依托云計算優(yōu)化高校教學管理與教學資源的研究

孔曉榮

摘要：目的，利用云計算平臺提升當前高校教學管理和優(yōu)化整合教學資源。方法，采用云計算主要技術建設教學信息資源服務綜合平臺為學校提供海量存儲、資源共享和超強計算能力。結果，顯著降低高校在教學管理和教學資源方面的軟硬件投入成本，拓寬了教學資源的范圍和內容，解決了目前教育資源共享的實際問題，促進當前教學管理和教學模式的改革。 結論，通過對云計算技術在高校教學管理與教學資源建設中發(fā)揮的優(yōu)勢與特點的研究，進一步闡述云計算平臺解決了高校教學管理與教學資源建設方面投入成本大，重復建設多，教學信息數(shù)據(jù)共享難度大、科技力量薄弱等諸多實際問題，并且云計算提供了多種服務模式實現(xiàn)高校云平臺建設，充分說明云技術在高校信息化建設中的應用是發(fā)展的必然趨勢。

關鍵詞：云計算；教學管理；教學資源；教學模式

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）35-0007-03

Research on the Optimization of Teaching Management and Resources in University Rely on Cloud Computing

KONG Xiao-rong

（Department of Computer Technology，College of Computer Information，Inner Mongolia Medical University，Inner Mongolia，Hohhot 010050， China）

Abstract： Objective： Using cloud computing platform to improve teaching management and the optimized conformity of teaching resources. Methods Using cloud computing technology to build a comprehensive platform for teaching information resources services， providing massive storage， resource sharing and super computing capabilities for universities. Results： Significantly reduce the cost of hardware and software investment in teaching management and teaching resources in universities. Broaden the scope and content of teaching resources and the practical problems of educational resource sharing are solved. and promoting the reform of current teaching management and teaching mode. Conclusion： By studying the advantages and characteristics of cloud computing technology play in the teaching management and teaching resource construction in universities， further elaborates the cloud computing platform to solve the university teaching management and teaching resources construction cost， repeated construction， difficulties in teaching information and data sharing， the weakness of science and technology and many other practical problems. Cloud computing provides a variety of service models to achieve the construction of cloud platforms in University. Fully explain the application of cloud computing in the information construction of university is an inevitable trend of development.

Key words： cloud computing；teaching management；teaching resources；teaching mode

1 概述

云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的一種全新網(wǎng)絡服務，它具有云存儲及共享池模式、可以通過互聯(lián)網(wǎng)提供動態(tài)可擴展的虛擬化資源，同時云計算也是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術之一。經(jīng)過十多年的發(fā)展，云計算技術在國內外各個領域得到廣泛的應用，在教育方面，目前國內外許多大學在教學管理資源和計算模式方面都依托云計算技術，并在此基礎上將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到大學教學管理及校園軟硬件總體建設的各個方面，全力打造“智慧校園”的發(fā)展前景，已經(jīng)初見成效。在不久的將來，智慧校園的發(fā)展水平必定會隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術的發(fā)展得到極大的提升。

2 云計算概念、特點及服務模式

2.1 云計算概念及特點

云計算是一種體現(xiàn)數(shù)據(jù)處理能力的密集型計算模式，它是基于互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展的一種資源，云承載計算任務，保證不同系統(tǒng)獲得足夠的存儲空間、超強的計算能力及豐富的軟件服務。云把網(wǎng)絡中各類資源虛擬成計算機終端向用戶提供所需要的資源。云計算結構是利用互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將處理數(shù)據(jù)過程從用戶計算機或服務器遷移到互聯(lián)網(wǎng)上的超級計算機群中，計算機群由大量標準服務器組成，由專有的數(shù)據(jù)處理中心統(tǒng)一管理，為用戶提供海量存儲空間和極強計算能力。云計算是分布式計算、效用計算、并行計算、網(wǎng)絡存儲、虛擬化、負載均衡等計算機技術和網(wǎng)絡技術發(fā)展融合的結果[1]。

2.2 云計算的特點

云計算主要有可擴展性、高可靠性、通用性、虛擬化、超大規(guī)模、按需服務及使用成本廉價等特點。

1） 可擴展性：為滿足用戶的增長和需要，云計算可以實現(xiàn)動態(tài)擴展和伸縮。

2） 高可靠性：云計算利用虛擬化技術將用戶的數(shù)據(jù)資源存儲在虛擬資源池中，有效地保證了數(shù)據(jù)的安全性。

3） 通用性： 在云技術支持下，可以實現(xiàn)各類功能的應用，并實現(xiàn)同一個云可以運行不同的應用。

4） 虛擬化：用戶可通過不同的終端設備和位置向云服務平臺申請所需資源，無需了解資源的具體位置，也無需關心云的運行位置。云計算利用虛擬化技術將異構分布式數(shù)據(jù)和資源統(tǒng)一存儲在數(shù)字中心。

5） 按需服務：云平臺可以提供龐大的資源池，供用戶服務，用戶可以根據(jù)自己所需購買相關的資源。

6） 運行成本低： 通過非常廉價的節(jié)點構成云體系，實現(xiàn)自動化集中管理方式，可以使管理中心數(shù)據(jù)的成本大幅降低，而資源的利用率顯著提升，企業(yè)及用戶無需支付數(shù)據(jù)中心更多的費用，因此使用成本很低。

2.3 云計算的服務模式

云計算服務主要分為基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS）。

IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基礎設施即服務。指基礎架構的云計算服務，將計算機硬件資源、服務器等基礎設備資源融合形成一個資源群體，為用戶提供存儲和虛擬化等服務。

PaaS（Platform-as-a-Service）：平臺即服務。主要是為用戶提供一個中間件平臺，用來完成可擴展的事務處理中間件等服務，同時也提供管理服務。

SaaS（Software-as-a-Service）：軟件即服務。它是一種通過互聯(lián)網(wǎng)提供軟件的服務模式，把用戶所需的應用軟件資源存儲在云服務器群中存儲，用戶無需購買軟件，也不需要在電腦上安裝應用軟件，可以根據(jù)需求向云服務器提出申請，所有的軟件資源維護管理操作都在信息中心云服務器上進行[2]。

根據(jù)云計算的部署模式也分為公有云、私有云和混合云三種方式：

公有云：將建設好的云資源池放到互聯(lián)網(wǎng)上，有使用權限的用戶可以按需使用；

私有云：企業(yè)或組織在自己內部數(shù)據(jù)中心單獨組建的專用云服務，或由云服務提供商根據(jù)用戶需求進行組建后整體租給某一組織，其他用戶無法使用。

混合云：指公有云和私有云的混合形式，在私有云組建好之后，有些資源缺乏，需要通過申請使用公有云作為私有云的補充，混合云是公有云和私有云兩者結合的一種解決方案。

圖1為云計算基礎架構模式。

3 云計算在優(yōu)化高校教學資源中的應用及特點

3.1 有效解決當前教學資源服務面臨的實際問題

利用云計算的特點可以構建以教學資源為主的共享型服務平臺，依托IaaS和PaaS，可以提供面向學校行政和教學等各類人員的教學資源服務綜合平臺，采用開放式架構，把學校教學服務和他公共服務進行有效優(yōu)化整合，能夠很好地解決教學資源共享建設中遇到的問題。例如：傳統(tǒng)的教學資源平臺建設及教學管理方面存在投入資金大，重復建設多，設備更新需求過快、教學信息數(shù)據(jù)共享難度大、科技力量薄弱等實際困難，而利用云計算技術建設教學信息資源服務綜合平臺，能夠有效緩解上述實際問題[3]。

3.2 顯著降低教學資源使用成本實現(xiàn)最大資源共享

高校為滿足不斷增長的海量數(shù)據(jù)存儲需求，必須經(jīng)常對各類計算機設備和運行軟件進行更新。基于云計算建設起來的教學管理和教學資源云平臺，能夠將各類型的軟硬件優(yōu)化整合到云平臺，采用虛擬化技術建立硬件基礎設施共享資源池[4]，進行集中式管理調度以及按需分配，這樣避免了設備的重復建設，顯著降低了教學管理和資源平臺運行的軟硬件成本，同時還有效降低了人工維護成本。同時由于云平臺建設是全球范圍的，可以匯聚世界各地的優(yōu)質教育資源，因此充分利用云構建平臺及時更新云端教學資源內容，能夠動態(tài)實現(xiàn)國際教育與社會需求的接軌，讓學校教學管理更加高效信息化，教學資源更為豐富全面，本校教師和學生能夠通過云平臺共享資源，這些教學資源并不局限一個區(qū)域，甚至一個國家，可以來自全球最新的共享資源，這樣極大拓展了學生的專業(yè)視野，能夠學到更具有前沿性、博廣性的專業(yè)知識[5]。

3.3 有力促進現(xiàn)行教學方法和教學模式的改革

學生通過云計算平臺能夠快速獲取所學專業(yè)的前沿知識，無疑對高校傳統(tǒng)教學模式形成巨大的沖擊[6]。在云平臺環(huán)境下，以教師講授為主，學生聽課為輔的傳統(tǒng)教學模式以及教學內容己無法滿足學生求知欲，這樣課堂教學方式會讓學生失去學習興趣。對此教師要充分利用云平臺所提供的教學綜合資源，改變以往教學方法，采用更科學、更先進的教學模式來適應和帶動學科發(fā)展要求，例如教師可以通過云平臺所提供的豐富資源及各種實用功能和學生建立互動網(wǎng)絡平臺，還可以利用云平臺下的網(wǎng)絡課程中心，MOOC（慕課）以及翻轉課堂等新型教學模式，與學生進行學習溝通[7]，及時掌握學生對所學內容理解的程度。同時，學生可以在云平臺上進行學習經(jīng)驗分享與討論，進一步促進了師生在學習方面的交流與溝通，教師和學生都能從中受益匪淺。

3.4有力確保學校教學資源的安全可靠性

構建的采用分布式存儲結構，以數(shù)據(jù)塊單元形式將教學資源存儲在服務器節(jié)點中，采取數(shù)據(jù)多副本容錯、多副本備份以及計算節(jié)點同構可互換方式，保障服務的高可靠性和確保數(shù)據(jù)的完整性[8]。學校還可以采用私有云計算技術，只為學校內部提供服務，通過防火墻或者路由器將內外網(wǎng)分隔，不對校外用戶提供服務，這樣有力地保障了學校內部數(shù)據(jù)資源的安全性。

4 教學信息資源服務云平臺的實現(xiàn)方法

在高校教學資源數(shù)據(jù)存儲方面，可以采用Hadoop（分布式系統(tǒng)基礎架構）技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和傳輸，運用云存儲技術整合高校資源[9]；還可以采用混合云的服務模式構建高校教學資源管理服務平臺，在公有云中存儲各類教學資源，使用云服務商現(xiàn)成的各種應用軟件。在私有云中向本校師生及教學管理人員提供校內資源與服務，存放學校內部使用的重要敏感數(shù)據(jù)，例如用微軟公司的Windows Azure完成公有云的部署，再采用System Center實現(xiàn)高校的私有云平臺建設；可以采用基于Openstack的云計算管理開源項目構建高校教學管理與資源云服務平臺，由于OpenStack支持幾乎所有類型的云環(huán)境，能夠提供實施簡單、可大規(guī)模擴展的、標準統(tǒng)一的云計算管理平臺，還通過各種互補服務提供基礎設施即服務（IaaS）的解決方案，實現(xiàn)資源的彈性分配、快速擴展以及網(wǎng)絡隔離與共享等諸多功能，因此很適合構建面向高校的教學資源管理服務平臺[10]。以上這些方法在許多高校已經(jīng)開始實施建設并取得一定的成效。

5 結束語

高校在傳統(tǒng)教學管理和教學資源建設中，往往需要投入大量的人力與財力，而云平臺的構建，顯著降低了學校信息化建設方面的軟硬件投入成本，基于云計算的平臺能夠更好地實現(xiàn)學校教學管理的高效性，還可以達到教學資源共享的最大化，而實現(xiàn)全球化的教育資源共享是云計算技術在高校信息化建設中的主要應用目標。在互聯(lián)網(wǎng)+時代，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)這些前沿技術的應用，對高校信息化建設的發(fā)展水平能夠起到不可或缺的重要作用，從長遠角度來看，采用云計算技術建設教學管理和教學資源平臺，是高校教學改革發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻：

[1] 商存慧，聶艷明.云計算在高校教育信息化中的應用研究[J].中國教育信息化， 2011（4）：4-7.

[2] 羅國瑋，蘭瑞樂.基于云計算的高校科研實驗平臺構建研究[J].實驗技術與管理，2012， 29 （4）：115-117

[3] 湯新鴻. 基于云計算的高校校園網(wǎng)絡體系設計與買現(xiàn)技術[J].湖北科技學院學報，2013（7）：172-173.

[4] 張敏， 周金輝. 云計算在高校教育信息化建設中的應用探究[J].中國教育技術裝備，2013， 326（32）：22-24.

[5] 王智. 基于云計算的網(wǎng)絡教學平臺設計[J].計算機光盤軟件與應用，2014（5）：225-226.

[6] 劉瀝， 周建美. 高校教學管理中的云計算實踐分析[J]. 信息與電腦：理論版，2014（3）：234-235.

[7] 葉福蘭，施忠興.基于云計算的高校教學資源優(yōu)化整合研究[J]. 貴陽學院學報：自然科學版，2016， 11（1）：40-41.

[8] 邢蕾. 云計算環(huán)境下教學平臺在高校教學中的應用[J]. 無線互聯(lián)科技， 2015（13）：145-148.

[9] 王鳳領. 基于Hadoop高校教育資源云存儲平臺構建研究[J]. 計算機技術與發(fā)展， 2016， 26（3）：176-180.

[10] 李磊，李小寧，金連文. 基于Openstack的科研教學云計算平臺的構建與運用[J].實驗技術與管理，2014， 31（6）：127-133.