基于云計算的教育信息公共服務(wù)平臺的構(gòu)建

趙子云　左明章　鄧果

【摘要】云計算的發(fā)展為教育信息公共服務(wù)平臺的構(gòu)建提供了新思路。文章論述了采用云計算構(gòu)建教育信息公共服務(wù)平臺的優(yōu)勢，討論了教育信息公共服務(wù)平臺的云架構(gòu)模式，從云端、通道、終端三個層面分析了教育信息公共服務(wù)平臺的設(shè)施建設(shè)，并對平臺的功能及結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計展開了深入探討。

【關(guān)鍵詞】云計算；教育信息化；教育信息公共服務(wù)平臺

【中圖分類號】G40－057【文獻標識碼】A【論文編號】1009－8097（2012）12－0103－04引言

教育信息公共服務(wù)平臺是教育信息化支撐體系的核心組成部分，是開展教育信息化服務(wù)與應用的基礎(chǔ)平臺環(huán)境，近年來已成為國家與地方各級教育信息化建設(shè)的重點內(nèi)容?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年）》在“教育信息化建設(shè)”重大項目中提出要“建設(shè)有效共享、覆蓋各級各類教育的公共服務(wù)平臺”，在我國經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)教育公共服務(wù)平臺的建設(shè)工作己取得初步成效，上海數(shù)字教育公共服務(wù)平臺、江蘇省教育信息化公共服務(wù)平臺等近期已投入使用。更值得關(guān)注的是，隨著云計算技術(shù)的迅速發(fā)展與不斷推廣，教育云服務(wù)模式逐漸成為教育信息公共服務(wù)平臺建設(shè)的新思路。教育部2012年3月印發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011－2020年）》指出：充分整合現(xiàn)有資源，采用云計算技術(shù)，形成資源配置與服務(wù)的集約化發(fā)展途徑，構(gòu)建穩(wěn)定可靠、低成本的國家教育云服務(wù)模式。目前，一些地區(qū)正在嘗試將云計算技術(shù)與教育信息公共服務(wù)平臺相整合，如江蘇省啟動了教育云初期建設(shè)工程、上海市實施了“云海計劃”中的教育云建設(shè)項目等，這些都是對基于云計算的教育信息公共服務(wù)平臺建設(shè)的積極探索。本文擬以云計算的優(yōu)勢與特點分析為基礎(chǔ)，重點從建設(shè)規(guī)劃和功能結(jié)構(gòu)兩方面對基于云計算的教育信息公共服務(wù)平臺的構(gòu)建開展初步探究。

一、采用云計算構(gòu)建教育信息公共服務(wù)平臺的優(yōu)勢

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新型計算模式。中國網(wǎng)格計算、云計算專家劉鵬認為：“云計算將計算任務(wù)分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務(wù)”。云計算具有超大規(guī)模、高擴展性、虛擬化、高可靠性、通用性、廉價等優(yōu)點。采用云計算構(gòu)建國家教育信息公共服務(wù)平臺，能夠優(yōu)化教育資源配置，促進公共服務(wù)的集約化、效益化、優(yōu)質(zhì)化發(fā)展，形成穩(wěn)定可靠、低成本的運營體系。具體而言，云計算可為構(gòu)建教育信息公共服務(wù)平臺提供以下四個方面的支持：

1、促進平臺建設(shè)的一體化

教育信息公共服務(wù)平臺的構(gòu)建需要依托超大規(guī)模的教育云，涉及眾多結(jié)構(gòu)復雜、功能各異的子系統(tǒng)。云計算具有很高的通用性，平臺借助云計算所構(gòu)造的虛擬化資源池能夠輕松實現(xiàn)不同子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)整合與應用共享，降低了對各個子系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及計算能力的要求。因此，平臺可以在“云”的支撐下構(gòu)造出千變?nèi)f化的應用，并進行統(tǒng)一部署和管理，為用戶提供一體化的服務(wù)。另外，云計算的彈性擴展能力也為平臺建設(shè)規(guī)模的擴大提供了技術(shù)支持。

2、保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定可靠

教育信息公共服務(wù)平臺對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性有很高的要求，云計算通過一系列先進技術(shù)能夠為系統(tǒng)運行提供良好的保障。首先，云計算采用分布式存儲的方式，能夠依據(jù)策略自動分配計算節(jié)點，并在節(jié)點出現(xiàn)故障時將計算任務(wù)轉(zhuǎn)移；其次云計算具有良好的容錯能力和強大的故障恢復能力；此外，集中統(tǒng)一的管理與維護模式也將提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3、降低教育信息化建設(shè)成本

云計算能夠?qū)?shù)量龐大的基礎(chǔ)設(shè)施進行規(guī)?；蚕?，從而有效提高硬件資源的運行效率并節(jié)約能耗，降低教育信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)和運營成本；此外，云計算將為教育機構(gòu)節(jié)省購買和更新基礎(chǔ)設(shè)施的成本，并減少后期硬件維護工作的開銷；目前云服務(wù)一般采用價格低廉的彈性計費模式，可以為平臺提供資金運營方面的借鑒。

4、提供靈活多樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

從服務(wù)內(nèi)容上而言，教育信息公共服務(wù)平臺將匯聚全國范圍內(nèi)的海量資源，為用戶提供豐富多樣的服務(wù)；云計算使用戶能夠在任意時間自動獲取需要的服務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學習資源和工具的隨需隨用，服務(wù)方式便捷高效；在獲取途徑上，用戶可以通過任何接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備登錄云端，接入方式靈活且對終端設(shè)備性能要求較低。

二、基于云計算的教育信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)規(guī)劃

教育信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)規(guī)劃是系統(tǒng)進行宏觀部署和具體實施的依據(jù)。由于平臺建設(shè)是一個長期且復雜的系統(tǒng)工程，涉及業(yè)務(wù)范圍廣、部門多，所以需要以國家政策為指導，從宏觀層面進行統(tǒng)籌規(guī)劃、科學布局，從整體上推進平臺建設(shè)。教育信息公共服務(wù)平臺依托我國公共網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和教育網(wǎng)絡(luò)體系而建，以下從宏觀體系規(guī)劃和設(shè)施建設(shè)兩個方面對平臺的建設(shè)規(guī)劃進行分析。

1、教育信息公共服務(wù)平臺的宏觀體系規(guī)劃

教育信息公共服務(wù)平臺采用區(qū)域云、業(yè)務(wù)云等多種形式的云相結(jié)合的架構(gòu)模式，各云之間互聯(lián)互通，最后由公共教育總云通過基礎(chǔ)設(shè)施層、應用開發(fā)層及服務(wù)共享層實現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件的集中部署、共建共用，如圖1所示。用戶看到的是一體化的平臺，而實際所訪問的服務(wù)可能由其中任何一朵云來提供。

公共教育總云隸屬國家教育部，服務(wù)于全國教育大局?？傇撇粌H提供豐富多樣的教育服務(wù)，還負責將全國范圍內(nèi)呈分布式存儲的資源進行統(tǒng)一部署和調(diào)度?？傇频捏w系由三個層次構(gòu)成：（1）最底層為基礎(chǔ)設(shè)施層，支持基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Infrastructureasaservice，IaaS），是教育信息公共服務(wù)的基礎(chǔ)支撐平臺。該層對硬件資源的使用進行管理和監(jiān)控，為整個系統(tǒng)的運行提供安全高效的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，同時為用戶提供公共存儲、計算、共享帶寬、安全認證等通用服務(wù)和各種支撐工具；（2）應用開發(fā)平層采用平臺即服務(wù)（Platformasaservice，PaaS）的模式構(gòu)建，提供專業(yè)的教育應用引擎用于教學軟件或教育系統(tǒng)的開發(fā)。該層將各種各樣的服務(wù)進行整合并提供給上層應用，開發(fā)人員可以直接創(chuàng)建應用，并將應用部署在教育信息公共服務(wù)平臺上。（3）最高層為應用服務(wù)層，采用軟件即服務(wù)（Softwareasaservice，SaaS）的模式，覆蓋全民學習需求，支持教學、科研、管理等教育領(lǐng)域各方面的信息化應用。用戶通過選擇相應服務(wù)來滿足實際應用需求，而且無需關(guān)心軟件安裝和升級問題。

區(qū)域云是教育信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)重點。以我國行政區(qū)域為劃分單位建設(shè)區(qū)域云，并在各省設(shè)立區(qū)域云服務(wù)中心，負責將區(qū)域內(nèi)所有的教育信息資源進行統(tǒng)一；區(qū)域云內(nèi)部需要建立下屬子云，在子云規(guī)劃方面應該靈活多樣，例如可以依據(jù)地域?qū)κ?、縣進行縱向劃分，也可以按照服務(wù)項目進行橫向部署。在建設(shè)區(qū)域云時應該充分發(fā)揮政府的主導作用，推動一批重點工程和項目以支持整體建設(shè)，同時鼓勵相關(guān)企業(yè)和學校參與建設(shè)和管理，形成良性的市場循環(huán)機制。

業(yè)務(wù)云是針對某個特定的教育階段或者具體的教育業(yè)務(wù)而形成的特色云，依托于學術(shù)機構(gòu)、社會團體、企事業(yè)單位而建，例如幼兒教育云、職業(yè)教育云、遠程教育云、教師聯(lián)盟云等等。目前我國已建有的中國基礎(chǔ)設(shè)施工程、國家基礎(chǔ)教育資源網(wǎng)、中央電教資源中心等匯集了大量優(yōu)質(zhì)資源，它們均可作為業(yè)務(wù)云上的服務(wù)內(nèi)容部署在教育信息公共服務(wù)平臺上。

根據(jù)建設(shè)需要，可以將其他形式的云以合作方式納入教育信息公共服務(wù)平臺的體系之中，例如政府、企業(yè)的私有云等等。這些云同樣能夠為受眾提供教育公共服務(wù)，起到豐富和完善平臺功能的作用。

2、教育信息公共服務(wù)平臺的設(shè)施建設(shè)

教育信息公共服務(wù)平臺的設(shè)施建設(shè)不僅包括云端服務(wù)器集群的部署，還應該考慮到通信設(shè)施建設(shè)和終端設(shè)備配置，這樣才能保證平臺服務(wù)的全面覆蓋，使社會公眾均能享有優(yōu)質(zhì)教育資源。概括而言，設(shè)施建設(shè)可分為云端、通道、終端三個層面。

教育信息公共服務(wù)平臺的云端即由虛擬計算資源整合而成的大型服務(wù)器集群，包括服務(wù)器、存儲設(shè)備、安全設(shè)備等，是平臺所提供的各類服務(wù)的載體。云端設(shè)施建設(shè)的核心理念在于“分布存儲、統(tǒng)一管理”，即每個區(qū)域云或業(yè)務(wù)云所擁有的教育資源均由多個站點共同提供，這些站點分布于全國的各骨干機房，存儲實際的物理資源，通過資源采集和匯聚系統(tǒng)實現(xiàn)硬件設(shè)備的整合和共享，最后交由總云進行統(tǒng)一管理。

通道即在云端和終端之間或者不同云之間進行信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。云服務(wù)對于網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量有較高的要求，因此必須要有面向服務(wù)、結(jié)構(gòu)化、傳輸快、可靠性高的帶寬資源保障教育信息公共服務(wù)平臺的網(wǎng)絡(luò)傳輸。通道設(shè)施的建設(shè)一方面要充分利用各級各類教育基礎(chǔ)設(shè)施，例如已有的教育城域網(wǎng)、校園網(wǎng)、中國教育衛(wèi)星寬帶網(wǎng)等，另一方面要建立高速傳輸?shù)膶Ｓ弥鞲删W(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)，提升網(wǎng)絡(luò)接入能力和管理水平。另外，網(wǎng)絡(luò)接入模式應該多樣化，例如電腦可以通過寬帶接入，移動終端通過Wi－Fi接入，數(shù)字電視通過HFC接入等等。

終端是指用戶連接云的設(shè)備。云計算技術(shù)降低了系統(tǒng)對終端配置的要求，提高了平臺服務(wù)的交互性和移動性。用戶只需要使用任何能夠進行網(wǎng)絡(luò)交互的設(shè)備就能輕松登陸云端，包括電腦、手機、數(shù)字電視或者車載電子設(shè)備等。在終端設(shè)備配置方面，主要是要加強教育機構(gòu)尤其是中小學的信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為師生配備能夠接入云服務(wù)的智能終端教學設(shè)備，例如網(wǎng)絡(luò)教學設(shè)備、電子白板、電子書包等等，從而形成云覆蓋下的網(wǎng)絡(luò)化教學環(huán)境。

三、基于云計算的教育信息公共服務(wù)平臺的功能結(jié)構(gòu)

教育信息公共服務(wù)平臺是教育公共服務(wù)的載體和呈現(xiàn)工具。它以教育機構(gòu)、企業(yè)、學生、教師、社會公眾為服務(wù)對象，通過信息、資源、應用、項目等形式將教育服務(wù)呈現(xiàn)給用戶，以支持教育管理、教學應用、自主學習、教師發(fā)展和終身教育，從而實現(xiàn)服務(wù)全民學習、服務(wù)教育信息化的目標，其功能結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。需要指出的是，功能結(jié)構(gòu)模型并非指教育信息公共服務(wù)平臺的終端界面，而是對整個教育云體系的功能需求及內(nèi)容呈現(xiàn)形式的分析和設(shè)計。

1、平臺功能

教育信息公共服務(wù)平臺面向?qū)W前教育、基礎(chǔ)教育、高等教育、職業(yè)教育、終身教育等各個教育階段，具備以下幾個方面的功能：

在教育管理方面，利用云計算技術(shù)教育信息公共服務(wù)平臺能夠有效整合各級各類教育管理信息系統(tǒng)，建立覆蓋全國的教育管理信息體系，優(yōu)化管理與服務(wù)流程，提高教育決策和服務(wù)水平；平臺支持學校管理信息化，提供教務(wù)管理系統(tǒng)、開發(fā)平臺及辦公軟件等，以推動學校管理的規(guī)范化和現(xiàn)代化學校制度的建設(shè)。

在教學應用方面，教育信息公共服務(wù)平臺為教師和學生提供優(yōu)質(zhì)的教學資源和相關(guān)軟件工具，創(chuàng)設(shè)智能化的網(wǎng)絡(luò)教學環(huán)境，形成開放、互動、共享的信息化教學模式。平臺通過多樣化的服務(wù)來推動信息技術(shù)與教學的深度融合，例如網(wǎng)上課件制作、課堂活動管理、視頻教學、教學評價等等。

在自主學習方面，教育信息公共服務(wù)平臺為用戶構(gòu)建個性化和協(xié)作交流的學習環(huán)境，以支持基于網(wǎng)絡(luò)的學習和探索。用戶可以綜合運用各類學習資源實現(xiàn)信息獲取與知識建構(gòu)，或者利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)作工具實時、在線地進行項目合作，也可以通過自主學習系統(tǒng)獲得個性化的指導和跟蹤服務(wù)。

在教師發(fā)展方面，教育信息公共服務(wù)平臺為教師提供資源共建共享、合作研討、學習管理和評價反饋等多方面的支持，以促進教師的專業(yè)化發(fā)展。教師可以構(gòu)建基于學習型組織的教師共同體，聯(lián)合開展課堂教學研究，也可以參與網(wǎng)絡(luò)研修培訓、學術(shù)交流、職業(yè)競賽、技能鑒定等活動，從而提高業(yè)務(wù)水平。

在終身教育方面，教育信息公共服務(wù)平臺面向全社會提供服務(wù)，支持社區(qū)教育、職業(yè)教育、繼續(xù)教育、農(nóng)村教育等，以促進終身學習體系和學習型社會的建設(shè)。例如提供適合社會各類成員進行繼續(xù)教育的學習資源，開發(fā)完善的終身教育公共信息服務(wù)平臺，構(gòu)建支持開放大學的“學分銀行”系統(tǒng)等等。

2、結(jié)構(gòu)模塊

教育信息公共服務(wù)平臺為用戶提供綜合性教育服務(wù)，從服務(wù)呈現(xiàn)形式上考慮可以劃分為信息、資源、應用、項目四大結(jié)構(gòu)模塊。

信息模塊涉及與教育相關(guān)的普通新聞資訊和專業(yè)性的服務(wù)信息。教育部門可以依托教育信息公共服務(wù)平臺建立信息服務(wù)中心，發(fā)布考試、招生、就業(yè)、留學等公共信息，實現(xiàn)信息的透明化，促進教育行政部門的政務(wù)公開，以加強社會監(jiān)督。作為國家級公共服務(wù)系統(tǒng)，平臺所發(fā)布的信息應具有權(quán)威性、準確性、及時性和豐富性，不僅要為社會公眾提供高質(zhì)量的教育信息服務(wù)，還要為教育事業(yè)的發(fā)展營造良好的輿論氛圍。

資源模塊包括教育資源和娛樂資源兩大類，教育資源是指媒體素材、文獻資料、教學軟件和學習工具等，娛樂資源是指電影、音樂、游戲等具有休閑娛樂功能的大眾資源。云計算具備強大的網(wǎng)絡(luò)存儲和數(shù)據(jù)分析功能，能夠?qū)⒏骷壐黝愘Y源進行分布式存儲和統(tǒng)一管理，提供更加高效的資源存儲、索引和分享服務(wù)，滿足用戶對海量數(shù)據(jù)、個性化服務(wù)的需求，使資源服務(wù)走向開放和共享。

應用模塊是指集成在教育信息公共服務(wù)平臺上的應用服務(wù)。將基于IaaS模式的基礎(chǔ)設(shè)施和基于PaaS模式的開發(fā)平臺作為應用服務(wù)提供給用戶，這是云計算支持下的教育信息公共服務(wù)平臺所具有的特色業(yè)務(wù)模式；平臺可以提供豐富的在線軟件，包括課件制作軟件、知識管理工具、協(xié)作交流軟件等；應用系統(tǒng)的種類同樣豐富多樣，例如教務(wù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)課程平臺、“學分銀行”等。平臺采用動態(tài)伸縮的彈性模式進行架構(gòu)，各個應用服務(wù)模塊并不固定，可以根據(jù)具體情況開發(fā)新軟件或新系統(tǒng)來滿足用戶的需求。

項目模塊主要應用于大型活動開展或工程建設(shè)。系統(tǒng)將教育信息公共服務(wù)平臺上的相關(guān)功能和服務(wù)加以集成，可以開發(fā)出針對大型教育項目的支持系統(tǒng)，用以提供科學管理技術(shù)和其他的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。項目模塊能夠用來開展教育科研、講座會議、職業(yè)培訓等大型活動，或者支持各級各類重點工程建設(shè)，例如開放性大學、遠程教育工程等等。

四、結(jié)束語

云計算的出現(xiàn)為推動教育的創(chuàng)新與變革開辟了新思路。尋找云計算與教育行業(yè)相結(jié)合的發(fā)展道路，對于促進教育公平、實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共建共享以及建設(shè)學習型社會具有重要意義。然而，此類研究目前在我國尚處于起步階段，需要解決的問題還有很多，例如怎樣有效解決教育云的存儲安全、帶寬接入問題，如何建立平臺的生態(tài)化運營機制等等。對這些問題開展深入的研究與探索，對于科學地構(gòu)建我國教育云服務(wù)模式，穩(wěn)步有序地推進教育信息公共服務(wù)平臺的建設(shè)具有重要意義。