基于云計(jì)算的教育平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)

邱素貞

摘 要 本文針對(duì)教育信息化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)對(duì)教育平臺(tái)開(kāi)發(fā)背景、設(shè)計(jì)思想、實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)平臺(tái)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)教育信息資源的整合與共享，促進(jìn)教育公平發(fā)展、統(tǒng)籌發(fā)展。

關(guān)鍵詞 云計(jì)算 教育平臺(tái) 設(shè)計(jì)思想

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.07.006

隨著教育改革的不斷深化和信息化的全面推進(jìn)，我國(guó)在教育信息化領(lǐng)域取得了一定的成就。在教育信息化領(lǐng)域建設(shè)過(guò)程中已開(kāi)發(fā)眾多應(yīng)用平臺(tái)，但由于平臺(tái)分散建設(shè)，資源分散，分布不均，無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享利用，如何整合資源以適應(yīng)新挑戰(zhàn)也就成為了進(jìn)一步促進(jìn)教育信息化發(fā)展不得不考慮的問(wèn)題。目前教育信息化建設(shè)將面臨為區(qū)域所有用戶提供統(tǒng)一綜合的教育信息化服務(wù)的難題，而當(dāng)今云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展將使這些難題迎刃而解。

1 平臺(tái)開(kāi)發(fā)背景

根據(jù)《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃的建議》明確提出了“頂層設(shè)計(jì)”的思想，要求要重視改革頂層設(shè)計(jì)和總體規(guī)劃，在重點(diǎn)領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得突破。針對(duì)當(dāng)前教育信息資源分散，缺乏整合的情況，按照“十二五規(guī)劃”要求，通過(guò)一個(gè)完整的頂層設(shè)計(jì)、一個(gè)完整的體系架構(gòu)把基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)建起來(lái)，使得現(xiàn)有信息資源得以有效整合共享，這是教育發(fā)展的必然方向。

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》提出了今后十年我國(guó)教育改革發(fā)展要貫徹優(yōu)先發(fā)展、育人為本、改革創(chuàng)新、促進(jìn)公平、提高質(zhì)量的方針。隨著教育云平臺(tái)的運(yùn)行和模式推廣，將會(huì)推進(jìn)教育行業(yè)的改革創(chuàng)新，提高學(xué)校的教育質(zhì)量，促進(jìn)教育朝著公平、均衡、可持續(xù)的方向發(fā)展。[1]

云計(jì)算熱潮的涌起帶給教育行業(yè)的也是革命性的變化。云計(jì)算的海量存儲(chǔ)、分布式計(jì)算、快速定制服務(wù)、集約化建設(shè)與管理等特色功能，使得云教育平臺(tái)能夠安全可靠、高效穩(wěn)定地支撐整個(gè)城市乃至一個(gè)地區(qū)的教育服務(wù)需求。

如何按照“十二五”規(guī)劃要求，順應(yīng)教育產(chǎn)業(yè)及云計(jì)算技術(shù)發(fā)展的潮流，實(shí)現(xiàn)教育資源的整合利用，為地區(qū)教育活動(dòng)提供全面的信息化支持服務(wù)成為教育領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

2 設(shè)計(jì)思想

統(tǒng)一開(kāi)發(fā)云教育平臺(tái)，為全市、各區(qū)、各學(xué)校提供數(shù)字化校園、教育資源、教育管理、教育公共服務(wù)等四類應(yīng)用服務(wù)，遵循“統(tǒng)建、統(tǒng)管、統(tǒng)用”的原則，在一個(gè)平臺(tái)上構(gòu)建覆蓋“市—區(qū)—街道—學(xué)?！钡亩嗉?jí)教育管理體系，覆蓋各種教育模式的教育體系及教研體系，如基礎(chǔ)教育、成人職業(yè)教育、民辦教育、社區(qū)教育及家庭教育等教育服務(wù)體系。

利用云教育平臺(tái)，打造以資源為核心的良性生態(tài)鏈，通過(guò)云平臺(tái)的生態(tài)循環(huán)過(guò)程來(lái)反復(fù)地提高教育教學(xué)資源庫(kù)的質(zhì)量，形成通過(guò)云平臺(tái)充分匯聚全市各類資源，再實(shí)現(xiàn)資源的柔性匯聚和演化，最終實(shí)現(xiàn)市、區(qū)、各校等不同等級(jí)的資源共享，以形成教育資源共建共享機(jī)制，從而快速豐富和完善教育教學(xué)資源庫(kù)。[2]

依托云教育平臺(tái)，采用“云+端”的技術(shù)模式，廣泛開(kāi)展云教室、云書(shū)包的等云端應(yīng)用。云端應(yīng)用作為新的云服務(wù)消費(fèi)體，帶動(dòng)云內(nèi)容、云服務(wù)的快速發(fā)展；云平臺(tái)有效提高云端設(shè)備的使用價(jià)值，快速推動(dòng)云書(shū)包、云教室、教學(xué)軟件等教育應(yīng)用及數(shù)字教材、電子教案、媒體資源等教育資源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)智能手機(jī)、平板電腦、電子白板等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成包括云應(yīng)用服務(wù)、智能終端、教育應(yīng)用軟件、教育內(nèi)容為代表的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)集群。

3 總體架構(gòu)

根據(jù)云教育平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想，平臺(tái)開(kāi)發(fā)采用“云+端”的方式進(jìn)行，包括云教育平臺(tái)的服務(wù)平臺(tái)及云端服務(wù)兩部分組成，構(gòu)成完整的云教育平臺(tái)服務(wù)生態(tài)鏈。其中云端服務(wù)包括云書(shū)包（同時(shí)供學(xué)生與老師使用）、云課堂及手機(jī)應(yīng)用等；云服務(wù)平臺(tái)為各類用戶提供軟件即服務(wù)（SaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）三層服務(wù)。

軟件即服務(wù)（SaaS）：這是提供給教師、教育管理者、學(xué)生、家長(zhǎng)等用戶的應(yīng)用服務(wù)，是云教育平臺(tái)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)和主要目標(biāo)之一。主要提供包括教育服務(wù)四大應(yīng)用服務(wù)體系的專有云服務(wù)及公有云服務(wù)。

平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）：為云教育平臺(tái)提供必要的資源聚合支撐、共享交換支撐，數(shù)據(jù)支撐等。

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（PaaS）：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全設(shè)備等組成，在此基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)設(shè)施云化服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)在基礎(chǔ)設(shè)施的云化，為各類用戶提供虛擬機(jī)/來(lái)賓OS、應(yīng)用容器服務(wù)、SQL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)、NoSQL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)、 虛擬平臺(tái)創(chuàng)建、虛擬平臺(tái)回收等服務(wù)。并實(shí)現(xiàn)IaaS層資源的運(yùn)營(yíng)。

云端服務(wù)：包括手機(jī)終端應(yīng)用、云書(shū)包應(yīng)用、云課堂應(yīng)用等，擴(kuò)展云平臺(tái)的服務(wù)范圍及能力，有效加強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)、擴(kuò)展課堂空間等。

四個(gè)保障體系：包括云計(jì)算服務(wù)體系、云計(jì)算治理體系、云計(jì)算安全體系、云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體系保障云教育平臺(tái)開(kāi)發(fā)按規(guī)劃設(shè)計(jì)正常進(jìn)行。

4 平臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

4.1.1 IaaS服務(wù)設(shè)計(jì)

在基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)的建設(shè)中，采用業(yè)界成熟的“以虛擬服務(wù)資源池為中心，八項(xiàng)運(yùn)維管理為保障”的P&M（servicepoolandmanagerment）模型。

虛擬服務(wù)資源池：包括虛擬化服務(wù)器、虛擬化存儲(chǔ)、虛擬化網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載均衡、安全與備份設(shè)備等，以“虛擬一切資源”為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)資源的整合，對(duì)工作負(fù)載的優(yōu)化管理，流程的自動(dòng)化，以及優(yōu)化服務(wù)交付能力。對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化，將計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力等形成各類資源池，以此為基礎(chǔ)，按向租戶提供IaaS服務(wù)。

八項(xiàng)運(yùn)維管理：包括云數(shù)據(jù)引擎、云應(yīng)用引擎、云安全訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)、租戶溝通服務(wù)、租戶資費(fèi)管理、租戶關(guān)系管理、云計(jì)算中心門戶、虛擬設(shè)備管理等。八項(xiàng)運(yùn)維管理分二類，一類是對(duì)虛擬服務(wù)資源池的管理監(jiān)控，一類是對(duì)租用虛擬服務(wù)資源池的租戶的管理和服務(wù)。

4.1.2 PaaS服務(wù)設(shè)計(jì)endprint

本平臺(tái)PaaS服務(wù)設(shè)計(jì)主要由云共享交換平臺(tái)、云資源聚合中間件平臺(tái)、云格網(wǎng)站群平臺(tái)、大數(shù)據(jù)計(jì)算平臺(tái)等構(gòu)成。

云共享交換平臺(tái)主要由云服務(wù)總線、云資源目錄、云服務(wù)網(wǎng)關(guān)、云橋構(gòu)成。云共享交換平臺(tái)提供云資源整合、云資源注冊(cè)編目、云服務(wù)生成、異構(gòu)數(shù)據(jù)橋接、云資源共享、云服務(wù)治理、云服務(wù)部署等服務(wù)組成。

云聚合中間件平臺(tái)主要是針對(duì)組織應(yīng)用集成和組織數(shù)據(jù)集成的需求，為教育信息化提供的符合SOA理念的、標(biāo)準(zhǔn)化、輕量級(jí)的解決方案。云聚合中間件平臺(tái)，由個(gè)人桌面門戶應(yīng)用（ Portal Application）、基礎(chǔ)門戶架構(gòu)（ Portal Foundation）和七大應(yīng)用池（ Server）組成， 七大池分別為平臺(tái)用戶池、應(yīng)用資源池、數(shù)據(jù)服務(wù)池、流程服務(wù)池、展現(xiàn)服務(wù)池、數(shù)據(jù)魔方池、代碼初始池。

云格網(wǎng)站群平臺(tái)采用新型的網(wǎng)站群格建設(shè)模式，基于SharePoint實(shí)現(xiàn)，依靠SharePoint Foundation技術(shù)為列表和庫(kù)、網(wǎng)站管理及網(wǎng)站自定義提供熟悉的一致框架。通過(guò)云聚合中間件平臺(tái)將各異構(gòu)分系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，整合到大門戶以及各分部站點(diǎn)里面，實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、信息互動(dòng)、信息共享、資源管理、多類型信息接入等功能。

大數(shù)據(jù)計(jì)算平臺(tái)采用支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的分布式Nosql數(shù)據(jù)庫(kù)和當(dāng)前最流行、最先進(jìn)、最穩(wěn)定可靠的分布式計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)Hadoop進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

4.1.3 SaaS服務(wù)設(shè)計(jì)

教育云平臺(tái)以SaaS服務(wù)方式實(shí)現(xiàn)教育的共性應(yīng)用服務(wù)，以低價(jià)高質(zhì)的服務(wù)來(lái)提高教育的教學(xué)、科研、管理水平。教育云平臺(tái)的SaaS服務(wù)由教育管理服務(wù)體系、云端校園服務(wù)體系、教育資源服務(wù)體系和教育公共服務(wù)體系等四大體系組成，通過(guò)聚合各類應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教育應(yīng)用服務(wù)的不同粒度的組合，形成區(qū)域教育應(yīng)用中心，統(tǒng)一為用戶提供四大體系的SaaS層應(yīng)用服務(wù)。

4.2 云端服務(wù)設(shè)計(jì)

云端服務(wù)的云書(shū)包主要是針對(duì)學(xué)生、教師，為其深度定制的專用平板電腦系統(tǒng)，以提高教育信息化，整合豐富的學(xué)習(xí)資源為目標(biāo)，設(shè)計(jì)采用觸控效果，以達(dá)到操作更便捷、更人性化，還需提供更加豐富的教育信息化功能，如數(shù)字化教育、教學(xué)資源等，使其成為一個(gè)真正的“數(shù)字化書(shū)包”。云書(shū)包還可以使用WIFI、4G網(wǎng)絡(luò)，保持與教育云網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，通過(guò)REST形式的webservice與教育云對(duì)接，成為一個(gè)整合集成教育云社交網(wǎng)絡(luò)、教育教學(xué)資源社區(qū)以及數(shù)字化的課本、作業(yè)、考試等的智能學(xué)習(xí)交互平臺(tái)。

5 結(jié)束語(yǔ)

云教育平臺(tái)的建成將以信息化手段輔助各學(xué)校合理配置學(xué)校資源，通過(guò)教學(xué)資源的共享解決教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)資源配置、教學(xué)平臺(tái)開(kāi)發(fā)、教學(xué)運(yùn)行組織等制約教學(xué)質(zhì)量的突出問(wèn)題，將各種教育資源、課件資源、視頻教學(xué)等資源在整個(gè)區(qū)域公、民辦學(xué)校進(jìn)行共享使用，實(shí)現(xiàn)教育資源的共用共享，實(shí)現(xiàn)教育資源網(wǎng)絡(luò)化、均衡化，使教育資源發(fā)揮最大效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 中央政府門戶網(wǎng)站中國(guó)要聞URL：http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

[2] 錢文靜，鄧仲華.云計(jì)算與信息資源共享管理[J].圖書(shū)與情報(bào)，2009.4：23-26.endprint