基于云计算的网络实践教学云平台设计与开发.pdf

Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 18 期155文章编号：2095-6835（2023）18-0155-04基于云计算的网络实践教学云平台设计与开发宋 荣（江西交通职业技术学院，江西 南昌 330013）摘要：网络实践教学平台打造是线上教学模式建设的重要内容，基于 Spring MVC 框架，建立实践教学平台，将云计算技术应用到平台设计与开发中。主要目标用户分为教师、学生、管理员，不同目标对象在平台拥有不同权限，教师负责资源创建，管理员负责系统维护管理，学生可以在终端、Windows 系统登录开展学习。平台具备强大的共享和资源管理功能，拥有多个辅助教学模块。关键词：云计算；网络实践教学；功能模块；系统测试中图分类号：G434；TP393文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.18.045教育部门对各大院校的实践教学体系建设提出了要求，并强调线上实践教学体系的打造。因此，各大院校开始积极建设网络实践教学云平台，利用现代化技术，确保实践教学资源的共享和应用。Spring MVC框架具有强大的数据集成和共享功能，基于该框架开展云平台的建设，通过需求设计、模块设计、数据库设计方法，确保平台在网络实践教学中应用科学、稳定。1平台需求分析1.1用户需求高校在实践教学模式打造过程中，尝试将网络教学模式与实践教学模式相融合，开发实践教学云平台。平台需要满足大量数据的集成功能，且需要具备用户权限、用户模块的分配工作。基于 Spring MVC 框架构建实践教学平台，主要目标用户分为教师、学生、管理人员。不同用户在系统平台中拥有不同的操作权限。教师拥有资源创建、资源共享、资源上传的权限，经过系统后台审核之后，可以将资源储存到数据库之中，用于指导学生开展具体的实践教学活动。同时，教师在登录到平台之后，可以查看学生的资源使用情况，根据课程内容、课程模块，查看具体实践课程的计划，建立虚拟实践课堂。在实践教学之中，教师可以提前登录平台，设置平台录像功能、学习时间要求等，并在平台之中与学生之间开展交流1。系统管理人员具备数据维护、数据审核等权限，主要负责系统的安全性管理和拓展性管理。管理人员可以登录账号进入到云平台后台开展数据资源增删工作，同时可以审查教师和学生是否存在违规操作等行为。管理员在系统中拥有最高权限，具备审核、查阅、权限配置等。学生在系统之中具备信息查询、资源使用、资源下载、信息反馈等相关权限。学生可以根据教师发布的资源信息、建设的实践教学模块等，按照教师要求将实践作业上传，并完成教师所颁布的实践学习任务，反馈教学成果。学生可以在终端设备或者 PC 端设备中登录系统，在输入学号、密码之后，进入界面后可以完成课程查询、课程实践等相关操作。1.2功能需求网络实践教学平台建设旨在打造数字化的教学资源，实现学生实践操作的在线化、虚拟化。教师作为平台资源的创建者和上传者，可以根据实践课程教学具体要求，有选择性地上传资源。系统配置虚拟化平台，教师在打开虚拟平台之后，学生可以在虚拟场景中使用实践操作所需的仪器和设备，并通过在线操作完成实践过程。因此，通过对平台系统的总体功能分析，其主要具备以下 3 个功能。第一，平台具备资源库管理功能。可以支持相关人员的资源上传、增加、修改工作，并可以对资源进行统计和审核，以可视化的方式将资源模块展现出来。用户将资源上传到指定模块之后，学生可以在相应模块中检索和下载实践学习所需的资源。第二，平台具备虚拟化的设备管理功能。平台可以通过部署虚拟机、构建虚拟机的方式，统一开展虚拟机的开关操作、更新操作。同时，平台具备虚拟机检测功能，可以根据课程教学任务实现个性化的虚拟课题来源：2021 年江西省教育厅科学技术研究项目“基于云计算的网络实践教学云平台设计与开发”（编号：GJJ214609）科技与创新Science and Technology&Innovation1562023 年 第 18 期场景建设，满足教学实践中虚拟分配、虚拟建设的要求。第三，系统具备教学功能。可以用于实践教学活动的管理，并组织实践教学活动的开展，学生的基本信息和课程学习数据可以储存到云平台之中，并根据用户的操作需求，将平台系统中的资源分配给用户，确保资源分配的合理性。用户在完成实践操作的同时，确保访问的安全性。2系统平台架构设计基于平台所应具备的相应功能，设计系统平台架构。系统架构设计采用三层设计方法，应用 MVC 结构方式，确保可以满足不同学科、不同课程的实践教学要求。同时，设计的架构具有强大的适应性和拓展性，在稳定性上也需要得到保障，基于 MVC 架构及中间技术的应用，整个平台架构共计分为 3 个层级：第一个层级为视图层，主要负责资源展示、模块展示；第二个层级为业务层，主要负责业务权限操作及业务整合；第三个层级为数据层，主要负责资源储存、分配和管理。在系统平台架构设计过程中，通过定义层级结构的方式，实现层级之间的耦合，确保平台中的资源具有重用性。用户基于平台可拓展性，根据课程的开发打造模块。使用 MVC 框架可以确保实践教学中业务要求的快速响应，且功能模块构建更加灵活。具体框架中各层级模块如下。数据层：数据层配置相应的数据库，用于储存学生的基本信息数据、实践教学资源数据、课程资源数据等，具备数据访问日志储存功能。数据层主要为实践教学中的数据资源传输、上传、处理提供相应的服务，并通过数据封装的方式，管理各类数据。例如，数据层可以提供储存数据访问功能，教师封装上传的课程实践资源数据，学生在相应的模块中下载和使用。针对平台虚拟操作功能，将虚拟设备数据、访问组件数据、业务数据、接口数据等进行封装处理，确保数据的可应用性和安全性2。业务层：业务层则采用落实控制的方式实现实践教学业务的建设与打造。业务层是实践教学云平台设计的中间层，是连接视图层和数据层的中间环节，根据实践教学逻辑，为用户提供相应的业务服务。课程业务组件会根据课程类型、课程性质，为用户提供相应的课程资源服务。用户业务组件根据用户的权限，分配不同的模块，配置不同的功能按钮，实现业务的合理分配。任务组件、报表组件、管理资源、参数组件等应用根据用户的实际访问需求，实现不同的业务功能，辅助开展实践课程教学工作的开展。视图层：视图层主要是实践教学平台的可视化展示，按照功能页面划分可以将视图层分为登录界面、管理界面、课程界面、报表界面、交互界面等。不同界面展示不同类型的数据资源，并配置相应的功能性按钮，用户在点击按钮后可以切换至其他视图界面之中。其中课程管理视图将不同的课程名称、课程编号、课程图像等进行展示，用户管理视图界面主要用于显示用户权限、信息，任务管理视图主要用于课程的设计和实践教学场景的生成。视图层是用户实现相应操作功能的基础，具有显示、交互等作用。3系统平台数据库设计3.1数据库设计流程数据库是资源储存和资源共享关键。实践教学平台设计与开发应合理利用数据库，确保系统的运行稳定，保障实践教学资源检索功能、共享功能的实践。数据库建设共计分为以下 5 个阶段：需求分析阶段。根据实践教学云平台的功能需求、用户需求，建设数据库框架，用于相应用户的相关操作。根据数据抽象，建立系统概念模型。明确实体与虚拟之间的转化关系，构建转化体系。优化数据储存结构和储存方法，设定数据存取模式。根据平台实际功能需求，导入数据信息资源。数据库日常运维管理。数据库主要用户包括教师、学生、管理员 3 类。在实体权限分配上，将实体属性、虚拟属性之间的关系进行分配，构建关系模型，并使用数据表的方式表达出来3。3.2数据库 E-R 图在数据库建设过程中，主要基于 E-R 图实现实体间的信息联系。通过 E-R 构建的方式，明确了事物之间的相互联系，使得用户可以更加快速、便捷地理解信息描述内容。目前，E-R 实体关系图的建设主要应用 DBMS 形式，以此保障基础数据结构的科学性和稳定性。实践教学云平台中的实体包括课程信息实体、用户实体、实践实体、课表实体、文档实体等，不同信息实体之间的 E-R 模型图存在一定的差别。以交流内容信息实体为例，构建的 E-R 模型图中包括教师编号、学生编号、信息记录 3 个部分。课程实体信息则包括课程编号、课程名称、课程类型、课程简介、课程时间等几部分。基于 E-R 图构建各数据信息之间的实体关系，从而建立课程信息表。本平台数据库使用SQL 数据库，并在数据库之中输入和建立数据信息表，用于具体的权限分配和数据提取。数据信息表包括课程资源信息表、教师基本信息表、学生基本信息表、Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 18 期157管理信息表等。明确数据库中不同信息表中的字段名称、数据类型、数据长度、类型等。例如，教师信息表 中 的 字 段 名 称 为 Teachearbh，数 据 类 型 为VARCHAR，长度为 10，键型为主键。课程资源信息表中的课程编号及课程名称的字段为 Contestid 和Contesname，两者的数据类型均为 VARCHAR，数据长度均为 104。3.3类库设计实践教学平台类库封装了相应的业务操作，方便在实践教学之中灵活应用。核心类库的建设将边界类库、业务类库、数据类库融合，用于数据库的访问控制。3 个类库在结构上与平台框架层级之间相互对应。业务类库主要对应平台系统之中的数据层、业务层，响应用户在系统之中的操作行为，当用户在平台上点击相应的模块之后，边界类库会收到用户的命令请求，处理相关的业务。数据类库主要用于访问控制，通过对访问权限的调度、配置，实现对业务的调整，并根据业务指令处理相关数据信息。4平台功能设计与实现4.1整体功能设计系统平台设计将实践课程教学作为主要依据，结合系统的功能需求、用户需求，完成教学平台的功能设计。云平台系统的角色包括教师、学生、管理员 3种，在功能实现上，管理员主要开展平台中的项目资源管理，负责数据的统计工作，其中包括教师和学生在业务操作过程中所产生的日志数据等。教师主要负责实践项目资源的发布与管理，将数据资源应用到具体课程的实践教学之中，并综合管理学生所完成的实践作品。每个用户在功能模块的操作中均基于平台预设的逻辑流程。按照功能模块框架开展实践项目建设、任务分配和任务安排等工作，并对学生完成的实践作品进行评价。学生在登录到云平台之后，可以在对应课程的模块之中获取相应的学习任务及项目任务，提交实践项目的纪要，并在平台之中讨论和总结项目的成果。根据云平台对学生实践成果的评价，学生可以了解自身的实践技能掌握情况，判断自身能力是否胜任相应的岗位。4.2功能模块设计系统平台配置相应的模块，用于支持实践教学项目的开展。系统主要功能模块包括资源管理模块、课程管理模块、文档管理模块、信息交流模块、教学模块等几个部分。教师在平台中主要进行相应功能模块的操作。例如，在资源管理模块中，教师在界面输入账号、密码登录到系统之中后，点击课程模块按钮之后，可以将文本资源、图像资源、视频资源等上传至对应的模块之中，进行相应信息的编辑、删除、上传等。在课程管理模块之中，不同课程教师负责不同模块的建设，根据本校的实践教学要求和实践课程内容，组织开展专项实践课程教学工作，设置课程的开放时间、开放对象等。信息交流模块主要根据不同实践课程的要求，在对应课程下设置讨论区，学生可以在该模块之中表述自己在实践项目参与中所遇到的问题，与教师在平台中进行双向沟通。5系统测试5.1功能测试建设完成系统平台之后，需要结合实际教学情况及平台功能设计要求，测试平台的功能是否可以满足实践教学活动开展的需要，测试平台中存在的问题，并通过代码修正、关系修正的方式，对网络实践教学平台进行功能完善。在开展功能测试过程中，主要评价功能界面是否正常显示、平台系统架构是否安全稳定、各功能模块是否对应业务关系。根据平台设计目标，采用针对性用例测试方法，对各功能用例开展评价。当测试阶段发现用例功能显示为无效数据，或者显示出现错误信息时，则需找出影响功能的相应节点，采取修补措施确保功能的完善。测试过程中输入有效数据后，会获得实际结果，通过对比预期结果的方法，开展功能性测试工作，确保系统平台功能可以满足用户的实际要求5。5.2集成测试平台集成测试则主要针对系统及功能模块开展，根据设计目标、目标对象，判断各接口之间的数据传递是否良好，是否存在丢包的情况，各集成模块之间的整体功能是否完善。通过功能结构和体系结构的划分，可以采用分解描述、接口描述、关系描述的方法，判断需求与模块之间的连接是否良好。6平台设计重点及要点总结6.1授权机制设计在对本校网络实践教学平台进行设计的过程中，平台设计的核心重点在于如何根据目标对象配置不同的访问权限。管理员具备后台数据访问权限，教师具备资源上传权限，学生具备业务操作、作业上传等权限。在用户权限分配过程中，主要根据用户的登录名称、账号信息等验证结果，配置不同的用户权限。数据库中储存教师、学生、管理员的基本信息，并配置相应的信息表，用户在登录界面中输入账号、密码之后，会根据用户角色类型，验证输入账号密码是否正确，验证成功之后会跳转到相应的界面。用户在访问科技与创新Science and Technology&Innovation1582023 年 第 18 期平台数据库中的资源时，可以根据用户角色跳转到不同的界面。例如，教师和学生在系统中拥有的权限不同，在登录课程资源模块时，教师跳转的授权界面具备资源上传模块，学生则不会出现该模块按钮。因此，平台设计的重点和要点是对授权机制的完善，应用数据信息表，可以解决该问题，确保网络实践教学项目的有序开展。6.2功能模块设计功能模块的设计是网络教学实践平台设计的核心内容，考虑到不同课程教师、学生对平台功能需求差异。需结合高校的实践课程类型及实践课程项目内容，有针对性地打造教育模式。因此，平台功能模块设计需要同时考虑到实践课程教学的共性与个性需求，结合高校的实际工作综合处理，并确保功能模块的可拓展性。这就需要维护人员在长期实践中不断对功能属性进行调研，不断修正功能模块。6.3功能集成测试功能集成测试的目的是判断平台开发建设是否可以满足安全性、稳定性、功能性的要求，通过问题查询的方式不断完善系统。采用用例测试的方法，在功能测试和集成测试过程中，找出是否存在问题。并利用自动化程序开展压力测试工作，构建长效压力测试用例机制，这是课题研究接下来需要重点考虑的内容。7结束语综上所述，本课题研究开发的网络实践教学平台主要目标用户包括教师、学生和管理员 3 种，各登录窗口人员拥有不同的操作权限。经过功能测试和集成测试之后显示良好，测试结果科学、可靠。系统基于MVC 框架形成了业务层、数据层、视图层，各层之间的耦合性良好，业务响应迅速，数据库则使用类库设计方法，建设访问控制类库，确保数据库切实响应用户需求。参考文献：1刘冬邻.基于高校网络教学平台的学习评估系统设计与实现J.电子技术与软件工程，2022（17）：259-262.2孙银宇，柯仲成，李长江，等.超星网络教学平台的线上教学数据分析与应用：以制药设备与车间设计课程为例J.科技视界，2022（22）：25-27.3黄晓虎，郭飞，左清军，等.基于辅助教学模式的地质工程专业地质实习教学系统设计J.大学教育，2022（8）：96-98.4龙喆.基于网络教学平台的 CET 体验式教学模式实证研究：以幼儿园教育教学活动设计英语课程为例J.闽西职业技术学院学报，2021，23（3）：77-82.5马小姝.Web 挖掘和遗传算法在智能化网络教学系统设计中的应用J.中国新通信，2020，22（10）：112.作者简介：宋荣（1978），男，江西南昌人，硕士，副教授，研究方向为计算机技术。（编辑：王霞）（上接第 154 页）业务流转、客户服务的数字化赋能，促使内勤班组成为“中枢大脑”，外勤班组成为“多能触手”，转变供电所传统运行模式，重构核心业务，创新产品和服务，重塑客户服务体验，提升供电所精益化运营管理成效。通过国网江苏省电力有限公司昆山市供电分公司周市供电所试点开展数字化供电所建设，利用供电所数字化技术赋能，围绕服务又好、运作高效、决策智能 3 个方向，打造客户标签化、流程线上化、作业自动化、管控实时化、运营智能化的核心能力，最终实现供电所后端智能、前端多能，业务协同、工单智能，网格管理、移动作业，过程可视、在线决策，全面洞察、主动服务，助力内部降本增效、外部服务卓越5。参考文献：1刘金光.“三举措”助力数字化供电所建设应用落地J.农村电工，2023，31（6）：18.2黄翔.供电所经营管理数字化建设探索J.农村电工，2023，31（2）：19.3赵慧群，王忠阳.浅谈数字化供电所建设的若干问题J.农村电工，2022，30（10）：18.4杨永刚，薛宝弟.创新建设数字化供电所 助力管理提升班组减负N.国家电网报，2022-06-14（001）.5宋艳，曾斌秀.供电所数字化建设的探索与实践J.大众用电，2022，37（3）：59-60.作者简介：陈丽斌（1976），男，江苏昆山人，本科，高级工程师，研究方向为乡镇供电所管理。通信作者：陈知琨（2003），男，江苏昆山人，本科，研究方向为电力系统及其自动化。（编辑：丁琳）