基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)

□文/張 天

（河北聯(lián)合大學(xué) 河北·唐山）

一、云計(jì)算的含義與特點(diǎn)

（一）云計(jì)算的含義。云計(jì)算是在分布式系統(tǒng)、網(wǎng)格計(jì)算等發(fā)展的基礎(chǔ)上提出的一種新型計(jì)算模型，是一種新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)的方法，它面對(duì)的是超大規(guī)模的分布式環(huán)境，核心是提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云計(jì)算借用了量子物理中的“電子云”思想，強(qiáng)調(diào)說(shuō)明計(jì)算的彌漫性、無(wú)所不在的分布性和社會(huì)性特征。在云計(jì)算中，用戶所處理的數(shù)據(jù)并不存儲(chǔ)在本地，而是保存在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心，用戶所需的應(yīng)用程序并不運(yùn)行在用戶的個(gè)人電腦、手機(jī)等終端設(shè)備上，而是運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)上大規(guī)模的服務(wù)器集群中。提供云計(jì)算服務(wù)的企業(yè)負(fù)責(zé)管理和維護(hù)這些數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)作，為用戶提供足夠強(qiáng)大的存儲(chǔ)空間和計(jì)算能力。用戶只需能夠接入互聯(lián)網(wǎng)，就可以通過(guò)電腦、手機(jī)等終端設(shè)備，在任何地點(diǎn)方便快捷地使用數(shù)據(jù)和服務(wù)，而不需關(guān)心存儲(chǔ)或計(jì)算發(fā)生在哪朵“云”上?？梢?jiàn)，云計(jì)算將改變傳統(tǒng)以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)模式，Web將成為交往聚合與設(shè)備聚合的中樞，最終改變?nèi)藗儷@取信息、分享內(nèi)容和互相溝通的方式。

（二）云計(jì)算相關(guān)技術(shù)

1、云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算。云計(jì)算技術(shù)是網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展，兩者有許多相似之處，都希望利用大量計(jì)算機(jī)，構(gòu)建出強(qiáng)大的計(jì)算能力。云計(jì)算環(huán)境可通過(guò)快速提供運(yùn)行網(wǎng)格應(yīng)用的物理和虛擬服務(wù)器來(lái)支持網(wǎng)格計(jì)算。同時(shí)，云計(jì)算也支持非網(wǎng)格環(huán)境，比如標(biāo)準(zhǔn)的三層Web架構(gòu)或Web2.0應(yīng)用。兩者之間的主要區(qū)別在于：從服務(wù)角度來(lái)看，網(wǎng)格計(jì)算一般更重視異質(zhì)資源整合，而云計(jì)算更重視提供基礎(chǔ)服務(wù)。為了方便管理，并充分運(yùn)用服務(wù)器的效能，云計(jì)算使用了虛擬化技術(shù)；網(wǎng)格運(yùn)算通常只使用專屬的應(yīng)用協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，而云計(jì)算當(dāng)前則存在多種技術(shù)架構(gòu)。

2、云計(jì)算與虛擬化技術(shù)。虛擬化是云計(jì)算最強(qiáng)調(diào)的特點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，虛擬化通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，是把物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬌峡梢怨芾淼馁Y源。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程。在云計(jì)算環(huán)境下，虛擬技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)虛擬成一個(gè)資源池，統(tǒng)一靈活調(diào)配。每一個(gè)應(yīng)用部署的環(huán)境和物理平臺(tái)無(wú)關(guān)，通過(guò)虛擬平臺(tái)進(jìn)行管理實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用的擴(kuò)展、遷移和備份。

3、云計(jì)算與 SaaS。SaaS（軟件即服務(wù)）是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)形式交付和使用軟件的業(yè)務(wù)模式。據(jù)Gartner公司估計(jì)，到2011年，25%的軟件將通過(guò)服務(wù)模式發(fā)布，SaaS將會(huì)逐漸成為軟件行業(yè)主流的應(yīng)用模式。但是，隨著SaaS軟件客戶的增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)和帶寬等基礎(chǔ)資源逐步成為發(fā)展的瓶頸。云計(jì)算為SaaS的發(fā)展提供了條件，服務(wù)商可以選擇云計(jì)算平臺(tái)，使用云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)，通過(guò)低廉的價(jià)格，為海量的用戶群提供更為穩(wěn)定、快速、安全的應(yīng)用和服務(wù)。

（三）云計(jì)算的特點(diǎn)

1、可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。云計(jì)算提供了最為可靠安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，數(shù)據(jù)（如文檔和媒體）將會(huì)自動(dòng)同步，通過(guò)Web可在所有的設(shè)備上使用。這樣避免了用戶將數(shù)據(jù)存放在個(gè)人電腦上可能造成的數(shù)據(jù)丟失或病毒等問(wèn)題。同時(shí)，云計(jì)算通過(guò)嚴(yán)格的權(quán)限管理策略支持?jǐn)?shù)據(jù)的共享。

2、方便、快捷的云服務(wù)。云計(jì)算時(shí)代，用戶將不需要安裝和升級(jí)電腦上的各種應(yīng)用軟件，只需要具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，就可以方便快捷地使用云計(jì)算提供的各種服務(wù)。這將有效地降低技術(shù)應(yīng)用的難度曲線，進(jìn)一步推動(dòng)Web服務(wù)發(fā)展的廣度和深度。

3、強(qiáng)大的計(jì)算能力。云計(jì)算為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以為普通用戶提供每秒10萬(wàn)億次的運(yùn)算能力，完成用戶的各種業(yè)務(wù)要求。這種超級(jí)運(yùn)算能力在普通計(jì)算環(huán)境下是難以達(dá)到的。

4、經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)預(yù)計(jì)，相對(duì)于機(jī)構(gòu)自身運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心而言，云計(jì)算服務(wù)提供商的存儲(chǔ)成本一般只有其1/10，而帶寬成本只有1/2，計(jì)算處理能力成本只有1/3。這將幫助一些機(jī)構(gòu)以低廉的架構(gòu)成本進(jìn)行運(yùn)作。

二、云計(jì)算對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的影響

在教育領(lǐng)域，2007年10月，Google和IBM聯(lián)合宣布推廣“云計(jì)算”的計(jì)劃，包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校在內(nèi)的多所高校都參加了該項(xiàng)計(jì)劃，我國(guó)的清華大學(xué)也于2008年3月加入了此項(xiàng)計(jì)劃。通過(guò)這項(xiàng)計(jì)劃，高校的研究者能夠更方便地利用Google和IBM的云計(jì)算資源，搭建出各種創(chuàng)新性的應(yīng)用。

傳媒學(xué)家麥克盧漢認(rèn)為“任何技術(shù)都傾向于創(chuàng)造一個(gè)新的人類環(huán)境”。云計(jì)算模式將為教育領(lǐng)域拓展出一個(gè)嶄新的學(xué)習(xí)空間，也為信息共享、信息協(xié)作和學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一個(gè)全新的環(huán)境。隨著云計(jì)算模式的逐漸發(fā)展和普及，學(xué)校、教育機(jī)構(gòu)和個(gè)人的信息處理會(huì)逐漸遷移到“云”上，這將對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)帶來(lái)積極的影響。一方面學(xué)習(xí)者可以通過(guò)云計(jì)算提供的服務(wù)，自由地選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，更好地利用信息資源和服務(wù)；另一方面教育管理機(jī)構(gòu)和教育科研工作者能更好地管理教學(xué)資源、開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。對(duì)于我們教育技術(shù)工作者來(lái)說(shuō)，掌握云計(jì)算技術(shù)的思想和應(yīng)用模式，并在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中進(jìn)行應(yīng)用，將對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)帶來(lái)新的推動(dòng)。

（一）學(xué)習(xí)者。云計(jì)算是學(xué)習(xí)者方便快速地構(gòu)建個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境的有效手段，將支持并推動(dòng)個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境和非正式學(xué)習(xí)的發(fā)展。

1、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境。Web2.0環(huán)境下，以學(xué)習(xí)者為中心的個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境將是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的發(fā)展趨勢(shì)，非正式學(xué)習(xí)將在學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)中占據(jù)越來(lái)越大的比重。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)已不再被局限在學(xué)校機(jī)構(gòu)的范圍中，而是更廣泛的、學(xué)習(xí)者可自行創(chuàng)建和管理的空間，學(xué)習(xí)活動(dòng)也更多地由學(xué)習(xí)者自己而不是學(xué)校機(jī)構(gòu)來(lái)控制。學(xué)習(xí)者控制和管理個(gè)人學(xué)習(xí)，選擇所需要的學(xué)習(xí)資源和服務(wù)，不同的學(xué)習(xí)者會(huì)選擇不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容和工具來(lái)創(chuàng)建其個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境。在云計(jì)算支持下，個(gè)人學(xué)習(xí)環(huán)境的基本要素如文本、音視頻、培訓(xùn)等都可以由云服務(wù)實(shí)現(xiàn)控制和管理。學(xué)習(xí)者只需要通過(guò)瀏覽器即可獲取構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境所需的數(shù)據(jù)和服務(wù)，而不需再掌握復(fù)雜的軟件操作，這樣極大地降低了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建的門(mén)檻。

2、提高生產(chǎn)力。云計(jì)算增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的靈活性和敏捷性，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具的“按需而用、即需即用、快速聚合”，降低Web學(xué)習(xí)資源與服務(wù)的成本與難度，創(chuàng)建靈活敏捷的學(xué)習(xí)方式，創(chuàng)設(shè)豐富的學(xué)習(xí)情境，從而有助于提高學(xué)習(xí)生產(chǎn)力，最終提高學(xué)習(xí)效果。

（二）學(xué)校管理機(jī)構(gòu)。云計(jì)算模式能極大地降低教育信息系統(tǒng)建設(shè)的成本。對(duì)于學(xué)校來(lái)講，通過(guò)投資建立計(jì)算中心成本較大，并且難以與教育信息系統(tǒng)的快速成長(zhǎng)和服務(wù)多元化要求相匹配。云計(jì)算模式為學(xué)校提供了合適的借鑒方案，教育機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)算提供的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，可以節(jié)約成本，不用再投資購(gòu)買昂貴的硬件設(shè)備，負(fù)擔(dān)頻繁的維護(hù)與升級(jí)。同時(shí)，云計(jì)算也將有效地消除教育信息系統(tǒng)中的“孤島”現(xiàn)象。網(wǎng)格技術(shù)給出了消除信息孤島的解決方案，作為網(wǎng)格運(yùn)算模式的發(fā)展和改進(jìn)，云計(jì)算提供了更強(qiáng)的管理機(jī)制、自動(dòng)化部署和高層次的虛擬化，將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境上的最大化資源共享和協(xié)同工作。Gartner研究機(jī)構(gòu)的分析家稱，盡管云計(jì)算的全面實(shí)際應(yīng)用依然有一定距離，但是需要及早進(jìn)行規(guī)劃。在教育領(lǐng)域，學(xué)校管理機(jī)構(gòu)在現(xiàn)階段進(jìn)行信息系統(tǒng)建設(shè)和資源建設(shè)時(shí)應(yīng)該考慮到這一因素，一方面避免將來(lái)采用云計(jì)算時(shí)造成的硬件和軟件建設(shè)浪費(fèi)；另一方面能使現(xiàn)有的信息系統(tǒng)和資源能在將來(lái)更好地與云計(jì)算環(huán)境縫合。

（三）教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員。在云計(jì)算環(huán)境下，需要構(gòu)建支持網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的“云”服務(wù)，云服務(wù)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)是將來(lái)教學(xué)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者要掌握的技術(shù)。如e-Learn云的構(gòu)架，這里基本云服務(wù)由服務(wù)商提供，云服務(wù)和數(shù)據(jù)將由教學(xué)設(shè)計(jì)者和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者共同研究、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。在云服務(wù)開(kāi)發(fā)中，開(kāi)發(fā)人員可以利用“松散耦合模式開(kāi)發(fā)各個(gè)組成部分”，使用相關(guān)的語(yǔ)言和框架開(kāi)發(fā)出能夠在聯(lián)系松散的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)縫使用的各種應(yīng)用。學(xué)習(xí)者通過(guò)Web瀏覽器或手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，獲得互動(dòng)性、體驗(yàn)性、移動(dòng)性和存儲(chǔ)服務(wù)。e-Learn服務(wù)和數(shù)據(jù)可以在最大范圍內(nèi)共享，避免了教育信息系統(tǒng)的重復(fù)開(kāi)發(fā)。