基于云计算的教学资源共享平台*

孔祥杰，杨 卓，夏 锋，余辰笛

(大连理工大学软件学院，辽宁 大连 116620)

基于云计算的教学资源共享平台*

孔祥杰，杨 卓，夏 锋，余辰笛

(大连理工大学软件学院，辽宁 大连 116620)

随着信息技术的飞速发展以及互联网技术的日益成熟，越来越多的高等院校意识到利用现有技术更有效服务于教育事业的重要性和迫切性。利用GAE所提供的网络应用程序框架、分布式存储服务以及模板系统，本文提出一种基于GAE云计算服务的教学资源共享平台，旨在最大程度上减轻教育机构在教学资源资金投入方面以及系统开发维护成本方面的负担。

云计算辅助教学；教学资源共享；云计算；GAE

一、引言

随着信息技术的飞速发展以及互联网技术的日益成熟，越来越多的高等院校已经逐步意识到了利用现有的信息技术和互联网技术更有效服务于教育事业的重要性和迫切性。通过建立服务于教学事业的网络虚拟社区，充分利用教学资源共享的理念，进一步保证面向未来发展的优质教育服务，从而不断地推进教育事业的可持续发展。传统意义上的基于信息技术和互联网技术的教育应用服务往往建立在教育机构自身搭建的软硬件平台基础之上，要求校方在例如服务器机群的购置与维护、校内局域网络的组建、应用服务的开发维护等诸多方面，投入十分可观的资金与人力成本。这样的需求，在如今世界经济大环境尚处于恢复期、相当一部分的教育机构面临着资金有限甚至短缺问题的情况下，显然是无法得到满足的。[1]

云计算概念的产生以及云计算服务的兴起，似乎让许多正面临着上述窘境的教育机构看到了一丝希望。云服务供应商通过提供它们现有的应用程序接口，为用户提供了间接使用上述所有类型云服务的可能。用户所需要做的便是利用特定的应用程序接口去创建特定的网络应用，从而访问和实现他们所关心的相应服务功能。[2]因此，在云服务供应商为用户所搭建的强大的服务平台基础之上，用户以最小的代价去实现符合其需求的网络应用已经成为了可能。而对于教育机构而言，最为现实的效果便是可以为基于信息技术和互联网技术的教育应用服务免去一大笔在软硬件资源开发维护方面的开支，让这些节余的资金流向教育事业中那些更需要财政支持的环节中去，保证了教育事业更为有效、持续的发展。[3]

本文通过分析教育资源共享系统发展等特点，提出基于GAE（即Google App Engine）云计算服务的教学资源共享系统。其中，GAE作为Google推出的一项重要云服务，除了为用户免费提供了强大的服务器集群以外，还集成了包括Google User认证和Gmail服务在内的等一系列网络应用服务，极大方便了用户的网络应用调用Google提供的相关服务。基于GAE云计算服务的教学资源共享系统，一方面无疑能够满足传统意义上教师和学生对于教学资源的共享与使用需求，另一方面也最大限度地减轻了那些面临资金问题的教育机构在基于信息技术和互联网技术的教育应用服务投入方面的财政负担，确保了其教育事业更持续、良好的发展。

二、系统设计

1.系统功能性需求分析

本系统将核心业务功能大致划分成了三大版块，分别为教师版块、学生版块以及审核员版块。其中教师版块主要满足了在校教师对于教学资源的上传共享、适时更新和及时删除等功能的需求；学生版块主要基于在校学生对于教学资源的高效检索、快速下载以及提供反馈方面的现实需要；审核员版块则主要保证了系统审核员对整个教学资源共享平台的日常维护工作和资源审核管理。

（1）教师版块

教师，作为教学活动中主要的指导者，往往需要为学生提供充分的教学资源和学习材料。尤其进入到高等教育阶段，这方面的资源一定程度上对学生的自主学习起到了至关重要的作用。因此，本系统将充分考虑这一现实情况，为教师用户提供除了普通意义上的用户功能以外，还设置了对资源进行上传、更新、删除等一系列高效的资源管理功能。值得一提的是，要成为教师用户，必须首先注册Gmail以拥有标识唯一身份的电子邮件帐户，然后登录本系统，进入到教师版块的使用。

（2）学生版块

学生，作为教学活动中主要的参与者，往往需要一个相对便捷的渠道和一种高效的方式，来获取他们所需的教学资源和学习材料，以助于他们在学习上取得进一步进展。基于这一点，本系统将为学生用户提供对教学资源进行高效检索、快速下载、浏览查看以及提供资源信息反馈等一系列较为完善的辅助功能，帮助他们更准确、快速地定位到真正所需的教学资源，同时学生的信息反馈也将进一步促进本平台未来提供更加优质的教学资源服务。此外，学生用户使用本系统的相关功能时，无须登录，将以匿名用户身份进行标识。

（3）审核员版块

审核员，作为本系统唯一指定的具有最高权限的管理员，肩负着对整个平台上传的所有教学资源进行详细审核和系统管理的重要使命，负责了本系统的日常维护和管理工作。因而，本系统为审核员用户设置了相应的资源审核管理以及回收站管理功能，一方面保证了审核员日常资源审核管理工作的高效性和实时性，另一方面也确保了本系统所分享的所有教学资源的优质性与可靠性。

2.系统结构设计

结合上述内容有关系统基于不同用户现实需求的论述，本系统将在系统总体结构上分成三大模块，分别对应的是教师业务模块、学生业务模块以及系统审核员业务模块。

其中，教师业务模块为在校教师提供了包括上传教学资源、更新教学资源、移除教学资源、查看资源信息反馈、收发站内信件、修改个性化信息在内的一系列满足信息化和网络化教学需求的功能；学生业务模块为在校学生提供了包括检索教学资源、下载教学资源、浏览教学资源、添加教学资源信息反馈、添加系统信息反馈以及查看用户个性化信息在内的一系列有助于学生自主学习的优质资源服务；而系统审核员业务模块则为本系统审核员提供了包括审核教学资源、置顶教学资源、永久删除教学资源、恢复回收站资源、收发站内信件以及审核用户个性化信息在内的一系列能够充分保证审核员进行有效的资源审核管理以及系统日常维护工作的服务措施。系统结构如图1所示。

3.系统软件架构设计

考虑到本系统将部署于GAE云计算服务平台的基础之上，同时也为了进一步贯彻软件工程中所追求的“高内聚，低耦合”的传统理念，因此，系统软件架构将最终分为三大层次，分别为基于datastore的数据访问层、基于webapp的业务逻辑层以及基于template的用户表现层。

其中，基于datastore的数据访问层不仅提供了直接操作系统数据库的用户接口，还自动处理了数据备份、集群以及负载平衡等伸缩性问题，并且可在数据存储容量上无限扩展。基于webapp的业务逻辑层能够让开发者投入更多的精力到网络应用的功能实现上，而不必过多纠缠于手动实现CGI标准中相应代码所面临的一些细节问题。而基于template的用户表现层，更是能够有效地把基于HTML文件的用户表现层和基于webapp框架的业务逻辑层分离开来，这将很大程度上有助于本系统后期的维护工作。[4]

三、系统关键技术实现

1.上传教学资源子模块实现

首先，在资源上传页面通过调用blobstore所提供的成员方法create_upload_url，生成一个资源上传链接，并且将该链接与资源上传页面同步载入，对用户可见，并为用户提供所需的资源上传功能。于是，当用户成功上传了某一项资源以后，通过调用该项资源所对应的源文件信息blob_info的成员方法key，获取该项资源源文件的键值，并且记录到上传资源的资源信息当中去。最后，通过调用应用程序辅助类AppHelper的成员方法isValidResource，来确认上传资源信息的合法性，核查是否存在信息遗漏。只有通过合法性验证的上传资源信息才会最终被写入到服务器数据存储端，否则系统将跳转回至资源上传页面，以等待用户的再次操作。[5]

教师用户在进入到资源上传页面以后，需要完成系统所要求的对上传资源信息的填写，并且从本地添加相应的资源源文件，点击“上传”按钮便可完成操作。上传以后的资源在经过系统审核以后才会发布到在线资源列表。具体操作如图2所示。

2.下载教学资源子模块实现

在资源下载页面，通过设置与相应的源文件键值绑定之后的资源下载链接，从而为用户提供所需要的资源下载功能。其中，首先通过调用urllib的成员方法unquote，将传入的经编码后的源文件键值进行解码，然后调用blobstore的成员方法get来确认源文件内容是否存在。显然只有在源文件内容存在的情况下，系统才能响应用户的下载请求，否则系统将给出错误提示。最后通过调用页面的send_blob方法来响应用户的资源下载请求。

学生用户在进入到资源下载页面以后，可以查看该项资源的资源详细信息以及资源用户反馈信息，以决定是否继续下载该项资源。通过点击相应的资源下载链接，便可完成资源下载操作，并且在等待一段时间以后，远程的服务器资源文件便可被下载到用户本地。具体操作如图3所示。

3.审核教学资源子模块实现

首先，通过资源审核页面的resrces字段值（其中保留了资源ID值），以及调用页面request的get_all方法，来获取审核员目前已经确认审核结果的所有教学资源。然后，通过调用Resource类的成员方法get_by_id得到所有上述教学资源的详细信息。最后，将各相关资源最新的审核结果信息写入到服务器数据存储端，同时调用应用程序辅助类AppHelper的addSystemMail方法向用户发送一封系统信件，让用户得以了解最终的资源审核结果。

审核员用户在进入到资源审核管理页面以后，可以选择相应的需要进行审核管理的教学资源，通过点击“审核/未审核”按钮，来激活该资源相应的审核状态。具体操作如图4所示。

四、结束语

随着信息技术的飞速发展以及互联网技术的日益成熟，越来越多的教育机构，无论是各类高等院校，还是中小学校，都已逐步意识到了利用现有的互联网信息技术更有效服务于教育事业的重要性和迫切性。然而，建立起这样的教育应用服务所需要的成本开销，已经成为众多正在或者即将面临财政危机的教育机构不得不面对的难题。不过，近年来，伴随云计算服务的不断商业化、成熟化，这项集高度可延展、安全可靠、高速稳定以及廉价等特性于一身的新兴技术似乎让上述那些面临抉择的教育机构看到了一丝曙光。

本文提出的GAE云计算服务的教学资源共享系统，旨在为在校教师提供最便利快捷的教学资源发布方式，为在校学生搭建一个最优质有效的自主学习平台，并且保证系统审核员对于资源实时高效的审核管理。通过构建一个面向教学资源共享服务的可持续发展的虚拟网络社区，一方面满足传统意义上教师和学生对于教学资源的共享与使用需求，另一方面也最大限度地减轻那些面临资金问题的教育机构在基于信息技术和互联网技术的教育应用服务投入方面的财政负担，确保其教育事业更稳定、持续、健康的发展。☉

[1]Liao Hancheng.Design of University Teaching& Research Resources Sharing Platform Architecture Based on SaaS[J].Proceedingsof2009 4th InternationalConference on Computer Science&Education.2009,1061-1064.

[2]Fion S.L.Lee,Douglas Vogel,Moez Limayem. VirtualCommunity Informatics:WhatWe Know and W hat We Need to Know[J].Proceedingsof the 35th Hawaii International Conference on System Sciences.2002.

[3]M ichael Bieber,Ricki Goldman-Segall,Starr Roxanne H iltz.Towards Know ledge-Sharing and Learning in VirtualProfessionalCommunities[J].Proceedingsof the 35th Hawaii International Conference on System Sciences.2002.

[4]胡凡刚.教育虚拟社区与学习交往设计[J].中国电化教育,2006(2):23-26.

[5]高昂,段念,何峰等.Google API大全[M].北京:电子工业出版社,2009.

（编辑：杨馥红）

G203

B

1673-8454(2012)11-0031-03

大连理工大学(本科生)教改基金课题“云计算辅助教学方法的研究与实践”,大连理工大学研究生院教改基金（JP201006）。