云計算在高校教師工作量統(tǒng)計分析系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

李娜　鄧輝

摘要：目前，加快“云計算”、“大數(shù)據(jù)”、“物聯(lián)網(wǎng)”等新技術(shù)在高校信息化建設(shè)中的融合，已經(jīng)成為各個高校提高核心競爭力，深入挖掘教育資源潛力的必然趨勢。對教師工作量的統(tǒng)計和分析是教務(wù)管理中的重要環(huán)節(jié)，是各高校教學(xué)評價與考核重要依據(jù)。由于各高?？己藰?biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一，因此，盡管高校信息化建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行，但多數(shù)高校仍采用教務(wù)人員手工核算每位教師工作量的方式，工作效率極其低下。該文通過介紹“云計算”的基礎(chǔ)概念和主要技術(shù)，論述了云計算在高校教師工作量統(tǒng)計分析系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性，最后為當(dāng)前架構(gòu)下的統(tǒng)計分析系統(tǒng)向云平臺移植提出了方向。

關(guān)鍵詞：云計算；高校教師工作量

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）22-0041-02

1高校信息化建設(shè)中的問題

在高校信息化建設(shè)伊始，有學(xué)者指出高校信息化建設(shè)容易進(jìn)入三個誤區(qū)：第一，重技術(shù)，輕內(nèi)容、第二，重初次建設(shè)，輕二次開發(fā)與深入整合、第三，重建設(shè)，輕應(yīng)用。十幾年過去了，如今高校信息化建設(shè)的問題已經(jīng)發(fā)生了改變，總結(jié)下來主要有如下兩點：

（1）過多強(qiáng)調(diào)設(shè)備儀器等硬件的購置，沒有認(rèn)識到軟資產(chǎn)的重要性，造成軟件應(yīng)用跟不上硬件發(fā)展的速度，反過來也限制了先進(jìn)硬件更好地加以利用。

（2）過多強(qiáng)調(diào)軟件系統(tǒng)框架的購置，但對后續(xù)二次開發(fā)和培訓(xùn)基本持放棄的態(tài)度，對軟件框架的深度應(yīng)用不再投入資金和精力去探索和嘗試。

2云計算基礎(chǔ)和應(yīng)用優(yōu)勢

“云計算”目前已經(jīng)成為一個令各行各業(yè)都密切關(guān)注的詞語，但對于云計算的定義還沒有達(dá)成一致共識?，F(xiàn)階段廣為接受的是美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)人可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲，應(yīng)用軟件，服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。

云計算以服務(wù)的方式提供計算資源（包括計算能力、存儲能力和交互能力等），形成了一種動態(tài)可伸縮虛擬化的新型計算資源組織、分配和使用模式，這種模式使得計算資源成為向大眾提供服務(wù)的社會基礎(chǔ)設(shè)施，與傳統(tǒng)利用桌面計算資源的模式有很大不同，將可能會對信息技術(shù)本身及其應(yīng)用產(chǎn)生深刻影響-引。隨著云計算越來越廣泛的普及，越來越多的系統(tǒng)和應(yīng)用已經(jīng)開始向云平臺大遷徙。下面從兩個方面論述云計算在高校教師工作量統(tǒng)計分析系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性：

1）云計算的核心技術(shù)

通常認(rèn)為，云計算主要由“服務(wù)”和“管理”兩大體系組成。

“服務(wù)”主要包括SaaS、PaaS、IaaS三個平臺。SaaS負(fù)責(zé)把各種應(yīng)用軟件服務(wù)通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地提供給用戶；PaaS負(fù)責(zé)把應(yīng)用開發(fā)及部署作為一種服務(wù)提供給用戶；IaaS負(fù)責(zé)把最基礎(chǔ)的計算、存儲、硬件等資源作為一種服務(wù)提供給用戶。云計算供應(yīng)商將把所有的軟、硬件設(shè)施都放置于我們說的“云”上，“云”用戶可以購買“云”服務(wù)，專注事務(wù)和使用，而不必關(guān)心軟件升級、數(shù)據(jù)更新以及硬件維護(hù)等繁瑣的問題。

“管理”主要從三個層面描述：用戶層、機(jī)制層和檢測層。這三個層面的管理機(jī)制相互制約，目的是確?！霸啤卑踩⒎€(wěn)定地運行，用戶層是面向“云”用戶的功能管理層，提供優(yōu)質(zhì)的“云”服務(wù)；機(jī)制層是面向“云”平臺的運維管理層，提供優(yōu)質(zhì)的“云”管理；檢測層是面向“云”資源的數(shù)據(jù)管理層，提供優(yōu)質(zhì)的“云”數(shù)據(jù)。

在云計算的眾多技術(shù)中，以虛擬化技術(shù)、數(shù)據(jù)分存技術(shù)兩大技術(shù)最為關(guān)鍵。

（1）虛擬化技術(shù)，是一種將各種資源整合利用的技術(shù)，是實現(xiàn)云計算和云存儲服務(wù)的基石。以最典型的計算虛擬化技術(shù)為例，在虛擬系統(tǒng)和底層硬件之間抽象出CPU和內(nèi)存供虛擬機(jī)使用，將計算資源虛擬化后，就可以在數(shù)據(jù)中心層面形成一個統(tǒng)一的計算資源池，這就是云計算設(shè)計的初衷，資源池化，按需計費。當(dāng)完用戶申請使用計算資源的時候就可以從池中取出一部分資源供用戶使用，當(dāng)用戶退訂資源后，這部分資源又回到池中，供其他用戶使用。

（2）數(shù)據(jù)分存技術(shù)，是一種冗余存儲技術(shù)，不僅能夠保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性，還可以增大數(shù)據(jù)訪問的并發(fā)性。近幾年，各個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)量正在成指數(shù)倍增長，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)已逐漸被邊緣化，本文采用較流行的Hadoop框架構(gòu)建高校教師工作量統(tǒng)計分析系統(tǒng)的存儲模型。

2）云計算在高校教務(wù)管理中應(yīng)用的優(yōu)勢

我國高校已經(jīng)投入了一定規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并且多數(shù)也擁有千兆甚至萬兆主干帶寬校園網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上與云計算接軌更加容易，云計算在高校教務(wù)管理中應(yīng)用的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在兩個方面：

（1）能夠大大減少高校在教務(wù)管理方面的持續(xù)投人負(fù)擔(dān)，包括硬件（計算機(jī)和服務(wù)器）投入和更新、硬件設(shè)備用房的建造和裝修以及硬件維護(hù)等費用，只需購買相應(yīng)的云服務(wù)，就可以達(dá)到用相對較少的人力、物力和空間，滿足教務(wù)管理各個環(huán)節(jié)的絕大多數(shù)功能。

（2）能夠大大提高教務(wù)工作人員的工作效率，促進(jìn)教務(wù)工作信息化和遠(yuǎn)程化，高?？梢詾榻虅?wù)管理人員提供多種形式的、全天候的管理手段，避免教務(wù)管理各個環(huán)節(jié)各自為政，種類和數(shù)量繁多的數(shù)據(jù)報表重復(fù)收集，改變針對每一次分析工作，人工統(tǒng)計和核對總是占用大量的時間和精力的現(xiàn)狀，只需購買相應(yīng)的云存儲，就可以在云平臺上二次開發(fā)或移植軟件應(yīng)用，根據(jù)字段和條件訪問“云”中的海量數(shù)據(jù)，定制生成期望的報表。

高校教務(wù)管理工作的核心是對每一位教師每一階段教學(xué)工作的評價與考核，針對工作量的統(tǒng)計和分析能夠幫助教務(wù)管理人員和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)制定更適合學(xué)校發(fā)展的戰(zhàn)略和計劃，只有調(diào)動所有教師的教學(xué)積極性和熱情，才能更好地完成各項目標(biāo)，培養(yǎng)出適合社會發(fā)展的人才，為高校的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。3高校教師工作量統(tǒng)計分析系統(tǒng)中的云計算

高校教師工作量統(tǒng)計歷經(jīng)兩個階段，人工階段和半智能化階段。在人工階段中，完全依靠人工，填寫、匯總和核對多個Excel表格，流程如圖1所示。endprint

在半智能化階段中，減少了絕大多數(shù)人工匯總和核對的工作量，大幅提高了統(tǒng)計效率，但仍然有很多環(huán)節(jié)有待改進(jìn)和完善，流程如圖2所示。

1）基于云計算的高校教師工作量統(tǒng)計分析系統(tǒng)軟件架構(gòu)三層分層結(jié)構(gòu)是經(jīng)典的軟件設(shè)計架構(gòu)，任何一個系統(tǒng)都可以被抽象細(xì)分為三層，即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)服務(wù)層。其中，表示層用于系統(tǒng)跟用戶之間的交互，也可以理解為軟件界面以及界面中的數(shù)據(jù)接收和展示；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)從表示層獲取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行判斷；數(shù)據(jù)服務(wù)層用來操作數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查等操作。

與其他中小型軟件一樣，高校教師工作量統(tǒng)計分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)持久層都是放在同一服務(wù)器之上，數(shù)據(jù)的存儲通常都是采用數(shù)據(jù)庫或XML文檔兩種方式，而當(dāng)遭遇自然災(zāi)害或者服務(wù)器硬盤發(fā)生不可修復(fù)的錯誤后，必然會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不完整性甚至數(shù)據(jù)丟失。隨著云計算技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，軟件設(shè)計和開發(fā)模式也將受到影響，傳統(tǒng)的三層架構(gòu)模式可以完全遷移到云計算服務(wù)中，這就是云計算中的SaaS服務(wù)模式。

SaaS軟件的開發(fā)有兩種方式：傳統(tǒng)的B/S結(jié)構(gòu)和虛擬化結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的B/S結(jié)構(gòu)開發(fā)技術(shù)比較成熟，主流開發(fā)工具有Java和.net等，數(shù)據(jù)本身和數(shù)據(jù)處理存放在云端的服務(wù)器上，客戶端用瀏覽器或者智能設(shè)備進(jìn)行訪問，SaaS軟件開發(fā)中的數(shù)據(jù)必須加密，確保數(shù)據(jù)不能被非法更改，而且可以由用戶指定兩個或兩個以上的存儲地址，確保數(shù)據(jù)不會丟失。虛擬化結(jié)構(gòu)是將軟件所有部分都放在云端的服務(wù)器上，訪問軟件時看到的只是服務(wù)器上傳回的屏幕影像，這樣，客戶端即便使用一個普通配置的終端，但仍能體會到服務(wù)器級的運算速度。

本文在第一種開發(fā)方式的基礎(chǔ)上，結(jié)合高校自身特點，設(shè)計了一個安全有效的云計算軟件架構(gòu)，如圖3所示。

2）基于Hadoop技術(shù)框架與高校信息平臺融合

如何在信息量劇增的數(shù)據(jù)中快速檢索、高效存儲和管理已日益成為高校信息用戶關(guān)注的重要問題。Hadoop是在Internet上用于對搜索的關(guān)鍵詞進(jìn)行內(nèi)容分類的最佳工具，存儲結(jié)構(gòu)屬于分布式，在提高讀寫速度的同時，將存儲容量也有了明顯的提升，通過將數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余存儲的方式確保數(shù)據(jù)安全性，另外，MapReduce編程模型也保證了海量數(shù)據(jù)高效的分析和處理。

由于，Hadoop技術(shù)能在大量低配置計算機(jī)上構(gòu)建集群，充分發(fā)揮集群的計算和存儲能力，因此，可以利用高校的服務(wù)器構(gòu)建一個計算和存儲集群，為高校各種管理系統(tǒng)向統(tǒng)一信息平臺融合創(chuàng)造條件。

Hadoop技術(shù)中的HDFS具有高容錯和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)管理能力，對高校中的服務(wù)器統(tǒng)一控制和管理，通過主/從形式的體系結(jié)構(gòu)為高校信息平臺中的用戶管理、數(shù)據(jù)管理以及安全管理等功能提供保障。

而MapReduce則完成了將計算分布到各個節(jié)點中的任務(wù)，結(jié)合多維度、高性能數(shù)據(jù)庫HBase，成就了在高校信息平臺上享受資源共享、查找、統(tǒng)計和分析等服務(wù)。

4總結(jié)

對高校信息平臺資源的整合，即是對高校內(nèi)部各職能部門信息資源的整合，包括教務(wù)管理系統(tǒng)、招生管理系統(tǒng)、學(xué)生管理系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)以及科研管理系統(tǒng)等等，由于各職能部門既是一個獨立運作的整體，又在學(xué)校整個運作中相互聯(lián)系和影響，因此整合工作有一定的難度。本文首先分析了高校信息化建設(shè)中存在的問題，通過介紹“云計算”的基礎(chǔ)概念和主要技術(shù)，論述了云計算在高校教師工作量統(tǒng)計分析系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性，最后為當(dāng)前架構(gòu)下的統(tǒng)計分析系統(tǒng)向云平臺移植提出了方向。endprint