基于云計算的教育云空間資源共享研究

郭曉夢 李常峰

【摘要】云計算這種新的網(wǎng)絡(luò)計算模型、一次偉大的IT 技術(shù)創(chuàng)新，帶領(lǐng)我們進(jìn)入一個全新的信息化時代——云時代。本文通過對云計算的介紹和對基于云計算的教育云空間資源共享必要性的闡述，表明它將為高校教育信息化提供新的契機(jī)，并圍繞基于云計算的教育云空間資源共享建設(shè)進(jìn)行了研究與探索。

【關(guān)鍵詞】云計算;教育云空間;資源共享

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著信息化技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)越來越多地融入到人們的學(xué)習(xí)生活當(dāng)中，國家在教育領(lǐng)域的改革也在逐步深入。云計算的出現(xiàn)，打開了校園信息化的新紀(jì)元。站在新的發(fā)展階段，高校教育的信息化建設(shè)面臨的任務(wù)和問題更加艱巨，當(dāng)前，基于云計算的教育模式已成為眾說紛紜的話題之一，并處于起步階段。高校辦學(xué)目標(biāo)與人才培養(yǎng)模式改革需要這種新的教育模式，高校辦學(xué)發(fā)展趨勢將不再是規(guī)模的擴(kuò)展，而是教學(xué)質(zhì)量的提高和突出辦學(xué)特色。今后的教學(xué)方式與人才培養(yǎng)模式也需要與之相適應(yīng)的現(xiàn)代教學(xué)體系來支撐。對教育來說，通過共享優(yōu)質(zhì)的教育資源來提升教育的質(zhì)量是教育成功的重要因素之一。研究探索以云計算技術(shù)為基礎(chǔ)的教育資源共享模式建設(shè)，希望借助云空間教育幫助師生提高學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。

一、云計算及其在高校教育中的發(fā)展趨勢

云計算（Cloud Computing）是分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing） 和網(wǎng)格計算（Grid Computing）等發(fā)展的產(chǎn)物。伴隨著云計算的不斷發(fā)展，相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、編程模式等多方面都具有自身獨(dú)特性，同時云計算也涉及設(shè)備架設(shè)、改善服務(wù)技術(shù)、資源管理技術(shù)、任務(wù)管理技術(shù)等眾多技術(shù)。云服務(wù)（Cloud Service）則是云能夠提供的服務(wù)，通常理解為是將IT相關(guān)的能力以服務(wù)的方式提供給用戶，允許用戶在不了解提供服務(wù)的技術(shù)、沒有相關(guān)知識以及設(shè)備操作能力的情況下，通過Internet獲取需要的服務(wù)。無線移動與云計算是未來信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢，必將對各行各業(yè)產(chǎn)生影響，引發(fā)大融合、大變革，當(dāng)然也會影響到現(xiàn)代高校的教學(xué)模式?！霸朴嬎恪弊鳛橐环N新的資源交互和使用模式（通過網(wǎng)絡(luò)獲得寫作所需的硬件、平臺、軟件、知識），可使教師更加快捷傳遞寫作教學(xué)信息，使更多的人在“云空間”中處理和保管數(shù)據(jù)和記錄。

目前，各高校以計算機(jī)技術(shù)為核心的輔助教學(xué)平臺已得到廣泛應(yīng)用，以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的發(fā)展趨勢。但隨著計算機(jī)硬件和軟件更新?lián)Q代，學(xué)校不得不付出很大的人力、物力、財力來進(jìn)行軟件的安裝與升級、硬件的管理與維護(hù)。各高校開發(fā)整合本校的教學(xué)資源，都用自己的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建構(gòu)自己的教學(xué)平臺，這樣導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的重復(fù)建設(shè)、硬件設(shè)施的重復(fù)投資、軟件平臺的重復(fù)開發(fā)。各教育信息系統(tǒng)間“孤島信息”嚴(yán)重阻礙了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的共建共享，繼而影響教育的發(fā)展。隨著云計算的模式的發(fā)展和普及，各學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)的信息處理逐漸遷移到“云”中。采用云計算技術(shù)可幫助高校解決信息化建設(shè)中諸如資金不足、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度、服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理能力等因素產(chǎn)生教育信息平臺不能滿足師生學(xué)習(xí)的需要、教育信息和資源無法有效共享等問題。使用云計算和虛擬化技術(shù)，可將淘汰的或現(xiàn)有的服務(wù)器接入云服務(wù)中，利用集群技術(shù)和分布式技術(shù)，將它們整合成能實(shí)現(xiàn)大量復(fù)雜計算處理功能的數(shù)據(jù)中心，從而滿足校園網(wǎng)、數(shù)字校園越來越高的要求;那些網(wǎng)絡(luò)中心、多媒體教室、網(wǎng)絡(luò)教室、微機(jī)實(shí)驗室、電子閱覽室等的PC機(jī)，只要硬件本身還支持繼續(xù)正常工作，我們就可通過將它們接入互聯(lián)網(wǎng)，使用云端的各種軟件及服務(wù)。使用云計算，由于各軟件和各種應(yīng)用均安裝在云端，無需多媒體教室、微機(jī)實(shí)驗室的管理人員去維護(hù)、更新，云計算增加了硬件的使用期限，提高了資源的利用率，免去了大量維護(hù)資源工作，有效地降低了信息化建設(shè)中的硬件、軟件及人力投資。

云計算構(gòu)建在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，它的目的主要是實(shí)現(xiàn)包括計算機(jī)硬件資源（如計算機(jī)硬件、存儲設(shè)備、服務(wù)器集群等）和軟件資源（如各種應(yīng)用軟件和集成開發(fā)工具）等資源共享，實(shí)現(xiàn)跨校區(qū)的教學(xué)資源共享和跨時空的師生互動，建成一個功能完整、高效穩(wěn)定、安全可靠的基于云計算的教學(xué)平臺。

二、基于云計算的教育云空間資源共享的必要性

（一）可以大大降低資源建設(shè)及運(yùn)作維護(hù)的成本

通過對云空間教育資源的建設(shè)，可以將絕大部分的計算任務(wù)交給云端的服務(wù)器去完成，而用戶只需簡單的終端設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)就能進(jìn)行正常的使用。這樣就可以為學(xué)校節(jié)約大量的軟、硬件的維護(hù)費(fèi)等資源建設(shè)費(fèi)用，彌補(bǔ)學(xué)校資金不足的問題。對教育來說，降低了教育數(shù)字資源開發(fā)的難度與投資成本，降低了教育數(shù)字資源共享模式構(gòu)建的門檻。

（二）實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享

由于各高校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源均被放置在基于互聯(lián)網(wǎng)的云端，用戶可以輕易地在各種終端之間同步獲得數(shù)據(jù)，并可以隨時與人分享，且同時具有良好的開放性和可協(xié)作性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的共享與共建。極大地豐富了教育數(shù)字資源，為用戶的利用提供了極大的方便。

（三）強(qiáng)大的計算能力

通過協(xié)調(diào)與調(diào)度，云計算模式可以把數(shù)萬甚至數(shù)百萬臺普通計算機(jī)聯(lián)合起來提供每秒10萬億次的運(yùn)算，解決單臺計算機(jī)根本無法完成的任務(wù)。當(dāng)用戶向互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)中心提交一個服務(wù)請求時，云計算模式就會調(diào)度成千上萬臺計算機(jī)同時進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的檢索和計算，并把最合理的結(jié)果提供給用戶。

（四）存儲容量趨于無限

基于云計算的教育云空間采用嚴(yán)格的中央集權(quán)的數(shù)據(jù)管理模式，能提供安全可靠的數(shù)據(jù)存儲中心。云計算可以為師生提供趨于無限的存儲空間，滿足科研和學(xué)習(xí)的需要，同時還避免了師生由于硬件損壞、病毒侵害而造成的數(shù)據(jù)丟失等情況。

三、基于云計算的教育云空間資源共享的研究與探索

教育云空間資源就是提供教育資源服務(wù)的云平臺或者服務(wù)系統(tǒng)，它是教育資源的管理與整合平臺，它對外所提供的服務(wù)也即教育資源云服務(wù)。教育資源云是一個自治的、自維護(hù)的、動態(tài)擴(kuò)展的信息基礎(chǔ)架構(gòu)，以云計算的模式構(gòu)建和運(yùn)營，將海量的、動態(tài)的、異構(gòu)的優(yōu)質(zhì)教育資源聚集和整合起來，再以云服務(wù)的形式為更廣泛的用戶提供全方位的教育資源服務(wù)。

1.教育云空間資源共享的建設(shè)基礎(chǔ)和存在問題

這幾年，政府加強(qiáng)了高校信息化的建設(shè)工作，投入了大量資金，改善了信息化硬件條件，提升了信息化教學(xué)手段，建設(shè)了信息技術(shù)隊伍，使高校信息化整體水平獲得了提升。高校領(lǐng)導(dǎo)也十分重視信息化建設(shè)，成立組織并組建隊伍，積極開展信息化的推動工作，尤其是在學(xué)院管理，精品課程建設(shè)，資源庫建設(shè)等方面做了大量工作，為教育云空間的建設(shè)打下了一定的基礎(chǔ)。但其中也存在一些亟需改進(jìn)的問題，一是各高校信息化建設(shè)水平參差不齊，缺少統(tǒng)一的資源共享平臺;二是現(xiàn)有的教學(xué)資源沒有進(jìn)行整合，優(yōu)質(zhì)資源開發(fā)效率低;三是現(xiàn)有的資源庫共享學(xué)習(xí)的平臺功能不完善，沒有實(shí)現(xiàn)互動學(xué)習(xí)，造成資源的浪費(fèi)等等。

2.基于云計算的教育云空間資源共享模式的架構(gòu)

依據(jù)云計算的體系結(jié)構(gòu)及提供的服務(wù)功能，可以給出一個基本的教育數(shù)字資源共享模式的云框架，主要分為四個層次。第一個是儲蓄層，這是整個架構(gòu)模型里最底層也是最基礎(chǔ)的部分，為其他層次提供數(shù)據(jù)的儲存和計算等資源。第二個是基礎(chǔ)管理層，主要包含著為底層支持技術(shù)的分布式管理系統(tǒng)，在此層面上通過管理配置的更改可以進(jìn)行靈活自由的服務(wù)擴(kuò)充。第三個是應(yīng)用接口層，創(chuàng)建于基礎(chǔ)設(shè)施以及管理層次之上，它主要是面向于應(yīng)用程序的開發(fā)者，將接口層與管理層分離可以有效的實(shí)現(xiàn)平臺與應(yīng)用的相對獨(dú)立和松散耦合，有利于提供通用的接口服務(wù)。第四個是客戶訪問層，在應(yīng)用接口層之上，該層面是面向廣大用戶的，主要提供各種用戶的應(yīng)用服務(wù)軟件。

3.教育云空間資源共享建設(shè)的幾點(diǎn)建議

一是保證資源庫的數(shù)據(jù)安全。一般來說，髙校數(shù)字化教育資源除了可無償共享的部分以外，同時，還涉及到計費(fèi)規(guī)則和知識產(chǎn)權(quán)等一些問題，高校把這些數(shù)據(jù)資源交付給第三方云計算服務(wù)商以后，各高校便失去了對數(shù)據(jù)資源的控制權(quán)，從而增加了資源的安全問題?？梢酝ㄟ^教育云空間資源共享的安全保障機(jī)制來解決：保證教育資源在互聯(lián)網(wǎng)上的有效傳輸來對數(shù)字化資源進(jìn)行加密，通過對云端資源數(shù)據(jù)庫中保存的私有資源和數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理來保證數(shù)據(jù)的安全性。通過建立SSL安全隧道，利用VPN相關(guān)技術(shù)等多種方式來保證教育資源在互聯(lián)網(wǎng)上的可靠傳輸。通過SLA服務(wù)水平協(xié)議來實(shí)現(xiàn)確保用戶提供可靠的服務(wù)。同時SLA可對云服務(wù)提供商進(jìn)行一定的約束限制，提高服務(wù)質(zhì)量，增加用戶對云服務(wù)的信心。

二是與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)最大范圍的共享。利用云計算環(huán)境中的動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)，教學(xué)人員可以自主、方便地參與教學(xué)資源庫的建設(shè)和整理，從而解決了教學(xué)資源庫建設(shè)和維護(hù)中參與面窄的問題。通過教育云空間，用戶可以很容易地共享教學(xué)資源，并結(jié)合自己的實(shí)際，對數(shù)據(jù)資源進(jìn)行編輯和整理，使之適合自己或他用，而無需考慮自己機(jī)器的容量、運(yùn)算能力及軟件環(huán)境等。

三是高等教育用戶現(xiàn)有信息化資產(chǎn)的遷移。在一定的合作模式下，高等教育用戶將自己擁有的存儲和計算設(shè)施以資產(chǎn)投入形式而成為高等教育云計算服務(wù)平臺的一部分，自身轉(zhuǎn)變?yōu)榻逃瓶臻g服務(wù)的消費(fèi)者，按需付費(fèi)使用云空間平臺的各種服務(wù)。

四是建立綜合的強(qiáng)大的資源庫管理平臺，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，增強(qiáng)交互性。由于長期以來資源建設(shè)自成體系，各自為政，從而導(dǎo)致大量異構(gòu)和重復(fù)資源的存在。教育云空間實(shí)現(xiàn)資源共享，對資源的整合是非常必要的。在云計算環(huán)境下，本地的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整理封裝以后，才能上傳到云上，以便于管理和共享。教育云空間資源共享模式需要建立一個統(tǒng)一的基礎(chǔ)信息，為實(shí)現(xiàn)來自不同服務(wù)系統(tǒng)的教育資源整合，提供統(tǒng)一的各項服務(wù)。最終通過集中整合的同一平臺進(jìn)行發(fā)布資源共享，集中挖掘來加以提高教育云空間資源的利用率。

五是研究者、標(biāo)準(zhǔn)制定者和教育管理者要積極行動起來。教育技術(shù)研究者應(yīng)深入研究教育云空間資源共享的各類方案、重點(diǎn)項目與工程，采用定量實(shí)證和定性研究相結(jié)合的方法，盡快開展關(guān)于教育云空間資源應(yīng)用成本/效益的研究。標(biāo)準(zhǔn)制定者應(yīng)盡快研制教育云空間資源服務(wù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保未來各類教育云服務(wù)之間的數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)操作、信息安全等有所依據(jù)。教育管理者應(yīng)重點(diǎn)對教育云空間的運(yùn)營模式、管理機(jī)制、經(jīng)費(fèi)管理制度等問題進(jìn)行探索，這也是確保教育云空間資源能真正得以實(shí)現(xiàn)共享的重要保證。

4.基于云計算的教育云空間資源共享建設(shè)保障

一是各高校領(lǐng)導(dǎo)要高度重視，專門成立教育信息化云空間建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，安排部署好各自學(xué)校的教育云空間資源共享建設(shè)工作，下設(shè)辦公室負(fù)責(zé)各項具體工作。二是設(shè)立試點(diǎn)學(xué)校。試點(diǎn)學(xué)校要爭取早出成果，推廣成功的經(jīng)驗，在試點(diǎn)學(xué)校取得初步成果的基礎(chǔ)上再進(jìn)行全面推行，通過精心的組織實(shí)施和積極的探索，爭取打造校校有平臺、人人有空間的環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)所有平臺空間的互聯(lián)互通和共建共享。三是要加強(qiáng)政策和經(jīng)費(fèi)保障。建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組可以研究制定加快推進(jìn)高校教育云空間建設(shè)的政策措施和評比獎勵辦法，組織對各試點(diǎn)學(xué)校的建設(shè)成果進(jìn)行評審，對成果突出的學(xué)校給予一定的經(jīng)費(fèi)獎勵和支持。各試點(diǎn)高校也要加大經(jīng)費(fèi)的投入，以保證各項工作順利的開展和運(yùn)行。四是加強(qiáng)資源知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)對教學(xué)資源運(yùn)用數(shù)字資源知識產(chǎn)權(quán)管理技術(shù)加以技術(shù)保護(hù)，如數(shù)字簽名技術(shù)、訪問控制技術(shù)、水印技術(shù)、入侵檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)、CA認(rèn)證技術(shù)等。

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作者簡介：郭曉夢（1985—），女，山東濟(jì)南人，助教，濟(jì)南職業(yè)學(xué)院電子工程系輔導(dǎo)員。