教育云生態(tài)體系的構(gòu)建與應(yīng)用策略研究

摘 要：云計算作為各種新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)重要的信息基礎(chǔ)，已被各個國家列為政策重點扶持的對象。在信息技術(shù)已經(jīng)進入“云時代”的背景下，沈陽教育城域網(wǎng)數(shù)據(jù)中心摒棄傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)思路，以“云化”硬件設(shè)施為基礎(chǔ)、以“生態(tài)化”應(yīng)用系統(tǒng)和資源平臺為手段，促進信息技術(shù)與教育教學(xué)融合發(fā)展。

關(guān)鍵詞：云生態(tài)體系；虛擬化；門戶網(wǎng)站；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；身份認(rèn)證；大數(shù)據(jù)

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）03-0029-03

沈陽市較早建成了自己的教育行業(yè)專網(wǎng)，擁有了功能完備的市級數(shù)據(jù)中心，這為我市教育信息化的起步和發(fā)展提供了良好的環(huán)境基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段如何繼續(xù)發(fā)揮這一優(yōu)勢，使教育信息化的應(yīng)用效益最大化，實現(xiàn)教育信息化的可持續(xù)發(fā)展，推動教育教學(xué)和管理的深層次變革，便成為我們的工作重點。

一、問題的提出

城域網(wǎng)及數(shù)據(jù)中心建成后，我們便開始著手進行教育信息化由建設(shè)向應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，并在相當(dāng)長的一段時間里，嘗試使用各種技術(shù)手段整合軟硬件資源，并在此基礎(chǔ)上尋求資源與服務(wù)的按需分配、動態(tài)擴展和綜合利用，結(jié)果卻不甚理想。究其原因是我們在經(jīng)歷由信息化“建設(shè)階段”向“應(yīng)用階段”過渡時，錯誤地定位了信息技術(shù)在教育中的作用，仍然把信息化的重心放在技術(shù)層面，閉門造車，忽視信息技術(shù)支持下的人的活動，忽視人對教育信息化的實際需求，進而導(dǎo)致信息技術(shù)與教育實踐嚴(yán)重脫節(jié)。我們開始意識到在信息化工作重點轉(zhuǎn)向應(yīng)用后，信息技術(shù)雖然仍是信息化應(yīng)用的重要組成部分，但是卻不再處于核心地位，而信息化應(yīng)用核心是信息技術(shù)支持下的教學(xué)與管理活動?；谏鲜稣J(rèn)識，我們提出了“教育云生態(tài)體系”的構(gòu)建思路與應(yīng)用策略。

“教育云生態(tài)體系”是由緊密圍繞教育的管理者、科研人員、教師、學(xué)生及社會公眾的應(yīng)用需求，而構(gòu)建出的五種不同的云應(yīng)用所構(gòu)成的生態(tài)整體。我們稱這五種不同的云應(yīng)用為“五朵云”，它們分別是：云中心、云門戶、云認(rèn)證、云教學(xué)和云數(shù)據(jù)。它們相互獨立、各司其責(zé)，但又相互關(guān)聯(lián)、銜接互通。其如見圖1所示。

其中云中心處于底部云層，提供軟硬件支撐；云門戶和云教學(xué)處于中間云層，提供滿足基本應(yīng)用需求的業(yè)務(wù)服務(wù)；云認(rèn)證作為服務(wù)對象與各業(yè)務(wù)應(yīng)用之間銜接互通的接口；云數(shù)據(jù)處于頂部云層，作為數(shù)據(jù)的提煉與加工工具，為大數(shù)據(jù)及教育決策提供數(shù)據(jù)支持。每個“云層”都具有開放性，可以無限擴展、相互滲透、持續(xù)進化；云層間由下至上提供支撐，進而維系整個系統(tǒng)的平衡。

二、教育云生態(tài)體系具體構(gòu)建與應(yīng)用策略

1.云中心（C-DC：Cloud-Data Center）

沈陽教育城域網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（簡稱市級數(shù)據(jù)中心）始建于1999年。16年里，我們始終秉承科技引領(lǐng)、服務(wù)創(chuàng)新的建設(shè)宗旨，使其逐漸成為我市教育信息化建設(shè)的支撐核心。

2012年為我國云計算元年，人們對于云計算的實踐和思考更趨于成熟。這使得我們對數(shù)據(jù)中心建設(shè)也有了更多的理性思考與警惕。各級數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，都在承受著機房空間、能耗成本、綠色環(huán)保等多重壓力，這一切都在要求數(shù)據(jù)中心建設(shè)必須做出相應(yīng)的改變。而大規(guī)模的虛擬化改造，便成為我們向集約化、均衡化的綠色數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變所邁出的第一步。同時，這也成為教育云生態(tài)體系形成的起點和根基。

為達到集約化的目的，在2011年我們借助數(shù)據(jù)中心搬遷，完成了對所有軟硬件及應(yīng)用系統(tǒng)摸底評估。隨即在2012年啟動小規(guī)模虛擬化改造，以求積累經(jīng)驗。2013年虛擬化改造全面啟動，通過整合網(wǎng)絡(luò)、計算和存儲設(shè)備，改造機房結(jié)構(gòu)、電力環(huán)境和環(huán)控系統(tǒng)，使市級數(shù)據(jù)中心90%的應(yīng)用實現(xiàn)虛擬化，設(shè)備利用率提高29.7%，機架空間節(jié)省89.6%，設(shè)備能耗降低65.3%，環(huán)境能耗降30%。至此，將數(shù)據(jù)中心推向“云端”。

在解決市級數(shù)據(jù)中心自身問題的同時，我們也兼顧區(qū)縣及學(xué)校數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與應(yīng)用。我們以“運用信息技術(shù)手段解決城鄉(xiāng)教育均衡發(fā)展”作為突破口，著重解決薄弱區(qū)縣和學(xué)校在教育信息化建設(shè)中對數(shù)據(jù)中心的需求問題。我們延續(xù)市級數(shù)據(jù)中心建設(shè)思路，著手構(gòu)建“四郊四縣”區(qū)域化虛擬數(shù)據(jù)中心（RVDC：Regional Virtual Data Center）。今年市級數(shù)據(jù)中心首先為我市四個縣建立4個RVDC，每個RVDC包含15～20臺虛擬服務(wù)器和20TB共享存儲，滿足縣教育局及直屬單位信息技術(shù)應(yīng)用基本需求。同時計劃2016年將RVDC建設(shè)擴展到4個郊區(qū)。2017年底前按實際需求完成四郊四縣約300所學(xué)校，每校3～5臺虛擬服務(wù)器和10TB共享存儲的RVDC建設(shè)，滿足郊縣學(xué)校對信息技術(shù)應(yīng)用基本需求。

經(jīng)過三年的建設(shè)，云中心將在滿足市級數(shù)據(jù)中心自身及四郊四縣教育單位信息技術(shù)基本應(yīng)用需求的同時，完成教育城域網(wǎng)IaaS層服務(wù)體系的建設(shè)。

2.云門戶（C-PW：Cloud-Portal Web）

在過去相當(dāng)長的一段時期里，無論是沈陽教育門戶網(wǎng)站建設(shè)，還是各個學(xué)校的學(xué)校網(wǎng)站建設(shè)，都在建設(shè)目標(biāo)、需求、內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、安全、成本和管理等方面遇到了許多問題，進而導(dǎo)致我市教育網(wǎng)站建設(shè)嚴(yán)重滯后于基礎(chǔ)設(shè)施及應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)。為解決上述問題，我們提出云門戶的構(gòu)建與應(yīng)用策略。

我們?yōu)樵崎T戶設(shè)定了4個核心構(gòu)成組件，它們是沈陽教育網(wǎng)門戶及微網(wǎng)門戶、沈陽基礎(chǔ)教育階段學(xué)校網(wǎng)站群及微網(wǎng)站群。并在建設(shè)與應(yīng)用過程中嚴(yán)格遵循“一級建設(shè)，兩級應(yīng)用”、“集中匯總，雙網(wǎng)拓展”原則。

“一級建設(shè)，兩級應(yīng)用”是指將云門戶作為一套獨立的應(yīng)用系統(tǒng)，由市級數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)統(tǒng)一建設(shè)。建成后要求各級教育局及直屬單位、學(xué)校兩級用戶，通過其統(tǒng)一開展Web應(yīng)用；“集中匯總，雙網(wǎng)拓展”是指由云門戶負(fù)責(zé)全市各級信息的匯總、整理，而后以各級單位網(wǎng)站為信息出口，面向傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布。同時以各級微網(wǎng)站為移動互聯(lián)網(wǎng)信息出口，面向移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布，實現(xiàn)信息出口由顯示器向移動智能終端的延伸。

3.云教學(xué)（C-TL：Cloud-Teaching & Learning）

為使教育云生態(tài)體系能夠切實服務(wù)于教學(xué)，我們重新整合已有舊系統(tǒng)，建立起一套全新的“4+2知識供應(yīng)體系”。

（1）“4” 是指構(gòu)成云教學(xué)的4個應(yīng)用平臺

1）公益學(xué)堂

公益學(xué)堂是2013年為從源頭治理亂補課，切實減輕學(xué)生過重的課業(yè)負(fù)擔(dān)和家長的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，而由市教育局主辦、市教育研究院承辦、全市名校名師傾力打造的品牌項目。我們將其整合入云教學(xué)，負(fù)責(zé)知識講授。它將課堂教學(xué)搬入網(wǎng)絡(luò)中，并以課程體系為綱，以細(xì)致入微的課程講授、提綱挈領(lǐng)的單元總結(jié)、把握全局的綜合拔高為內(nèi)容，面向?qū)W生開展全學(xué)科的網(wǎng)絡(luò)授課。

2）微課系統(tǒng)

微課系統(tǒng)源于2014市政府為城鄉(xiāng)群眾辦實事工作內(nèi)容中的“千節(jié)微課”項目，我們將其整合入云教學(xué)，負(fù)責(zé)知識強化。它以知識點為對象，將各學(xué)科的知識點獨立出來，分別用10～15分鐘的時間逐一講解、深度剖析，最終以微課的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，同時它也是對公益學(xué)堂的授課形式與內(nèi)容的補充。

3）慕課平臺

慕課平臺是我市2013數(shù)字校園關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與示范項目，我們將其整合入云教學(xué)，負(fù)責(zé)知識擴展。它以開放式的組織形式（任何教師、學(xué)生，甚至家長均可參與慕課資源的建設(shè)），多元化的內(nèi)容設(shè)置（課程的范圍不受限制，覆蓋了科技，社會和人文學(xué)科），為學(xué)生提供豐富知識、拓寬眼界的途徑。

4）人人通平臺

人人通平臺是我市落實“三通工程”的最后一個環(huán)節(jié)，我們將其整合入云教學(xué)，負(fù)責(zé)知識管理。它為師生提供空間功能和資源管理功能，幫助師生收錄、組織、分類、分析來自公益學(xué)堂、微課系統(tǒng)和慕課平臺的資源、信息和數(shù)據(jù)，最終為師生形成個性化的知識體系。

（2）“2”指的是我們依托云教學(xué)結(jié)起的兩張“知識體系網(wǎng)”

系統(tǒng)的功能體現(xiàn)一個系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的功能變換，而決定系統(tǒng)具體功能的是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為使云教學(xué)真正發(fā)揮指導(dǎo)教師教學(xué)與引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的功能，我們重新設(shè)計了它的資源結(jié)構(gòu)，使其擺脫以往單純地充當(dāng)資源平臺的角色，真正成為一個教與學(xué)的平臺。為此，我們在云教學(xué)中，拆分原有課程資源，將課程作為網(wǎng)元，并利用課程內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，結(jié)起了一張“知識體系網(wǎng)”，進而使知識的供給不再是“顆粒狀”的視頻資源，而是“網(wǎng)片狀”的知識體系。

第二張網(wǎng)來自學(xué)生在使用云教學(xué)各項應(yīng)用的過程中，逐漸形成的“個人知識體系網(wǎng)”。它借助了人人通平臺的知識管理功能，收錄學(xué)生的學(xué)習(xí)行為軌跡，并對這些軌跡信息進行組織、分類和分析，最終為每個學(xué)生呈現(xiàn)出其獨有的知識體系網(wǎng)。學(xué)生可以通過這張網(wǎng)，了解自己的知識結(jié)構(gòu)。

具備了“4+2知識供應(yīng)體系”的云教學(xué)摒棄了單純的資源建設(shè)與應(yīng)用方式，強化了資源間的相關(guān)性，進而能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢充分發(fā)揮。

4.云認(rèn)證（C-ID：Cloud-Identity）

教育云生態(tài)體系，始終將資源使用者、服務(wù)享用者——“人”置于核心位置。雖然人始終不變，但是人的角色會在其穿行于各個云應(yīng)用之間時發(fā)生改變。那么如何在眾多角色中識別人，便成為教育云生態(tài)體系必須解決的問題。

為此，我們引入了云認(rèn)證。云認(rèn)證本身包含兩層含義：云認(rèn)證中的“認(rèn)證”體現(xiàn)其功能性，即身份認(rèn)證的功能。它打通了教育云生態(tài)體系內(nèi)云應(yīng)用之間的通道，為處于云中的“人”提供應(yīng)用的便利。這種便利不僅體現(xiàn)在“單點登錄”，更重要的是它將人與應(yīng)用、服務(wù)、資源連接起來，明確了角色劃分、應(yīng)用獲取、服務(wù)享用和資源歸屬，進而“盤活”了整個生態(tài)系統(tǒng)；云認(rèn)證中的“云”體現(xiàn)其應(yīng)用廣泛性，它為生態(tài)體系之外的應(yīng)用向內(nèi)整合，提供便利的途徑，進而使得諸如圖書借閱、宿寢管理、考勤簽到、場所準(zhǔn)入、評價與檢測、師生個人信息關(guān)聯(lián)與管理等校內(nèi)應(yīng)用，以及公益場館、健康體檢、公共交通和定點消費等校外應(yīng)用，納入教育生態(tài)體系之中成為可能。

云認(rèn)證的核心構(gòu)成組件是教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和電子學(xué)生證融合平臺。前者為云認(rèn)證提供底層數(shù)據(jù)支持，后者除本身即是一項獨立應(yīng)用外，還扮演著“層間接口”的重要角色?？傊?，云認(rèn)證將軟硬件平臺、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源與其使用者聯(lián)系起來，使教育云生態(tài)體系中的“生態(tài)”特性得以發(fā)揮。

5.云數(shù)據(jù)（C-BD：Cloud-Big Data）

人類只要活動就會產(chǎn)生信息。人在整個教育云生態(tài)體系中的各種活動，勢必會產(chǎn)生大量的信息。對這些信息進行有目的地跟蹤、搜集和整理所得到的材料，將成為大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，進而成為支持教育決策的重要依據(jù)。

目前，我們對于云數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究還處于起步階段，借助于教育云生態(tài)體系這個“信息容器”，我們構(gòu)建了四個模型作為大數(shù)據(jù)應(yīng)用的研究對象，寄希望于此，探索云數(shù)據(jù)支持大數(shù)據(jù)應(yīng)用的可行性。這個四個模型分別是：通過云中心的RVDC運行數(shù)據(jù)，推演區(qū)域教育信息化實際應(yīng)用水平；通過云門戶的內(nèi)容與流量數(shù)據(jù)，推演特定時期公眾對教育的關(guān)注焦點和輿論熱點；通過云教學(xué)的資源應(yīng)用數(shù)據(jù)，嘗試分析特定階段的學(xué)生對知識的整體需求和掌握程度，進而推演教學(xué)環(huán)節(jié)中是否存在問題；通過云教學(xué)的知識管理功能，獲取“個體大數(shù)據(jù)”，進而嘗試有針對性的知識推送。

雖然此項研究目前還處于探索階段，所建立的模式還不甚成熟。但是我們有理由相信，隨著建設(shè)的持續(xù)深入和功能的不斷完善，云數(shù)據(jù)終將成為我市教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用，以及教育決策支持的重要支撐。

目前沈陽教育云生態(tài)體系已初具雛形，雖然它還有諸多的不足，但是隨著我市教育信息化的深入發(fā)展，必能促使該體系更加完備。

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（編輯：楊馥紅）