xué)運(yùn)行和管理數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，方便教師和學(xué)生查課程表、上課課室、考試成績(jī)、考勤簽到等情況；對(duì)學(xué)校數(shù)字化校園門戶進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的單點(diǎn)登錄功能，不需要二次身份驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)學(xué)生和老師用戶數(shù)據(jù)的集成，新生和新入職的教師信息能自動(dòng)同步到數(shù)字化學(xué)習(xí)中心平臺(tái)等功能；與數(shù)字圖書館進(jìn)行整合，教師可以從圖書館中查找并

15、添加課程相關(guān)的電子參考書或教學(xué)視頻，推薦給學(xué)生進(jìn)行在線閱讀，學(xué)生可實(shí)現(xiàn)對(duì)超星數(shù)字圖書館資源的各種檢索等功能，一體化地解決學(xué)校的信息化教學(xué)所有需求，可實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的整合，最終建設(shè)成一個(gè)理念領(lǐng)先、技術(shù)先進(jìn)、國(guó)際化特色突出的基于云計(jì)算的綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)。系統(tǒng)模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)部分：1數(shù)字化學(xué)習(xí)門戶。包含學(xué)習(xí)空間、教學(xué)互動(dòng)、課程建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、教學(xué)監(jiān)督、教學(xué)管理評(píng)估等多個(gè)模塊。教師能夠應(yīng)用教師空間進(jìn)行校本課程建設(shè)、在線備課、教學(xué)監(jiān)控、資源共享，可進(jìn)行對(duì)教學(xué)的課前、課中和課后整個(gè)過程管理，完整記錄學(xué)生學(xué)習(xí)歷程，解決師生全面的教學(xué)互動(dòng)管理功能，互動(dòng)，作業(yè)，考試，答疑等所有教學(xué)環(huán)節(jié)問題。平臺(tái)支持網(wǎng)絡(luò)有償教

16、學(xué)，在學(xué)校支持的情況下，教師可利用課余時(shí)間進(jìn)行有償兼職，針對(duì)社會(huì)學(xué)習(xí)者在團(tuán)隊(duì)的校本課程上開設(shè)收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)班，實(shí)施有償教育。學(xué)生能夠應(yīng)用學(xué)習(xí)空間自主學(xué)習(xí)和協(xié)作性學(xué)習(xí)，并可充分利用碎片化時(shí)間實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式學(xué)習(xí)。2移動(dòng)端平臺(tái)。包含六大子系統(tǒng)：“移動(dòng)課堂互動(dòng)系統(tǒng)”、“移動(dòng)修學(xué)分系統(tǒng)”、“移動(dòng)閱讀系統(tǒng)”、“移動(dòng)開放課程”、“移動(dòng)教務(wù)系統(tǒng)”、“移動(dòng)社交系統(tǒng)”。 在課堂互動(dòng)中可以進(jìn)行簽到、搶答、投票、投屏等互動(dòng)功能，同時(shí)在移動(dòng)端的學(xué)習(xí)進(jìn)度要自動(dòng)同步到PC端，學(xué)生在任何終端上，都可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)記錄的持續(xù)性。支持iOS和Android兩大在主流操作系統(tǒng)，同時(shí)滿足手機(jī)、平板電腦智能移動(dòng)終端使用。3學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)平臺(tái)。采

17、用海量存儲(chǔ)技術(shù)，記錄用戶的學(xué)習(xí)軌跡、學(xué)習(xí)期間、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)效果，展現(xiàn)用戶的學(xué)習(xí)過程，提供統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)；采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，根據(jù)用戶的學(xué)習(xí)軌跡，在整個(gè)系統(tǒng)中快速聯(lián)想式的檢索相關(guān)數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)學(xué)校和教師各方面信息的多維關(guān)聯(lián)，建設(shè)有關(guān)學(xué)校發(fā)展和教師成長(zhǎng)的信息化檔案，從而為教學(xué)質(zhì)量管理與診斷平臺(tái)的建設(shè)提供海量的、種類繁多的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步提高學(xué)校管理者和教師的數(shù)據(jù)意識(shí)和技術(shù)。4專業(yè)教學(xué)資源庫。包含專業(yè)管理、專業(yè)建設(shè)、資源建設(shè)、資源檢索、資源審核、后臺(tái)管理、在線學(xué)習(xí)等多個(gè)模塊。按照國(guó)家職業(yè)教育專業(yè)教學(xué)資源庫的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)打造平臺(tái)，構(gòu)造能夠滿足教學(xué)資源建設(shè)長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用框架。以專業(yè)為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)字化

18、教學(xué)資源的建設(shè)和組織，并實(shí)現(xiàn)院校級(jí)各專業(yè)的資源共建、共享、共用，實(shí)現(xiàn)學(xué)校軟資產(chǎn)的不斷積累。5教師發(fā)展中心平臺(tái)。包含教師在線學(xué)習(xí)、教師在線學(xué)習(xí)檔案、課程中心、學(xué)分管理、教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)監(jiān)督、咨詢交流、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等多個(gè)模塊。采用“引入+自建”課程資源的模式為廣大教師提供校本培訓(xùn)、繼續(xù)教育服務(wù)、技能與手段培訓(xùn)服務(wù)，利用云端數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教師充分交流、相互合作與資源共享，促進(jìn)教師提升教學(xué)質(zhì)量。6數(shù)字創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)。包含創(chuàng)業(yè)比賽、移動(dòng)創(chuàng)業(yè)學(xué)院、課程中心、網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)、在線學(xué)習(xí)、作業(yè)考試、教學(xué)監(jiān)督、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等多個(gè)模塊。采用“引入+自建”課程的模式為搭建完整的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系。配備先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，提供包含移動(dòng)創(chuàng)業(yè)學(xué)院、在線學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)行為分析、課程監(jiān)控、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目展示、創(chuàng)業(yè)大賽、網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)、協(xié)作交流等功能。7通識(shí)課程平臺(tái)。包含課程資源、在線學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)過程管理、移動(dòng)學(xué)習(xí)、教學(xué)監(jiān)督、在線作業(yè)、作業(yè)考試等多個(gè)模塊。課程資源內(nèi)容重點(diǎn)涵蓋人文情懷、社會(huì)科學(xué)、科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任、通用能力、教師培訓(xùn)、國(guó)際視野、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和國(guó)防等領(lǐng)域課程，課程高清拍攝、廣播級(jí)制作，配備完整字幕，配套相關(guān)教參書、作業(yè)、試題，以及包含繼續(xù)教育學(xué)院通識(shí)課程選修等。3結(jié)語基于云計(jì)算的