基于云计算的数字化综合学习平台的研究与设计

陈宏扬 刘丹欣

(广东轻工职业技术学院，广东广州510300)

基于云计算的数字化综合学习平台的研究与设计

陈宏扬 刘丹欣

(广东轻工职业技术学院，广东广州510300)

目前，大部分职业院校的院系或者部门各自为营，单独建立自己的线上学习平台和教学管理系统，阻碍了学习数据的互融共通及互用。本文结合云计算技术，提出数字化综合学习平台的建设，一体化解决学校信息化教学的所有需求，对职业院校的线上学习和教学管理业务系统进行整合建设、全部打通，实现基于云平台的移动学习、学习行为大数据分析与检索、资源共建共享等多种功能，以期能摒弃信息孤岛、降低学校建设成本、为学校提供数据决策以及提升学生的学习体验，进一步提高学生的学习效果。

移动学习；云计算；数字化学习平台；研究与设计

1 引言

2015年，教育部办公厅在关于建立职业院校教学工作诊断与改进制度的通知（教职成厅[2015]2号）中提出，建立常态化的职业院校自主保证人才培养质量的机制，全面开展教学诊断与改进工作。强调了职业院校要充分利用信息技术，建立教学质量管理与诊断平台，为教育教学质量保证体系提供支撑。该平台的建立，需要对学校的教学管理部门系统以及数字化学习系统数据进行整合，而目前学校大部分的系统多是画地为牢，各个部门建立自己的系统，阻碍了各个系统之间的共享互通与融合。以广东轻工职业技术学院为例，由学校教务处牵头，前后建立了网络课程系统、精品课程系统、专业资源库系统以及轻工在线慕课学习系统，教学管理系统则采用正方集团的教务系统。这些系统的数据由于企业层面或技术层面存在问题无法打通，填写学校基础数据表的时候，只能单独从每个系统导出数据再进行人工匹配，从而整理出有效的数据，极大地加大了教师的工作量。另外，我校的创新创业学院、教师发展中心、成人继续教育学院都有搭建线上学习功能的需求，为了避免信息孤岛，降低学校教学数据和学习数据的整理难度以及减少学校后期的平台建设或整合费用，有必要搭建一个全新的学习平台体系，一体化解决学校信息化教学的所有需求，对需要开展线上学习和教学的业务系统进行整合建设，实现多个资源平台共享互通与融合，最终建设成一个理念领先、技术先进、国际化特色突出的云计算数字化综合学习平台。

2 基于云计算的数字化综合学习平台的优势及意义

云计算（Cloud Computing）是一种资源交付和使用模式，指通过网络获得所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”，云中的资源在使用者看来是可以无限拓展的，并且可以随时获取，这种特性经常被比喻为像水电一样使用的硬件资源，可以按需购买和使用。计算结合了虚拟化、分布存储、海量数据管理等技术，利用互联网将分散的、动态的、异构的信息资源和计算能力有效整合起来[1]。

使用云计算搭建学习平台具有以下几大优点：

（1）整个学习平台架构主要以云计算为架构、集中托管提供平台，资源共建共享摒弃信息孤岛。

（2）降低学校成本。云平台可以让所有资源得到充分利用，其中包括价格昂贵的服务器以及各种网络设备等支持平台运行的基础设施，企业技术人员的共享更使得成本降低。

（3）强大计算能力。云平台有着强大的计算能力，无论是在处理海量数据，还是提升知识服务等方面，在云上能够更好地进行学习行为数据存储、挖掘、分析等工作。

（4）简化维护。云学习平台的使用，使软硬件设施和管理数据不必再花费更大的精力，也不必对平台版本进行维护升级。这样管理人员可以省出更多的时间和精力投身于服务创新中。

（5）远程异地备份和恢复功能。使用云平台能够实现对存储数据的异地容灾保护，消除安全策略的地域限制，从而构建全面的、完整的数据安全策略。

（6）使用云平台，由于资源服务器和平台服务器都可以部署在校外，所以当学生访问学习平台时，直接通过互联网访问云学习平台，不需要占用学校的出口带宽，大大缓解了学校的带宽压力。而且不存在并发数的问题，云学习平台可以支持几十万人同时在线学习。

2.1 系统总体架构

平台的整体架构包括基础设施层、资源层、应用层和用户层四大层次，通过管理机制、服务机制和评价机制的制度建设保障，构建完整的在线教学平台。总体框架如图1所示。层次之间的功能通过接口相互调用，每个层次的模块既可以独立使用，也可以结合其它模块使用。

图1 云计算数字化综合学习平台框架模型

在整个平台系统模型中，用户层包括本校学生、本校教师、联盟学校、社会学习者、企业员工以及管理机构人员等，在后台中管理员可以对不同身份的用户赋予不同的学习和管理权限，还可以进行用户审核、添加、删除。

应用层是为用户层与资源层的交互提供相互通信的一系列图形UI，平台中所有交互的流程均可在应用层上面实现。应用层内容分为两部分。一是开发系统应用，包括数字化学习门户、移动学习平台、学习行为数据分析平台、专业教学资源库平台、继续教育平台、教师发展中心平台、数字创新创业平台、通识课程平台、教师和学生学习空间平台以及数据共享中心的开发。在这个层次上，采用B/S结构，基于J2EE架构，页面采用Web2.0 AJAX结合HTML5的DOM元素（文档对象模型）来设计和开发整个系统的功能模块，并采用扁平化设计，让“信息”本身重新作为核心被凸显出来，提供丰富的媒体交互性，使用AJAX技术来实现整个平台子系统数据的及时更新，按需读取，减少屏幕的刷新和闪烁，不需要另行安装插件就可以支持IE9及以上版本、safari、Firefox、chrome等浏览器。二是与学校原有的信息系统进行整合，整合的平台主要有数字化校园门户，继续教育学院平台、教务系统以及数字图书馆等。

资源层主要由数据库系统、文件系统、课程资源库、试题库、企业信息库、培训库、教学资源库、通识课、慕课微课、精品课、商业数字资源、学习期刊等资源及其数据接口API构成，本文数据库采用Mysql数据库系统，创建平台系统所需的实体表。

基础设施层主要是本地硬件、校园网络、云平台以及CDN技术组成。平台采用“云端+本地化”相结合的部署方式，如图2所示。整个数字化学习平台部署在云端上，资源也部署在云端，由企业提供云端远程数据异地备份和恢复功能，本地化部署则主要是在学校南海校区数据中心建立视频资源和教学资源镜像备份，并通过数据中心接口，与学校的数字化校园门户、超星数字图书馆、教务系统进行数据整合打通，进一步扩大数据的共享范围。

图2 云计算数字化综合学习平台拓扑结构

2.2 系统模块设计

本平台把多个有线上教学需求的平台进行融合建设，比如数字化创新创业平台，教师发展中心和数字化学习门户、移动学习平台，打造综合学习平台体系；与学校教务系统和成人继续教育学院的教学运行和管理数据进行对接，方便教师和学生查询课程表、上课课室、考试成绩、考勤签到等情况；对学校数字化校园门户进行整合，实现系统的单点登录功能，不需要二次身份验证，实现学生和老师用户数据的集成，新生和新入职的教师信息能自动同步到数字化学习中心平台等功能；与数字图书馆进行整合，教师可以从图书馆中查找并添加课程相关的电子参考书或教学视频，推荐给学生进行在线阅读，学生可实现对超星数字图书馆资源的各种检索等功能，一体化地解决学校的信息化教学所有需求，可实现所有数据的整合，最终建设成一个理念领先、技术先进、国际化特色突出的基于云计算的综合学习平台。系统模块详细设计分为以下几个部分：

（1）数字化学习门户。包含学习空间、教学互动、课程建设、网络教学、教学监督、教学管理评估等多个模块。教师能够应用教师空间进行校本课程建设、在线备课、教学监控、资源共享，可进行对教学的课前、课中和课后整个过程管理，完整记录学生学习历程，提供师生全面的教学互动管理功能。平台支持网络有偿教学，在学校支持的情况下，教师可利用课余时间进行有偿兼职，针对社会学习者在团队的校本课程上开设收费网络教学班，实施有偿教育。学生能够应用学习空间自主学习和协作性学习，并可充分利用碎片化时间实现移动式学习。

（2）移动端平台。包含六大子系统：“移动课堂互动系统”、“移动修学分系统”、“移动阅读系统”、“移动开放课程”、“移动教务系统”、“移动社交系统”。在课堂互动中可以进行签到、抢答、投票、投屏等互动功能，同时在移动端的学习进度要自动同步到PC端，学生在任何终端上，都可以实现学习记录的持续性。支持iOS和Android两大在主流操作系统，同时满足手机、平板电脑智能移动终端使用。

（3）学习行为大数据平台。采用海量存储技术，记录用户的学习轨迹、学习期间、学习内容、学习效果，展现用户的学习过程，提供统计分析和预测的数据；采用数据挖掘技术，根据用户的学习轨迹，在整个系统中快速联想式地检索相关数据资源，实现学校和教师各方面信息的多维关联，建设有关学校发展和教师成长的信息化档案，从而为教学质量管理与诊断平台的建设提供海量的、种类繁多的数据支持，进一步提高学校管理者和教师的数据意识和技术。

（4）专业教学资源库。包含专业管理、专业建设、资源建设、资源检索、资源审核、后台管理、在线学习等多个模块。按照国家职业教育专业教学资源库的技术标准打造平台，构造能够满足教学资源建设长期持续发展的应用框架。以专业为基础进行数字化教学资源的建设和组织，并实现院校级各专业的资源共建、共享、共用，实现学校软资产的不断积累。

（5）教师发展中心平台。包含教师在线学习、教师在线学习档案、课程中心、学分管理、教学评价、教学监督、咨询交流、数据统计等多个模块。采用“引入+自建”课程资源的模式为广大教师提供校本培训、继续教育服务、技能与手段培训服务，利用云端数字化学习平台实现教师充分交流、相互合作与资源共享，促进教师提升教学质量。

（6）数字创新创业平台。包含创业比赛、移动创业学院、课程中心、网络创业实训、在线学习、作业考试、教学监督、数据统计等多个模块。采用“引入+自建”课程的模式为搭建完整的创新创业课程体系。配备先进的网络教学平台，提供包含移动创业学院、在线学习、学习行为分析、课程监控、创业项目展示、创业大赛、网络创业实训、协作交流等功能。

（7）通识课程平台。包含课程资源、在线学习、学习过程管理、移动学习、教学监督、在线作业、作业考试等多个模块。课程资源内容重点涵盖人文情怀、社会科学、科学素养、社会责任、通用能力、教师培训、国际视野、创新创业和国防等领域课程，课程高清拍摄、广播级制作，配备完整字幕，配套相关教参书、作业、试题，以及包含继续教育学院通识课程选修等。

3 结语

基于云计算的综合学习平台，打破时空限制，有效地将设备环境、时空环境和人文信息环境融合在一起，优化了教学流程，一体化解决了学校信息化线上教学的所有需求，提升了用户体验。希望本课题的研究能为高校信息化建设提供一定的参考价值。

[1] 李楚贞,吴新玲. 基于云计算的图书智能推荐系统研究[J]·计算机科学与应用,2013(3):257-261.

[2] 王松禹. 基于云计算的全民终身学习平台设计与实现[J]·中小学电教,2013(11):76-77.

Research and Design of Digital Integrated Learning Platform Based on Cloud Computing

Chen HongyangLiu Danxin
(Guangdong Industry Polytechnic，Guangzhou 510300，Guangdong)

Currently,most colleges or departments in vocational universities are managed independently while they establish their online learning platforms and teaching management systems individually.It highly hinders the interaction,integration and common accessibility of data.Combining with the cloud computing technology,this article puts forward the construction of digital integrated learning platform to meet the needs of informationized instructions in universities.Furtherer,vocational universities must integrate their online learning platform and teaching management systems to realize the cloud-based mobile learning,big data analysis and retrieval of learning behaviors,the co-building and sharing of resources,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 learning effect.

mobile learning;cloud computing;digital learning platform;research and design

G434

A

1008-6609(2017)09-0015-03

陈宏扬（1985-），男，广东汕头人，硕士，助理研究员，研究方向为计算机应用。

广东轻工职业技术学院教改项目“基于校企共建的网络视频公选课平台的移动学习研究”，项目编号：粤轻院高【2016】2号JG 201615。