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云數(shù)據(jù)庫在高校計算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用
隨著云計算數(shù)據(jù)庫越來越廣泛的應(yīng)用,遠(yuǎn)程教育得到不斷推廣。本文以云計算數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),在界定了相關(guān)概念后,對云計算數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀以及技術(shù)進(jìn)行了分析,最后給出了云計算數(shù)據(jù)庫在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用。下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：隨著云計算的信息化教學(xué)系統(tǒng)在高校教學(xué)中的應(yīng)用，每天都會產(chǎn)生大量不同結(jié)構(gòu)的教學(xué)數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)時代的高校教學(xué)方法需要高可用性、低成本、大規(guī)模并行處理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，云數(shù)據(jù)庫的這些優(yōu)點使其成為計算機(jī)教學(xué)中的理想選擇。介紹云數(shù)據(jù)庫概念及系統(tǒng)構(gòu)架，并將云數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到高校計算機(jī)教學(xué)中，并給出云數(shù)據(jù)庫應(yīng)用在計算機(jī)專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：云計算;云數(shù)據(jù)庫;計算機(jī)教學(xué)
互聯(lián)網(wǎng)+的大數(shù)據(jù)時代，人們的生活被數(shù)字化了，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長。傳統(tǒng)的系統(tǒng)需求已經(jīng)無法再滿足大數(shù)據(jù)的海量數(shù)據(jù)，擁有3H特征(Highperfor-mance，HugeStorage，HighScalabilityandAvailability)云數(shù)據(jù)庫應(yīng)運而生，并得到逐步發(fā)展。隨著云計算在高校教學(xué)中的發(fā)展，云數(shù)據(jù)庫在高校教學(xué)中的應(yīng)用勢在必行。云數(shù)據(jù)庫在高校的應(yīng)用降低了高等教育教學(xué)的軟硬件資源運行成本，同時為高校教學(xué)發(fā)掘出了新的價值。
一、云數(shù)據(jù)庫
1.1云數(shù)據(jù)庫概念及應(yīng)用
云數(shù)據(jù)庫是一種基于軟件即服務(wù)(SaaS)的云計算機(jī)技術(shù)，是建立在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)庫中心，能夠同時為多個客戶提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，并且其相互之間不影響[1,2]。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，云數(shù)據(jù)庫被優(yōu)化到虛擬計算環(huán)境中，極大提高了數(shù)據(jù)庫的存儲能力，對人員、軟硬件的重復(fù)配置進(jìn)行消除，使其升級變得更容易，云數(shù)據(jù)庫并沒有自身專屬的數(shù)據(jù)模型，云數(shù)據(jù)庫采用的數(shù)據(jù)模型可以為關(guān)系數(shù)據(jù)庫使用的關(guān)系模型(如微軟的SQLAzure云數(shù)據(jù)庫和阿里云RDS)，也能夠使用NoSQL數(shù)據(jù)庫的非關(guān)系模型(采用“鍵/值”存儲的AmazonDynamo云數(shù)據(jù)庫)。云數(shù)據(jù)庫經(jīng)過近幾年的發(fā)展，各企業(yè)設(shè)計了符合自身業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)特征的云數(shù)據(jù)庫，隨著云計算和云數(shù)據(jù)庫的快速發(fā)展，云數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用越來越廣泛，如在城市建設(shè)中的智慧環(huán)保項目的應(yīng)用，在自行車公共管理平臺的應(yīng)用，以及在高校圖書館、學(xué)生考勤、檔案管理等的應(yīng)用[3,4,5]，然而，云數(shù)據(jù)庫在高校教學(xué)中的應(yīng)用還不常見。
1.2云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)
云數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)架構(gòu)可由不同的組合模式，對UMP系統(tǒng)做說明。UMP系統(tǒng)是低成本、高性能的MySQL云數(shù)據(jù)庫。設(shè)計UMP系統(tǒng)需遵循以下原則：(1)對外接口單一性，保持系統(tǒng)內(nèi)部單一資源池的維護(hù);(2)服務(wù)高可用性，消除單點故障用來保證高可用的服務(wù);(3)良好的可伸縮性，通過動態(tài)增刪存儲與計算節(jié)點實現(xiàn);(4)彈性的用戶分配資源，隔離不同資源，保證應(yīng)用和數(shù)據(jù)的安全性。UMP系統(tǒng)在Mnesia、LVS、RabbitMQ、ZooKeeper等開源組件基礎(chǔ)上，由Controller服務(wù)器、Web服務(wù)器、Proxy服務(wù)器、Agent服務(wù)器、日志分析服務(wù)器和信息統(tǒng)計服務(wù)器組成。Mnesia是分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，特性為：(1)支持透明的數(shù)據(jù)分片，能夠線性擴(kuò)展至50+個節(jié)點;(2)在運行時動態(tài)重配置，通過遷移或復(fù)制表到多個節(jié)點的方式改進(jìn)容錯性。RabbitMQ是一個實現(xiàn)可靠消息傳送的消息隊列產(chǎn)品。Zookeeper是協(xié)同工作系統(tǒng)，具有高效和可靠的特點，用于構(gòu)建分布式應(yīng)用。LVS是一個虛擬的服務(wù)器集群系統(tǒng)，LVS能夠?qū)崿F(xiàn)UMP的集群內(nèi)部負(fù)載均衡。Controller服務(wù)器功能是向UMP集群提供各種管理服務(wù)，實現(xiàn)集群成員管理、元數(shù)據(jù)存儲、MySQL實例管理、故障恢復(fù)、備份、遷移、擴(kuò)容等功能。Web控制臺功能是向用戶提供系統(tǒng)管理界面。Proxy服務(wù)器功能為數(shù)據(jù)路由，將用書的請求通過協(xié)議轉(zhuǎn)到MySQL實例上，另外還有讀寫分離、資源隔離、記錄用戶訪問日志等功能。Agent服務(wù)器用來管理每臺物理機(jī)上的MySQL實例，另外具有收集和分析MySQL進(jìn)程的統(tǒng)計信息等功能。日志分析服務(wù)器存儲和分析Proxy服務(wù)器傳入的用戶訪問日志，同時，具有支持實時查詢相應(yīng)時間的統(tǒng)計報表的功能。信息統(tǒng)計服務(wù)器定期統(tǒng)計采集到的用戶的連接數(shù)、MySQL實例的進(jìn)程狀態(tài)，并在Web界面上展示可視化的統(tǒng)計結(jié)果。
二、云數(shù)據(jù)庫在計算機(jī)專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用
采用云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對高校計算機(jī)專業(yè)教學(xué)及學(xué)生等資料進(jìn)行管理，比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫擁有更多優(yōu)勢，以高校計算機(jī)專業(yè)中《計算機(jī)文化基礎(chǔ)》課程為例進(jìn)行說明數(shù)據(jù)庫在教學(xué)中應(yīng)用。云數(shù)據(jù)庫教學(xué)系統(tǒng)分為4個模塊：教學(xué)資料管理模塊、學(xué)生情況管理模塊、教學(xué)評價管理模塊、報表模塊。
2.1教學(xué)資料管理模塊
管理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)資料，能夠?qū)崿F(xiàn)課堂教學(xué)內(nèi)容的制定。具體實現(xiàn)的功能為：(1)保存專業(yè)課程的教學(xué)資料、課程相關(guān)的拓展資料。(2)根據(jù)每節(jié)課學(xué)生學(xué)習(xí)和接受知識的情況制定課前回顧教學(xué)內(nèi)容、本堂課的講解內(nèi)容及自主學(xué)習(xí)討論內(nèi)容。(3)保存老師及學(xué)生共享的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資料。這個模塊的云數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計內(nèi)容包括：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程信息表、隨堂測試信息表、共享專業(yè)資料信息表、自主教學(xué)內(nèi)容信息表。
2.2學(xué)生情況管理模塊
管理學(xué)生，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生的考勤、學(xué)習(xí)情況的管理。具體實現(xiàn)的功能為：(1)保存學(xué)生的基本資料，完成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂考勤。(2)學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)的興趣。(3)本門課程及其他課程的平時成績及前期的考試成績。該模塊的云數(shù)據(jù)庫設(shè)計內(nèi)容包括：學(xué)生基本信息表，學(xué)生高校入學(xué)成績表、學(xué)生對計算機(jī)專業(yè)的興趣統(tǒng)計表、學(xué)生計算機(jī)專業(yè)中基礎(chǔ)課程的考試分?jǐn)?shù)表、學(xué)生計算機(jī)等級考試及計算機(jī)類比賽狀況統(tǒng)計表、學(xué)生計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的平時成績和期末成績表。
2.3教學(xué)評價管理模塊
對老師教學(xué)質(zhì)量評價，督促老師提高教學(xué)質(zhì)量。具體實現(xiàn)的功能為：(1)學(xué)生根據(jù)每節(jié)課老師講課內(nèi)容，形式，吸引程度等進(jìn)行評分。(2)老師對所提意見的改進(jìn)。(3)老師擔(dān)任其他課程的評價及打分。該模塊云數(shù)據(jù)庫設(shè)計內(nèi)容包括：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)老師講課質(zhì)量打分表、老師改進(jìn)講課方式評價表、老師擔(dān)任計算機(jī)專業(yè)其他課程的得分表。
2.4報表模塊
將各個模塊功能報表化，將每個模塊提供的數(shù)據(jù)生成報表。該系統(tǒng)能夠訪問得到需要的數(shù)據(jù)，授課老師和學(xué)生通過登錄對云數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，接入自己需要的數(shù)據(jù)模塊。另外，為高校管理人員提供授課老師和學(xué)生教學(xué)———學(xué)習(xí)的綜合情況。云數(shù)據(jù)庫應(yīng)用在計算機(jī)專業(yè)教學(xué)的特征有：
(1)方便快捷：學(xué)生能夠很輕松、方便地使用教學(xué)資源和服務(wù)，不需要知道云數(shù)據(jù)庫的具體實現(xiàn)。云數(shù)據(jù)庫無處不在的云端優(yōu)勢，使得學(xué)生通過一個終端設(shè)備，在任何時間和地點接入互聯(lián)網(wǎng)訪問計算機(jī)專業(yè)課程資源，得到相應(yīng)的信息與服務(wù)。
(2)專業(yè)資源共享：每位學(xué)生除了訪問計算機(jī)專業(yè)資源以外，還能夠貢獻(xiàn)和分享專業(yè)優(yōu)質(zhì)資源，使得資源能夠被充分利用。
(3)推薦高校信息化教學(xué)發(fā)展，云數(shù)據(jù)庫在計算機(jī)專業(yè)教學(xué)中資源、服務(wù)無線的特點能夠支持課程遠(yuǎn)程協(xié)作學(xué)習(xí)，有利于國內(nèi)高校信息化進(jìn)程的推廣和發(fā)展。
(4)專業(yè)教學(xué)資源安全性：教學(xué)資料，學(xué)生共享資源，學(xué)生評價等教學(xué)資源放在云數(shù)據(jù)庫，有多分備份，不用擔(dān)心數(shù)據(jù)損壞等問題，使用者的每次操作都會實時同步到云端。
(5)經(jīng)濟(jì)高效：云數(shù)據(jù)庫在計算機(jī)專業(yè)教學(xué)降低教學(xué)資金成本，避免經(jīng)常性地購入昂貴的軟硬件設(shè)備。本節(jié)對計算機(jī)專業(yè)中計算機(jī)文化基礎(chǔ)課程的云數(shù)據(jù)庫應(yīng)用做了分析與設(shè)計，通過云數(shù)據(jù)庫在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的應(yīng)用，能夠加強(qiáng)老師與學(xué)生互動，針對每位學(xué)生制定不同學(xué)習(xí)方案，令學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣、成績有所提高，同時，提高老師的授課質(zhì)量。在實際應(yīng)用中，云數(shù)據(jù)庫可以應(yīng)用到高校的任何課程的教學(xué)中去，形成一個全校的綜合性的云數(shù)據(jù)庫管理平臺，為高校教學(xué)質(zhì)量與科研能力的提升打下基礎(chǔ)。
三、結(jié)語
目前，只有少量高校使用云數(shù)據(jù)庫，隨著云計算在高校教學(xué)和科研的廣泛應(yīng)用，高校會根據(jù)自身需求整合服務(wù)器和存儲資源，建立高效、可復(fù)用的云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺，為高校教學(xué)提供更便捷的計算機(jī)資源(包括軟件和硬件資源)，提高老師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，為更多科研工作打下強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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