云計算在教育信息化中的應用探究

萬利平　陳　燕

摘 要：本文分析了目前教育信息化中存在的一些問題，引入了一種全新的計算模型——云計算。同時，對云計算定義、特點和研究現(xiàn)狀進行了介紹，分析了云計算在信息化教育中的關鍵技術，對云計算在教育信息化中的應用進行了初步的探索。

關鍵詞：云計算云服務教育信息化

中圖分類號：G201 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8454（2009）09-0074-04

隨著網(wǎng)絡的不斷普及，人們在日常的生活和學習中，需要從Internet上獲取大量的信息。同時，隨著人們網(wǎng)絡信息素養(yǎng)的不斷提高，也對網(wǎng)絡服務提出了更高的要求。Internet每天要處理大量的數(shù)據(jù)，面對如此繁重的數(shù)據(jù)處理，如何快速和便捷地處理數(shù)據(jù)，為用戶提供人性化的網(wǎng)絡服務，成為網(wǎng)絡發(fā)展急需解決的問題。

在我國教育信息化發(fā)展的過程當中，受到地理位置、網(wǎng)絡傳輸速度、服務器的數(shù)據(jù)處理能力等諸多因素的影響，產(chǎn)生了教育信息平臺不能滿足師生學習的需要，信息和資源無法有效共享等問題。這些問題成為了教育信息化發(fā)展的瓶頸。因此，我們亟待尋求一種新的技術來解決這些問題。

正是在這種需求背景下，誕生了一種新的網(wǎng)絡計算模型——云計算。它是基于分布式計算，以用戶為中心：數(shù)據(jù)存在于云海之中，你可以在任何時間（Any time）、任何地點（Any where）以某種便捷的方式安全地獲得它或與他人分享。云計算使得Internet變成每個人的數(shù)據(jù)存儲中心、數(shù)據(jù)計算中心。它的出現(xiàn)，將會使用戶以桌面為核

心，轉(zhuǎn)移到以Web為核心，使用網(wǎng)絡存儲與服務，云計算帶領我們進入一個全新的信息化時代——云時代。

一、 云計算簡介

1.云計算的定義

對于云計算的定義，目前尚未形成統(tǒng)一的結(jié)論。Google認為，云計算就是以公開的標準和服務為基礎，以互聯(lián)網(wǎng)為中心，提供安全、快速、便捷的數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡計算服務，讓互聯(lián)網(wǎng)這片云成為每一個網(wǎng)民的數(shù)據(jù)中心和計算中心。IBM認為，云計算是一個虛擬化的計算機資源池，一種新的IT資源提供模式。

雖然大家對云計算的定義不同，但認識較一致的地方是：云計算即“計算服務”（Computing as a Service，CaaS），將數(shù)據(jù)資源作為“服務”可以通過互聯(lián)網(wǎng)來獲取。[1]

云計算（Cloud Computing ）是分布式處理（Distributed Computing）、并行處理（Parallel Computing）和網(wǎng)格計算（Grid Computing）的發(fā)展，或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。它的核心技術是分布式的計算方法，特別強調(diào)虛擬化技術的應用。簡單的說，云計算就是網(wǎng)絡計算，它是一種依托Internet 的超級計算模型，將巨大的資源聯(lián)系在一起，為用戶提供各種IT服務。

2.云計算平臺的模型圖

如圖1所示，在云計算模型的基本結(jié)構當中，核心部分是由多臺計算機組成的服務器“云”，它將資源聚集起來，形成一個大的數(shù)據(jù)存儲和處理中心，同時由服務器中的各種配置工具來支持“云”端的軟件管理、數(shù)據(jù)收集和處理。服務器根據(jù)用戶客戶端提交的數(shù)據(jù)請求，來處理數(shù)據(jù)、返回檢索結(jié)果。按照服務的分類，來實現(xiàn)監(jiān)控和測量，保證服務的質(zhì)量，合理地分配資源，達到資源效益的最大化。最終，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲和超級計算能力。

屆時，我們只需要一臺能上網(wǎng)的電腦，不需關心存儲或計算發(fā)生在哪朵“云”上，但一旦有需要，我們可以在任何地點，用任何設備，如電腦、手機等，快速地獲取資源，享受便捷的云服務。

3.云計算的特點

（１）以數(shù)據(jù)為中心

數(shù)據(jù)是云計算最主要的方面，擁有了數(shù)據(jù)，就擁有了互聯(lián)網(wǎng)。云計算依托分布式數(shù)據(jù)處理技術，有效地解決當前網(wǎng)絡中海量信息的檢索、存儲和管理等問題，數(shù)據(jù)變得更加智能化。

（２）以服務為中心

優(yōu)秀的云服務是吸引用戶的關鍵，云計算一方面是技術的競爭，更重要是安全、人性化的服務競爭。

（３）以用戶為中心

用戶是云服務的對象，讓數(shù)據(jù)和服務圍繞著用戶，你只要明白自己的意圖，便可以把剩下的工作交給計算機或其他終端。

4.云計算的優(yōu)勢

（１）可靠，安全的數(shù)據(jù)存儲中心。用戶可以將數(shù)據(jù)存儲在云端，不用再擔心數(shù)據(jù)丟失，病毒入侵的麻煩，因為在“云”里有世界上最專業(yè)的團隊來幫你管理信息。同時，嚴格的權限管理策略可以幫助你放心地與你指定的人共享數(shù)據(jù)。這樣，你不用花錢就可以享受到最好、最安全的服務。

（２）快速、便捷的云服務。無數(shù)的軟件和服務置于云中，使用起來方便，快捷。軟件在云端，無須下載，動態(tài)的升級。你只需要一臺連上Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的電腦和瀏覽器，就可以隨時隨地獲取云服務。

（３）經(jīng)濟效益。教育機構和企業(yè)不用購買昂貴的硬件設備，只需租用云端的設備，就能方便地構建自己的信息化教育平臺，無論從硬件、軟件上都可以達到效益的最大化。

（４）超強的計算能力。云服務中成千上萬的計算機，形成一個超強的服務器，為用戶提供強大的計算和數(shù)據(jù)處理能力，而這些在個人電腦上是難以實現(xiàn)的。

二、云計算的研究現(xiàn)狀

云計算已經(jīng)在商業(yè)中開始了初步的應用，如Google、微軟、IBM、亞馬遜（Amazon）等IT巨頭都在開始云計算的研究，并開始推出云計算項目。

1.國外的云計算項目

Google：Google是最早推出云計算的公司之一，它擁有海量的數(shù)據(jù)處理能力和先進的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實力巨大，我們?nèi)粘Ｊ褂玫腉oogle搜索功能就是一種典型的云計算，Google還推出了一系列的云計算應用，如：Google Earth、Google Docs、Google Picasa Web、Gmail。同時Google也把云計劃推入到大學中。2007年10月，Google與IBM開始在美國大學校園，包括卡內(nèi)基美隆大學、麻省理工學院、史丹佛大學、加州大學柏克萊分校及馬里蘭大學等，推廣云計算的計劃，這項計劃希望能降低分布式計算技術在學術研究方面的成本，并為這些大學提供相關的軟硬件設備及技術支援。[2]

Amazon.com：彈性計算機云服務，稱之為Amazon web Services，包括四種服務：Simple Storage Service（簡單的存儲服務）；Elastic Compute Cloud（彈性可擴展的云計算服務器）；Simple Queuing Service（一種簡單的消息隊列）；SimpleDB（簡單的數(shù)據(jù)庫管理）。[3] 它可以讓小軟件公司按照自己的需要購買Amazon數(shù)據(jù)中心的處理能力。使得獨立的開發(fā)人員也能夠使用Amazon公司內(nèi)部的計算資源來建立自己的網(wǎng)絡應用，用戶可以根據(jù)自己的需求購買數(shù)據(jù)中心的計算能力。

IBM：IBM推出了“Blue Cloud”計劃，它包括一系列云計算技術的組合，它通過架構一個分布的可全球訪問的資源結(jié)構，藍云使數(shù)據(jù)中心在類似互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下運行，藍云技術將成為此后云計算中心及全新企業(yè)級數(shù)據(jù)中心的技術基礎。[4]

Microsoft：微軟認為“云”-“端”共存，“云”-“端”互動是未來云計算架構的發(fā)展趨勢，正在開發(fā)完全脫離桌面的互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)“Midori”，取代有20多年歷史的Windows操作系統(tǒng)，目的是為了大規(guī)模應用云計算技術。微軟在云時代的浪潮中，推出了一系列的云服務，如：Windows Azure，可以讓用戶在不必搭建自己服務器群的情況下，創(chuàng)建基于互聯(lián)網(wǎng)的各種應用。還有輕巧版的Office應用軟件和最新的Live Mesh中介軟件。微軟所要做的就是將這些用戶通過互聯(lián)網(wǎng)更緊密地連接起來，并通過Windwos Live向他們提供云計算服務。

2.我國的云計算計劃

2008年初，無錫市政府與IBM合作建立了無錫軟件園云計算中心，拉開了云計算在中國的應用。

2008年7月份瑞星推出了“云安全”計劃，瑞星計劃將用戶和瑞星技術平臺通過互聯(lián)網(wǎng)緊密相連，組成一個龐大的木馬/惡意軟件監(jiān)測、查殺網(wǎng)絡。[5]

2008年11月，廣東電子工業(yè)研究院將在東莞松山湖投資2億元建立國內(nèi)第一個“云計算”平臺由廣東電子工業(yè)研究院提供技術和搭建平臺，建立具有自主知識產(chǎn)權的“云計算” 平臺。

3.云計算的教育項目

在教育當中，云計算也已經(jīng)開始了初步的應用。

在美國北卡羅來納州，西蒙公司在格雷漢姆小學首先開展了云計算項目的嘗試，該項目為西蒙教育春雷項目。為了滿足師生日益增長的數(shù)字化學習的需求，西蒙公司為學校600名師生帶來虛擬電腦桌面，終端通過連接“通用云計算服務”來獲取虛擬電腦桌面，同時為學生提供豐富的學習材料。學生不管是在教室、圖書館還是在家，都可以訪問到同一桌面，而無需額外的電腦。

Google宣布在中國大陸啟動云計算學術合作計劃（Academic Cloud Computing Initiative），與中國大學建立學術合作項目，共同推動云計算在中國的普及。清華大學作為中國大陸第一個參與這項計劃的高校，與Google合作開設了“大規(guī)模數(shù)據(jù)處理”課程。在此項合作中，谷歌提供課程資料給清華大學教授整理加工，提供實驗設備并協(xié)助清華大學在現(xiàn)有的計算資源上構建云計算實驗環(huán)境。清華大學在向?qū)W生講授課程的過程中，谷歌工程師也參與講解谷歌的前沿技術（MapReduce 以及 Google File System）等。[2]

三、云計算在教育信息化中應用的技術

1.虛擬化技術：虛擬化是云計算的最主要的特征。虛擬化技術實現(xiàn)了軟件和硬件的分離，用戶只需要在虛擬層運行自己的軟件，而不需要考慮后臺硬件的實現(xiàn)。而且虛擬化還允許資源在服務器上遷移，當一臺服務器超載時，遷移到另一臺服務器上，在教育信息化當中，就可以解決有的服務器過載，而有的服務器閑置的問題，最大化教育資源的利用效率。

2.安全技術：在云端，有全世界最先進的數(shù)據(jù)中心來幫你保存數(shù)據(jù)，有著強大的技術管理團隊來幫你管理提交的數(shù)據(jù)和程序，在教育信息化過程中，我們不必再花費大量的時間來管理數(shù)據(jù)，可以把更多的精力投入到課程的設計當中來。

3.SaaS：SaaS（Software as a Service，軟件即服務）就是以服務的形式訪問網(wǎng)絡上的軟件，人們不必再購買軟件，只需租用軟件，服務商通過瀏覽器就可以把軟件傳遞給用戶，這樣就為中國的教育信息化節(jié)省了大量的資金，我們可以直接租用網(wǎng)絡上的軟件，而且還有很多是免費的，如：Google Docs和Zoho Office就是類似的服

務。

四、云計算在教育信息化中的應用

目前云計算還處于初始階段，但是許多大型的IT公司都推出了各種云服務，既有商業(yè)的，也有教育的，在云計算的浪潮中，我們要把握時機，充分地運用云計算，為我國的教育信息化服務。

1.構建個人網(wǎng)絡學習環(huán)境

在Web2.0 環(huán)境下，個人使用更多的是網(wǎng)絡學習和非正式學習，構建個人網(wǎng)絡學習環(huán)境就顯得尤為重要。在云時代，學習者可以根據(jù)云服務的類型，自由地選擇學習內(nèi)容和學習方式。網(wǎng)絡中有大量的Web2.0工具，如：使用iGoogle我們可以個性化自己的網(wǎng)絡空間，Diigo創(chuàng)建個人的美味書簽，Sakai管理網(wǎng)絡課程等，這些Web2.0工具都屬于云服務的范疇。在云時代，我們就可以輕松、自如地創(chuàng)設人性化的網(wǎng)絡學習環(huán)境。

2.提高網(wǎng)絡學習的效率

云計算以用戶為中心，讓數(shù)據(jù)和服務圍繞著個人，通過云計算平臺強大的計算能力，我們可以輕松地獲取所需的數(shù)據(jù)，不必再為面對大量的數(shù)據(jù)而不知所措，快捷的數(shù)據(jù)檢索、智能的數(shù)據(jù)處理技術、人性化的服務，將會有效地提高學生的學習效率。

3.云計算與開源教育

云計算的發(fā)展，為開源軟件的推廣應用提供了新的契機。云計算的SaaS（軟件即服務）、以服務為中心等等，這些理念都與開源軟件提倡的軟件免費、以服務的形式付費的觀點不謀而合，而且開源軟件的可擴展性和靈活性也完全符合云計算的發(fā)展趨勢。今后云計算平臺要搭建在開源軟件上，而且大部分的應用都是基于開源軟件。Gartner公司最新發(fā)布的報告中就認為，削減成本的壓力將推動大多數(shù)軟件服務提供商以某種方式采用開源軟件的創(chuàng)新技術。在今后兩年的時間里，90%的軟件服務將以某種方式以開源軟件為基礎。我們教育信息化要緊跟云時代的發(fā)展，必須要大力推廣開源教育，促進開源軟件在中小學當中的應用，擺脫當前中小學信息技術教育的單一性，充分挖掘開源教育資源，培養(yǎng)創(chuàng)新型的人才。目前，在我國一些地方已經(jīng)開始開源教育的嘗試，如Ubuntu開源操作系統(tǒng)在中小學信息技術課中的推廣，Moodle課程管理系統(tǒng)的應用等，對開源軟件推入到教育中是一個很好的嘗試，這將是我國教育信息化的一個重大的轉(zhuǎn)變。

4.云計算與教育資源

之前用戶都是從本地來獲取計算資源、應用資源和存儲資源。如圖2所示，在云時代，將本地的教育資源上傳到云計算平臺，轉(zhuǎn)化為云服務，使這些資源比自己所能提供和管理的資源更廉價。云計算除了降低成本外，還有更大的靈活性和可伸縮性。云計算提供者可以輕松地擴展虛擬環(huán)境，提供更大的帶寬或計算資源。這樣我們可以輕松的獲取別人的教育資源，也可以將自己的資源與別人分享，實現(xiàn)教育資源的開放和共享。

5.構建“云”—“地”中介，促進“人”—“云”的交互[7]

在云時代，教育機構如何有效地利用云計算服務于教育信息化，一個有效的方法就是構建“云”—“地”中介，通過中介，為各級教育管理機構提供云服務，如：東行記、海鹽教師博客群、教育大發(fā)現(xiàn)等就是一些初級的云-地中介。通過，“云”—“地”中介，大家共同分享，共同學習，構建云時代的學習共同體，促進了“人”—“云”的交互。

6.以云為平臺，促進教育信息化的多元化發(fā)展

隨著教育信息化的不斷發(fā)展，教育信息資源要不斷增長，服務要向多元化發(fā)展，云計算平臺滿足了這種多元化的需求，從Microsoft 到Google都推出了自己的云計算平臺，我們可以使用他們的云計算平臺，例如現(xiàn)在很多的學校都在利用Google Earth社區(qū)來開展地理課的教學，就是一個很好的利用Google云服務的例子。當然，我們也可以租用網(wǎng)絡空間，創(chuàng)設自己的網(wǎng)絡平臺，既免去了購買大量的硬件設備，又消除了維護系統(tǒng)的煩惱，符合我國目前教育信息化的現(xiàn)狀，也促進了教育信息化的多元發(fā)展。

五、結(jié)束語

云計算目前還處在一個起步階段，還存在很多的問題，如云計算標準的制定、人才的培養(yǎng)等，相信隨著網(wǎng)絡的發(fā)展和技術的成熟，云計算將會成為未來網(wǎng)絡發(fā)展的潮流和趨勢。我們研究云計算，就是希望能夠利用云計算這種新的技術，改進我們的教育信息化，促進教育信息化的發(fā)展，為云計算在教育中的深入應用奠定一個基礎。?筅

參考文獻：

[1]饒少陽.向云計算靠攏[J].信息網(wǎng)絡,2008(8):5-9

[2]中國云計算網(wǎng)[EB/OL].

[3]王萍,張際平.云計算與網(wǎng)絡學習[J].現(xiàn)代教育技術,2008(11):81-84

[4]IBM.IBM Introduces Ready-to-Use Cloud Computing[EB/OL].

[5]瑞星“云計劃,為了你的網(wǎng)絡安全”[EB/OL].http://it.rising.com.cn/new2008/Safety/NewsInfo/2008-07-21/1216607392d48564.shtml 2008-07-16/2008-12-20>

[6]Linux和開源在云計算中的應用[EB/OL].http://server.51cto.com/Trend-103129.htm2008-12-24/2008-12-29>

[7]黎加厚.走向信息化教育“云”服務.PPT,南寧,2008.