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摘要：针对云计算技术应用与移动学习结合是教育信息化的发展趋势，文章在分析了云计算的关键技术后，设计了移动学习的功能结构与数据的存储方案。并且给出了基于云计算平台的整体架构，以期为移动学习的研究提供新的思路。
关键词“云计算；移动学习；学习系统
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0089-02
Abstract： For the combination of Mobile cloud computing technology and mobile learning is the development trend of Education Informationization， This paper designes the functional structure of mobile learning and storage solutions of the data after analyzing the key technology of cloud computing，And it gives the overall architecture of cloud-based computing platform，which provides a new way for the research of mobile learning.
Key words： cloud computing； mobile learning； learning system
1 概述
随着云计算技术以及移动终端设备的不断发展，由这两者融合产生的平台也越来越多。移动学习作为数字化学习的一个分支，正成为教育技术领域的新热点。分布式计算和大规模异构系统资源共享是实现移动学习系统的关键技术，云计算技术为其提供了新的解决方案与发展思路，通过云计算系统将复杂的计算工作与海量的数据存储放在云端完成，解决了移动终端计算能力与存储能力不足的限制。整合不同的学习资源、支持多元自主虚拟学习社区的创建、降低对移动终端的要求都是云计算技术对移动学习的有利支持。
2 云计算关键技术
2.1 Mapreduce
MapReduce编程模型是GOOGLE在1995年提出的一个软件架构，是云计算的核心计算模式，主要应用于大规模数据的并行计算。相对于传统的分布式计算，MapReduce集中了容错处理、并行计算、均衡负载等功能。MapReduce借助函数式编程思想把操作抽象成Map与Reduce两种。Map操作用来进行任务分解，Reduce用来汇总分解处理结果。
2.2 HDFS
HDFS是Hadoop的分布式文件系统，具有高可靠性与高容错性，可部署在廉价的服务器上；其高吞吐率特性可适合海量数据集的操作。HDFS具有NameNode（元数据结点）和DataNode（数据结点）两种结点。NameNode负责对文件系统的操作，DataNode负责数据的存储。HDFS采取了副本策略， 其目的是为了提高系统的可靠性和可用性。
3 系统的功能结构图
云计算移动学习平台主要包含移动学习平台客户端和云端两部分。客户端主要功能有系统登录、个人中心、课程学习、在线练习、课件中心、学习档案等模块；云端主要包括系统管理、运营机构管理、用户管理、课件管理、题库管理以及统计报表等功能。其详细的子模块分别如图1、图2所示。
4 数据存储设计
系统根据具体的需求分析总共设计了20多个表，这些表详细清晰的给出系统平台所需要的各种学习资源（课件、视频、图片、音频、动画）所对应的表设计；对应结构化数据信息采用Mysql数据库存储，非结构化数据（各种音视频资源）采用HDFS云存储。下面两幅图描述了数据库中主要表的关系；图3描述了课程表对应课程对应图书表，章内容表对应图书章信息表，描述了表之间的外键关系；图4描述了微片信息表与各种微资源之间的关系以及外键关系。
5 系统部署
基于云计算的移动学习系统是以知识管理为核心，云端管理为支撑的业务系统。云计算平台是整个系统功能的执行模块。用户智能终端通过无线网络接口与云平台连接，然后请求云端处理，响应结果返回给用户。系统架构图如图5所示：系统的架构分为 3 个层面：
1）系统表现层，即系统的业务实现，即客户端的各功能模块。
2）逻辑层与支撑层，包括各平台模块的中间件，以及集群管理、缓存管理、负载均衡等。
3）物理层，主要是各种硬件设备，如服务器、存储设备及网络设备。
这种架构正好对应云计算的 3 层服务模式，软件即服务，平台即服务，基础架构即服务。
物理层的基础设施资源可根据任务需求动态扩展，支撑层与逻辑层的负载均衡、集群管理等功能可根据任务的大小来动态的调配物理层的资源
表现层依据任务的需求来调用支撑层与逻辑层的负载均衡、集群管理等功能，然后物理层根据支撑层的要求来动态的调整设备的使用。这样既能满足大规模的并发需求，又能适时的释放资源。
6 结束语
云计算描述了一种新的服务模式.在教育信息化建设中， 云计算将会被深入研究和广泛应用. 本文通过对基于云计算的移动学习模型的研究， 设计出了云计算与移动学习结合的模型， 并在此基础上给出了整体的解决方案，今后将针对如何充分使用平台以及基于此平台开发新的移动教学软件进一步地深入研究和探讨.
参考文献：
[1] 叶成林，徐福荫.移动学习及其理论基础[J].开放教育研究， 2004（3）：23-26.
[2] 刘鹏. 云计算[M]. 2版.北京： 电子工业出版社， 2011.
[3] 谈李清.当M-Learning来到3G时代[J].考试周刊，2009（33）： 145-147.
[4] 陈涛.云计算理论及技术研究[J].重庆交通大学学报，2009（4）：104-106.
[5] 孙剑华.未来计算在“云端”—浅谈云计算和移动学习[J].现代教育技术，2009（8）：60-63.
[6] 王伟兵.一种基于云计算的动态可扩展应用模型[J].计算机工程与应用，2011， 47（15）： 15-18.
[7] 刘富逵，杨改学.移动学习系统应用现状及建议[J].中国信息技术教育，2009（8）：100-101.
[8] 张娜.基于网络处理器的负载均衡系统的研究与实现[D].济南：济南大学， 2008.
关键词“云计算；移动学习；学习系统
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0089-02
Abstract： For the combination of Mobile cloud computing technology and mobile learning is the development trend of Education Informationization， This paper designes the functional structure of mobile learning and storage solutions of the data after analyzing the key technology of cloud computing，And it gives the overall architecture of cloud-based computing platform，which provides a new way for the research of mobile learning.
Key words： cloud computing； mobile learning； learning system
1 概述
随着云计算技术以及移动终端设备的不断发展，由这两者融合产生的平台也越来越多。移动学习作为数字化学习的一个分支，正成为教育技术领域的新热点。分布式计算和大规模异构系统资源共享是实现移动学习系统的关键技术，云计算技术为其提供了新的解决方案与发展思路，通过云计算系统将复杂的计算工作与海量的数据存储放在云端完成，解决了移动终端计算能力与存储能力不足的限制。整合不同的学习资源、支持多元自主虚拟学习社区的创建、降低对移动终端的要求都是云计算技术对移动学习的有利支持。
2 云计算关键技术
2.1 Mapreduce
MapReduce编程模型是GOOGLE在1995年提出的一个软件架构，是云计算的核心计算模式，主要应用于大规模数据的并行计算。相对于传统的分布式计算，MapReduce集中了容错处理、并行计算、均衡负载等功能。MapReduce借助函数式编程思想把操作抽象成Map与Reduce两种。Map操作用来进行任务分解，Reduce用来汇总分解处理结果。
2.2 HDFS
HDFS是Hadoop的分布式文件系统，具有高可靠性与高容错性，可部署在廉价的服务器上；其高吞吐率特性可适合海量数据集的操作。HDFS具有NameNode（元数据结点）和DataNode（数据结点）两种结点。NameNode负责对文件系统的操作，DataNode负责数据的存储。HDFS采取了副本策略， 其目的是为了提高系统的可靠性和可用性。
3 系统的功能结构图
云计算移动学习平台主要包含移动学习平台客户端和云端两部分。客户端主要功能有系统登录、个人中心、课程学习、在线练习、课件中心、学习档案等模块；云端主要包括系统管理、运营机构管理、用户管理、课件管理、题库管理以及统计报表等功能。其详细的子模块分别如图1、图2所示。
4 数据存储设计
系统根据具体的需求分析总共设计了20多个表，这些表详细清晰的给出系统平台所需要的各种学习资源（课件、视频、图片、音频、动画）所对应的表设计；对应结构化数据信息采用Mysql数据库存储，非结构化数据（各种音视频资源）采用HDFS云存储。下面两幅图描述了数据库中主要表的关系；图3描述了课程表对应课程对应图书表，章内容表对应图书章信息表，描述了表之间的外键关系；图4描述了微片信息表与各种微资源之间的关系以及外键关系。
5 系统部署
基于云计算的移动学习系统是以知识管理为核心，云端管理为支撑的业务系统。云计算平台是整个系统功能的执行模块。用户智能终端通过无线网络接口与云平台连接，然后请求云端处理，响应结果返回给用户。系统架构图如图5所示：系统的架构分为 3 个层面：
1）系统表现层，即系统的业务实现，即客户端的各功能模块。
2）逻辑层与支撑层，包括各平台模块的中间件，以及集群管理、缓存管理、负载均衡等。
3）物理层，主要是各种硬件设备，如服务器、存储设备及网络设备。
这种架构正好对应云计算的 3 层服务模式，软件即服务，平台即服务，基础架构即服务。
物理层的基础设施资源可根据任务需求动态扩展，支撑层与逻辑层的负载均衡、集群管理等功能可根据任务的大小来动态的调配物理层的资源
表现层依据任务的需求来调用支撑层与逻辑层的负载均衡、集群管理等功能，然后物理层根据支撑层的要求来动态的调整设备的使用。这样既能满足大规模的并发需求，又能适时的释放资源。
6 结束语
云计算描述了一种新的服务模式.在教育信息化建设中， 云计算将会被深入研究和广泛应用. 本文通过对基于云计算的移动学习模型的研究， 设计出了云计算与移动学习结合的模型， 并在此基础上给出了整体的解决方案，今后将针对如何充分使用平台以及基于此平台开发新的移动教学软件进一步地深入研究和探讨.
参考文献：
[1] 叶成林，徐福荫.移动学习及其理论基础[J].开放教育研究， 2004（3）：23-26.
[2] 刘鹏. 云计算[M]. 2版.北京： 电子工业出版社， 2011.
[3] 谈李清.当M-Learning来到3G时代[J].考试周刊，2009（33）： 145-147.
[4] 陈涛.云计算理论及技术研究[J].重庆交通大学学报，2009（4）：104-106.
[5] 孙剑华.未来计算在“云端”—浅谈云计算和移动学习[J].现代教育技术，2009（8）：60-63.
[6] 王伟兵.一种基于云计算的动态可扩展应用模型[J].计算机工程与应用，2011， 47（15）： 15-18.
[7] 刘富逵，杨改学.移动学习系统应用现状及建议[J].中国信息技术教育，2009（8）：100-101.
[8] 张娜.基于网络处理器的负载均衡系统的研究与实现[D].济南：济南大学， 2008.