基于云計(jì)算的高等教育教學(xué)資源共建共享平臺(tái)構(gòu)建研究

黃盛軍

【摘 要】文章分析了目前高校優(yōu)質(zhì)教育信息資源原創(chuàng)性、創(chuàng)新性比較缺乏現(xiàn)象，剖析了信息資源、管理數(shù)據(jù)共享程度較低的原因，以及應(yīng)用系統(tǒng)整合難度較大、信息孤島存在的各種現(xiàn)象。基于此，文章提出了建設(shè)一個(gè)基于云計(jì)算的高等學(xué)校優(yōu)質(zhì)課程資源共建共享開放式平臺(tái)的方案和相關(guān)建議。

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算 高等教育 課程資源 共建共享

一、引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共建共享，提升教學(xué)質(zhì)量，體現(xiàn)教育公平，已經(jīng)成為當(dāng)前世界高等教育課程與教學(xué)改革的熱點(diǎn)問題。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》更是指出在 “十二五”期間將會(huì)建設(shè)5000門，通過建設(shè)具備完善教學(xué)環(huán)節(jié)的優(yōu)質(zhì)在線課程資源，引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，以促進(jìn)高等教育的變革，使得精英教育走向大眾教育。我省為深入貫徹落實(shí)省委、省政府《關(guān)于建設(shè)教育強(qiáng)省的決定》精神，省教育廳在《湖南省建設(shè)教育強(qiáng)省規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中指出公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)必須取得新進(jìn)展。同時(shí)指出原創(chuàng)性、創(chuàng)新性的優(yōu)質(zhì)教育信息資源比較缺乏，信息資源、管理數(shù)據(jù)共享程度較低，應(yīng)用系統(tǒng)整合難度較大，信息孤島現(xiàn)象依然存在。目前我省正在完善湖南省高校數(shù)字圖書館項(xiàng)目建設(shè)以及準(zhǔn)備建設(shè)湖南數(shù)字教學(xué)資源中心?；诖耍绾谓ㄔO(shè)一個(gè)完善的湖南省高等學(xué)校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享開放式平臺(tái)，正是本文研究的重點(diǎn)。

二、建設(shè)目標(biāo)和內(nèi)容

基于云計(jì)算的高等教育課程資源共建共享平臺(tái)總體目標(biāo)是按照云計(jì)算三層體系架構(gòu)逐漸形成湖南省高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享數(shù)據(jù)中心。首先通過將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及存儲(chǔ)等硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)施虛擬化，形成模塊化的標(biāo)準(zhǔn)信息化基礎(chǔ)設(shè)施資源池，向上按需提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。然后，以資源池作為基礎(chǔ)，提供標(biāo)準(zhǔn)化中間件服務(wù)，構(gòu)建全省教學(xué)資源云計(jì)算中心，為上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供支撐平臺(tái)服務(wù)。最后，在基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)和平臺(tái)應(yīng)用支撐服務(wù)建設(shè)趨于成熟的時(shí)候，逐步將行業(yè)管理、公共服務(wù)甚至電子商務(wù)等應(yīng)用向軟件即服務(wù)的模式演進(jìn)，支撐全省教育信息化的跨越式發(fā)展。

三、基于云計(jì)算的高等教育教學(xué)資源共建共享系統(tǒng)

基于云計(jì)算的湖南省高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建完善的安全防護(hù)體系、數(shù)據(jù)服務(wù)及備份體系，可以按需以服務(wù)的形式面向我省各高校師生，提供基礎(chǔ)資源服務(wù)，同時(shí)提供快速部署業(yè)務(wù)應(yīng)用的綠色通道。重點(diǎn)內(nèi)容是在云計(jì)算中心部署云管理平臺(tái)、建立較為完整的安全防護(hù)體系，完成應(yīng)用支撐基礎(chǔ)環(huán)境的建設(shè)。基于云計(jì)算的湖南省高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)如圖1所示。

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)層實(shí)際對(duì)應(yīng)的是Iaas層建設(shè)。這包括機(jī)房設(shè)施，物理設(shè)備以及構(gòu)建在虛擬化平臺(tái)之上的虛擬資源池。第二，僅有虛擬資源池是無法對(duì)外提供私有云的Iaas服務(wù)的，還需要通過云管理平臺(tái)，對(duì)資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理，整合不同來源的資源為統(tǒng)一的邏輯資源庫，以及在資源庫的基礎(chǔ)上以云服務(wù)的形式來組織資源，并實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)的動(dòng)態(tài)管理。第三，基于架構(gòu)完整性的考慮，在云計(jì)算中心總體架構(gòu)中安放了Paas和Saas層。這兩層既是Iaas層的支持和服務(wù)對(duì)象，也是云計(jì)算中心后續(xù)建設(shè)的發(fā)展方向。

四、各子系統(tǒng)分項(xiàng)實(shí)現(xiàn)

（一）云計(jì)算數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)層系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

湖南省高等教育課程資源共建共享平臺(tái)是一個(gè)典型的縱向加橫向分布式應(yīng)用系統(tǒng)，從行政管理結(jié)構(gòu)和地域分布上，分為省—市州—縣三個(gè)層級(jí)。因此網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)平臺(tái)必須借助廣域網(wǎng)線路和相應(yīng)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)層級(jí)與層級(jí)之間的互聯(lián)互通，繼而實(shí)現(xiàn)全省所有教育系統(tǒng)單位的聯(lián)網(wǎng)。

組網(wǎng)模型上，省廳作為全省的網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)中心，各市州教育局作為網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)，縣區(qū)教育局均作為末端接入單位。系統(tǒng)服務(wù)器和相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備部署在省廳信息中心的數(shù)據(jù)中心機(jī)房，各分支單位產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息按照“大集中”的模式由省廳信息中心統(tǒng)一集中處理和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)到省中心集中的模式，相比數(shù)據(jù)分散的模式。

系統(tǒng)平臺(tái)具有合理、科學(xué)的系統(tǒng)架構(gòu)，應(yīng)有完整的功能層次框架。本平臺(tái)主要面向全省37所普通高校、近200萬師生用戶及不確定數(shù)量的社會(huì)用戶開放，從整體設(shè)計(jì)上應(yīng)能滿足所有用戶的使用需求，有良好的擴(kuò)展性和負(fù)載均衡能力。初期應(yīng)能支持>100000用戶同時(shí)登錄本系統(tǒng)、支持>50000用戶同時(shí)在線訪問資源頁面、支持>5000用戶并發(fā)的流媒體在線點(diǎn)播，能保障系統(tǒng)的業(yè)務(wù)穩(wěn)定、數(shù)據(jù)安全、通訊順暢，能有效均衡系統(tǒng)的整體負(fù)載，能支持對(duì)系統(tǒng)負(fù)載通過軟硬件的集群等方式進(jìn)行擴(kuò)展。系統(tǒng)整體功能架構(gòu)方案如圖2所示。

（二）應(yīng)用支撐平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

湖南省高等教育課程資源共建共享平臺(tái)，建立一個(gè)完整的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，能基于系統(tǒng)元數(shù)據(jù)體系進(jìn)行各類型資源元數(shù)據(jù)模版的自定義，數(shù)據(jù)管理員可通過“元數(shù)據(jù)管理”界面創(chuàng)建元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增減相應(yīng)屬性項(xiàng)。系統(tǒng)資源包含以優(yōu)秀教學(xué)項(xiàng)目為單位組織的資源、按專題組織的資源、單個(gè)素材類資源等，平臺(tái)能支持至少3級(jí)數(shù)據(jù)分類管理體系（即：教學(xué)項(xiàng)目<或?qū)ｎ}>分類管理、教學(xué)項(xiàng)目<或?qū)ｎ}>元數(shù)據(jù)定義管理、教學(xué)資源分類及元數(shù)據(jù)管理），如圖3所示：

圖3 資源組織三層體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)能靈活定義多套教學(xué)項(xiàng)目元數(shù)據(jù)模板樣式，以適應(yīng)包括精品課程、實(shí)習(xí)基地、實(shí)踐教學(xué)示范中心、特色專業(yè)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、教學(xué)名師、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、雙語示范課程、優(yōu)秀教材、教改成果等教學(xué)項(xiàng)目的聚類展示，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。模版支持元數(shù)據(jù)錄入、信息發(fā)布及組織、頁面展現(xiàn)等功能，可發(fā)布成邏輯子庫。

所有資源能按照學(xué)科、學(xué)校、資源類型、媒體類型等屬性進(jìn)行自動(dòng)關(guān)聯(lián)和聚類，資源的關(guān)聯(lián)關(guān)系應(yīng)不需手工干預(yù)。對(duì)以教學(xué)項(xiàng)目為單位組織教學(xué)資源的，遵循一定的資源打包規(guī)范，能實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)項(xiàng)目整體數(shù)據(jù)包進(jìn)行導(dǎo)入、導(dǎo)出操作，導(dǎo)入、導(dǎo)出的數(shù)據(jù)包主要包含項(xiàng)目元數(shù)據(jù)文件（XML）、資源實(shí)體文件數(shù)據(jù)及每個(gè)資源文件的元數(shù)據(jù)（XML），數(shù)據(jù)包導(dǎo)入本系統(tǒng)后，能無縫對(duì)接現(xiàn)有資源結(jié)構(gòu)體系，可互操作。

（三）應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)通過一站式檢索實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的所有元數(shù)據(jù)信息和湖南省高校數(shù)字圖書館的文獻(xiàn)信息資源進(jìn)行聯(lián)合檢索，用戶只需通過最少的輸入就能一次性獲取所需的教學(xué)資源、文獻(xiàn)信息資源、教學(xué)項(xiàng)目信息等相應(yīng)的檢索結(jié)果。對(duì)于文獻(xiàn)信息資源檢索期望達(dá)到與數(shù)字教學(xué)資源的關(guān)聯(lián)、聚類，允許非返還式資源調(diào)度。具體參數(shù)如下。

1.默認(rèn)一框式檢索直接檢索所有教學(xué)資源和文獻(xiàn)信息資源，能直接關(guān)聯(lián)到資源的所有元數(shù)據(jù)字段進(jìn)行檢索，常用檢索詞輸入時(shí)有自動(dòng)提示及補(bǔ)全功能。

2.通過滑動(dòng)標(biāo)簽，對(duì)“教學(xué)資源”“優(yōu)秀教學(xué)項(xiàng)目”“文獻(xiàn)信息資源”進(jìn)行分別高級(jí)檢索，鼠標(biāo)懸停相應(yīng)標(biāo)簽時(shí)能顯示對(duì)應(yīng)檢索功能的描述信息，引導(dǎo)用戶正確選擇檢索入口。“教學(xué)資源”檢索表單檢索的字段主要包括：一級(jí)學(xué)科、二級(jí)學(xué)科、所屬學(xué)校、所屬項(xiàng)目、貢獻(xiàn)者、資源類型、媒體類型、關(guān)鍵詞等，支持用戶只輸入關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，通過關(guān)鍵詞能檢索到任一個(gè)必須字段。“優(yōu)秀教學(xué)項(xiàng)目”檢索表單檢索的字段主要包括：項(xiàng)目類別、一級(jí)學(xué)科、二級(jí)學(xué)科、所屬學(xué)校、所屬年份、項(xiàng)目級(jí)別、負(fù)責(zé)人、關(guān)鍵詞等，支持用戶只輸入關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，通過關(guān)鍵詞能檢索到任一個(gè)必須字段?！拔墨I(xiàn)信息資源”檢索表單如能做到與系統(tǒng)的完整整合，則直接進(jìn)行元數(shù)據(jù)檢索，若僅為跨庫檢索，則應(yīng)檢索到所嵌入接口的所有可檢索字段，通過傳送參數(shù)的形式跨平臺(tái)進(jìn)行檢索，檢索結(jié)果由其對(duì)應(yīng)平臺(tái)返回。

3.所有檢索結(jié)果列表里有“所屬教學(xué)項(xiàng)目”“所屬學(xué)校”等可進(jìn)行二次檢索屬性值的，都應(yīng)具有鏈接導(dǎo)航功能，直接鏈接到所對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目展示頁面（平臺(tái)）和對(duì)應(yīng)學(xué)校的資源整合頁面。單條精確的檢索結(jié)果能與其他結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)展示，按學(xué)科、學(xué)校、教學(xué)項(xiàng)目、責(zé)任者等元數(shù)據(jù)生成“相關(guān)資源”“相關(guān)課程（專業(yè)、基地等）”。

五、總結(jié)

隨著教育改革的推進(jìn)和教育信息化的發(fā)展，高校教育資源的共享利用在提高教育教學(xué)質(zhì)量、挖掘教育的創(chuàng)新潛力上起著支撐、保障的關(guān)鍵性作用。本文探索基于云計(jì)算的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域性高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享，為全省高校師生提供全面的教育資源共享服務(wù)，并在理論探索的框架下設(shè)計(jì)合理的機(jī)制模式，構(gòu)建教育教學(xué)資源公共服務(wù)保障體系?；谖沂≌诮ㄔO(shè)湖南省高校數(shù)字圖書館和正在建設(shè)湖南數(shù)字教學(xué)資源中心，本文的探索期望構(gòu)建湖南省全省區(qū)域的高校數(shù)字教育教學(xué)資源公共服務(wù)體系，促進(jìn)高校教學(xué)資源內(nèi)容、服務(wù)對(duì)象等的深度整合，為高等教育及社會(huì)文化建設(shè)創(chuàng)造良好的效益。

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