云计算时代高校新型网络教学平台的构建

摘 要：云计算时代的到来，给高校的教学模式带来了巨大的变化，由传统的网络教学转向了新型的网络教学模式，而现有的网络教学平台无法满足高性能、低成本、快速扩展等教学需求。本文通过分析云计算的应用现状和特点，提出一套云计算时代高校新型网络教学平台的构建方法。

关键词：云计算；网络教学；高校

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）01-0023-02

21世纪人类全面进入信息社会，信息技术已经深度融入国民经济和社会生活的各个方面，传统的教育体系与教学模式面临着时代变革的挑战，个性化学习，终身学习，以及学习型社会建设已经成为时展的必然需求[1]。在当前社会大环境背景下，一个崭新的名词――云计算悄然出现，在信息社会云计算的出现给各行各业带来了划时代的变化，尤其是为目前高校的教学模式提出了一个新的构建思路。云计算的出现，对建立开放、统一、灵活的网络教学平台，减少硬件投入提供了一个新型的解决方案。云计算在各个行业逐渐广泛应用，使得整个社会也逐步迈向云计算时代[2]。

云计算是通过网络把若干个成本较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的复杂系统，并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先进的商业模式把这个强大的计算能力分布到客户端[3]。云计算从服务方式角度可划分为三种：为公众提供开放的计算、存储等服务的“公有云”；部署在防火墙内，为某个特定组织（包括高校）提供相应服务的“私有云”；以及将以上两种服务方式进行结合的“混合云”[4]。

一、云计算时代高校新型网络教学平台结构的设计

本文基于云计算时代网络教学平台的基本特点，在整个平台的开发设计过程中，根据实际需求设计了其整体框架结构，这种设计方式使新型的网教平台具有很强的稳定性和可扩展性[5]。下图为云计算时代新型网络教学平台的整体架构图。

（一）云服务平台是整个平台扩展性的核心部分

云服务平台由云服务提供商提供公有云服务，充分发挥云平台的并发协同处理事务、从而提高效率的优势，降低大用户量并发的瓶颈。本系统将利用云存储服务器优势实现学员的在线学习资源，通过云存储服务器的高性能、高可靠和可扩展等特性，有效地保证系统的稳定运行。

（二）应用系统服务平台集成了WEB服务器、专业数据库服务器和公共数据库服务器

用户利用WEB服务器访问学习资源，WEB服务器由主服务器和专业服务器构成。主服务器提供普通学员信息查看、系统登录、统一身份验证等功能，专业服务器提供存放不同专业学员的基本信息；专业数据库服务器主要记载不同专业的专业信息、学习记载、作业考试信息等，它是利用负载均衡设备对学员网络访问进行分流，访问该系统的学员需要根据网络流量并按照学员专业分配到不同的专业服务器上进行学习；公共数据库服务器主要记录学员信息、学员访问日志等公共信息。系统数据库采用分立服务器，而WEB服务器采用刀片服务器，这样利用虚拟化技术实现动态分配资源，从而在本地构建了私有云的环境。

（三）负载均衡设备的主要作用是根据学员访问需求，动态完成网络带宽和硬件资源的调配

通过采用Moebius集群将高可用技术和负载均衡技术结合在一起，通过并行计算充分发挥集群中各节点的综合性能，最终实现数据库集群的高性能、高扩展、高可用、高性价比的特点。

（四）防火墙是一项协助确保信息安全的设备，会依照特定的规则，允许或是限制传输的数据通过

网络教学平台有了防火墙，使之增加了一道安全屏障。

云计算时代众多企业机构既能提供计算服务，还能提供存储服务，但是这些企业仅仅能够提供商业信用，对一些重要数据（如学员信息、学员成绩等）选择云服务应有足够的安全防范意识，如果这些用户把所有的信息数据都存放到这些企业提供的云服务器上，不管他们技术优势有多么强大，都有着被这些企业威胁的可能。另外，云中的数据对外界用户是保密的，但是提供云服务的企业如果想获取信息是轻而易举的。基于以上原因，本文采用一种新型的架构模式来设计网络教学平台，由本地数据库服务器负责存放用户的重要数据信息；由云服务器提供辅助功能，云服务器提供的是辅助功能，因此不存在安全隐患。

二、云计算时代高校新型网络教学平台的实现

为验证新型网络教学平台架构的合理性，本系统基于.NET4.0、LINQ to SQL、WCF和SQL Server2008数据库开发完成了三个年度的省继续教育培训工作。下面对平台的功能模块和技术实现方法进行详细介绍[6]。

（一）云计算时代新型网络教学平台的功能模块

根据云计算的特点，新型的网络教学平台主要由六个功能模块构成，其结构如下图所示。

1.学员报名。整个学员报名的流程主要是由网上提交信息、管理员审核两个环节组成。由于参加网络学习的学员较多，为了提高工作效率，管理员可以通过电子表格批量导入进行批量审核。通过审核的学员，利用报名序号和密码就可以登录到网络学习平台进行学习。

2.虚拟班级。虚拟班级主要解决学员的网络教学管理问题，它是把学员按照某种规则划分成若干个教学班，并通过为每个班级配备班主任的方式对所有班级进行管理。班主任可以给学员留作业，并可以为学员制定学习进度，学员需要按照班主任的教学安排按时提交作业，同时平台通过记录每位学员学习的整个过程的方式来给定学员成绩。

3.虚拟教研室。虚拟教研室是各个教学班主任协同工作的一个平台，班主任可以在教研室完成答疑、批改作业、给定作业评语等工作，班主任之间可以通过“云”提供的即时通讯答疑模块进行协同办公。虚拟教研室对网络教学严谨性的提升起到了积极作用，它也构建了一个师生间和师师间协同交流的通道。

4.”云”端学习资源。云计算时代为我们提供了一种新的硬件构建模式，针对此特点，在云服务器上提供资源下载、视频学习等服务，此方案可以有效地为学校网络分担压力，能够保证在线学习顺畅。如果学校采用自建的方式完成网络教学任务，需要巨大的投入，所以云这种模式可以节约以上开销，并且能够保证硬件设备、网络带宽、安全存储等核心问题的有效解决。

5.“云”端师生交互。云计算时代为我们提供了一种新的软件开发模式，基于此特点，把用户的交流通讯全部通过云端服务实现，利用WCF技术完成云端和本地数据层的基础数据交换，通过SAAS这种模式可以极大地降低开发系列功能模块的费用，有效地降低运营成本。

6.系统控制管理。系统控制管理可以对系统中各模块功能的运行情况进行监控，能够实现对学员信息、班级信息、试题信息、专业信息、课程信息进行整体设置，它是整个网络教学平台的管理端。在系统控制管理中可以动态分配平台中的软硬件资源，并通过负载均衡设备实现有效均衡资源。

（二）云计算时代新型网络教学平台的技术实现

云计算时代新型网络教学平台主要基于.NET4.0、JQuery等技术开发完成，与云端的数据交换采用了WCF技术，数据库连接采用LINQ TO SQL，基础数据库采用SQL Server2008，操作系统使用windows 2008。在硬件上，采用虚拟化技术，利用VMware软件对刀片服务器虚拟化分区，提供了大量的在线观看视频、视频下载服务器。由于每个年度参加培训学员较多，经过对学员在线学习下载的压力测试和精确测算，如果学校想自己满足网络教学的需求，则必须要提供高性能的服务器、专线带宽、存储设备以及网络安全设备，这些费用是很多学校无法承担的[7]。通过以上分析得出结论：必须引入云这个概念把在线学习资源、资源下载放到云服务器上，才能够满足大规模学员同时在线进行网络教学的需求。

随着云时代的到来，更多的人选择通过网络进行学习，通过云服务器资源，学习资源、网络服务会得到无限地扩展。正是如此，网络教学也得到了快速的发展，越来越多的人选择网络教学。本文充分考虑云计算的优势，在云计算时代，构建了新型的网络教学平台模型，通过在黑龙江大学的实际应用得出这样的结论：新型网络教学平台在稳定性和可扩展性上都经受了实践的考验。我们有理由相信，云时代高校网络教学工作也必将会迎来新的发展机遇。

参考文献：

[1]孔令军，田季生.省域开放大学构建的西部解读――以陕西省为例[J].职教论坛，2011，（13）.

[2]Amazon.Amazon elastic compute cloud（Amazon EC2）[CP/OL].2009.http：///ec2/.

[3]刘琨，李爱菊，董龙江.基于Hadoop的云存储的研究及实现[J].微计算机信息，2011，（7）.

[4]王伟，陈晓东.浅谈云计算发展态势[J].中共济南市委党校学报，2010，（4）.

[5][6]Windows Azure platform[CP/OL].2009.http：///windowsazure/.

[7]张涛，王磊.基于云计算的高校远程教学系统的设计与实现[J].继续教育研究，2011，（7）.