共用云計算支撐下的在線教育特征分析

馬武彬，吳亞輝，王普周

（國防科技大學信息系統工程重點實驗室 湖南 長沙 410073）

1 背景介紹

共用云計算中心是在傳統公有或私有云的架構基礎上提出來的具備整合能力更強的大型云基礎設施架構，它將分散在不同地域、邏輯位置的云集中起來，采取統一的機制進行管理，主要包括基礎設施同構改造、平臺級集成、軟件架構云原生開發(fā)、數據標準與體系集成化等關鍵步驟和技術。這些步驟和技術的實施能夠將更多的云資源統一起來，實現多云管理和應用，用戶可以在共用云架構的基礎平臺上實現最大限度的資源獲取和共享，減少分散式的云計算中心帶來的體制和標準異構性。

在共用云計算的建設基礎上，傳統的在線教育行業(yè)會受到很大的影響。老師和學生能夠在共用云架構上更為方便和快速地獲取相關的信息和應用。由于云原生應用的大規(guī)模開服與部署使用，基于微服務的應用將代替?zhèn)鹘y的單體式應用在共用云基礎架構上被學生和老師廣泛使用。老師可以根據自身個性化需求對微服務應用進行靈活的定制，學生也可以按照自己的需求對應用進行選擇。與此同時，由于共用云架構后臺強大的分析服務能力，學生的個性化在線學習情況分析將變得更加快速和全面。后臺采用人工智能和大數據技術，通過學生平時作業(yè)和在線學習情況分析，能夠為老師和同學推薦更為科學的學習方式方法，從而快速提高學生的學習效率和老師的在線授課效率。

2 現狀分析

隨著科技的發(fā)展，尤其是云計算、大數據、人工智能等先進科學技術的發(fā)展，對教育行業(yè)的軟硬件設施的改造產生了巨大而深遠的影響。當前，各大高校越來越重視在教學工作的軟硬件設置的投入，尤其是云計算相關軟硬件的建設。例如，某省教學研究中心，在2021年用于人才培養(yǎng)、科學研究的軟硬設備投入巨大，已經達到千萬級別，設備數量也達到千余臺。某部委高校更是在教學工作上投入了上億的軟硬件設施，設備數量更是多達5000 余臺。這些教育機構的大量投入為共用云支持在線教育提供了良好的支撐。但同時，這些粗曠式的發(fā)展同樣也衍生出一系列的問題，需要大量學者對共用云如何高效、動態(tài)地支撐在線教育進行深入研究。

范穎等針對教學過程中云平臺的使用性能問題，設計了一個基于云平臺的在線教育課程資源共享平臺?？紤]了平臺內部的組成部分，包括基礎設施、系統服務和應用等層次，實現了相關業(yè)務邏輯活動，為老師和學生采用云平臺進行在線和離線教學活動提供了支撐，實驗證明，該平臺在一定程度上增強了教學效果，這種基于云平臺的教學也在某種意義上體現了教育的公平性。

石建國等人分析了基于云計算的課程在線教學基本思路，研究并提出在線教學課程中的異步在線教學方案，進一步提出了應對和實施策略。結合教學過程中的實際情況，尤其是在云計算中的在線教育實施情況，對教學過程存在的問題進行分析總結，分析了教學效果提升的有效措施。

許多學者對云計算條件下如何開展在線教育進行了研究與分析，但是對于共用云條件下，在線教育呈現出來的新特點、新思路研究較少。下文將從共用云架構帶來的優(yōu)勢和特點分析該架構對在線教育的影響。

3 共用云計算支撐的在線教育特征

共用云架構帶來了多個應用系統、教學資源的共享，使得學術、老師在任何地方、任何時間都能夠通過連接上云的方式進行學習交流，廣泛使用數據和應用資源。整個系統的后臺是共用云計算進行支撐，與教育相關的所有軟硬件資源，其中還包含了云計算中的數據分析服務、數據存儲服務、應用部署服務等。所有與在線教育相關的應用都可以部署在該平臺中，并且支持快速的檢索和下載使用，數據用戶之間通過某種安全機制可以實時共享。前端是傳統的計算機終端、屏幕、iPad 等在線教育工具。

與傳統的互聯網條件下的在線教育模式，共用云架構下的在線教育模式主要有以下特點：

第一，共用云計算支撐下在線教育設備的應用獲得更加容易。

由于共用云架構存在統一視圖，應用的獲取將更加便捷?，F代共用云計算支撐下，系統支持秒級對100 萬各應用進行檢索和發(fā)現。老師可以非常方便地根據自身需求特點，以非常細微的任務分工發(fā)現在線教育應用，從而為自身的教學進行服務。

第二，共用云計算支撐下在線教育后臺數據的分析能力更強。

由于共用云計算后臺具備強大的數據分析能力，可以使得傳統的在線教育邁向一個新的高度。老師可以通過相關的大數據應用分析出每一個學生的學習情況，對知識點的掌握情況，對老師的適應情況，甚至對環(huán)境的敏感度，對家庭的依賴度等，每一個細小的環(huán)境因素都可能導致學生在學習過程中出現注意力的轉移，后臺的大數據分析平臺可以及時發(fā)現這些問題，為在線教育的老師提供決策支持。更為重要的是，后臺的大數據分析平臺還能夠實時根據學生的作業(yè)情況、網絡課程實時表現情況分析出學生的知識點掌握情況和上課的專心程度。

第三，共用云計算支撐下在線教育的個性化更為突出。

由于共用云計算后臺強大的數據分析能力以及應用獲取和發(fā)現能力，將會使得在線教育個性化更為突出。個性化主要包括兩個層面，一是學生的個性化教育需求。通過數據分析成功為學生定制個性化的在線教育計劃，使得老師能夠因材施教，達到高效提升學生素質和能力的目的。二是老師的個性化需求。傳統的在線教育并不是很看重教師的個性化需求，基本所有老師能夠選擇的軟件和應用并不多，更談不上根據自身的需求去定義和定制在線教育軟件工具了。共用云架構強大的后臺應用發(fā)現能力和基于微服務的應用組合能力能夠解決該問題，使得老師能夠根據自己的個性化需求發(fā)現自身需要的應用，甚至根據自身的特點需求，讓微服務中細顆粒的服務組合定制成老師使用更加方便的新應用。

第四，共用云計算支撐下可供選擇的在線教育應用更加復雜。

雖然共用云架構下，可供選擇的應用非常多，但是，想要選擇適合自身要求的專屬應用卻并不容易，需要高效的索引和匹配策略。由于在線教育平臺眾多，尤其是在微服務改造過程中，產生的細微化應用將會急劇增加，如何去選擇適合老師和學生的個性化需求的在線教育服務將會帶來巨大挑戰(zhàn)。

第五，共用云計算支撐下的在線教育更快速與及時。

基于共用云架構下較為優(yōu)勢的數據存儲服務，更多的在線教育資源將會被保存，學生可以在遇到問題時，通過云計算支撐下的在線教育平臺快速獲取教育資源。與此同時，共用云計算支撐下的在線教育平臺可以依賴云計算模塊，分析學生的聽課喜好，從而推薦更符合學生的在線教育資源，節(jié)約學生搜索在線資源的時間。數據存儲服務可以存儲大量的在線教育資源，有效地保證學生在需要學習的時候，可以快速、便捷、及時地獲取知識。

第六，共用云計算支撐下的在線教育更趨向專業(yè)化。

傳統的在線教育只依賴于數據存儲服務，通過對在線資源的存儲，實時課程的轉播等形式達到在線教育的目的，為獲得更多的用戶，不得不全方位支持各類學習資源，因此導致無法針對某一學科、某一專業(yè)進行專業(yè)化的在線教育服務。共用云計算支撐下的在線教育，依賴于云計算模塊，可以為在線教育平臺提供專業(yè)的計算服務，在線教育平臺通過使用云計算服務，對自己的專業(yè)課程進行優(yōu)化，提升課程的吸引力。在眾多在線教育平臺參與進來后，可以加速平臺之間的競爭，使在線教育更趨向專業(yè)化。

第七，共用云計算支撐下的在線教育更刺激教育教學的發(fā)展。

傳統的教育模式為了刺激教育教學的發(fā)展，往往采用聽課的形式進行教師之間的交流，通過線下名師講座等形式為廣大教師提供教學學習。而名師講座、聽課等形式的活動受制于人員、時間等因素的影響，并不能按需舉行，傳統的在線教育模式并未真正的解決這個問題。共用云計算支撐下的在線教育有效地解決了這兩個問題。在共用云架構支撐下的數據存儲服務，存儲了大量的優(yōu)質學習資源，這些資源不僅對學生開發(fā)，同樣對教師開放。教師通過在線教育應用訪問在線資源，不再受人員、時間、空間等因素的影響，隨時隨地可以拿出終端設備進行訪問、學習。同時，依賴云計算的大數據分析，可以針對名師課程、優(yōu)質課程進行分析，通過采集學生、教師對這些課程的評價以及在實時課程中學生對教學內容、教學步驟的反應，分析出這類課程的優(yōu)質之處。教師可以根據這些優(yōu)質之處，對自己的教學內容、教學設計、教學步驟加以優(yōu)化，從而推動教育教學的發(fā)展。

4 總結

當前社會科技高速發(fā)展，傳統的單一式在線教育逐漸失去了市場價值，無法為用戶帶來便捷、多樣的教育方法與內容。共用云計算支撐下的在線教育日益流行并逐漸成了在線教育的主要發(fā)展方向。面向未來的在線教育發(fā)展，本文從共用云計算支撐下的在線教育應用獲取便捷、數據分析能力強、個性化突出、選擇多樣化等特點，分析了共用云計算對在線教育帶來的影響，為教育者和學生在新時代共用云計算設計條件下如何提高在線教育效率提供決策支持。