云计算技术下教学信息管理系统的研发

　　摘    要：　为了能够实现多种类信息、多样化需求统一部署、系统规划，文中提出一种运用云计算技术的教育信息管理平台设计思路，真正解决高校教学信息建设中存在的重复信息、信息孤岛、共享难度较大等问题。文中介绍云计算技术的层次架构与平台优势。将云计算技术优势与高校的教育信息管理平台建设需求特点相结合，建立B/S架构，设计了基于云计算技术的教育信息管理平台架构模型，该模型包括用户接入层、SaaS层、PaaS与IaaS层。然后分析了该平台设计的各功能模块。基于Linux操作系统服务器终端，运用Apache作为Web应用服务器，开发了JSP系统页面，并建立SQL Sever数据库，该数据库包括用户、院系、教师、课程、教学资源以及统计分析等信息表。最后对基于云计算技术的教育信息管理平台应用效果展开分析，发现该教育信息管理平台能够以用户为导向，满足学校师生的个性化应用需求，能够为教学体验创新提供有力技术支持。

　　关键词 :     教育信息管理;平台设计;云计算技术;模型设计;功能分析;数据库建立;

　　Abstract：　In order to realize the unified deployment and system planning for the multiple types of information and diversified demands,a design idea of educational information management platform based on cloud computing technology is proposed,which can truly solve the problems such as repetitive information,isolated information and sharing difficulty existing in the construction of educational information in colleges and universities. The hierarchical architecture of cloud computing technology and advantages of the educational information management platform are introduced. In combination of the cloud computing technology advantage with the characteristics demanded in construction of the university education information management platform,the B/S architecture is established,and the architecture model of the educational information management platform based on cloud computing technology is designed,which includes the user access layer,SaaS layer,PaaS and IaaS layer. The each function modules of the platform are analyzed. On the basis of the middle end of the server in the Linux operating system,the JSP system page is developed by taking the Apache as the web application server,and the Sqlsever database with information tables of users, departments, teachers, courses, teaching resources and statistical analysis is established. The application effect of the educational information management platform based on cloud computing technology is discussed. It is found that this educational information management platform can realize user-orientation,meet the needs of the personalized application of school teachers and students,and provide strong technical support for teaching experience innovation.

　　Keyword：　education information design; platform design; cloud computing technology; model design; function analysis; database establishment;

　　0、 引言

　　信息化时代发展背景下，随着各项信息技术水平的不断提升，信息化已经对国民经济及社会生活各方面产生了极大影响。同时我国教育事业也在社会信息化带动作用下，积极开发各种教学信息资源，如教学课件、音频文本资料、多媒体教学资源与电子图书等，这些都极大程度上丰富了师生的学习与工作。但是多数教学信息都是孤立存在不同系统中，无法实现不同系统教学信息的真正共享。所以随着教学信息的不断增加，以及教学信息需求逐渐多元化，学校现有的教育信息平台已经无法满足师生所需。信息共享利用率不足，缺乏应有的信息资源交叉，再加上学校在维护更新以往平台中耗费的人力财力过多，所以很大程度上造成了教学资源浪费。云计算作为新兴技术，能够运用网络集成不同计算机形成超大型平台，全方位共享计算机的计算、数据、存储等资源。本文设计一种基于云计算技术的教育信息管理平台，为解决学校现存的教学资源管理问题提供新途径。

　　1 、云计算技术优势

　　云计算作为分布式、并行、虚拟化技术及网络存储多项技术综合发展形成的结果，具备了分布式存储、虚拟化管理及弹性扩展等多种技术优势。创新技术的同时也代表了服务理念的创新。云环境内，云用户能够突破时空界限，运用终端设施，经网络平台获取自己所需的信息资源。云计算还能够做到软硬件管理动态化，对信息统一调度、按需分配，具有节约资源管理成本，提高资源利用率，增强应用拓展性等多种优势。

　　图1为云计算平台的架构图。该平台能够解决传统教学信息管理平台中过高成本投入、信息资源共享困难以及资源建设和应用服务之间的矛盾问题，优势如下：

　　1）云计算可以使教育信息管理平台建设与后期维护成本有效降低，一定程度上提升信息管理平台设备的利用率。运用虚拟化技术构建硬件基础设施共享资源池，能够统一调度信息，实现信息资源的集中化管理；能够根据云用户的信息所需有针对性地分配，有效避免重复建设设备，极大程度提升设备的利用率。

　　2）云计算能够整合教育信息资源实现高效共享。充分利用云计算平台的松散耦合技术特点，对各类异构教学资源平台高效整合，从而统一管理原本的分散信息，达到信息数据的整合共享。

　　3）云计算能够面向广大受众，充分提升信息平台的整体服务水平。运用动态化扩展云计算技术，扩大平台应用规模的同时不需要对云计算架构转变，直接在集群内添加服务器就可以实现。

　　4）云计算满足教育信息的分布式存储，能够在一定程度上提升教学信息的安全可靠性。运用分布式存储架构，在平台的不同服务器节点内存储各教学信息，并在存储教学信息过程中实现副本式存储，确保教学管理信息的完整性。

　　图1 云计算平台架构图

　　2、 基于云计算技术的教学信息管理平台设计

　　2.1、 平台架构模型

　　云计算技术的教学信息管理平台的设计目的在于能够运用云计算虚拟化技术，建立教学信息的统一调度管理虚拟资源池。这样既可统一管理教学信息平台的软硬件资源，又能够高效整合教学信息，集成应用系统真正共享教学信息资源的数据。结合上文分析的云计算技术优势，以及学校的教育信息管理平台建设业务特点，本文设计出基于云计算技术的教育信息管理平台，如图2所示。

　　图2 基于云计算技术的教育信息管理平台架构图

　　根据图2所示，该教育信息管理平台共包括4层架构，分别如下：

　　1）用户接入层

　　作为该平台的最顶层，云用户能够直接运用手机终端、笔记本、计算机等设备，登录相应的管理平台网址进入教育信息管理门户，根据相应的分配权限获取信息列表，可满足教育信息的一站式服务管理要求；

　　2)SaaS应用服务层

　　位于用户接入层之下，这一层主要是为了能够将高校现有的优质网络教育信息进行集成整合处理，从而可以为师生提供个性化信息管理服务平台，譬如网络教学平台、教育信息资源库、虚拟实验教育系统、视频点播、图书资源库、精品课程网站与个性化云服务平台等；

　　3)PaaS平台服务层

　　位于应用服务层之下，主要提供本文教育信息管理平台的公共接口与软件运行环境，并且能够综合管理该教育信息管理平台的功能应用；

　　4)IaaS层作为最底层

　　包括虚拟资源池和物理资源池，为整个教育信息管理平台的基础。虚拟资源池能够对服务器、存储、数据库、网络等进行虚拟管理统一调度，物理资源池包括服务器、网络设备、存储设备与数据库等。

　　2.2 、云计算设计

　　本文教育信息管理平台是基于云计算技术实现的，文中选用Hadoop云端框架，MapReduce、HFDS技术负责对海量数据信息进行高效处理。在运用MapReduce编程模型操作中，能够生成新的中间值且不改变原本信息数据，所以Map操作具备极强的并行计算能力。HDFS是本文设计中运用的一种关键云计算技术，作为分布式文件系统，形成了典型的主从结构，包括NameNode主节点和多个DataNode从节点。一般情况下，HDFS能够命名信息文件，之后云用户便可以在命名空间内保存相关信息至HDFS文件中，也可以将信息数据切分为多个内容块，分别在不同DataNode节点中保存。图3为HDFS体系架构图，图4为基于HDFS技术的教育信息云计算架构图。

　　图3 HDFS体系架构图

　　图4 基于HDFS的教育信息云计算架构

　　2.3 、平台功能模块

　　基于云计算技术的教育信息管理平台，主要目的是对教育信息的采集、管理、检索、应用，各功能模块设计如下：

　　1）系统设置功能

　　在该平台应用中，管理者可以设置系统标题、栏目、版式与具体页面，还包括自定义管理元数据以及类库管理。

　　2）用户管理功能

　　在该功能设计中需要管理用户名、密码、所在院系等基础信息，并且划分平台的不同应用用户角色，设计相应的用户平台管理权限级别，包括教育信息的上传、下载、评论、状态展示以及信息审核等。

　　3）系统栏目导航

　　在本文平台中实现了模块化设计，云用户能够对平台的各级栏目进行自定义显示设计。对教学课程设计时可以参照学科分类方法，一级学科对应设立多个二级学科，每一个二级学科又可以依照用户所在的不同专业课程，添加相应的课程资源。

　　4）资源管理

　　负责建立、修改与删除分类，在信息分类管理中包括视频、电子图书、电子教案、精品课程等资源，可以实现对相关资源的上传、修改、删除、审核以及发布操作，以及添加具体发布课程信息的标题、简介、附件、图片等并进行动态化展示。

　　5）站内搜索

　　该平台还可以满足云用户在操作中输入相应关键词，以及专业、课程、学科、教师的多元化搜索形式，方便云用户对所需教学信息的快速查询。

　　6）一站式个性服务

　　该平台能够实现数字化校园平台集成教育信息管理平台，统一认证校园身份，依照具体的权限分配定制个性化页面内容，包括课件、音频、课程等信息资源，未成功登录该平台的云用户，仅仅具有浏览平台公共信息的权利。

　　7）资源云服务

　　该教育信息管理平台不仅可以实现云用户建设管理教学资源，同时还能够实现校级、省级、国家不同级别平台之间的资源对接，满足用户在平台应用中的资源共享，实现教学资源的共享公有云与私有云。

　　3 、系统数据库设计

　　本文教育信息管理系统平台，基于B/S平台架构满足师生及平台管理员的操作需求。该系统基于Linux操作服务端，应用Web服务器建立SQL Sever数据库，结合该平台的功能模块进行设计，所要创建的数据库关系表包括用户、院系、教师、课程、教学资源。在此以统计分析信息表设计代码如下：

　　3.1、 操作数据库

　　在教育信息管理平台设计中，JDBC提供一组数据库操作的JavaAPI，均由Java编程语言实现数据库类及接口，达到跨平台技术特点，操作步骤如下：

　　1）完成数据库Class.forName驱动程序的成功加载；

　　2）需要建立相应的教育信息数据库连接，编辑数据库名称String dbuser=“sa”;

　　3）建立Statement对象负责对该教育信息管理平台数据库的相应操作；

　　4）数据库查询返回结果集ResultSet对象；

　　5）对结果集ResultSet对象进行处理。

　　3.2 、业务流程

　　在设计该云计算教育信息管理平台时，需要对云用户的角色划分权限级别、信息资源的操作管理多因素综合考虑，划分了三类用户，包括管理员、审核员、使用者。

　　管理员主要负责对整个学校的教育信息进行专业化管理，具备对某院系审核员的授权权利，整体管理维护教育信息资源；

　　审核员负责对教育信息的模板管理，建立专业资源数据库，对专业数据资源信息进行审批，包括信息的上传、修改、删除各项功能；

　　使用者可以建立教育信息管理网站，并建立个性化个人操作服务中心，提取数据满足云用户应用。图5为教育信息平台的业务流程。

　　图5 教育信息平台业务流程

　　4 、平台应用效果

　　基于云计算技术的教育信息管理平台具有软件统一架构和模块化设计，面向不同用户对象建立个性化、标准化的应用特点，可利用云计算技术松散耦合对异构系统的信息集成有效整合，所以该管理平台能够整合共享教学信息，很大程度提升教学信息的管理应用效率。

　　该平台不仅能够高效整合价值高的教育信息，还可建立不同类别的教育信息数字化资源库，包括教学课件、音频、图书等，可满足师生自由选择所需信息的高效、灵活化管理；在云计算技术下设计的教育信息管理平台，还能够建立自我完善信息机制，为良好的教育信息共享提供条件。

　　5 、结语

　　本文提出的基于云计算技术的教育信息管理平台设计实现了基于用户导向，满足师生个性化教学服务这一目的。通过构建开放式云资源中心，能够做到对教育信息的数据共享整合，很大程度上提升了教育信息的利用率。本文研究能够为教学体验创新提供有力的技术支持。

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