云計算在高校群教務(wù)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

姚 雙 良

(江蘇科技大學(xué) 教務(wù)處,江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》明確提出:構(gòu)建國家教育管理信息系統(tǒng)，制定學(xué)?；A(chǔ)信息管理要求,加快學(xué)校管理信息化進(jìn)程,促進(jìn)學(xué)校管理標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。整合各級各類教育管理資源,搭建國家教育管理公共服務(wù)平臺,為宏觀決策提供科學(xué)依據(jù),為公眾提供公共教育信息,不斷提高教育管理現(xiàn)代化水平[1]。高校教務(wù)管理作為教學(xué)管理工作的一個重要環(huán)節(jié),高校教務(wù)管理系統(tǒng)為高校教務(wù)管理服務(wù)提供了良好的支撐。隨著教學(xué)改革和信息技術(shù)的發(fā)展,高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)也不斷的進(jìn)行升級和換代,在給教學(xué)管理帶來便利服務(wù)的同時,也帶來了相關(guān)軟件和硬件重復(fù)投入的資源浪費[2]。云計算在高校群教務(wù)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用,不少研究者對此都進(jìn)行了研究。曾起域針對云計算給開放大學(xué)教務(wù)管理帶來的變化,提出了云計算在教務(wù)管理中的應(yīng)用策略[3]。于孟喜、段富分析和探討了云計算在高校的教務(wù)管理、數(shù)字圖書館管理、資源共享以及教育信息化建設(shè)等方面的應(yīng)用[4]。宋建功、馮文全引入了云計算概念和層次結(jié)構(gòu)思想,根據(jù)已有云計算分類方法,進(jìn)而提出了更細(xì)致的分類方法,為單位自建基于云模式的信息系統(tǒng)所采用架構(gòu)提供了依據(jù),論述了高校教務(wù)管理及信息系統(tǒng)云模式架構(gòu)的設(shè)計思想[5]。筆者擬在前人研究基礎(chǔ)上,結(jié)合我校教務(wù)信息系統(tǒng)運用云計算的實際展開進(jìn)一步分析,為提高教務(wù)信息管理系統(tǒng)作出力所能及的貢獻(xiàn)。

一、高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的主要問題

目前高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)發(fā)展模式主要有3種：1.高校依靠自身力量,組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行開發(fā),此種方式開發(fā)的教務(wù)管理信息系統(tǒng)個性化強,適用性和可移植性都非常弱,同時造成了很大的人力和系統(tǒng)硬件資源浪費。系統(tǒng)在運行后期,由于數(shù)據(jù)量的不斷變化和教學(xué)改革的需要,給系統(tǒng)的穩(wěn)定和后期的維護(hù)造成了很大的隱患;2.通過引進(jìn)商業(yè)教務(wù)管理信息系統(tǒng),目前市場上較成熟的教務(wù)管理系統(tǒng)有湖南青果軟件公司、浙江正方現(xiàn)代教務(wù)管理系統(tǒng)、北京潤乾軟件技術(shù)有限公司等，采用的是教務(wù)系統(tǒng)框架加個性化修改并行模式,也是目前高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)使用覆蓋面最廣的；3.以成立教務(wù)管理信息系統(tǒng)軟件高校聯(lián)盟,江蘇省高等學(xué)校教學(xué)管理研究會通過了江蘇省教務(wù)管理《江蘇省高校教務(wù)管理系統(tǒng)軟件聯(lián)盟章程》,聯(lián)盟的目標(biāo)是整合省內(nèi)高校教務(wù)管理計算機軟件系統(tǒng)可利用的硬件和軟件資源,降低聯(lián)盟內(nèi)高校教務(wù)管理系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)成本,目前只是進(jìn)行了理論性的研究和探討[6]。

教務(wù)管理信息系統(tǒng)真正運行的模式是前兩種,也給教務(wù)管理工作和教學(xué)改革工作進(jìn)展帶來了一些制約。這兩種模式的采用的更多是“各自為政”的模式,存在著以下問題：

第一,造成了資源的極大浪費。高校間教務(wù)管理工作具有一定共性,各個高校分別引進(jìn)商業(yè)教務(wù)管理系統(tǒng),使各高校重復(fù)投入使用教務(wù)管理軟件和硬件,給資源帶來了極大的浪費[7]。同時為確保教務(wù)管理系統(tǒng)順利運行,學(xué)校也投入了較多的人力資源對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)使用,也造成了人力資源重復(fù)。

第二,給教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫帶來了沉重壓力。由于各個高校獨自運行教務(wù)系統(tǒng),無論從資金投入上,還是技術(shù)投入上,都非常有限。隨著教務(wù)系統(tǒng)不斷運行,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量不斷增大,尤其是選課節(jié)點系統(tǒng)無法承受高并發(fā)的壓力,經(jīng)常導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓,給教務(wù)管理工作帶來了很壞影響[8]。

第三,給高校間資源共享和學(xué)分互認(rèn)在操作層面帶來了一定的影響[9]。因各高校教務(wù)管理系統(tǒng)使用和數(shù)據(jù)接口的不一致,不利于高校教學(xué)改革進(jìn)展以及高校間資源共享和學(xué)分互認(rèn),各高校的一些課程和學(xué)科的優(yōu)勢資源無法給各高校學(xué)生提供共享和服務(wù)。

二、云計算在高校教務(wù)管理系統(tǒng)中的價值體現(xiàn)

(一) 云計算的概念

IBM在其白皮書中對云計算進(jìn)行了定義,即云計算用來描述一個動態(tài)的應(yīng)用程序或系統(tǒng)平臺。一個云計算的系統(tǒng)平臺根據(jù)需要進(jìn)行動態(tài)地配置(configuration)、部署(provision)、取消服務(wù)(deprivation)以及重新配置(reconfigure)等。云指的是提供ICT資源或信息服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施中心、平臺和應(yīng)用服務(wù)器等,提供的服務(wù)類型包括基礎(chǔ)設(shè)施、平臺和應(yīng)用等[10]。圖1中所示的“云”包含了這3個層面:基礎(chǔ)設(shè)施層面由各種服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、存儲設(shè)備、并行分布式計算系統(tǒng)等組成;平臺層面由運營、支撐和開發(fā)3個平臺組成;應(yīng)用層面提供軟件、數(shù)據(jù)和信息等各種應(yīng)用。這也分別對應(yīng)3種云計算的服務(wù)模式,基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS、平臺即服務(wù)PaaS和軟件即服務(wù)SaaS。

圖1 云計算的結(jié)構(gòu)

(二)云計算在高校教務(wù)管理系統(tǒng)中的價值體現(xiàn)

高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)是一個面向教務(wù)管理人員、老師和學(xué)生的復(fù)雜系統(tǒng)。其具有數(shù)據(jù)量大、業(yè)務(wù)流程復(fù)雜等特點,在設(shè)計教務(wù)管理系統(tǒng)時應(yīng)考慮如何做到界面友好、如何做到系統(tǒng)設(shè)計最高效、如何提高資源利用率等問題。云計算的按需配置、快速彈性能力、虛擬化、及SaaS 的設(shè)計架構(gòu)可以解決復(fù)雜的系統(tǒng)問題,具有以下優(yōu)點。

(1)硬件資源按需配置。通過虛擬化硬件資源,對不同高校的教務(wù)管理子系統(tǒng)按需劃分不同的計算能力、存儲空間和信道帶寬。如在某一高校教務(wù)系統(tǒng)選課時期,可以為其分配更多的硬件資源,解決了單獨高校基層硬件設(shè)備的不足的問題,極大的提高硬件資源的利用率。

(2)教務(wù)管理適應(yīng)各種教育需求成為現(xiàn)實。云計算可以通過云端為高校教務(wù)管理提供各種類型的計算服務(wù),且無需經(jīng)常進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施更新和建設(shè),只需購買云計算機平臺提供的服務(wù),學(xué)校師生就可以利用原有的計算機設(shè)備作為終端接入云服務(wù)。云計算平臺提供的服務(wù)實現(xiàn)不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和應(yīng)用共享,提供了強大的計算能力,降低了系統(tǒng)的成本,高校無需在硬件上投入大量資本即可擴展。

(3)多平臺優(yōu)化組合。針對各高校的不同應(yīng)用,云計算平臺服務(wù)層(PaaS)可以提供不同的開發(fā)平臺和服務(wù)平臺。如可以將Oracle數(shù)據(jù)庫安裝到UNIX系統(tǒng)上,而同時又可以將SQL SERVER安裝到Windows系統(tǒng)上,即將不同的數(shù)據(jù)庫部署在不同的操作系統(tǒng)上,較之原來系統(tǒng)架構(gòu)不合理的情況有了極大改善。

(4)信息更安全、服務(wù)更全面。云計算為存儲和管理數(shù)據(jù)提供無限多的空間,采用分布式存儲的方式存儲數(shù)據(jù),用冗余存儲的方式保證數(shù)據(jù)的可靠性。在云端有專業(yè)化的團(tuán)隊來存儲和管理信息,并有著嚴(yán)格的權(quán)限管理策略和防范各種病毒和各類網(wǎng)絡(luò)非法攻擊。

三、云計算在高校群教務(wù)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

(一)教務(wù)管理信息系統(tǒng)云模式設(shè)計

從云計算技術(shù)的角度構(gòu)建出教務(wù)管理信息系統(tǒng)框架(圖2),第1層為基礎(chǔ)設(shè)施層(IaaS)是教務(wù)管理信息系統(tǒng)的最低層,包括基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)服務(wù),將虛擬化后的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和其它服務(wù)器提供給使用者。第2層為平臺服務(wù)層(PaaS)位于基礎(chǔ)設(shè)施層之上,將應(yīng)用程序開發(fā)和部署平臺作為服務(wù)提供給開發(fā)人員以便其使用該平臺構(gòu)建、部署和管理應(yīng)用程序。第3層為軟件服務(wù)層(SaaS),是運行在平臺服務(wù)層上的應(yīng)用集合,每一個應(yīng)用都對應(yīng)教務(wù)管理中的具體需求,實現(xiàn)一組特定的業(yè)務(wù)邏輯。

圖2教務(wù)管理信息系統(tǒng)云模式框架

(二)云計算在高校群教務(wù)管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

2007 年10 月,Google 和IBM 聯(lián)合宣布推廣“云計算”的計劃,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計劃, 我國的清華大學(xué)也于2008 年3 月加入了此項計劃[2]。美國的北卡羅來納州大學(xué)已經(jīng)為他們的學(xué)生提供基于云的虛擬計算實驗室(Virtual Computing Lab)。作為IBM 2009年11 月啟動的“云”學(xué)院首批成員之一,北京工業(yè)大學(xué)為了在信息科學(xué)領(lǐng)域站得更高、看得更遠(yuǎn),于2009 年啟動北京工業(yè)大學(xué)云計算實驗平臺項目,搭建了新一代的基于云計算的高性能計算中心和數(shù)據(jù)中心?；谠朴嬎愀咝Ｈ航虅?wù)管理信息系統(tǒng)研究已具有良好借鑒的應(yīng)用模式[11]。

目前高校教學(xué)管理IT 需求主要采取自身集中式建設(shè)方式來滿足。但隨著學(xué)校規(guī)模擴大以及業(yè)務(wù)量的增多,日益增長的教學(xué)管理IT 需求無法得到充分滿足,成本不斷提升。云計算的應(yīng)用日趨成熟,通過探索“云計算”在高校群教學(xué)管理中的應(yīng)用前景[12],希望滿足高校群教學(xué)管理的IT 需求并提高工作效率;同時也能切實降低各高校教學(xué)管理的成本。

(1)構(gòu)建基于云計算的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。云計算具有的強大計算能力,通過云計算與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的結(jié)合,可以從海量的教務(wù)數(shù)據(jù)中挖掘出有價值的教務(wù)管理信息,并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化信息存儲和管理,為各高校學(xué)分互認(rèn)和資源共享提供了可能。為確保各高校信息交換的完整性、準(zhǔn)確性與一致性提供依據(jù),標(biāo)準(zhǔn)開放的接口支持系統(tǒng)的涉及突出了數(shù)據(jù)的核心位置,可以國標(biāo)校標(biāo)為基礎(chǔ),確保數(shù)據(jù)的完整性、一致性、連貫性,并能為數(shù)字化校園提供完備的數(shù)據(jù)接口,完美的實現(xiàn)與各高校數(shù)字化校園的無縫集成,最大化保護(hù)原有投資,實現(xiàn)數(shù)據(jù)、資源等信息與其他系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息的高度同步和一致性,避免了數(shù)據(jù)多頭采集、重復(fù)采集的現(xiàn)象。

(2)構(gòu)建基于云計算的存儲平臺。通過網(wǎng)格技術(shù)、集群應(yīng)用、分布式文件系統(tǒng)等功能,將高校區(qū)中大量不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來,并能夠配合協(xié)同工作,共同對各高校提供數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)訪問的完備系統(tǒng)。利用云計算的云存儲概念不僅可以使各高校在教務(wù)管理過程中不斷拓展大數(shù)據(jù),同時也可合理的使用硬件存儲設(shè)備,大大節(jié)約各高校的硬件投入。

(3)構(gòu)建基于云計算的公共數(shù)據(jù)交換平臺。采用主流的數(shù)據(jù)集成中間件,構(gòu)建與維護(hù)各高校數(shù)字校園綜合管理平臺信息標(biāo)準(zhǔn),在共享公共數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上整合與集成各種應(yīng)用系統(tǒng),通過數(shù)據(jù)驅(qū)動、事件驅(qū)動和服務(wù)驅(qū)動將公共數(shù)據(jù)從應(yīng)用數(shù)據(jù)庫抽取到中心數(shù)據(jù)庫,通過向應(yīng)用系統(tǒng)提供豐富接口實現(xiàn)公共數(shù)據(jù)向應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的同步,確保數(shù)字各高校校園綜合管理平臺數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性與一致性。

(4)構(gòu)建基于云計算的安全策略。各高校在建立教務(wù)管理信息系統(tǒng)過程中,數(shù)據(jù)安全成為各高校信息化建設(shè)必須面對的一個重要問題,各高校經(jīng)常遇到信息系統(tǒng)癱瘓、數(shù)據(jù)被惡意修改、硬盤損壞等問題,基于云計算的技術(shù),圍繞程序安全、數(shù)據(jù)存儲安全、數(shù)據(jù)傳輸安全、權(quán)限安全、頁面安全、日志安全、認(rèn)證安全、定期數(shù)據(jù)校核等方面共同保障系統(tǒng)的安全性,以滿足當(dāng)前階段復(fù)雜的安全環(huán)境。

高校教學(xué)質(zhì)量是高校發(fā)展的生命線,高校教務(wù)管理作為教學(xué)管理工作的一個重要環(huán)節(jié),高校教務(wù)管理系統(tǒng)為高校教務(wù)管理提供了良好的服務(wù)支撐?；谠朴嬎慵夹g(shù)的應(yīng)用,結(jié)合高校大學(xué)城的建立,不斷提升和整合高校間教務(wù)管理信息系統(tǒng),全面提升高校教學(xué)管理效率,構(gòu)建有效、共享、交流、互動的管理理念和系統(tǒng)平臺，為提高我國高校的教學(xué)管理核心競爭力提供直接支撐。

參考文獻(xiàn):

[1] 王萍,張際平.云計算與教育技術(shù)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2008,18(11):81-84.

[2] 章澤昂,鄔家煒.基于云計算的教育信息化平臺的研究[J].中國遠(yuǎn)程教育,2010(6):66-69.

[3] 曾起域.云計算在開放大學(xué)教務(wù)管理中的應(yīng)用探討[J].福建廣播電視大學(xué)學(xué)報,2011(6):89-91.

[4] 于孟喜,段富.云計算理論在高校領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用,2012(19):137-138.

[5] 宋建功, 馮文全.基于云模式的教務(wù)管理及信息系統(tǒng)架構(gòu)[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù),2012(6):98-101.

[6] VELTE A T,VELTE T J,ELSENPETER R.Cloud Computing: A Practical Approach[M]. McGraw-Hill Companies, 2010.

[7] 陳全,鄧倩妮. 云計算及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 計算機應(yīng)用,2009,29(9):2562-2567.

[8] 王鵬,黃華峰,曹珂. 云計算:中國未來的IT戰(zhàn)略[M]. 北京:人民郵電出版社,2010.

[9] MILLER M.Cloud Computing: Web-Based Applications That Change the Way You Work and Collaborate Online[M].us: Que corporation,2009.

[10] YANG Shengyuan, LEE Dongliang,CHEN Kune.Energy-Saving Information Multi-agent System with Web Services for Cloud Computing[J].Communication in Computer and Information Science,2011,243:300-307.

[11] 雷萬云. 云計算:企業(yè)信息化建設(shè)策略與實踐[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[12] 張亞明,劉海鷗.云計算研究綜述——基于技術(shù)與商業(yè)價值雙重視角[J].中國科技論壇,2010,8(8):126-133.