基于云计算的校园网智能学习平台研究与设计

摘要：随着云计算技术的快速发展，其已经在校园信息化系统中得到了普及和应用。为了能够提高教学管理的自动化、智能化和信息化水平，文章提出采用云计算技术设计一个校园网智能学习平台，虚拟化教学软硬件资源，教师、学生通过平台获取云端账户，可以多用户并发登录平台管理，使用教学资源，并且能够实现断点续传、记录学习课程进度等功能，以期提高学习的自主性和积极性，改善教学质量。

关键词：云计算；智能学习平台；数据库；虚拟化

随着学校规模的扩大，学生人数迅速增加，导致教学软硬件资源无法有效地满足学生的学习需求。同时，学校各类信息系统安装运行、升级维护比较复杂，学生在正常使用过程中频繁发生毁坏、故障，影响学生正常学习。随着网络技术的快速发展，云计算已经成为解决上述问题的重要技术。本文基于云计算技术设计了校园网智能学习平台，可以有效地改进教学软硬件环境，给教师、学生分发一个云端登录账户，可以提高学习系统的安全性和有效性。该系统可以记录学生学习情况，实现断点续传，能够持续学习课程资源，进一步改进教学效果。

1云计算概念及应用

随着海量数据信息时代的到来，云计算和云服务已经成为计算机技术发展里程碑式的贡献之_。与传统计算机技术相比，云计算环境使用矩阵的连接方式可以将数以千万的计算机连接在一起，云计算技术具有更加强大的处理性能，同时也比较容易访问，能够提高系统的可扩展性。云计算环境中所有的数据都保存在云端数据库中，因此用户只要具备云端账户名和登录密码就可以登录云服务器进行功能处理和数据处理，处理完毕之后可以通过云服务器将数据传输至用户端，这样就可以更好地为人们提供服务。此外，云计算任务具有定制性、虚拟化的特点，同时还能够提供良好的可扩展性，针对性地为用户提供周到的服务。

目前，云计算技术在校园网智能学习平台设计与实现过程中，可以利用云计算服务技术的3层关键平台，将教学软硬件资源进行虚拟化，提高系统用户接入的并发性，主要层次包括应用服务层（SaaS）、管理中间件层和基础设施即服务（IaaS）。具体每一层的内容如下所述：

应用服务层（SaaS）：该层能够为学生用户、教师用户、教学管理用户提供云端服务接口和管理服务接口，用户只需要登录云端账号和密码，即可进入云端系统，访问系统资源。

（2）管理中间件层：管理中间件层是云计算虚拟化教学服务实验模型应用服务层和基础设施即服务（IaaS）接口，提供上下通信、资源调度监控、服务器负载管理、用户访问管理、应用服务管理、计费管理和安全管理等，以便系统能够实现高性能服务，提高用户使用感知。

（3）基础设施即服务（IaaS）：可以管理底层通信、数据存储、应用服务器等硬件资源，并且将资源虚拟化，以保证用户访问系统拥有足够的资源，能够进行高速的应用逻辑业务处理，并且可以保存用户学习过程中产生的大量数据。

2基于云计算的校园网智能学习平台功能分析

随着计算机技术、网络技术和数据库技术的快速发展，学校开发了许多教学、管理系统，包括学籍管理系统、多媒体教学系统、成绩管理系统等。不同的应用系统采用不同的系统架构、开发技术和数据库，导致许多教学管理服务系统无法共享数据资源，降低了管理系统的共享性、协同性。随着云计算技术的出现，教师、学生和管理人员对信息化系统办公的角度不同，需要的功能服务不同，因更容易引起多个系统之间的无法协作，矛盾和问题也更加突出。具体的云计算环境下，教学管理服务系统存在以下几个方面的问题：

学校购置教学设备较少，无法承担复杂的学习任务；学校教学设备使用中学生专业素养不一，造成病毒泛滥，信息的安全性差；教学设备更新速度快，造成巨大的重复性投资；教学时空受到极大的约束和限制；学校教学设备维护人员较少，不能够充分保证完成教学任务。

为了解决上述问题，本文基于云计算技术设计了一个虚拟的智能学习平台，通过云平台实现一个虚拟的桌面教学环境，有效地利用学生拥有的各种终端设备，只需要提供一个安全的接入账号，即可访问云服务平台中的各种教学资源，不受时空限制地学习。

智能学习平台可有效解决当前教学过程中存在的时空受限、设备更新代价高、教学质量低等问题，改善学生学习的时空环境、设备环境、人文信息环境、组织环境、情感环境等，优化教学活动流程，提高教学效果，促进学生能够更加友好地掌握学习知识，提高学习的主动性。在系统开发和设计过程中，本文采用了原型化需求分析方法，针对学校不同的用户类别，导出了系统需要完成的相关的功能。智能学习平台的使用用户主要包括以下几类：（1）教育科研类用户：这类用户主要包括教授、研究员，云服务平台可以按需分配其所需要的软硬件环境，并且提供集中式大的科研资料保存库。（2）教师用户：教师在进行课程教学管理过程中，可以通过智能学习平台搜集好的教学课件，创新教学内容，提高教学的主动性、趣味性和积极性，进而改进教学方法，提高学生的积极性。（3）学生用户：传统的学习系统将学生学习的空间限制在机房内，学习的时间限制在上课期间，因此无法充分发挥教学资源的利用性。学生用户是云服务平台使用最主要的对象，学生用户可以使用各种终端设备，分别是PC、PDA、智能手机等，获取定制的虚拟云桌面，访问云服务平台的学习内容。（4）课程学习断点续传功能：有效记录学生学习课程的时间，方便学生掌握学习的过程及课时，具有重要的功能。智能学习平台使用断点续传功能，能够有效记录课程学习的内容，帮助学生掌握学习进度，不需要重复学习，并且能够向学生推荐较好的学习课程，提供学习的内容。

3基于云计算的校园网智能学习平台设计

智能学习平台采用现代的分布式管理系统架构，将一个系统分为3个层次，分别是用户终端层、虚拟桌面应用层和后台服务层，各个层次之间采用相关的调用接口连接，使用严格的防火墙策略控制系统的访问权限，并且使用主动防御体系，开发用户访问端口。系统将后台服务器与用户的逻辑业务处理层分割开来，可以独立地控制每一个层次的内容，保护后台应用服务器，并且可以定制个人学习桌面。智能学习平台业务流程为：用户可以使用各种PC，PDA，IPAD等用户终端设备接入应用服务器（WI），通过使用域控制器（AD）验证用户的身份，并且能够集中调控基础架构服务器集群，访问用户的虚拟桌面以及分配给用户相关资源，通过虚拟桌面系统进入云服务平台。在用户进行访问的过程中，系统采用隧道加密措施，以有效地保证用户信息和访问数据传输的安全性。

4结语

目前，基于云计算的智能学习平台能够改变传统教学模型，打破时空限制，有效地将设备环境、时空环境、组织环境、情感环境和人文信息环境融合在一起，优化教学流程，能够提高教学质量，促进学生更好地学习和掌握知识。