| 标题 | 基于虚拟化的慕课（MOOCs）平台架构设计 |
| 范文 | 任海鹏 孙宇 张婷婷 摘要：慕课是应用虚拟仿真实验教学手段，在近年来大规模开放的网络在线课程，即MOOC。而慕课平台的产生，是云计算大数据环境下慕课建设和推广的重要组成部分。慕课（MOOCs）在一定程度上改善了学习和教育资源，但也有一些不足需要改进。对虚拟化的慕课平台架构的设计，有利于慕课（MOOCs）为缺乏资源的学习者和工作者提供更加便捷的学习途径。 关键词：慕课在线教学；虚拟技术；慕课平台；慕课平台的便捷 中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）16-0148-02 Research on the Application of Virtual Reality Technology in Modern Education REN Hai-peng， SUN Yu， ZHANG Ting-ting （Anhui Technical College of Mechanical and Electrical The Department of Information Engineering，Wuhu 241002， China） Abstract： For class is the application of virtual simulation experiment teaching means， the massive open online course in recent years， or MOOC. And of course platform， cloud computing is big data environment for the class is an important part of the construction and promotion. For class （MOOCs） to a certain extent， improve the learning and education resources， but there are some deficiencies need to improve. Longed for class platform architecture design of virtualization， longed for class （MOOCs） is a lack of resources and learner and worker to provide more convenient way to learn. Key words： for class online teaching； Virtual technology； For class platform； Of course platform is convenient 相对于传统课堂的封闭性，慕课（MOOCs）的产生使更广泛、更多的学生、学习工作者杰克参与在线慕课。慕课平台使学习者自主完成学习过程，使得现代化教育更加便捷。而今，很多慕课平台能够免费给大众提供不同教育水平的在线教育课程[1]。伴随着慕课教学的发展，我们不仅要为其不断优化、增添新的功能，还要注意和认识到这一事物发展的全过程[2]。 1 慕课平台发展背景及现状 早在2012年，查尔斯河两岸的两所高等学府就联手创建了一个在线大规模开放的在线教育课程平台，这一慕课平台的主要优势功能在于，它能够免费给大众提供大学教育水平的在线教育课程，并已具备基本的在线教育网站功能[3]。这一平台在2013年7月公布了其代码，至2016年10月，渐渐的已有63个来自世界各地的开发者参与其中，并为其不断增添新的功能[4]。或许也正是基于这一平台的资源开源性和免費性，很快受到了国内众多高校的青睐和赞赏，因而成为众多高校的慕课搭建平台。仿真虚拟教学伴随着科学技术地发展和“三网合一”地发展，以及城域直连WiFi、无线4G网络的推进和移动终端的普及，为慕课在线教育提供了有效的途径和保障[5][6]。而国家也在“十三五”时期大力鼓励各高校建立创建有自主特色的慕课（MOOCs）教育平台。 2 基于虚拟化的慕课（MOOCs）平台的架构设计 仿真虚拟慕课平台能够凭借其工具资源的多元化、课程的丰富性、受众面的广泛、自主参与性强等优势在教育界蓬勃兴起[7]。目前发展起来的慕课平台，既解决了在传统实验教学在资源约束和教育成本方面的成本，又能够使学生可以不受地域时空的限制通过在线课程学习，更直观和方便地进行信息获取、展示和交互。 2.1服务器虚拟化 虚拟现实技术（简称VR）是通过计算机集成技术模拟虚拟三维空间，将服务器物理资源抽象成逻辑资源，提供一个实时虚拟的环境，让服务器之间不在受限于物理上的距离，而是让计算机的硬件与软件结合。服务器虚拟化技术不但能很好的提高资源利用率、还能进一步简化系统管理，从而实现服务器之间的整合，对整个IT业务行业更具有适应性力的科学技术。在虚拟世界里存在着众多的虚拟化对象，不仅存在于对象的众多这一因素，还有层次和结构较为繁杂的特点。但服务器虚拟化通过对捕获的各类现实数据的建模，是以三维虚拟现实场景来呈现出来的。 下面介绍几种虚拟技术： ①全虚拟化 这种全虚拟化技术由服务器操作系分配服务器资源 ，再将分配到服务器的资源分配给运行在其上的VM操作系统来实现。 ②半虚拟化半虚拟化是直接位于服务器的硬件之上 ，而不需要事先安装服务器操作系统 ，可直接来控制服务器硬件的性能比全虚拟化平台要好的一种架构。 ③OpenedX 平台架构 OpenedX 平台由课程管理等多个模块组成 ，含有60余个基本功能的模块 。本文采用半虚拟化技术作为OpenedX 慕课平台的服务器虚拟化技术方案 。为了避免发生大量用户涌入而导致服务器瘫痪问题 ，还对 OpenedX 慕课平台架构实行分布式的管理。基于半虚拟化的 OpenedX 慕课平台架构和模式（参见图1和图2）。 ④慕课平台的虚拟化：相对于传统慕课平台来说，其软件与硬件要紧密结合才能操作成功，平台内的虚拟机可以如同真实的机器一样运行计算机软件。虚拟器的服务层是从低到高由硬件、操作系统、应用程序三部分组成的，在每台虚拟硬件机器上都需要对应安装一个对应的操作系统，使得每个操作系统都能够对应部署一个应用程序。在虚拟化技术出现不久后，包含操作系统和应用程序的严密隔离的软件容器“虚拟机"就出现了（参见图3）。综上我们知道，在一台服务器上可以有很多个虚拟机同时运行，且每个虚拟机也都可以是完全相对隔离和独立的个体。什么是虚拟机呢？虚拟机是对真实计算环境的抽象和模拟，由此可见，这就必需要为每一个虚拟机提供一套数据结构来管理与此相适应的状态。利用硬件设施，来辅助处理指令以实现慕课平台的虚拟化。利用虚拟化软件层，可将虚拟机与主机分离，并根据所需要为每个虚拟机动态来分配计算资源。 2.2平台架构实现 ①慕课采用桌面虚拟化架构，主要技术就是服务器仿真模拟化。虚拟化技术是一种快速发展的资源管理技术，它可以将计算机的各种实体资源通过抽象转换呈现出来，然后灵活分配到应用系统上。最后在原有计算机系统架构的基础上面打破实体间的结构状态，使用户以实现到用快捷、灵活的方式来应用这些资源。服务器虚拟技术体现了对众多资源的整合，有使运用成本降低和利用效率提高等优势。 ②虚拟实验教学平台架构研究实验，是学生及学习者获取相关知识必不可少的环节，同时也是培养学生动手能力的一个重要手段。慕课平台构架的远程虚拟实验室系统，就可以满足相关要求，能实现支持多用户同时在线操作时的远程实践教学任务。用户界面：虚拟实验信息展示平台；事件处理器；综合数据库；图形引擎；物理引擎；灯光引擎；逻辑处理引擎。 虚拟实验教学系统实际是对实验教学模式的虚拟。这是一种运用虚拟现实技术模拟真实教学实验的实验。虚拟实验教学平台允许根据平台上的资源，自由任意搭建理想合理的实验，而这也是虚拟平台相对于一般实验教学的重要特征。 2.3教学案例应用 不少国内专家学者也从多个角度对提升慕课质量等问题进行了分析，并针对我国不同教育模式的特征，提出相应的认证机制和制定意见。郭沫含，马卓对国外慕课教育的案例分析，分析国外慕课教学案例，为我国高校开展慕课教学工作提供了参考依据。采用案例和文献分析，对曼彻斯特大学、危地马拉伽利略等大学的慕课教学情况进行了分析，指出在慕课教学中，存在完成率较低、学习证书可信度低和学识身份模糊等问题。邱均平，欧玉芳通过构建慕课质量评价指标体系，帮助公众对具体慕课课程做出较为客观的评价。从而使研发者更加注重于提高慕课授课质量方面的架构选择；林萍，陈永明则结合国内外慕课精品课的实际发展状况，从另一个角度指出了我国慕课教育在发展过程中的一些优势和局限。不断地将慕课在线教学模式慢慢融入于应用型本科大學教学之中，也能提高应用型大学的教育现代化水平也将有利于大学的综合竞争力的提升。 3 结论与展望 为了适应时代发展需求，慕课（MOOCs）平台大规模在线教育的探究将有利于在线教育的发展，一定程度上有利于促进教育公平和社会隐性资源的共享。对虚拟化的慕课平台架构的设计，有利于慕课（MOOCs）为缺乏资源的学习者和工作者提供更加便捷的学习途径。相信不久之后，通过对慕课（MOOCs）平台构架的探索，能够极大的整合好慕课平台上的资源，提高服务器效率，慕课平台在线教育再上一个台阶。 参考文献： [1] 莫永华.基于KVM虚拟化的慕课平台设计与实现[J]，现代计算机，2016（9）. [2] 李林，李凤霞， 兰山，等.基于MOOC的虚拟仿真实验方法探究[J]实验室研究与探索，2017，36（4）：111-113. [3] 江雍，李伟松.基于虚拟化的OpenedX慕课平台架构研究[J].软件导刊，2016，15（10）：103-105. [4] 叶伦强.基于虚拟化的慕课（MOOCs）平台架构研究[J].西南民族大学大学学报·自然科学版，2014（4）：553-558. [5] 刘萍萍，陆兆攀，刘白林.慕课环境下虚拟实验室建设研究[J].价值工程，2017，36（9）：191-193. [6] 郭沫含，马卓.慕课教学的五维虚拟学习环境研究[J].中国教育信息化，2016（19）：74-77. [7] 董小明，钱萌，虚拟仿真实验平台的慕课设计[J].安庆师范大学学报·自然科学版，2017，23（1）：109-111. |
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