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智慧教室教学系统的设计与实现

刘春祥  
【摘要】:智慧教室教学系统的建设目的是采用数据采集技术、智能分析技术、计算机网络通信和计算机软件等技术,以云计算及物联网为基础,迎合当今公认的IT基础架构发展的趋势,将传统的教学业务流程和智能的IT流程匹配起来,构建以互动教学为核心要素、智慧教室为技术支撑,以信息化、自动化、互动化为特征的智慧教室教学系统。本系统将教学业务拆分为基础构建模块,建立一个智慧教室教学使用的基于B/S架构的网络应用平台,通过与教育云平台的互联互通,实现优质教育资源信息的共享,扩大其应用和推广,全面提升教学质量。智慧教室教学系统是以智慧教室的构建为技术支撑的,关键是将智慧教室内繁杂的设备系统进行统一集中管理,从而构建一个与教学业务流程对接良好的设备网络管理层。其硬件平台以光载无线交换机及其分布式无线系统为中心进行构建,主要是将智慧教室内的设备系统加载Wi Fi模块与光载无线交换机组成一个无线局域网接入教学系统。另外,智慧教室针对不便以无线方式接入的设备系统采用智能接入网关及其分布式有线系统进行布局,组成一个有线局域网接入教学系统,这样的设计就保证了在物联网应用的基础上构建了一个功能完善的智慧教室教学系统综合应用平台。智慧教室教学系统软件设计基于B/S模式开发,采用了Spring MVC三层架构以及Java、Eclipse、My SQL数据库等技术,软件架构以满足跨平台需求为核心要素,分别按照数据表示层、功能应用层、数据处理层以及接口适配层的软件模块配置方式进行设计,不仅有效地提升了系统的操作性,还增强了用户的切身体验。系统各个模块之间的数据共享采用数据与消息总线的标准规约进行通信,从而形成规模可伸缩的松耦合分布式体系,用户对网络和需求的增长不需要重新构建系统。由于教学系统是提供给学校师生多级用户使用,所以优化系统事务响应时间、成功率以及CPU和内存的占用率成为保障教学系统多用户登录使用情况下的负载均衡及故障接管的关键。通过构建“Linux-Nginx-tomcat”分布式集群服务器,使用lvs做负载平衡和双机热备,提升系统事务响应时间、成功率,降低CPU和内存的占用率。通过上述的设计,满足了智慧教室教学系统性能需求和功能性的需求,并且经过实际的测试验证了本系统具有较高的实用价值和可扩展性。


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