基于云計算的高等教育教學資源共建共享平臺構(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，以及應用系統(tǒng)整合難度較大、信息孤島存在的各種現(xiàn)象?；诖?，文章提出了建設(shè)一個基于云計算的高等學校優(yōu)質(zhì)課程資源共建共享開放式平臺的方案和相關(guān)建議。

【關(guān)鍵詞】云計算 高等教育 課程資源 共建共享

一、引言

進入21世紀以來，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源的共建共享，提升教學質(zhì)量，體現(xiàn)教育公平，已經(jīng)成為當前世界高等教育課程與教學改革的熱點問題?！秶抑虚L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”期間將會建設(shè)5000門，通過建設(shè)具備完善教學環(huán)節(jié)的優(yōu)質(zhì)在線課程資源，引領(lǐng)教學內(nèi)容和教學方法改革，以促進高等教育的變革，使得精英教育走向大眾教育。我省為深入貫徹落實省委、省政府《關(guān)于建設(shè)教育強省的決定》精神，省教育廳在《湖南省建設(shè)教育強省規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中指出公共服務平臺建設(shè)必須取得新進展。同時指出原創(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)字圖書館項目建設(shè)以及準備建設(shè)湖南數(shù)字教學資源中心?；诖?，如何建設(shè)一個完善的湖南省高等學校優(yōu)質(zhì)教學資源共建共享開放式平臺，正是本文研究的重點。

二、建設(shè)目標和內(nèi)容

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

三、基于云計算的高等教育教學資源共建共享系統(tǒng)

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

云計算數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)層實際對應的是Iaas層建設(shè)。這包括機房設(shè)施，物理設(shè)備以及構(gòu)建在虛擬化平臺之上的虛擬資源池。第二，僅有虛擬資源池是無法對外提供私有云的Iaas服務的，還需要通過云管理平臺，對資源進行統(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)上以云服務的形式來組織資源，并實現(xiàn)對服務的動態(tài)管理。第三，基于架構(gòu)完整性的考慮，在云計算中心總體架構(gòu)中安放了Paas和Saas層。這兩層既是Iaas層的支持和服務對象，也是云計算中心后續(xù)建設(shè)的發(fā)展方向。

四、各子系統(tǒng)分項實現(xiàn)

（一）云計算數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)層系統(tǒng)實現(xiàn)

湖南省高等教育課程資源共建共享平臺是一個典型的縱向加橫向分布式應用系統(tǒng)，從行政管理結(jié)構(gòu)和地域分布上，分為省—市州—縣三個層級。因此網(wǎng)絡通信基礎(chǔ)平臺必須借助廣域網(wǎng)線路和相應的技術(shù)手段實現(xiàn)層級與層級之間的互聯(lián)互通，繼而實現(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)絡核心節(jié)點和數(shù)據(jù)中心，各市州教育局作為網(wǎng)絡匯聚節(jié)點，縣區(qū)教育局均作為末端接入單位。系統(tǒng)服務器和相關(guān)存儲設(shè)備部署在省廳信息中心的數(shù)據(jù)中心機房，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。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)平臺具有合理、科學的系統(tǒng)架構(gòu)，應有完整的功能層次框架。本平臺主要面向全省37所普通高校、近200萬師生用戶及不確定數(shù)量的社會用戶開放，從整體設(shè)計上應能滿足所有用戶的使用需求，有良好的擴展性和負載均衡能力。初期應能支持>100000用戶同時登錄本系統(tǒng)、支持>50000用戶同時在線訪問資源頁面、支持>5000用戶并發(fā)的流媒體在線點播，能保障系統(tǒng)的業(yè)務穩(wěn)定、數(shù)據(jù)安全、通訊順暢，能有效均衡系統(tǒng)的整體負載，能支持對系統(tǒng)負載通過軟硬件的集群等方式進行擴展。系統(tǒng)整體功能架構(gòu)方案如圖2所示。

（二）應用支撐平臺系統(tǒng)實現(xiàn)

湖南省高等教育課程資源共建共享平臺，建立一個完整的元數(shù)據(jù)標準體系，能基于系統(tǒng)元數(shù)據(jù)體系進行各類型資源元數(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)，增減相應屬性項。系統(tǒng)資源包含以優(yōu)秀教學項目為單位組織的資源、按專題組織的資源、單個素材類資源等，平臺能支持至少3級數(shù)據(jù)分類管理體系（即：教學項目<或?qū)ｎ}>分類管理、教學項目<或?qū)ｎ}>元數(shù)據(jù)定義管理、教學資源分類及元數(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項目元數(shù)據(jù)模板樣式，以適應包括精品課程、實習基地、實踐教學示范中心、特色專業(yè)、實驗儀器設(shè)備、教學名師、教學團隊、雙語示范課程、優(yōu)秀教材、教改成果等教學項目的聚類展示，用戶可根據(jù)實際情況選擇使用。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。

所有資源能按照學科、學校、資源類型、媒體類型等屬性進行自動關(guān)聯(lián)和聚類，資源的關(guān)聯(lián)關(guān)系應不需手工干預。對以教學項目為單位組織教學資源的，遵循一定的資源打包規(guī)范，能實現(xiàn)對教學項目整體數(shù)據(jù)包進行導入、導出操作，導入、導出的數(shù)據(jù)包主要包含項目元數(shù)據(jù)文件（XML）、資源實體文件數(shù)據(jù)及每個資源文件的元數(shù)據(jù)（XML），數(shù)據(jù)包導入本系統(tǒng)后，能無縫對接現(xiàn)有資源結(jié)構(gòu)體系，可互操作。

（三）應用服務平臺系統(tǒng)實現(xiàn)

應用服務平臺通過一站式檢索實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)的所有元數(shù)據(jù)信息和湖南省高校數(shù)字圖書館的文獻信息資源進行聯(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資源、文獻信息資源、教學項目信息等相應的檢索結(jié)果。對于文獻信息資源檢索期望達到與數(shù)字教學資源的關(guān)聯(lián)、聚類，允許非返還式資源調(diào)度。具體參數(shù)如下。

1.默認一框式檢索直接檢索所有教學資源和文獻信息資源，能直接關(guān)聯(lián)到資源的所有元數(shù)據(jù)字段進行檢索，常用檢索詞輸入時有自動提示及補全功能。

2.通過滑動標簽，對“教學資源”“優(yōu)秀教學項目”“文獻信息資源”進行分別高級檢索，鼠標懸停相應標簽時能顯示對應檢索功能的描述信息，引導用戶正確選擇檢索入口?！敖虒W資源”檢索表單檢索的字段主要包括：一級學科、二級學科、所屬學校、所屬項目、貢獻者、資源類型、媒體類型、關(guān)鍵詞等，支持用戶只輸入關(guān)鍵詞進行檢索，通過關(guān)鍵詞能檢索到任一個必須字段?！皟?yōu)秀教學項目”檢索表單檢索的字段主要包括：項目類別、一級學科、二級學科、所屬學校、所屬年份、項目級別、負責人、關(guān)鍵詞等，支持用戶只輸入關(guān)鍵詞進行檢索，通過關(guān)鍵詞能檢索到任一個必須字段?！拔墨I信息資源”檢索表單如能做到與系統(tǒng)的完整整合，則直接進行元數(shù)據(jù)檢索，若僅為跨庫檢索，則應檢索到所嵌入接口的所有可檢索字段，通過傳送參數(shù)的形式跨平臺進行檢索，檢索結(jié)果由其對應平臺返回。

3.所有檢索結(jié)果列表里有“所屬教學項目”“所屬學校”等可進行二次檢索屬性值的，都應具有鏈接導航功能，直接鏈接到所對應的項目展示頁面（平臺）和對應學校的資源整合頁面。單條精確的檢索結(jié)果能與其他結(jié)果進行關(guān)聯(lián)展示，按學科、學校、教學項目、責任者等元數(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。本文探索基于云計算的方式來實現(xiàn)對區(qū)域性高校優(yōu)質(zhì)教學資源共建共享，為全省高校師生提供全面的教育資源共享服務，并在理論探索的框架下設(shè)計合理的機制模式，構(gòu)建教育教學資源公共服務保障體系?；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)字教育教學資源公共服務體系，促進高校教學資源內(nèi)容、服務對象等的深度整合，為高等教育及社會文化建設(shè)創(chuàng)造良好的效益。

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