云计算与信息安全国际研讨会（CCIS 2013）
基于云计算的网络课程设计
摘要
云计算辅助教学给网络课程带来了新的改革与发展。本文介绍了基于云计算的网络课程的特点、设计技术和设计方法。这种网络课程的设计结合了谷歌应用和网络。
关键词-云计算；网络课程；网络课程的系统设计；谷歌应用
简介
所有的云计算通常被称作“云计算”，是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式。从技术角度来讲，云计算是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。在云端，所有的资源，包括体系架构、平台和软件都作为服务进行传递，用户可以通过“按使用量付费”模型来使用这些资源。因此云计算有诸如节省成本、通用性、高可扩展性的优点。这种服务方式和计费方式体现了云计算的基本思想：所有的服务以租赁的形式提供给用户使用。
基于云计算的网络课程的的特点
基于云计算的网络课程提倡网络课程平台的建设和云计算方式的管理，将云计算这种先进的技术概念应用于网络课程，网络源集成到云计算平台，并利用协作学习平台的优势，加强团队意识的学习，形成良好的互动，来同时促进学习与交流。为了提高网络课程的学习效率，掌握了必备知识的学习者，能够更有效地掌握所需的知识。云计算被引入到网络课程，是云计算在教育领域最重要的应用之一，具有显著的特点。
A成本低
云计算能够做出合理的资源配置，形成一个具备所有基础设施的虚拟资源池。用户可以按需利用资源，只需支付所使用资源的费用，这种方式不仅可以节约成本，而且能科学又合理地充分利用资源。
B终端要求低
广泛的网络接口，支持多种客户端，可以使计算资源成为一个虚拟资源池，以租赁的形式满足用户的各种需求，如手机、掌上电脑和掌上电脑。所有的服务资源都分布在云上，仅仅一个网页浏览器就能让用户按需访问并使用这些资源成为可能。
C资源的高度共享
云计算技术的最大优点是资源共享。教学资源包括教学设备、教学文件、教学计划、教学案例、数字媒体、网络课件、数字图书馆、计算机室等。云计算可以针对教学资源的集成而开发，以实现资源的共享。
D合作交流
在开放式云计算平台的帮助下，教师和学生可以在网络教学空间实时发布他们自己的感受，学生得到及时有效的反馈。同时，通过参与教学活动的管理和在线讨论，学生能够积极参与教学，提高学习热情。
基于云计算的网络课程的的设计
A系统需求分析
需求分析是软件开发中的重要一步，其目的是完整而准确地描述学习者的需求，了解学习者在学习过程中的需求变化并随之做出动态调整，以使系统分析和学习者的需求保持一致。这样做是为了确保系统的应用和效率。网络课程的需求分析主要包括三个方面，即:学习者、技术和可行性。
1）对学习者的分析
对学习者进行分析主要是了解学习者在其所学习课程中的需求、学习的动力和个人的差异等等。这就需要分析学习者的一般特征、接受能力和学习风格等。
2）技术分析
对技术进行分析就是要建立需求分析的系统框架，包括特征分析、学习内容、学习者的学习目的以及学习者对操作权限（安全性）的需求；对开发软件、技术、实施过程进行可行性分析等。
3）可行性分析
可行性分析就是要提供满足学习者收集、整理和分析这些需求的一般方法。学习者的需求具有进步的、越来越多的、动态变化的特点。因此，在需求分析的阶段，系统设计人员必须和用户（老师和学生）进行不断的、逐步深入的交流，不断地发掘整理，最后得出用户最满意的需求。
B网络课程的系统设计
1）系统功能设计
网络课程系统的云服务和数据库是由教学设计者和系统开发人员进行研究、设计和开发的。
在功能设计上，教学信息系统的云服务可以设置以下功能模块：教学数据库、网络测验数据库、教学论坛、教学课件开发、实验教学、电子学习档案管理、教学评估、虚拟课堂教学、远程教学、学术成果和系统管理等。该系统的各个模块都存在着各种各样的分享与协作，用户可通过网络或手机和其他移动设备来获取教学信息和服务，从而实现最大程度的共享。
针对这款应用设计，系统有如下功能:
a)教学实践功能
它主要包括老师的课程制定、资源上传、学生学习、工作管理、网络论坛、在线问答、学生下载课程资源、在线测验、实践训练等。
b)使用许多教学方法
这一功能能够实现网络论坛模块和在线问答模块的协作学习策略。学生可以根据老师提供的课件和教学资源进行自主学习，并通过在线训练和测试来检验自己的学习效果，让学生真正实现自主学习。
c)以学生为中心
网络教学系统是以学生为中心模式的化身，提供个性化学习教学平台，功能强大，简单实用，易操作。
d)很好的管理功能
网络教学平台应具有课程管理、教师管理、学生管理、教学管理的功能及其他的管理功能。
2）系统结构设计
根据之前的系统分析，网络课程的建设应具有如下几个功能模块且每一个模块有相对独立的结构和层次，以便系统的维护和更新。
a)导航系统
学习导航系统能够有效地引导教学过程，帮助用户进行教学内容、教学环节与教学路线、查找所需资源的选择。
b)智能学习系统
该系统包括课程内容、课外扩展知识、学习工具等，这样学生可以进行有选择的学习来满足个性化学习的客观需求。
c)指导与交流系统
学习指导与交流系统包括课程论坛在线问答、班级QQ、留言板的形式，以满足学习者交流与协作学习。
d)评价和反馈系统
学习评价和反馈系统包括学生的个人信息、学生的评定信息等，通过网络反馈，不仅为教师提供对学生进行学习评价的基础，还有助于学生内容和网络系统的更新。
e)资源管理系统
它包括一个学习资源库和这个动态数据库的管理与更新。
系统的逻辑结构如图1.。
学习者可以通过登录自己的账户来使用网络课程系统，在学习导航系统的帮助下，根据自己的学习需求访问智能学习系统来学习，根据自主学习的要求访问每个学习资源库的数据库来查询所需的学习资料。
该系统能够提供学习交流的环境，进行在线答疑，班级QQ，消息和评论等。
3）学习模式设计
自主学习对学生来说是一种重要的学习方法，学生使用网络课程来实现自主学习的过程如图2所示。
分析学习需求可以帮助学习者清楚地知道他们自己具备的知识和技能水平与他们预期之间的差距，由此来决定学习的起点，和准备达到的学习预期成果。
确立正确的学习目标，才可以选择适合的学习内容、学习方法和学习资源，从而最终能够实现学习目标。
学习活动的设计就是要在教师、学习者、内容和媒体之间形成一个有机系统。在学习过程中，学习者是主体，教师发挥主导作用。
教学评价的主要目的是在学习过程的每一个环节中给予课程实施的反馈，以便实现课程的跟进与调整，最后促成网络课程的有效建设。
4）云计算的服务设计。
云计算提供三个级别的服务，即：基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。
IaaS（基础设施即服务）：消费者通过Internet 可以从完善的计算机基础设施获得服务。它能够提供虚拟硬件资源，如主机、存储、网络资源，通过网络租赁用户可以建立自己的应用系统。
PaaS（平台即服务）：在云基础设施上构建，为云应用程序开发人员开提供应用服务平台。PaaS实际上把软件开发平台作为一种服务，以SaaS模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是，PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快了SaaS应用的开发速度。
SaaS（软件即服务）：云平台开发各种应用服务并且可以根据客户的具体需求通过多种租赁提供完善的应用软件服务。它是一种通过Internet提供软件的模式，用户不用再购买软件，而改用向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。
在这三种服务中，IaaS（基础设施即服务）是较常见的服务模式，SaaS（软件即服务）是特殊的服务模式，而PaaS（平台即服务）是管理服务。
对于这三类服务，我们都知道云计算不仅只是在软件的应用层，它也应该包含在硬件、软件、网络、服务中等等。基于云计算的网络课程服务可采用三层架构，如图三所示。
顶层是云应用，为客户提供服务和解决方案，这一层提供直接满足终端需求的最终版网络学习资源的共享应用服务，如教学管理系统、知识管理系统、学习与交流平台、操作系统、文档处理软件、课件和媒体表示、虚拟实验室，等等。
最外层是客户端，它主要是装有网页浏览器的个人电脑、移动电话、平板电脑等。所有的网络学习资源以“云”的形式发布在云服务器上，用户只要通过终端就可以访问学习资源。
C云平台软件的选择
云计算与云平台软件的选择不仅和网络课程的发展与实施相关，而且和系统的维护和更新相关联。目前，提供云计算服务的主要平台有：亚马逊弹性计算云（EC2），谷歌的云计算平台，IBM的蓝云等等。
在技术方面，我们应考虑云计算与云服务的合适性，如云计算和WEB技术，云计算和媒体技术等，选择适当的发展平台。
Google Apps对网络课程来说是一个很好的平台、丰富的功能组件，集成谷歌服务的各种典型特征，包括以下几个特点:
1）免费
Google Apps的标准版是完全免费的，它提供了相对完整的功能可以满足用户通常的学习需要。
2）开放
Google Apps的开放体现在谷歌的合作平台，学习者也可以参与建设的过程，学习者，所以学习者扮演的角色更加丰富。
3）共享
Google Apps最大的特征就是共享，它提供的大部分服务都是基于共享的，如文档、日历等。文件共享可以实现当前学习任务的共同规划，日历分享可以帮助学习者知晓其他学习者的任务安排。
4）协作
大部分服务以Google Apps形式提供，是为了成员之间的合作，以促进成员间的相互交流并提高工作效率。
5）个性化
Google Apps支持学习者的个性化发展，学习者可以造创建自己的个性化网站，而且它也可以被分享，在关注个性发展的同时也强调交流和互动，使学习者的个性得到理性、科学和有效的发展。
谷歌云服务套件为网络教学平台的建设提供了良好的技术支持和免费服务，谷歌网站是一个免费的可视化服务网站，谷歌文档可以免费在线存储和分享，谷歌组相当于论坛，谷歌日历能够安排合理的管理，Gmail是免费的谷歌邮箱服务,谷歌可以实现教学评价。
总结
基于网络，云计算将标志着网络社会化的实现，也是在Web2.0概念这样的的大背景和环境下，可以说，任何Web应用都是云计算应用，所有的Web 2应用是都云计算应用。基于云计算，网络课程系统降低了硬件、软件和管理的成本，实现协调、共享，并且具非常高的安全性。使用便携式设备，能够在“任何时间、任何地点”享受优质的服务已成为网络服务的新需求。云计算将在广泛的应用中，极大地促进教育的改革和发展。
致谢
中国广西教育科学规划项目的支持(No.2010C044 )。
参考资料
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