数字化校园教学资源共享平台设计

张锦宇　朱富丽

摘要：由于对不同访问请求的反馈缺乏差异化机制，导致资源共享平台的运行状态稳定性较低，为此，提出数字化校园教学资源共享平台设计，构建了以FPGA服务器和云盒为基础的硬件环境，利用处理器强大的计算能力，实现平台的多源资料上传模式，在云盒的传输支持下，服务器的2个RAID对上传资料的正确性进行判断，当接收到访问请求时，平台按照浏览、查询、下载三种模式，定制了三种不同的显示方式，以此降低平台的运行负载，提高稳定性。测试结果表明，系统的访问响应时间基本稳定在2.0s以内，具有较高的稳定性。

关键词：访问请求;教学资源;共享平台

中图分类号：G434      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）07-0071-02

与传统教学方式相比，在疫情的影响下，线上教学更能满足现阶段教学条件与教学需求，其不仅打破了传统教学对空间的限制，也最大限度降低了教学的时间成本，学生在覆盖网络的环境中即可参与到教学活动中。但随着线上教学活动的不断开展，构建与之匹配的教学资源共享平台成为推进其发展的重要环节。在课前以及课后阶段，学生的预习以及复习都离不开教学资源的辅助，特别是对于高等院校而言，学生人数较多，专业和对应的课程也相对较多，教学资源共享平台需要具备同时承载大规模访问的能力[1]。为此，本文提出数字化校园教学资源共享平台设计，以期为实现教学资源的高效共享提供帮助。

1 硬件设计

1.1 FPGA服务器

由于高校的教学资源存在明显的多样化，海量化的特征，并且随着办学时间段增加，对应的教学资源也会逐渐累积，数量越来越多，这就要求资源共享平台的服务器具有较高的运行速度[2]。因此，本文选择Power Edge R550作为本文设计平台的FPGA服务，其背板是SAS/SATA，机箱大小为3.5英寸，内含的8 ChipsetSATA硬盘可以满足海量资源的存储需求，搭载英特尔至强系列银牌4309Y CPU，可满足2.8G运行需求，其余指标分别为8C/16T， 10.4GT/s，12M的缓存速度为资源的下载提供更高效率。双列RAID 型号均为C20，属于含嵌入式SATA的驱动，适用于SATA HDDs、SATA的混合驱动需求[3]。内置存储控制器为S150，适用于不同的RAID，硬盘大小为2TB，在600W电源支持下可以实现稳定运行，最大限度降低了对电源的要求

1.2 云盒

为了适应数字化教学的使用需求，平台的云盒为SZ10-CBO，其可以最大限度满足智慧终端用户对平台的使用需求，内置防浪涌系统、电源转换系统、交流/直流电源控制和计量系统、数据采集系统、网络路由和交换系统，配合智慧终端设备，可以实现对平台的轻松管理。设计充分考虑了平台应用的多功能性和稳定性需求，以物联网技术为基本构架，允许安全硬件的接入[4]。在WIFI、4G以及网口条件下均可实现运行，接入互联网的方式为光口，并支持在多网中同时在线，其中，光口可以实现光纤二层组网，在环型、链型组网中均可灵活运行。可增减的嵌入式交换通信模块使得配置网络端口可以适应不同规模业务对端口的使用需。内置的LoRa（支持LoRaWAN协议和私有协议）、ZigBee协议支持数据的透明传输，MODBU可以实现对SCADA Modbus指令的记忆，更加便于用户的使用。

2 软件设计

2.1 教学资源上传

为了降低由于资源来源限制对平台价值的抑制，本文设计平台的资源上传不受用户属性限制，这就意味着，无论是教师还是学生，高校内所用平台用户都可以作为资源上传者存在。考虑到这种对多源的数据收集方式对平台计算能力的要求，本文利用Power Edge R550中的blobstore构建资源上传通道，以成员方法 create-uplaod-url实现上传资源在平台内的同步。考虑到部分资源的上传数量较多，重复操作不仅会降低用户的使用感受，也会影响平台的运行效率，因此在Power Edge R550的bolb-info功能内构建了 key 选项。通过这样的方式，用户可以将待上传的资料以关键词的形式进行个性化选择，并实现集中上传。

2.2 教学资料审核

值得关注的是，平台的多源信息上传模式最明显的问题就是对上传资料可靠性的判断。为此，本文将上传请求中的资料暂时存储在SZ10-CBO的预处理数据库内，之后，利用 AppHelper内的is-ValidResoure对资源进行检查。首先是对资料基本准确性的审核，包括错别字、符号、专有名词表述方式。在服务器的1个RAID中输入resrces 字段值，嵌入资源来源的 ID 值同时，利用 request 內的 get-all对资料的内容进行审核，审核的标准以资料对应专业的已有资源为准。对于未通过审核的资源，直接返回至用户端，并提示不符合上传标准。对于通过审核的资源，通过ZigBee协议以同名的方式传输到平台存储模块，利用Resource 的成员方法 get-by-id 将该教学资源映射到阈值对应的学科数据库中，并利用服务器的另1个RAID将这些新的信息与旧的信息进行相似度计算，对于相似度达到70%以上的资源，同样作返回处理，对于重复率在5%以下的资源，发送至教师审核模块，通过人工审核的方式对内容的正确性进行分析，当审核结果为通过时，则允许上传，否则返回至用户端。

2.3 教学资源访问

当平台接收到用户的访问请求时，首先利用urllib 内的unquote对请求进行解析，以关键词的形式明确访问的目标，并将其分为浏览、查询、下载三种，在通过SCADA Modbus对输入的访问输入内容进行记忆，当类似的访问请求再次出现时，最大限度降低目标解析时间。当解析结果为浏览时，平台显示的资源以直接资料题目与内容概要为全部内容，以便用户可以快速在显示结果中确定目标对象，也降低平台对资源的加载时间，缩短反馈时间;当解析结果为查询时，平台显示的结果以题目或简短叙述的形式出现，以最直观显示查询内容为目标;当解析结果为下载时，显示的内容为符合访问请求的全部资料内容，以此确保用户对下载的内容有初步的了解，避免下载的资料与实际需求出现偏差，导致多次下载，增加平台的运行负载，影响运行效率。

3 平台测试

将本文设计的共享平台应用于实际的高校教学过程中，测试其在不同使用条件下的性能。

3.1 测试目标

本文设计的教学资源共享平台主要是为了解决高校学生大规模集中性访问状态下平台对请求的处理迟缓问题，因此，在实验过程中，性能测试主要以平台并发处理能力为目标，为了量化处理结果，本文将平台响应时间作为评价指标进行测试。考虑到平台在实际的应用过程中面对的环境，实验最大限度还原了不同程度的平台使用需求，结合平台设计的基础条件，平台的运行指标需要满足以下条件：允许最大并发请求数量为1000，请求处理效率不低于200 事物/秒，对于单个请求的反馈时间不超过3s，并定义反馈时间在1s以内为响应速度迅捷;反馈时间在1～2s范围内为响应速度正常;反馈时间在2～3s范围内为响应速度缓慢;反馈时间在大于3s则认为响应速度超时。

3.2 平台测试过程及结果

在测试开始前，首先利用 LOADRUNNER 性能测试工具中的 Vuser Generator 录入性能测试执行脚本。在确认测试环境后，在平台无压力情况的状态下将测试平台应用服务器发送业务请求并接收返回结果脚本在平台中进行50次测试，并计算其平均响应时间，最终结果为0.62s，以此作为衡量平台响应时间的基准。

以此为基础，首先对单访问请求负载状态下的平台响应时间进行测试，在平台中每种教学资源中加载大小分别为10%、20%以及30%的负载，再测试用户请求获取目标资源的时间以及CPU和内存情况。为了提高测试结果的可靠性，用户数量设置为100，将其测试结果的均值作为实验最终结果，其结果如表1所示。

从表1中可以看出，本文设计的平台能够实现负载条件下的高效运行，满足用户的资源访问请求。

其次就是对平台稳定性的测试，根据结合高校的实际教学资源访问处理业务量需求设置平台峰值，并定义其为100%。按照这样的标准，在负载状态为30%状态下，分别设置并发请求规模为峰值的60%、80%、100%以及120%时平台的响应时间及CPU和内存情况。

从表2中可以看出，平台仍具有巨大的应用潜力，可以适应更大规模的教学使用需求。

4 结束语

随着信息时代的到来，计算机技术在越来越多领域开始发挥重要作用，教学领域也不例外。在此基础上，各大高校积极探索线上教学模式，并构建了以教学资源共享为目标的学习平台，为线上教学的实施提供基础。本文提出的数字化校园教学资源共享平台设计，在不同程度负载和并行请求状态下的高效运行，响应时间可以满足用户的使用需求。通过本文的研究，以期为促进高校的数字化教学模式发展提供有价值的参考。

参考文献：

[1] 魏妍.大数据时代高校信息化教学资源共享平台构建探析[J].电脑编程技巧与维护，2021（6）：92-93.

[2] 刘艺，孙延斌，巩丽虹，等.基于云计算的药学实驗室教学资源共享平台的设计与构建[J].电子元器件与信息技术，2021，5（3）：175-176.

[3] 祝小玲.高职软件技术专业教学资源库云平台的校际共享研究与实践[J].科教导刊（上旬刊），2020（34）：28-29.

[4] 朱维巍，董瑞丽.高职专业教学资源库平台升级改进策略研究——以金融专业教学资源库为例[J].武汉职业技术学院学报，2020，19（4）：27-31.

【通联编辑：张薇】

收稿日期：2021-07-15

基金项目：河南省高等学校重点科研项目：教育信息化2.0背景下河南省高校课堂教学模式变革研究（20B880007）;河南牧业经济学院“课程思政”教改项目：信息技术与课程思政融合创新教学模式构建研究（KCSZ-202029）

作者简介：张锦宇（1983—），男，河南郑州人，讲师，硕士，研究方向为计算机软件技术。