基于云計(jì)算的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建策略

張豪鋒，鄧敏杰

（河南師范大學(xué) 教育技術(shù)系，河南 新鄉(xiāng)453007）

基于云計(jì)算的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建策略

張豪鋒，鄧敏杰

（河南師范大學(xué) 教育技術(shù)系，河南 新鄉(xiāng)453007）

隨著數(shù)字化學(xué)習(xí)的普及，構(gòu)建完善的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)已十分重要。但目前的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)存在缺乏統(tǒng)一的部署環(huán)境、可擴(kuò)展性差、資源利用率低、安全性低、缺乏能動(dòng)態(tài)地分配所需計(jì)算等問(wèn)題。通過(guò)分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，研究將云計(jì)算的高可靠性、可擴(kuò)展性、操作靈活、成本效益優(yōu)等優(yōu)勢(shì)，與數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)整合，探究基于云計(jì)算的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，設(shè)計(jì)設(shè)施層、資源層、平臺(tái)層、內(nèi)容層和服務(wù)層的系統(tǒng)架構(gòu)方案及系統(tǒng)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、政策、應(yīng)急處理、規(guī)定和顯示六個(gè)模塊，并提出資源、調(diào)度及預(yù)警、保障、優(yōu)化資源分配、信息安全及實(shí)時(shí)監(jiān)控的管理策略，以提供有效的資源利用并維持?jǐn)?shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)、持續(xù)和諧發(fā)展。

云計(jì)算；數(shù)字化學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)

隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)不再僅局限于課堂，而是以網(wǎng)絡(luò)搜索、學(xué)習(xí)共同體交互等多種方式實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化學(xué)習(xí)已成為一種普遍的學(xué)習(xí)方式，被人們廣泛接受，同時(shí)也給人們的學(xué)習(xí)帶來(lái)了革命性的變化。但是目前數(shù)字化學(xué)習(xí)及數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)仍存在一定的局限性，尤其是在實(shí)現(xiàn)上，構(gòu)建完善的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)已十分重要。學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)是指由學(xué)習(xí)共同體及其現(xiàn)實(shí)的和虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)成的一個(gè)功能整體，學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)者與其他學(xué)習(xí)個(gè)體和學(xué)習(xí)群體之間密切聯(lián)系、相互作用，通過(guò)知識(shí)吸納、內(nèi)化、創(chuàng)新、外化、反饋等過(guò)程實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生［1］。然而，現(xiàn)存的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)存在缺乏統(tǒng)一的部署環(huán)境、可擴(kuò)展性差、計(jì)算資源利用率低、安全性低、存在生態(tài)危機(jī)等問(wèn)題。

目前，云計(jì)算已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)話題，也帶來(lái)了新一代互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算模式，它以服務(wù)的形式提供計(jì)算和儲(chǔ)存資源，也是一個(gè)有潛能的基礎(chǔ)架構(gòu)?；A(chǔ)設(shè)施是數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，能直接影響到其持續(xù)性發(fā)展。目前，通過(guò)“云”來(lái)提供可擴(kuò)展性的服務(wù)和處理、突發(fā)傳送所需資源，在一定程度上已被大量研究者使用。因此，云計(jì)算以服務(wù)的形式提供計(jì)算和儲(chǔ)存資源，也能給數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)提供巨大的價(jià)值。本研究在分析目前數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，將云計(jì)算的一些優(yōu)勢(shì)與數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)整合，探究基于云計(jì)算的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)構(gòu)建策略，從而建構(gòu)一個(gè)生態(tài)、持續(xù)、和諧發(fā)展的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)。

一、數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的組成

美國(guó)教育部《2000年度教育技術(shù)白皮書》將數(shù)字化學(xué)習(xí)定義為：主要通過(guò)因特網(wǎng)進(jìn)行的學(xué)習(xí)與教學(xué)的活動(dòng)。數(shù)字化學(xué)習(xí)具有以下特點(diǎn)：時(shí)空泛在性，資源無(wú)限性，使終身學(xué)習(xí)成為可能，大大提升學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性［2］。近幾年來(lái)，我們目睹了數(shù)字化學(xué)習(xí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程和帶來(lái)的巨大改變。但學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境等因素都可能造成網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)障礙，引起學(xué)習(xí)者認(rèn)知能力、行為、外部環(huán)境三者之間的矛盾和不協(xié)調(diào)［3］，從而影響學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的平衡與可持續(xù)發(fā)展。許多研究者對(duì)這一代數(shù)字化學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者隔離、缺乏教師的反饋、缺乏競(jìng)爭(zhēng)力和所需的能力等表示擔(dān)憂。

數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)是數(shù)字化學(xué)習(xí)發(fā)展的方向。一個(gè)成功的數(shù)字化學(xué)習(xí)需要考慮環(huán)境、教與學(xué)技能、內(nèi)容、支持、組織等因素。數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)是一種有公司參與并通過(guò)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)而聯(lián)系在一起的學(xué)習(xí)共同體。目前，Brodo教授對(duì)于數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)組成要素的觀點(diǎn)，已普遍被國(guó)外相關(guān)研究者所認(rèn)可。Brodo認(rèn)為，數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)這個(gè)術(shù)語(yǔ)是用來(lái)描述在實(shí)施數(shù)字化學(xué)習(xí)解決方案時(shí)所需求的所有組成要素的集合［4］。他認(rèn)為，數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)大致可以分為三大部分：內(nèi)容提供商、顧問(wèn)和基礎(chǔ)設(shè)施。內(nèi)容提供商主要包括配置、期貨和品牌，顧問(wèn)即咨詢?nèi)藛T主要包括策略、補(bǔ)償、信息技術(shù)及相關(guān)實(shí)施，基礎(chǔ)設(shè)施包括學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)、學(xué)習(xí)傳遞系統(tǒng)和相關(guān)工具等。

Chang and Guetl通過(guò)描繪一個(gè)數(shù)字化學(xué)習(xí)發(fā)展所需的全面的構(gòu)建圖，對(duì)Brodo提出的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)組成要素圖進(jìn)行了精簡(jiǎn)［5］，如圖1所示，這些要素體現(xiàn)在：學(xué)習(xí)共同體或其他利益相關(guān)者（被稱為生物單位），如教師、輔導(dǎo)員、內(nèi)容提供商、教學(xué)設(shè)計(jì)者和學(xué)科專家等；學(xué)習(xí)方面的學(xué)習(xí)媒體、技術(shù)和應(yīng)用于傳統(tǒng)教學(xué)方法的工具；物理學(xué)習(xí)環(huán)境的邊界和數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的邏輯邊界；學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部和外部的影響，例如，知識(shí)的演變、教育目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)、文化與社會(huì)方面和社會(huì)、私營(yíng)企業(yè)、利潤(rùn)和非盈利組織和政府的期望等。

二、目前數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題及原因

（一）目前數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

數(shù)字化學(xué)習(xí)已成為一種普遍的學(xué)習(xí)方式，雖已被廣泛接受，但仍存在一些問(wèn)題。作為下一代數(shù)字化學(xué)習(xí)發(fā)展方向的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，其中優(yōu)質(zhì)資源較少，加上海量的學(xué)習(xí)資源分布散亂、不合理，生態(tài)失衡，學(xué)習(xí)者難以迅速地獲取所需信息，降低了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。而且目前初中生課外寫作存在應(yīng)付性強(qiáng)、寫作內(nèi)容空乏等問(wèn)題［6］，沒(méi)有發(fā)揮數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的優(yōu)勢(shì)。因而，對(duì)海量資源實(shí)現(xiàn)有序地管理和規(guī)劃已成為數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)急需解決的問(wèn)題。另外，目前的數(shù)字化學(xué)習(xí)忽略了學(xué)習(xí)者自身的感受，缺乏師生之間的情感交流和反饋，導(dǎo)致學(xué)習(xí)者情緒低下、情感缺失、學(xué)習(xí)熱情衰減，而且?guī)熒换ト狈φ鎸?shí)感、臨場(chǎng)感。

在系統(tǒng)層次上，目前的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)一的部署環(huán)境，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性弱，可擴(kuò)展性差，計(jì)算資源利用率低，無(wú)法處理突發(fā)資源需求，資源的優(yōu)化分配較低，安全性低，缺乏能動(dòng)態(tài)地分配所需計(jì)算、儲(chǔ)存資源的潛在基礎(chǔ)設(shè)施和支持模式等。

（二）存在問(wèn)題的原因分析

數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)存在以上問(wèn)題的原因是多方面的，從宏觀上看，有數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部和外部雙重原因。內(nèi)部原因首先表現(xiàn)在對(duì)學(xué)習(xí)共同體的形成意識(shí)淡薄，沒(méi)有充分考慮到“以人為本”的理念，對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求、方式等關(guān)注的較少；其次是數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育不成熟，系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力較弱。數(shù)字化學(xué)習(xí)是伴隨著網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生的一種新型學(xué)習(xí)方式，數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)本身仍處在發(fā)育階段，還不成熟，系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力還有待提高。除內(nèi)因外，還有一些社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)本身的經(jīng)濟(jì)、政治、文化發(fā)展參差不齊等外部原因。

從微觀層面考慮，各種問(wèn)題產(chǎn)生的原因又不盡相同。目前的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬技術(shù)等技術(shù)及計(jì)算模式的不成熟，物理機(jī)器通常是簡(jiǎn)單而純粹的堆疊，并部署和分配大部分資源給某些特定的任務(wù)，缺乏統(tǒng)一的部署環(huán)境、可擴(kuò)展性差，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)按需分配資源，降低了資源的利用效率。另外，由物理機(jī)器造成的一些軟、硬件故障，使服務(wù)質(zhì)量下降，數(shù)據(jù)安全性降低。而且現(xiàn)存的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)缺乏能動(dòng)態(tài)地分配所需計(jì)算、儲(chǔ)存資源的潛在基礎(chǔ)設(shè)施和支持模式，信息資源組織、管理不便捷，信息安全管理不到位等。

（三）引入云計(jì)算的原因

作為對(duì)追求理想技術(shù)和探索新的學(xué)習(xí)方式的一種寄托，云計(jì)算一出現(xiàn)，就受到了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的積極關(guān)注。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）發(fā)布的云計(jì)算的定義是：云計(jì)算是一種服務(wù)模式，這種模式下，用戶能夠方便地、按需訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)共享池中的可配置資源（如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用程序和服務(wù)），這些共享資源可以通過(guò)最少的努力或通過(guò)與服務(wù)提供者最少的交互得以迅速獲取和發(fā)布。云計(jì)算是當(dāng)前一個(gè)熱門的研究領(lǐng)域。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)，將分布在各地的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心連成一體，將資源利用最大化，用戶可以突破時(shí)間、地域的限制隨時(shí)獲取自己所需要的應(yīng)用和數(shù)據(jù)，而且通過(guò)高度共享的云平臺(tái)，用戶之間可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和數(shù)據(jù)的快捷共享與高效協(xié)作。云計(jì)算以共享資源、強(qiáng)大的信息服務(wù)載體、高度安全性、高聚合性、虛擬化、可擴(kuò)展性、服務(wù)可用性、低成本投入、使用便捷等優(yōu)勢(shì)，得到各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注。

針對(duì)目前數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，可以將云計(jì)算技術(shù)與數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行整合。在云計(jì)算環(huán)境下，構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，提供具有高可靠性、可擴(kuò)展性、操作靈活、有成本效益、能自我調(diào)控和服務(wù)質(zhì)量擔(dān)保的基礎(chǔ)設(shè)施，具體體現(xiàn)如下。

1.大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施。云計(jì)算底層基礎(chǔ)擁有相當(dāng)大的硬件規(guī)模，并且由于云計(jì)算的普適性，其所提供的服務(wù)并不針對(duì)某一具體的應(yīng)用，同一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)可以運(yùn)行不同用戶的不同應(yīng)用，可以提供有服務(wù)質(zhì)量擔(dān)保的基礎(chǔ)架構(gòu)，解決了傳統(tǒng)的計(jì)算模式中用昂貴的價(jià)格換取強(qiáng)大的計(jì)算能力的弊端。

2.高可靠性和易擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在云端，并多副本容錯(cuò)及計(jì)算節(jié)點(diǎn)策略的使用，使得云計(jì)算比本地計(jì)算具有更高的可靠性。而且，“云”的規(guī)模可以根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，以滿足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的變化。

3.動(dòng)態(tài)按需分配資源。云計(jì)算提供一種可以調(diào)用的虛擬化資源池，從而可以根據(jù)負(fù)載動(dòng)態(tài)重新配置，并按用戶需求動(dòng)態(tài)分配資源，提高了資源的利用率。云計(jì)算也可以便捷地得到所需計(jì)算并存儲(chǔ)資源。另外，通過(guò)自動(dòng)資源管理以及虛擬化的資源池，可以處理突發(fā)事件，也能實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)密集型的任務(wù)，在一定程度上降低了成本。另外，云計(jì)算采用了底層硬件架構(gòu)與上層應(yīng)用程序協(xié)同設(shè)計(jì)的方案，并通過(guò)虛擬化技術(shù)的運(yùn)用，將數(shù)據(jù)中心的資源虛擬化為資源池，實(shí)現(xiàn)主機(jī)資源到虛擬機(jī)的映射，并可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)按需分配資源，提高了資源的利用率。

利用云計(jì)算技術(shù)可以存儲(chǔ)海量的資源、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的并發(fā)訪問(wèn)及數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化管理，增強(qiáng)用戶的同時(shí)操作與在線交互，實(shí)現(xiàn)從海量資源迅速獲取有價(jià)值的信息，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。另外，云計(jì)算提供了相對(duì)安全、可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，用戶將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)云端，從而提高了數(shù)據(jù)的安全性。

三、構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的策略

（一）架構(gòu)策略

在數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的架構(gòu)中，可持續(xù)的數(shù)字化學(xué)習(xí)是評(píng)價(jià)其成功的關(guān)鍵因素之一［7］?；谠朴?jì)算的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)主要由設(shè)施層、資源層、平臺(tái)層、內(nèi)容層和服務(wù)層五部分組成。其中，設(shè)施層提供系統(tǒng)的物理設(shè)施，確保數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)能正常運(yùn)行，資源層是數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的資源庫(kù)。云計(jì)算平臺(tái)層用來(lái)管理這些資源，通過(guò)虛擬化技術(shù)確保資源的穩(wěn)定性和可靠性，也利于學(xué)習(xí)者進(jìn)行可持續(xù)的學(xué)習(xí)。數(shù)字化學(xué)習(xí)資源是數(shù)字化學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，因而資源層是數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)能量的來(lái)源，平臺(tái)層是數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)能量的維持，并為內(nèi)容層和服務(wù)層提供計(jì)算和儲(chǔ)存能量；內(nèi)容層主要由數(shù)字化學(xué)習(xí)的各種虛擬資源組成，包括網(wǎng)絡(luò)文件及數(shù)據(jù)庫(kù)文件、學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)等，可以用來(lái)進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)內(nèi)容的存儲(chǔ)、維護(hù)和管理，同時(shí)也為服務(wù)層提供一些程序接口和規(guī)范；服務(wù)層由各種數(shù)字化學(xué)習(xí)服務(wù)、通訊等組成，為學(xué)習(xí)者和其他層提供一些服務(wù)功能和各程序間的交互接口。

（二）模塊策略

基于云計(jì)算的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)有六個(gè)模塊：系統(tǒng)管理模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、政策模塊、應(yīng)急處理模塊、規(guī)定模塊和顯示模塊。系統(tǒng)管理模塊負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)管理功能，包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理和生態(tài)管理等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)信息的查詢與管理以及數(shù)字化學(xué)習(xí)信息的共享與發(fā)布。用戶通過(guò)云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，利用Web瀏覽器根據(jù)權(quán)限在線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、輸入、更新、維護(hù)、查詢等操作，以保證數(shù)字的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊管理著各種空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，能為用戶提供相應(yīng)的信息。而生態(tài)管理需要充分考慮數(shù)字化學(xué)習(xí)的特征，利用生態(tài)學(xué)的理論和方法，密切結(jié)合現(xiàn)代管理學(xué)的基本原理，突破傳統(tǒng)的數(shù)字化學(xué)習(xí)的局限，充分利用現(xiàn)代學(xué)習(xí)生態(tài)管理的技術(shù)，推進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)的綜合規(guī)劃與利用，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)的效率，促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展。另外，生態(tài)管理也可以促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)的科學(xué)規(guī)劃和系統(tǒng)管理。

政策模塊提供建立和維護(hù)教學(xué)與學(xué)習(xí)策略、運(yùn)行時(shí)間和資源調(diào)度策略［8］。根據(jù)從實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊和系統(tǒng)管理模塊獲得的數(shù)據(jù)，政策模塊建立具體的解決方案，進(jìn)而觸發(fā)規(guī)定模塊。政策模塊也根據(jù)一些數(shù)字化學(xué)習(xí)政策，決定哪種物種在資源調(diào)度上得到更高的優(yōu)先權(quán)，以保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的運(yùn)行。在應(yīng)急處理模塊，部分策略是必須由擁有相應(yīng)權(quán)限的系統(tǒng)管理員手動(dòng)處理用戶的請(qǐng)求，可以用來(lái)處理突發(fā)的資源需求或者內(nèi)部糾紛。應(yīng)急處理模塊用于修訂、調(diào)整并提高資源的配置和管理，也可根據(jù)學(xué)習(xí)者自身?xiàng)l件的不同建立不同使用模式，進(jìn)行最優(yōu)學(xué)習(xí)路徑分析，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)的效率。應(yīng)急處理模塊是對(duì)政策模塊的一種有效補(bǔ)充，而其特權(quán)高于政策模塊。規(guī)定模塊開始于對(duì)政策模塊和應(yīng)急處理模塊所制定的資源配置或指揮調(diào)度方案的執(zhí)行，并在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)配置用戶或物種所需的資源。顯示模塊可以快速顯示數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中數(shù)字化學(xué)習(xí)資源專題信息、應(yīng)急預(yù)案、反饋信息等，以及進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)的放大、縮小、分層顯示等。該模塊可以為用戶提供學(xué)習(xí)路徑與導(dǎo)航的作用，也可顯示一些用戶相關(guān)的請(qǐng)求信息，如IP地址、用戶名和密碼等。

（三）管理策略

數(shù)字化學(xué)習(xí)是一個(gè)戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，生態(tài)化的資源組織和調(diào)度管理非常有必要。云計(jì)算采用虛擬化的資源管理，而云計(jì)算的動(dòng)態(tài)性和異構(gòu)性，決定了資源調(diào)度系統(tǒng)的復(fù)雜性。對(duì)于云計(jì)算服務(wù)提供商來(lái)說(shuō)，其關(guān)鍵是如何對(duì)用戶申請(qǐng)的計(jì)算資源進(jìn)行分配和管理。為保證數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)高效地運(yùn)行，在數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)中，也可引入云計(jì)算環(huán)境中的虛擬資源的劃分預(yù)留管理、調(diào)度及預(yù)警管理、保障管理等策略。

1.資源管理。在數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者通過(guò)系統(tǒng)的交互接口以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的方式進(jìn)行訪問(wèn)，其中提供的服務(wù)目錄是學(xué)習(xí)者可以訪問(wèn)的所有服務(wù)，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)系統(tǒng)提供的交互接口從服務(wù)目錄中選取并調(diào)用服務(wù)；學(xué)習(xí)者的服務(wù)請(qǐng)求傳遞給系統(tǒng)的相應(yīng)模塊后，將為用戶分配合適的資源，并從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)和配置工具，為用戶提供數(shù)字化運(yùn)行環(huán)境；云計(jì)算的云端系統(tǒng)管理員使用一些系統(tǒng)管理軟件和配置工具為用戶提供計(jì)算和存儲(chǔ)資源；用戶通過(guò)系統(tǒng)交互接口獲取自己所申請(qǐng)的服務(wù)，并通過(guò)相應(yīng)模塊顯示服務(wù)信息。由于云計(jì)算采用了成熟的虛擬化技術(shù)，將數(shù)據(jù)中心的資源虛擬化為資源池，通過(guò)簡(jiǎn)化的服務(wù)接口，使用戶可以通過(guò)各種終端設(shè)備享受云提供的各種服務(wù)。在云計(jì)算環(huán)境下，數(shù)據(jù)中心的一臺(tái)主機(jī)資源可以根據(jù)用戶的需求映射到多臺(tái)虛擬機(jī)上，因此，基于云計(jì)算的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的資源管理需要提供對(duì)資源的檢測(cè)以及主機(jī)到虛擬機(jī)的映射功能。

2.調(diào)度和預(yù)警管理?；跀?shù)字化學(xué)習(xí)對(duì)內(nèi)容、平臺(tái)和應(yīng)用訪問(wèn)的一些規(guī)范和要求，政策模塊在一定程度上能夠預(yù)測(cè)訪問(wèn)負(fù)載，在達(dá)到高峰前自動(dòng)預(yù)調(diào)度熱門的內(nèi)容、平臺(tái)和應(yīng)用等相關(guān)資源，以保證并發(fā)訪問(wèn)的性能。充分利用調(diào)度管理，系統(tǒng)將會(huì)提供良好的性能，確保全面優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)較小的資源冗余和獲取較優(yōu)的成本效益。在引入的調(diào)度管理中，有可能會(huì)帶來(lái)平均響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)或資源轉(zhuǎn)向其他方式等負(fù)面影響。在系統(tǒng)中，一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到其極值，政策模塊將把它當(dāng)成陷入危機(jī)，并建立相應(yīng)的調(diào)度方案，然后觸發(fā)相應(yīng)的模塊來(lái)分配備用或閑置資源到目標(biāo)物種以緩解危機(jī)［8］。因?yàn)閿?shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)中調(diào)度過(guò)程的發(fā)生并不會(huì)影響用戶的正常使用，因而不會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生干擾信息。通過(guò)使用預(yù)警管理，數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)能處理突發(fā)資源需求并及時(shí)分配優(yōu)化資源，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.保障管理。數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施由大量的物理機(jī)器組成，因而一些硬件／軟件故障將是不可避免的。由于這些故障，數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量將下降，一些物種甚至?xí)馐転?zāi)難。通過(guò)采用一些保障管理措施，能迅速地從不可避免的硬件／軟件故障中得到恢復(fù)。一旦從實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊發(fā)現(xiàn)機(jī)器出現(xiàn)故障，物種將由高優(yōu)先權(quán)緊急地產(chǎn)生候選資源來(lái)替代，減少故障帶來(lái)的危害。另外，如果一些物種的訪問(wèn)量低，屬于它的資源也將降低。當(dāng)一個(gè)物種的配置和資源消耗接近其底端值時(shí)，政策模塊要求應(yīng)急處理將其標(biāo)記為滅絕物種。通過(guò)保障管理，數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)促進(jìn)一個(gè)物種的演化或滅絕以保證其代謝和資源的使用，從而確保物種的整體素質(zhì)和有效的資源利用，促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)、持續(xù)、和諧地發(fā)展。

此外，數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的信息安全管理也是很重要的［9］。在云計(jì)算環(huán)境下，數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的信息安全管理，可以從確保信息安全管理、創(chuàng)建策略程序、相關(guān)措施的實(shí)施和監(jiān)控等方面開展，具體體現(xiàn)在平衡結(jié)構(gòu)利益、文化交流、信譽(yù)協(xié)調(diào)、組織同步、許可證規(guī)范以及技術(shù)維度等方面。

數(shù)字化學(xué)習(xí)已經(jīng)成為一種被廣泛接受的學(xué)習(xí)模式，但作為數(shù)字化學(xué)習(xí)發(fā)展方向的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)仍存在一定的局限性。目前的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)中，物理機(jī)器通常是簡(jiǎn)單而純粹的堆疊，并部署和分配大部分資源給某些特定的任務(wù)，缺乏統(tǒng)一的部署環(huán)境、計(jì)算資源利用率低、安全性低等。本研究探討了基于云計(jì)算的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的架構(gòu)、模塊、管理等構(gòu)建策略，初步實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可靠性高、操作靈活性大、能自我調(diào)控和有服務(wù)質(zhì)量擔(dān)保的數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，整合了云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，并采用一些管理措施來(lái)確保教與學(xué)活動(dòng)、生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和運(yùn)行。相關(guān)研究認(rèn)為，云計(jì)算將是下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的方向，但如何更好地將云計(jì)算與數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合，在數(shù)字化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)中充分發(fā)揮云計(jì)算技術(shù)和云服務(wù)的優(yōu)勢(shì)，仍需相關(guān)研究者做進(jìn)一步深入研究。

［1］張豪鋒，卜彩麗.略論學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)［J］.中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2007（4）.

［2］李雪梅，郝立興，戴新菊，等.個(gè)人因素對(duì)E－learning的影響分析［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2010（2）.

［3］張豪鋒，李海龍.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)障礙分析及其對(duì)策研究［J］.河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2011（2）.

［4］J.A.Brodo.Today’s Ecosystem of e－learning［DB／OL］.（2006－09－21）［2010－08－12］http：／／www.richardson.com／pdf／ecosystem.pdf.

［5］V.Chang，C.Guetl.E－Learning Ecosystem （ELES）——A Holistic Approach for the Development of More Effective Learning Environment for Small－and－Medium Sized Enterprises（SMEs）［C］.Proceedings of the Inaugural IEEE International Conference on Digital Ecosystems and Technologies.Piscataway：IEEE Press，2007：440－445.

［6］張豪鋒，李小娟，易小珍.運(yùn)用博客進(jìn)行初中生課外寫作訓(xùn)練的研究［J］.中國(guó)電化教育，2011（3）.

［7］Bhavani Sridharan，Hepu Deng，Brian Corbitt.Critical success factors in e－learning ecosystems：aqualitative study［J］.Journal of Systems and Information Technology，2010（4）.

［8］Bo Dong，Qinghua Zheng，Jie Yang，Haifei Li，Mu Qiao.An E－learning Ecosystem Based on Cloud Computing Infrastructure［C］.2009Ninth IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies，New York：IEEE Computer Society，2009：125－127.

［9］Vanessa Chang，Lorna Uden.Governance for E－learning Ecosystem［C］.2008Second IEEE International Conference on Digital Ecosystems and Technologies，Piscataway：IEEE Press，2008：340－345.

［責(zé)任編輯 孫景峰］

Based on Cloud Computing’s E－learning Ecosystem Construction Strategy

ZHANG Hao－feng，et al
（Henan Normal University，Xinxiang 453007，China）

With the popularity of digital learning，building perfect e－learning ecosystem is very important.But the current e－learning ecosystem exist some problems，for example lack of unified deployment environment，poor scalability，low utilization of resources，poor safety and short of dynamic allocation of computation required，etc.By analyzing causes of these problems，the study integrate e－learning ecosystem with cloud computing which has some advantages of high reliability，expansibility，flexible operation and excellent cost－effective，etc.This research explore an e－learning ecosystem construction that is based on cloud computing，design the system architecture scheme which includes facilities layer，resources layer，platform layer，content layer，service layer，and six module which includes system management，real－time monitoring，policy，emergency treatment，provisions and shows.Finally it proposes optimization resource，scheduling，warning，indemnity，optimizing the resources distribution，information security and real－time monitoring management strategy to provide effective resource utilization and maintain the ecologization，sustainable and harmonious development of e－learning ecosystem.

cloud computing；E－learning；E－learning ecosystem

G40－057

A

1000－2359（2012）01－0231－05

張豪鋒（1959—），河南洛陽(yáng)人，河南師范大學(xué)教育技術(shù)系教授，主要從事教育技術(shù)理論及應(yīng)用研究。

2011－09－20