طراحي سيستم يادگيري الكترونيكي بر پاية معماري رايانش ابري

برای نظر دادن اولین باش!
منتشرشده در سایر مقالات
07 آذر
طراحي سيستم يادگيري الكترونيكي بر پاية معماري رايانش ابري

همانطور كه پيشتر اشاره كرديم، مدلهاي رايـانش ابـري پتانسـيل بـالايي در ارائـة محيط هاي يادگيري الكترونيكي دارند و با ميزبـاني كاربردهـاي يـادگيري الكترونيكـي بـر روي ابر و بهره گيري از قابليت هاي مجازي سازي سخت‌افزار، مي توان هزينـه هـاي ايجـاد و نگهداري منابع مورد نياز در روند يادگيري الكترونيكي را كاهش داد. به بيـان دقيـقتـر، بـا به كارگيري رايانش ابري ميتوان زيرساختي قابل اطمينان، انعطاف پذير، و مقرون بـه صـرفه براي ارائة سـرويس هـاي يـادگيري الكترونيكـي فـراهم سـاخت كـه داراي قابليـت تنظـيم خودكار و تضمين كيفيت سرويس است

در حال حاضر تركيب فناوري هاي رايانش ابـري و يـادگيري الكترونيكـي گسـترش زيادي يافتـه اسـت. برخـي از كارهـاي انجـام گرفتـه در ايـن حـوزه بـر روي بـه كـارگيري سرويس هاي زيرساخت ابر تأكيد كرده اند و به اين منظور، براي دانش آموزان در بازه هـاي زماني خاص به رزرو ماشين هاي مجـازي پرداختـه انـد (2008 al   (بـه عنـوان مثـالي اشـاره كـرد 2 ديگردر اين حوزه، مي توان به كاربردي به نام بلواسـكاي كه معماري آن به گونه اي طراحي شده كه توانايي مديريت كارآمد سرويس هاي يادگيري الكترونيكي را داشته باشد و همچنين، با پيش بيني و تأمين منابع براي محتواهاي پرطرفـدار، كارايي سيستم را در دسترسي هاي همزمـان تضـمين نمايـد. البتـه در ايـن كـاربرد و ديگـر كاربردهاي تجاري مشابه آن، به جزييـات مربـوط بـه چگـونگي دسـتيابي بـه ايـن اهـداف پرداخته نشده است. همچنين، مـي تـوان بـه چـارچوبي بـه نـام كـلادآي ای اشاره كرد كه با ايجاد و پيكربندي تصاوير ماشين هاي مجازي بر حسـب تقاضـا، بـه دانش آموزان اين امكان را مي دهد كه محيط هاي «جـاوا سـرولت» (شـامل مـاي اس كيـو ال، تام كَت و ...) خود را براي انجام آزمايش هايشان در اختيار داشته باشند. بـا در پـيش گـرفتن اين رويكرد، دانش آموزان مي توانند بر روي توسـعه و آزمـايش كاربردهـاي خـود تمركـز نمايند.

با در نظر گرفتن مؤلفـه هـاي سـازندة يـك سيسـتم يـادگيري الكترونيكـي، مـي تـوان قابليتها و سرويسهايي را كه چنين محيطي را به كـاربران خـود (كـه اغلـب دانشـجويان، اساتيد و پژوهشگران هستند) ارائه مي كنند، شامل موارد زيردانست:

  • مدیریت مواد آموزشی . ازجمله این مواد می توان به ارائه ها، سندها، عکس ها، نقشه ها و پروژه های آموزشی اشاره کرد.
  • ارائه ابزارهایی برای انجام آزمایش های علمی و شبیه سازی آنها
  • فراهم کردن امکان تعاملات جمعی. این تعاملات ممکن است از طریق گپ، پیامک، رایانامه، انجمن، کنفرانس های صوتی و تصویری، نظرگیری و جستجوی پروفایل کاربران انجام گیرد.
  • ارائه ابزارهای ارزیابی دانشجویان، مانند برگزاری امتحان ها و دریافت و تصحیح تکالیف آموزشی
  • دارا بودن مخزنی برای نگهداری مواد آموزشی.

 علاوه بر ايـن قابليـت هـا معمـولاً در محـيط هـاي يـادگيري الكترونيكـي «عامل های هوشمند" نیز پیاده سازی می شوند که با دنبال کردن روند یادگیری دانشجویان، بازخوردهایی را تولید می کنند. اين بازخوردها، هم مي تواند در اختيار اساتيد قـرار گيـرد و هم مي تواند به عنوان مبنايي براي كمك به دانشجويان براي يادگيري مؤثرتر آنان باشد. قابليت هايي را كه براي محيط يادگيري الكترونيكي به آنها اشـاره شـد، مـي تـوان بـه شيوه هاي مختلف و با به كارگيري سرويس هاي رايانش ابري (سرويس زيرساخت، بستر، و نرم افزار) پياده سازي نمود كه نمونه اي از آن در شكل 2 نشان داده شده است.

 

 

در شيوة طراحي شده، براي پياده سازي هر يك از قابليت هاي اشاره شده، بـا توجـه بـه نيازمندي هاي آنها به كارگيري سرويس مشخصي از سـرويس هـاي رايـانش ابـري پيشـنهاد گرديده است. به عنـوان نمونـه، بـه منظـور ارائـة ابزارهـاي شـبيه سـازي در محـيط يـادگيري الكترونيكي ممكن است بنا بر نيازمندي هاي آزمايش علمي مورد نظر، نياز به بـه كـارگيري هر سه نوع سرويس زيرساخت، بستر، و نرم افزار وجود داشته باشد. براي مثال، دانشـجويان مهندسي رايانه براي انجام آزمايش هايي برروي مسيريابي در شبكه هاي رايانه اي و يا نحـوة پيكربندي فايروال در شبكه، به چندين دستگاه رايانـه اي نيـاز دارنـد. بنـابراين، بـراي انجـام چنين آزمايش هايي ايجاد ماشين هاي مجازي (به ازاء دستگاه هـاي رايانـه اي مـورد نيـاز) بـا به كارگيري سرويس زيرسـاخت هـاي رايـانش ابـري مـي توانـد چـاره سـاز باشـد. در انجـام آزمايش هاي مربوط به بسياري ديگـر از دروس، دانشـجويان نيـاز بـه محـيط برنامـه نويسـي خاص با پيكربندي هاي مشخصي دارند. در چنين مواردي مي توان با به كـارگيري سـرويس بسترهاي رايانش ابري، بستر مناسب را به صورت آمـاده در اختيـار دانشـجويان قـرار داد تـا به سادگي كاربردهاي مورد نظر خود را بر روي آن توسعه و مورد آزمايش قـرار دهنـد. در نهايت، در برخي ديگر از دروس مانند آناليز گراف، ممكن اسـت تنهـا اجـراي يـك مـدل شبيه سازي شده در قالب يك اَپلت براي پيشبرد روند آموزش و يادگيري كافي باشـد، كـه در اين صورت با به كارگيري سرويس نرم افزارهاي رايانش ابـري مـي تـوان بـه ايـن منظـور دست يافت.

نحوة طراحي محيط رايج يـادگيري الكترونيكـي بـر پايـة معمـاري رايـانش ابـري در شكل 3 نشان داده شده است. در اين معماري، نخستين لايه مربوط بـه سـامانة مـديريت ابـر است كه از يكسو با كاربران انتهايي و از سوي ديگربـا منـابع مجـازي موجـود در ابـردر ارتباط مي باشد. اين سامانه وظيفـه دارد بـا بررسـي تقاضـاهاي دريـافتي از سـوي كـاربران، نيازمندي هاي محاسباتي آنها را استخراج كـرده و متناسـب بـا ايـن نيازمنـدي هـا، سـرويس رايانش ابري مناسبي را كه در پاسخ به اين تقاضاها بايـد ارائـه گـردد، تعيـين نمايـد . بـراي دستيابي به اين منظور، اين سامانه خود از زيرسامانه هاي گوناگوني تشكيل يافتـه اسـت كـه عبارتند از:

¯ بخــش پــايش و نظــارت بــرنحــوة اجــراي تقاضــاهاي دريــافتي، نحــوة پيكربنــدي و به كارگيري منابع و سلامت يا از كارافتادگي آنها (اين بخش بازخوردهـاي مـورد نيـاز براي عملكرد مناسب ساير بخشها مانند بخش توزيع بار و يا مديريت ظرفيت منـابع را تأمين مينمايد.)؛

 ¯ بخش توزيع بار محاسباتي بر روي منابع فيزيكي به منظـور ايجـاد تعـادل بـار حاصـل از ماشين هاي مجازي مورد نياز؛

 ¯ بخش مديريت ظرفيت منابع محاسباتي و ذخيره سازي و مقياس پذيري آنها (افـزايش و يا كاهش ميزان منابع) در صورت نياز؛

 ¯ بخش مديريت امنيت به منظور نظارت بـرورود كـاربران بـه محـيط، نحـوة دسترسـي و ساير فعاليت هاي آنها، و اطمينان از حفظ محرمانگي و يكپارچگي اطلاعـات و داده هـا وامنيت تراكنش هاي كاربران؛

 ¯ بخش مديريت سياست گذاري به منظور پايه گذاري و حفـظ سياسـت هـاي آموزشـي و يادگيري مورد نظر، و همچنين سياست هاي زمانبندي ونحوة تخصيص منابع بـا توجـه به اولويت نيازمندي هاي محيط يادگيري الكترونيكي.

لاية دوم در معماري طراحي شـده، دربرگيرنـدة فضـاي ذخيـره سـازي و ماشـين هـاي مجازي پياده سازي شده به منظور ايجاد محيط يادگيري الكترونيكي برمبنـاي رايـانش ابـري است. در نهايت، پايين ترين لاية معماري از منابع فيزيكي و سخت افزارهـايي تشـكيل يافتـه است كه منابع مجازي مورد نياز در لاية بالاتر براي راه اندازي محيط يادگيري الكترونيكـي در عمل برروي آنها اجرا و پياده سازي مي شوند.

 

 

سامانة مديريت ابر نقش مهمي بر عهده دارد و سطوح مختلف «زيرساخت»، «محتـوا» و «كاربرد» محيط يادگيري الكترونيكـي را مـديريت مـي كنـد. در سـطح زيرسـاخت، ايـن سامانه با به كارگيري فناوري هاي مجازي سـازي سـخت افـزار و نـرم افـزار از پايـداري و در دسترس بودن منابع زيرسـاختي محـيط يـادگيري الكترونيكـي اطمينـان حاصـل مـي كنـد و ظرفيت محاسباتي و ذخيره سـازي مـورد نيـاز در سـطوح ديگـر (محتـوايي و كـاربردي) را تأمين مي نمايـد. مـديريت سـطح محتـوايي محـيط يـادگيري الكترونيكـي، بـه طـور عمـده دربرگيرندة مديريت پايگاه هاي داده و فايل ها و سـرويس هـاي وب مـورد نيـاز بـراي ارائـة محتوا است. در اين سطح علاوه بر حفظ و نگهداري محتوا بايد به مسائل مربوط بـه تـأمين واسط هاي استاندارد برنامه نويسي كاربردها بـراي اسـتفاده از محتـوا نيـز پرداختـه شـود . در نهايت، در سطح كاربرد، اين سامانه به مديريت ابزارهـا و سـرويس هـاي كـاربردي محـيط يادگيري الكترونيكي مي پردازد و واسط هاي تعامل با كاربران و ديگربرنامه هاي كـاربردي را تأمين مي نمايد. به اين ترتيب، براساس طرح معماري پيشنهادي، سرويس هاي نـرم افـزار متناسب با نيازمندي هاي هر يك از كـاربران در محـيط يـادگيري الكترونيكـي، بسـتر و يـا زيرساخت رايانش ابري را در اختيار آنها قرار خواهد داد.

معماري طراحي شده براي سيستم يادگيري و آموزش الكترونيكي (شكل 3) محـدود نيسـت. بـه بيـان ديگـر، در ايـن معمـاري الزامـي  به سرويس هاي قابل ارائة «ابر خصوصي» نيست كه تمام منابع رايانشي و سرويس هاي مختلف مبتني بر آنها (در سـطوح زيرسـاخت، بستر، و نرم افزار) تحت مالكيت و مديريت سازمان ارائه دهندة سرويس يادگيري و آموزش الكترونيكي قرار داشته باشند. هر مؤسسة آموزشي و يا پژوهشي كه بر اساس ايـن معمـاري به ارائة سرويس بپردازد، مي تواند علاوه بر منابع اختصاصي خود از سـرويس هـاي رايـانش ابری که فراهم کنندگان "ابر عمومی"  در اختيار كاربران عمومي قرار مي دهند، نيزاسـتفادهنمایند. براي نمونه مي توان به آمازون به عنوان يكي از فراهم كنندگان مطـرح سـرويس هـاي ابر عمومی اشاره کرد. «ابر محاسباتي كشسان»و «سرویس ذخیره سازی ساده»از جمله سرویس های  وب آمازون هستند هسـتند قابليـت بـه كـارگيري در ايجـاد محـيط يـادگيري  الكترونيكي را دارند. در شكل 4 چگونگي پيـاده سـازي معمـاري پيشـنهادي بـراي سيسـتم يادگيري و آموزش الكترونيكي بر اساس مدل تركيبي سرويس هـاي وب آمـازون و منـابع اختصاصـي مؤسسـة آموزشـي ويـا پژوهشـي ارائـه دهنـدة سـرويس يـادگيري و آمـوزش الكترونيكي (مانند پژوهشگاه علـوم و فنـاوري اطلاعـات ايـران ) نمـايش داده شـده اسـت.  سرويس ذخيره سازي ساده و ابر محاسـباتي كشسـان (اس 3 و ايسـي 2) به كـاربران ايـن امكان را مي دهند كه ظرفيت ذخيـره سـازي و محاسـباتي سيسـتم يـادگيري الكترونيكـي را مطابق نياز خود، به سادگي افزايش يا كاهش دهند و تنها به ميزان منابع مصرفي خود هزينـه بپردازند.

 

 

به اين ترتيب، هر زمان كه منابع خصوصي مؤسسة آموزشـي يـا پژوهشـي مـورد نظـر براي راه اندازي و نگهداري سيستم يادگيري و آموزش الكترونيكي كافي نباشد، مـي تـوان ماشين هاي مجازي مورد نياز آن را بر روي ابر عمومي به اجرا درآورد. بنـابراين، سـرويس یادگیری و آموزش الکترونیکی در یک ابر هیبرید ارائه می شود که با تلفیق سرویس های ابر خصوصی و عمومی در سطوح مختلف زیرساخت، بستر، و نرم افزار از مزایای هر دو مدل برخوردار خواهد بود. به این ترتیب، ضمن ساده تر شدن امکان مقیاس پذیری سیستم، امکان به کارگیری کارآمد و برحسب نیاز منابع فراهم می شود و هزینه های مدیریت منابع، راه اندازی و نگهداری سیستم ارائه دهنده سرویس یادگیری و آموزش الکترونیک کاهش می یابد.

 

 

منابع:

-وکیلی، گلناز(1392). "ارزیابی کارآیی مدل های رایانش ابری در ارائه سرویس های یادگیری الکترونیکی". پژوهشنامه پردازش و مدیریت اطلاعات، دوره 29، شماره 4، تابستان 93.

 

-Vouk, M., S. Averitt, M. Bugaev, A. Kurth, A. Peeler, H. Shaffer, E. Sills, S. Stein, and J. Thompson. 2008. Powered by VCL - using virtual computing laboratory (VCL) technology to power cloud computing. In: 2nd Intl. Conference on the Virtual Computing Initiative (ICVCI), Research Triangle Park, North Carolina, USA.

-Dong, B., Q. Zheng, M. Qiao, J. Shu and J. Yang. 2009. BlueSky Cloud Framework: An ELearning Framework Embracing Cloud Computing. In: Jaatun, M. G., Zhao, G., Rong, C. (eds.) Cloud Computing. LNCS, vol. 5931, pp. 577–582. Springer, Heidelberg.

-Sulistio, A., C. Reich, and F. Doelitzscher. 2009. Cloud Infrastructure & Applications – CloudIA. In: Jaatun, M.G., Zhao, G., Rong, C. (eds.) Cloud Computing. LNCS, vol. 5931, pp. 583–588. Springer, Heidelberg.

آخرین ویرایش در سه شنبه, 07 آذر 1396 ساعت 06:55

نظر دادن

از پر شدن تمامی موارد الزامی ستاره‌دار (*) اطمینان حاصل کنید. کد HTML مجاز نیست.

تهران ، خ کارگر شمالی ، کوچه اشراقی ، خیابان هئیت ، ساختمان گرد آفرید، پارک علم و فناوری دانشگاه تربیت مدرس تهران، پ 15 شماره تماس : 02166582371

درباره ما

امروزه بهره گیری از فناوری اطلاعات در امر یادگیری و یاد دهی یکی از ضرورت های انکارناپذیر است. کاربست فناوری در یادگیری و یاددهی در سطوح مختلف صورت می پذیرد. در آینده کسانی موفق خواهند بود که یاد بگیرند، چگونه یاد بگیرند. روند رشد فناوری اطلاعات و ارتباطات به عبارت دقیق تر فناوری های دانش کاربست آنها در فضاهای یادگیری را اجتناب ناپذیر نموده است. ادامه ..

آمار بازدید

امروز80
دیروز191
این هفته1596
این ماه3697
مجموع109727

2
آنلاین
یکشنبه, 30 دی 1397 11:10
توسعه یافته توسط مارال وب