云環(huán)境下區(qū)域教育資源共享的分層框架設(shè)計(jì)研究*

上超望，吳圓圓，劉清堂

(華中師范大學(xué) 教育信息技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

云環(huán)境下區(qū)域教育資源共享的分層框架設(shè)計(jì)研究*

上超望，吳圓圓，劉清堂

(華中師范大學(xué) 教育信息技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

教育云是未來(lái)數(shù)字化學(xué)習(xí)的基本平臺(tái)與環(huán)境，它為優(yōu)質(zhì)教育資源的區(qū)域共享提供了一種全新的手段和模式，成為教育資源公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)研究的熱點(diǎn)。該文分析了教育資源共享分層框架的設(shè)計(jì)需求，提出云環(huán)境下面向區(qū)域教育資源共享的分層框架模型。該模型采用層次結(jié)構(gòu)展示資源共享建設(shè)的全景視圖，具有模塊化、靈活性和可持續(xù)擴(kuò)展等特點(diǎn)，有助于以整體觀的視角推動(dòng)區(qū)域教育資源建設(shè)。文章最后給出了模型在區(qū)域教育實(shí)踐中的典型應(yīng)用，為區(qū)域教育資源云公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)提供了有益的借鑒，為區(qū)域內(nèi)優(yōu)質(zhì)教育資源均衡的發(fā)展添磚加瓦。

區(qū)域教育資源；共享；云計(jì)算；分層框架

一、引言

現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用改變了人們學(xué)習(xí)與生活方式，教育信息化被提升到新的戰(zhàn)略高度。2015年11月，劉延?xùn)|副總理在第二次全國(guó)教育信息化電視電話會(huì)議上提出“要進(jìn)一步完善‘三通兩平臺(tái)’工程，努力提升教育信息化促進(jìn)教育公平的能力，提升數(shù)字教育資源開(kāi)發(fā)與服務(wù)供給能力，縮小區(qū)域教育差距和數(shù)字鴻溝，推進(jìn)教育公平”[1]。“十三五”期間，國(guó)家將繼續(xù)深入推進(jìn)“三通兩平臺(tái)”工程，推動(dòng)資源建設(shè)與使用的良性互動(dòng)。教育云是未來(lái)數(shù)字化學(xué)習(xí)的基本平臺(tái)與環(huán)境，教育資源公共服務(wù)平臺(tái)通過(guò)教育云能最大限度實(shí)現(xiàn)資源的集約共享，是“三通兩平臺(tái)”工程的核心，它服務(wù)于教育信息化整體戰(zhàn)略大局，是促進(jìn)教育均衡發(fā)展的關(guān)鍵。

凱恩斯定律認(rèn)為，群體效益的最大化需求決定供給，只要有需求，就會(huì)創(chuàng)造供給。區(qū)域教育資源共享不是最近才出現(xiàn)的新詞，但一直都是信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合發(fā)展所追求的目標(biāo)之一，其核心目標(biāo)在于教育資源區(qū)域共同建設(shè)開(kāi)發(fā)、共同分享成果、區(qū)域互惠互利和區(qū)域資源效益最大化[2]。隨著“三通兩平臺(tái)”項(xiàng)目的大力推進(jìn)，廣東省“粵教云”“武漢教育資源公共服務(wù)平臺(tái)”，以及上?！捌謻|教育云”等一批具有區(qū)域特色的教育資源公共服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目開(kāi)展起來(lái)，云環(huán)境下區(qū)域教育資源共享成為研究的熱點(diǎn)。然而，目前的研究成果主要集中于現(xiàn)狀調(diào)研、發(fā)展策略、服務(wù)模式、生態(tài)分析、學(xué)科應(yīng)用等方面[3]，也有少部分學(xué)者從技術(shù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)角度進(jìn)行了探討[4]，本文聚焦云環(huán)境下區(qū)域教育資源從虛擬化封裝到云端多種模式消費(fèi)的整個(gè)共享過(guò)程，深入研究并構(gòu)建云環(huán)境下區(qū)域教育資源共享的全局框架，以整體觀的視角系統(tǒng)地分析資源共享建設(shè)中的多層次問(wèn)題，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)教育資源建設(shè)，充分發(fā)揮區(qū)域教育資源效益，提升區(qū)域教育資源服務(wù)供給的質(zhì)量。

本文提出了云環(huán)境下面向區(qū)域教育資源共享的分層框架(A Hierarchical Framework for Regional Education Resources Sharing in Cloud Environment，縮寫(xiě)為HFRES，以下簡(jiǎn)稱“分層框架”)，分析了教育資源共享的現(xiàn)實(shí)需求，對(duì)框架的每層功能進(jìn)行了詳細(xì)論述，并討論了框架在區(qū)域教育實(shí)踐中的典型應(yīng)用。

二、分層框架設(shè)計(jì)的需求分析

(一)分層框架設(shè)計(jì)需求分析的理論依據(jù)

教育資源優(yōu)化配置理論認(rèn)為，在其他條件大致相同的情況下，根據(jù)帕累托標(biāo)準(zhǔn)，由于部門(mén)或組織間技術(shù)水平的相對(duì)差異會(huì)產(chǎn)生教育資源獲取過(guò)程的成本差異[5]。教育資源優(yōu)化配置理論的兩個(gè)關(guān)鍵概念是資源使用效率和資源分配效率。資源使用效率是指在資源定量的條件下，如何通過(guò)對(duì)資源的合理分配、組合，以獲得最大價(jià)值的產(chǎn)出。資源分配效率指某個(gè)單位的優(yōu)質(zhì)資源如何跨單位分配到最適宜的使用方向上。教育資源優(yōu)化配置理論通俗地講是指教育資源的收益與成本之間如何實(shí)現(xiàn)最大比例的關(guān)系。

云計(jì)算環(huán)境下，教育資源服務(wù)已經(jīng)從單純的數(shù)字信息資源存儲(chǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)榉涸诘姆?wù)交付。教育云通過(guò)虛擬化技術(shù)屏蔽底層實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，從管理層面將資源的功能從資源實(shí)體上分離出來(lái)，面向知識(shí)創(chuàng)造者重構(gòu)教育信息系統(tǒng)[6]。從宏觀上來(lái)看，分層框架需要從區(qū)域特點(diǎn)出發(fā)，拓展獲取途徑，優(yōu)化應(yīng)用模式，推動(dòng)區(qū)域城鄉(xiāng)之間、學(xué)校之間的交流與特色互補(bǔ)，在區(qū)域內(nèi)讓更多的人花更少的成本享用更優(yōu)質(zhì)的資源，擴(kuò)大社會(huì)價(jià)值產(chǎn)出。從微觀上來(lái)看，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及技術(shù)建設(shè)，讓教育資源云服務(wù)能夠在區(qū)域內(nèi)無(wú)障礙地流通與互操作，使資源從靜態(tài)“庫(kù)”的建設(shè)發(fā)展到動(dòng)態(tài)“流”的平臺(tái)建設(shè)，提升整體效益。

(二)分層框架設(shè)計(jì)的需求分析

1.關(guān)注區(qū)域特色

當(dāng)前區(qū)域教育資源共享存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一、資源貧瘠與同質(zhì)化問(wèn)題嚴(yán)重、區(qū)域優(yōu)質(zhì)資源分配失衡、缺乏全盤(pán)規(guī)劃，以及資源服務(wù)的軟硬件容錯(cuò)能力不強(qiáng)等方面[7]?？蚣艿脑O(shè)計(jì)需要從共享需求、云計(jì)算優(yōu)勢(shì)、用戶滿意度、區(qū)域資源供給成本、區(qū)域教育資源服務(wù)生態(tài)優(yōu)化等方面出發(fā)，充分分析資源結(jié)構(gòu)的分工互補(bǔ)以及區(qū)域空間的融合性業(yè)務(wù)對(duì)接關(guān)系，關(guān)注區(qū)域特色與實(shí)際應(yīng)用成效。

2.面向共建共享

教育資源的共建與共享具有公共產(chǎn)品特征，觀念、共識(shí)和機(jī)制是三個(gè)必要因素。其中觀念和共識(shí)是“三通兩平臺(tái)”建設(shè)的前提，已經(jīng)具有牢固的基礎(chǔ)，只有共建共享的機(jī)制需要不斷地完善?？蚣苤袡C(jī)制的設(shè)置需要回答“怎么將不同來(lái)源的資源提供給用戶”以及“用戶如何拿到資源”這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。前者需要解決如何合理組織區(qū)域資源和服務(wù)，促進(jìn)資源管理的有序化和規(guī)范化；后者需要解決如何面向需求、面向服務(wù)，把師生的需求放在價(jià)值鏈?zhǔn)锥耍瑢?shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)教育資源優(yōu)化配置與廣泛應(yīng)用，滿足多樣化的教學(xué)和學(xué)習(xí)需求。

3.易于靈活定位

區(qū)域內(nèi)教育資源共享面向資源提供者、開(kāi)發(fā)者、使用者、教育科研機(jī)構(gòu)、職能部門(mén)、在線學(xué)習(xí)者、企業(yè)等多元用戶，涉及到不同層次、不同粒度的云資源功能信息，具有類(lèi)別多樣化、關(guān)系動(dòng)態(tài)化、角色類(lèi)型層次化等特性?？蚣艿脑O(shè)計(jì)必須從整體上描述多種協(xié)同關(guān)系與依賴關(guān)系，靈活定位不同層次用戶的關(guān)注點(diǎn)與需求，將資源的分配、共享、調(diào)度和使用融合到云服務(wù)的業(yè)務(wù)鏈中，實(shí)現(xiàn)資源建設(shè)宏觀布局與微觀調(diào)控的生態(tài)統(tǒng)一。

4.可持續(xù)擴(kuò)展

區(qū)域內(nèi)教育資源的共享是一個(gè)持續(xù)發(fā)展、不斷滾動(dòng)的過(guò)程，沒(méi)有終點(diǎn)，也不可能一步到位[8]。因此，分層框架不僅要支持現(xiàn)有的應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)區(qū)域教育資源整合應(yīng)用時(shí)，其解決方案和體系結(jié)構(gòu)也必須是可擴(kuò)展的，以兼容新的教育云服務(wù)應(yīng)用和規(guī)范。當(dāng)有新應(yīng)用或規(guī)范需要部署或者增加時(shí)，應(yīng)避免對(duì)現(xiàn)有分層框架進(jìn)行大量修改或重復(fù)性再造，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)地伸縮與集成。

三、云環(huán)境下面向區(qū)域數(shù)字教育資源共享的分層框架設(shè)計(jì)

(一)分層框架模型的層級(jí)與功能

基于前面的需求分析，本文提出云環(huán)境下區(qū)域教育資源共享的分層框架模型，如下頁(yè)圖1所示。HFRES采用分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)模型建構(gòu)，以簡(jiǎn)化資源的組織部署和開(kāi)發(fā)過(guò)程，從下至上分為教育資源層、云計(jì)算基礎(chǔ)服務(wù)層、教育資源云服務(wù)供應(yīng)層、教育資源應(yīng)用服務(wù)層和云端層，低層為高層服務(wù)。在模型中，區(qū)域教育資源服務(wù)與安全保障規(guī)范模塊貫穿所有層，為框架提供用戶認(rèn)證、信任管理、協(xié)同授權(quán)、數(shù)據(jù)加密、安全規(guī)范與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等方面支持。

我國(guó)電化教育的奠基人南國(guó)農(nóng)先生認(rèn)為，“加快教育信息化進(jìn)程，既要關(guān)注‘建’，更要關(guān)注‘用’，‘用’技術(shù)產(chǎn)生價(jià)值，推動(dòng)教育改革的深入發(fā)展”[9]，這項(xiàng)論述正是分層框架設(shè)計(jì)思想的來(lái)源。在框架中，針對(duì)不同的區(qū)域教育資源共享需求，資源開(kāi)發(fā)人員只需有選擇性地根據(jù)自己的需求專注于某個(gè)層功能的構(gòu)建，忽略其他層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，從而將更多精力放在如何“用”教育云的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)生教育價(jià)值，投入到如何更好地管理教學(xué)資源、開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)、優(yōu)化教學(xué)的過(guò)程中去。

1.教育資源層

教育資源層處于框架體系的最底層，是框架中高層級(jí)賴以存在的資源基礎(chǔ)。該層通過(guò)嵌入式云終端技術(shù)，將區(qū)域空間內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)教育資源包、共享平臺(tái)、優(yōu)秀學(xué)習(xí)案例、在線課程、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)設(shè)備等軟硬件資源進(jìn)行虛擬化封裝，匯聚成不同粒度的虛擬教育資源，并通過(guò)云服務(wù)定義工具，將這些虛擬資源封裝成云服務(wù)。

在接入接口的支持下，教育資源層將按照云計(jì)算的運(yùn)作模式，對(duì)云教育資源服務(wù)進(jìn)行集中管理和經(jīng)營(yíng)，為云計(jì)算基礎(chǔ)服務(wù)層提供可靠的資源支持，便于區(qū)域內(nèi)不同組織間開(kāi)展資源共建與共享業(yè)務(wù)，促進(jìn)區(qū)域教育資源配置的優(yōu)化。

圖 1 云環(huán)境下面向區(qū)域數(shù)字教育資源共享的分層框架模型

2.云計(jì)算基礎(chǔ)服務(wù)層

云計(jì)算基礎(chǔ)服務(wù)層將教育資源層封裝和接入的虛擬化資源部署在云節(jié)點(diǎn)中，并建立資源服務(wù)索引，實(shí)現(xiàn)教育資源的池化和動(dòng)態(tài)調(diào)度?；A(chǔ)服務(wù)層是區(qū)域教育資源云服務(wù)有序開(kāi)展的關(guān)鍵層，參考云計(jì)算的服務(wù)模式，我們將云計(jì)算基礎(chǔ)服務(wù)層劃分為IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))和SaaS(軟件即服務(wù))三種不同類(lèi)型。

IaaS將虛擬化教育資源構(gòu)造為同構(gòu)的數(shù)據(jù)資源池(數(shù)據(jù)資源匯聚)、存儲(chǔ)資源池(透明地為用戶提供虛擬的存儲(chǔ)服務(wù))和計(jì)算資源池(為有需求的用戶將云計(jì)算虛擬的計(jì)算能力匯聚在一起)，并且封裝成服務(wù)提供給云用戶。用戶則相當(dāng)于使用“裸機(jī)”，可在上面部署和運(yùn)行任意軟件，比如操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等。

PaaS將軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)作為服務(wù)提供給用戶，提供海量教育數(shù)據(jù)管理、并行計(jì)算、教育軟件運(yùn)行和開(kāi)發(fā)等服務(wù)。QoS管理負(fù)責(zé)管理教育資源服務(wù)的質(zhì)量，中間件幫助用戶開(kāi)發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件，負(fù)載監(jiān)控引擎負(fù)責(zé)對(duì)平臺(tái)在教育資源服務(wù)中的能力進(jìn)行管理和控制。

SaaS將教育軟件程序封裝成軟件服務(wù)供用戶使用，用戶可以定制特定的應(yīng)用程序，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地封裝知識(shí)構(gòu)件、業(yè)務(wù)構(gòu)件、資源構(gòu)件等單元來(lái)創(chuàng)造出更加實(shí)用的區(qū)域資源服務(wù)。

3.教育資源云服務(wù)供應(yīng)層

教育資源云服務(wù)供應(yīng)層在分層框架中起著承上(提供一體化資源)啟下(充分應(yīng)用虛擬化云資源)的關(guān)鍵作用，是完成區(qū)域教育資源云服務(wù)效能的核心組成部分。哈佛大學(xué)信息經(jīng)濟(jì)學(xué)家約翰·雷蓋茨(John LeGates)2010年在著名的《信息化資源政策項(xiàng)目報(bào)告》一書(shū)中指出，資源共享配置的本質(zhì)是對(duì)資源的數(shù)量、質(zhì)量和類(lèi)型進(jìn)行時(shí)空整合。其中，資源配置的結(jié)構(gòu)化組織和使用者角度的無(wú)礙獲得是兩個(gè)核心維度[10]。根據(jù)這一思想，結(jié)合教育資源云服務(wù)供應(yīng)層的屬性和區(qū)域教育資源建設(shè)的特點(diǎn)，我們?cè)诒緦釉O(shè)置了區(qū)域云教育資源共建組織、區(qū)域云教育資源共享獲取與一體化支持三個(gè)主要模塊。

一體化支持模塊從區(qū)域資源特色和實(shí)際出發(fā)，利用互補(bǔ)的標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量、技術(shù)、售后和規(guī)劃服務(wù)優(yōu)勢(shì)，為區(qū)域云教育資源互惠合作的組織與獲取進(jìn)行“后勤”支持。依托區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)盟，結(jié)合教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，一體化支持模塊可統(tǒng)一領(lǐng)域內(nèi)的術(shù)語(yǔ)和概念，讓教育資源云服務(wù)能夠在區(qū)域內(nèi)無(wú)障礙地流通與互操作，提高區(qū)域內(nèi)資源協(xié)同開(kāi)發(fā)的效率。在此方面，ISO/IEC JTC1、ITU-T、DMTF(Distributed Management Task Force，分布式管理任務(wù)組)、NIST、SNIA等發(fā)布的云技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC JTC1 SC36、IMS、IEEE/LTSC以及ADL，尤其是面向中國(guó)特色的CELTS教育資源建設(shè)系列規(guī)范均可發(fā)揮重要作用[11]。

區(qū)域云教育資源共建組織是對(duì)云教育資源進(jìn)行有序管理，其目的是實(shí)現(xiàn)怎么根據(jù)用戶的需求將不同來(lái)源的資源提供給用戶，以獲得資源最大價(jià)值的產(chǎn)出。云教育服務(wù)資源分類(lèi)管理子模塊對(duì)眾多已注冊(cè)在IaaS、PaaS、SaaS云節(jié)點(diǎn)中的區(qū)域資源進(jìn)行特征標(biāo)記，以方便資源搜索和查找。資源標(biāo)準(zhǔn)化子模塊在標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟的支持下(主要利用CELTS系列標(biāo)準(zhǔn))，對(duì)資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義。領(lǐng)域本體共建功能模塊對(duì)資源實(shí)體特征與實(shí)體間關(guān)系進(jìn)行描述，為區(qū)域內(nèi)云教育資源抽象層次上的互操作提供支持。有了資源標(biāo)準(zhǔn)化和本體共建的支持，資源集成模型就可以對(duì)區(qū)域內(nèi)來(lái)自不同學(xué)校、公司、科研單位的異構(gòu)資源進(jìn)行整合。同時(shí)，整個(gè)區(qū)域教育資源共建組織過(guò)程還需要不斷修訂和改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)管和反饋支持，質(zhì)量監(jiān)控和演化管理模塊正是扮演這樣的角色，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育信息資源配置績(jī)效的最大化。

區(qū)域云教育資源共享獲取主要關(guān)注用戶怎么拿到資源，使資源跨單位分配到最適宜的使用方向上。其中，資源獲取方案定制模塊在資源獲取中為用戶增加自己的業(yè)務(wù)邏輯，按需滿足用戶的個(gè)性化資源獲取方案設(shè)計(jì)。多維度語(yǔ)義檢索服務(wù)、云服務(wù)調(diào)度和服務(wù)自動(dòng)集成功能可自動(dòng)選取區(qū)域內(nèi)云教育資源，從時(shí)間、費(fèi)用和可靠性等多個(gè)特征角度合理地集成資源。資源共享過(guò)程管理模塊則通過(guò)構(gòu)建一套“建立、運(yùn)作、優(yōu)化”的過(guò)程方法群，為區(qū)域用戶基于過(guò)程的共享獲取提供支持。

安全審計(jì)與監(jiān)管模塊從身份認(rèn)證、訪問(wèn)授權(quán)、綜合防護(hù)、安全審計(jì)方面借鑒現(xiàn)有的云安全規(guī)范，對(duì)區(qū)域教育資源獲取與消費(fèi)中的安全問(wèn)題進(jìn)行維護(hù)和管理。目前，可借鑒的云安全規(guī)范主要有：ISO/IEC JTC1的云計(jì)算安全和隱私、CSA(Cloud Security Alliance，云安全聯(lián)盟)的云計(jì)算關(guān)鍵領(lǐng)域安全指南、TOG(The Open Group，開(kāi)放組)的云安全和SOA參考框架、NIST的云計(jì)算安全障礙與緩和措施規(guī)范，以及ITU-T的云計(jì)算運(yùn)營(yíng)安全指南等。

4.教育資源應(yīng)用服務(wù)層

數(shù)字化學(xué)習(xí)時(shí)代是資源創(chuàng)新、知識(shí)協(xié)同與個(gè)性彰顯的時(shí)代。在供應(yīng)層的支持下，教育資源應(yīng)用服務(wù)層可以利用區(qū)域內(nèi)豐富的資源，滿足用戶個(gè)性化和多樣化的教研和學(xué)習(xí)需求。通過(guò)基于WEB的服務(wù)界面和資源列表，教育資源應(yīng)用服務(wù)層直接為區(qū)域用戶(區(qū)域內(nèi)需要各種教育資源的學(xué)校、教育科研單位、職能部門(mén)、企業(yè)或個(gè)人)提供云平臺(tái)的各項(xiàng)教學(xué)與科研核心業(yè)務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、名師空間、主題資源空間、在線備課服務(wù)、協(xié)作教研、MOOC、區(qū)域課程論壇、流媒體點(diǎn)播VOD、區(qū)域優(yōu)質(zhì)與特色資源示范，以及獲得相應(yīng)服務(wù)的開(kāi)放接口等。教育資源應(yīng)用服務(wù)在服務(wù)方式上可以采用公益供給與市場(chǎng)供給相結(jié)合的方式，利用免費(fèi)共享模式、會(huì)員模式、學(xué)習(xí)卡模式和學(xué)習(xí)資源超市模式等服務(wù)方式，不斷提升云環(huán)境下區(qū)域共享資源的供給質(zhì)量、效益和效能。

除了上述核心業(yè)務(wù)，教育資源應(yīng)用服務(wù)也可以按照用戶個(gè)性化需求進(jìn)行資源服務(wù)的靈活定制，從而促成區(qū)域內(nèi)用戶間的互惠互助，共同提高。

5.云端層

云端層本質(zhì)上是應(yīng)用環(huán)境接入層，支持筆記本、PC、iPad、智能手機(jī)、智能家電等多種終端接入。通過(guò)三大網(wǎng)絡(luò)(移動(dòng)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng))，該層為區(qū)域內(nèi)教育機(jī)構(gòu)、教育提供者和接受者提供了按需服務(wù)、動(dòng)態(tài)調(diào)配、人人可學(xué)、處處可學(xué)的學(xué)習(xí)服務(wù)環(huán)境，支持具有區(qū)域或?qū)W科特色的教研服務(wù)與應(yīng)用模式創(chuàng)新。

(二)分層框架的特點(diǎn)分析

1.提供了云環(huán)境下區(qū)域教育資源共享的全景視圖。HFRES采用模塊化分層的方式簡(jiǎn)化區(qū)域教育資源部署和服務(wù)的過(guò)程，提高了資源的復(fù)用性，有助于發(fā)揮云計(jì)算技術(shù)在區(qū)域優(yōu)質(zhì)教育資源協(xié)同建設(shè)與使用中的整體效應(yīng)，為多層次的資源協(xié)作共建與集成共享奠定了體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

2.兼顧多方面的教育資源需求。數(shù)字教育資源共享的目的之一在于滿足區(qū)域內(nèi)用戶對(duì)優(yōu)質(zhì)教育資源的多種需求，HFRES模型參考云計(jì)算的功能層次將數(shù)字教育資源細(xì)化為不同粒度的服務(wù)，兼顧教育領(lǐng)域內(nèi)不同學(xué)科、不同機(jī)構(gòu)的人員對(duì)教育資源的多方面需求，資源需求者可以根據(jù)自身不同的需求靈活選擇服務(wù)。

3.具有良好的可擴(kuò)展性。HFRES模型從技術(shù)方面給出一種云環(huán)境下可定制的區(qū)域教育資源共享結(jié)構(gòu)。新的技術(shù)和規(guī)范可以很方便地融入該模型，有助于區(qū)域云平臺(tái)下教育資源開(kāi)發(fā)人員或管理人員在資源共享的規(guī)劃中兼顧目前需求和未來(lái)發(fā)展。

四、分層框架在區(qū)域教育實(shí)踐中的應(yīng)用

依托國(guó)家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心“區(qū)域云端一體化學(xué)習(xí)平臺(tái)”項(xiàng)目，HFRES框架已在實(shí)踐應(yīng)用環(huán)境中得到成功實(shí)施。該項(xiàng)目為武漢、蘭州、蘇州和深圳等部分地區(qū)中小學(xué)提供面向區(qū)域應(yīng)用的課程資源服務(wù)，為盤(pán)活區(qū)域教育資源，實(shí)現(xiàn)資源區(qū)域統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)發(fā)展發(fā)揮了積極作用。

HFRES在區(qū)域教育實(shí)踐中的運(yùn)行模式如下頁(yè)圖2所示。區(qū)域教育資源共建共享云中主要存在三類(lèi)角色，即區(qū)域教育資源請(qǐng)求者(區(qū)域內(nèi)需要各種教育資源的學(xué)校、教育科研單位、企業(yè)或個(gè)人)、提供者(區(qū)域內(nèi)提供各種教育資源的學(xué)校、教育科研單位、企業(yè)或個(gè)人)以及云運(yùn)營(yíng)者(構(gòu)建、管理、運(yùn)行和維護(hù)整個(gè)區(qū)域共建共享云系統(tǒng)的企業(yè))。提供者通過(guò)虛擬化技術(shù)，以服務(wù)的形式將各類(lèi)教育資源(軟件、硬件、服務(wù)、數(shù)據(jù)和學(xué)科知識(shí)等)接入到云平臺(tái)中。請(qǐng)求者向云平臺(tái)提交應(yīng)用需求，搜索云平臺(tái)中的區(qū)域教育資源。云運(yùn)營(yíng)者主要實(shí)現(xiàn)對(duì)云平臺(tái)的高效管理和運(yùn)營(yíng)等，協(xié)調(diào)請(qǐng)求者和提供者的關(guān)系。

圖2 HFRES在區(qū)域教育實(shí)踐中的運(yùn)行模式

依托云平臺(tái)可以全面、深入整合學(xué)科課程資源，以《Web技術(shù)及教育網(wǎng)站開(kāi)發(fā)》(以下簡(jiǎn)稱《網(wǎng)站開(kāi)發(fā)》)課程為例。該課程內(nèi)容涉及平面設(shè)計(jì)、ASP.NET程序開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)以及軟件工程等內(nèi)容，課程開(kāi)設(shè)的院系有具有鮮明學(xué)科特色的教信學(xué)院、計(jì)科學(xué)院、信管學(xué)院、數(shù)媒學(xué)院以及和華中師大簽有區(qū)域資源共享協(xié)議的兄弟高校的院系。課程特點(diǎn)是課時(shí)偏少、內(nèi)容較多，需要課堂教學(xué)和學(xué)生主動(dòng)探索教學(xué)模式緊密結(jié)合。

區(qū)域內(nèi)各單位可以發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，由學(xué)校主導(dǎo)，教育行政部門(mén)支持，電教系統(tǒng)和平臺(tái)研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量、技術(shù)、售后和規(guī)劃聯(lián)盟確保資源跨單位無(wú)障礙流通。各院系可依據(jù)學(xué)科特色開(kāi)發(fā)《網(wǎng)站開(kāi)發(fā)》核心內(nèi)容部分或全部資源(利用資源共建組織功能保證資源的開(kāi)放性，以便其他應(yīng)用者可以結(jié)合學(xué)科需求進(jìn)行二次加工)，然后在區(qū)域內(nèi)積極通過(guò)資源共享獲取功能，加強(qiáng)綜合課程資源和以促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的(如面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、軟件工程等)資源二次開(kāi)發(fā)和整合，以獲得最大價(jià)值的產(chǎn)出。同時(shí)，可利用資源應(yīng)用服務(wù)層提供的功能不斷創(chuàng)新資源應(yīng)用模式和教學(xué)方式，從而使既定的資源產(chǎn)生最大的效益，在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)教育資源共享即服務(wù)。

五、結(jié)論及后續(xù)研究

著名教育經(jīng)濟(jì)學(xué)家艾瑞克·漢納謝克( Eric Hanushek)認(rèn)為，與單純的擴(kuò)大教育資源投入相比，提高資源利用效率對(duì)于產(chǎn)出的影響有更大的空間[12]。云計(jì)算技術(shù)打破了傳統(tǒng)的教育信息化的邊界，讓更多的學(xué)校、教師和學(xué)生能夠平等地應(yīng)用信息化資源服務(wù)。本文提出一種面向區(qū)域的數(shù)字教育資源共享框架模型，能夠滿足教育資源從虛擬化封裝到共享云端消費(fèi)的多層次需求，具有模塊化、靈活性和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，有助于充分發(fā)揮區(qū)域優(yōu)質(zhì)教育資源效益，可為區(qū)域教育資源公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)提供有益的借鑒。下一步我們的研究工作將從區(qū)域教育資源共享建設(shè)中知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的角度，設(shè)計(jì)一個(gè)多維的教育資源云服務(wù)安全框架，從多個(gè)層次保障教育資源共享獲取的安全性，研究區(qū)域教育資源共建共享的價(jià)值互換模型，探索區(qū)域云教育資源共享與服務(wù)的激勵(lì)機(jī)制。

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.以教育信息化全面推動(dòng)教育現(xiàn)代化——?jiǎng)⒀訓(xùn)|副總理在第二次全國(guó)教育信息化工作電視電話會(huì)議上的講話[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_176/201601/t20160122_228616.html,2015-11-19.

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作者簡(jiǎn)介：

上超望：副教授，博士，主要研究方向?yàn)檫h(yuǎn)程教育原理、智能知識(shí)服務(wù)(scw@mail.ccnu.edu.cn)。

A Hierarchical Framework for Regional Educational Resources Sharing in Cloud Environment

Shang Chaowang, Wu Yuanyuan, Liu Qingtang
(School of Education and Information Technology, Central China Normal University, Wuhan Hubei 430079)

Educational cloud is a basic platform and environment for future e-Learning. It provides new methods and modes for regional high quality education resources sharing. Educational cloud becomes a research hotspot in education resources public service platform construction. The paper analyzes the demands of education resources sharing, proposes a hierarchical framework for regional education resources sharing in cloud environment (HFRES). HFRES uses a hierarchical structure to show the panorama view of resources sharing, which has the characteristics of modular, fl exibility, and sustainable scalability. It is helpful to promote the regional education resources construction from the integral view. At last, the paper gives some typical services modes of the model in practice. The research can provide bene fi cial reference for regional education resources sharing in the cloud environment, and make contribution for harmonious development of regional high quality education resources.

Regional Education Resources; Sharing; Cloud Computing; Hierarchical Framework

G434

A

2016年9月15日

責(zé)任編輯：趙興龍

1006—9860(2016)12—0067—06

*本文系2014年度教育部人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“基于數(shù)字水印的網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)資源版權(quán)保護(hù)研究”(項(xiàng)目編號(hào)：14YJA880058)研究成果。