高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的云平臺(tái)構(gòu)建與應(yīng)用

王永培

（南京審計(jì)大學(xué)，江蘇南京 211815）

一、引言

隨著大數(shù)據(jù)、云服務(wù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，人類社會(huì)正經(jīng)歷著前所未有的數(shù)字化變革，眾多領(lǐng)域面臨著全面而系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。鑒于教育在人類技術(shù)和文明發(fā)展延續(xù)中的關(guān)鍵作用，聯(lián)合國(guó)教科文組織向全球發(fā)出“使用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)教育2030”倡議，在全球范圍內(nèi)推動(dòng)各層次教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。我國(guó)作為數(shù)字大國(guó)，肩負(fù)著以教育數(shù)字化實(shí)現(xiàn)數(shù)字中國(guó)建設(shè)的歷史重任。高等教育在培養(yǎng)各領(lǐng)域現(xiàn)代化人才上發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用，選擇恰當(dāng)?shù)慕逃破脚_(tái)模式，以資源節(jié)約、效率增進(jìn)和安全可靠為依歸，推動(dòng)高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是未來評(píng)價(jià)高等教育成效的重要指標(biāo)。

二、高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的“云”興起

黨的二十大報(bào)告指出，“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐”。高等教育更是肩負(fù)著培養(yǎng)符合中國(guó)式現(xiàn)代化要求的高素質(zhì)人才的歷史重任。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，以教育云為核心的高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速推進(jìn)，引領(lǐng)高等教育教學(xué)方式的變革。新冠疫情促使高等院校接受在線教學(xué)，客觀上進(jìn)一步加速了高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程，推動(dòng)了云技術(shù)在高等教育中的大范圍應(yīng)用。云計(jì)算在高等教育中最流行的用途之一是大學(xué)生可以通過虛擬教室進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。事實(shí)上，相關(guān)研究表明，越來越多的高校正在或計(jì)劃在未來五年內(nèi)使用基于云的解決方案進(jìn)行在線教學(xué)。就國(guó)內(nèi)外教育發(fā)展趨勢(shì)來看，越來越多的高校也正在遠(yuǎn)離傳統(tǒng)的學(xué)生信息系統(tǒng)，嘗試采用基于云的替代方案。

高等教育數(shù)字化資源越來越豐富，這也給高校數(shù)字化教育資源管理帶來較大挑戰(zhàn)，如數(shù)字化管理的預(yù)算成本、數(shù)字資源許可問題，以及軟件和硬件的集成和管理問題等。在克服這些挑戰(zhàn)并提供一種以經(jīng)濟(jì)、高效的方式操作信息系統(tǒng)的替代方法時(shí)，云計(jì)算發(fā)揮著巨大的作用，是推進(jìn)高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型、促進(jìn)高等教育資源優(yōu)化配置的重要途經(jīng)[1]。在具體應(yīng)用和軟件平臺(tái)建設(shè)方面，云技術(shù)已經(jīng)成為高等教育數(shù)字化變革的核心技術(shù)，在全球范圍內(nèi)快速推廣。Dropbox、GoogleAppsforEducation、Microsoft 365 等提供了廣泛應(yīng)用于教育的云應(yīng)用程序。聯(lián)合國(guó)教科文組織曾推薦一些在線應(yīng)用程序，如黑板、Century-Tech、ClassDojo 和Google Classroom，這些應(yīng)用程序也可用于教育領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)的中國(guó)大學(xué)MOOC（慕課）、學(xué)堂在線、超星、智慧樹、騰訊課堂、網(wǎng)易云課堂等云教育平臺(tái)也為高等教育提供了大量的云服務(wù)。

高等教育中云計(jì)算技術(shù)的大范圍應(yīng)用在個(gè)性化學(xué)習(xí)、經(jīng)濟(jì)性、彈性、可測(cè)量性、可訪問性、低碳排放和標(biāo)準(zhǔn)化等方面具有眾多益處，但在安全性、合規(guī)性、可靠性、隱私保護(hù)及云技術(shù)的復(fù)雜性等方面面臨眾多挑戰(zhàn)。高校正經(jīng)歷著云計(jì)算信息服務(wù)革命的關(guān)鍵時(shí)期，選擇合適的云教育和云服務(wù)模式，高效地嵌入一體化的教育體系，是適應(yīng)新時(shí)代教育方式變革的重要前提和關(guān)鍵所在。

三、高等教育云平臺(tái)構(gòu)建模式

目前，云技術(shù)在具體應(yīng)用中主要有4 種模式：公共云模式、私有云模式、社區(qū)云模式和混合云模式?；诟叩冉逃k學(xué)層次和規(guī)模，以及一些影響云服務(wù)成功的關(guān)鍵因素，即云數(shù)據(jù)安全性、可用性和可靠性、可定制服務(wù)級(jí)別協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)帶寬、兼容性、技術(shù)支持、管理支持、人力和資源準(zhǔn)備、復(fù)雜性、成本靈活性和易用性等，研究人員為高校提供了3 種教育云模式，即大學(xué)私有云模式、大學(xué)城社會(huì)云模式和大學(xué)混合云模式。

（一）大學(xué)私有云模式

所謂私有云模式，是指數(shù)據(jù)和流程將在每所大學(xué)內(nèi)進(jìn)行管理。每所大學(xué)都可以通過自己的IT 資源建立。這種結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高校最常用的云模式。私有云模式由其所屬高校私有，因此，所提供的是私有云服務(wù)。通過大學(xué)私有云，高校能夠向其云用戶提供SaaS、PaaS 和IaaS 云服務(wù)。云用戶包括高校的教師、學(xué)生、研究人員、IT 員工和管理員等，他們只在自己的高校范圍內(nèi)提供或接受云服務(wù)，共享云資源。在當(dāng)前技術(shù)背景下，高?？梢愿鶕?jù)其用戶需求在面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)中開發(fā)云服務(wù)。在這種云結(jié)構(gòu)中，高校自己制作信息服務(wù)的內(nèi)容，并在技術(shù)上使用校內(nèi)數(shù)據(jù)庫、Web 服務(wù)器等IT 結(jié)構(gòu)[2]。在大學(xué)私有云模式中，云服務(wù)/應(yīng)用程序的優(yōu)先級(jí)將由高校根據(jù)自身的網(wǎng)絡(luò)能力、容量、事務(wù)等級(jí)等實(shí)際情況自主選擇。

在具體實(shí)踐方面，許多高校建立了專屬私有云平臺(tái)。例如，武漢大學(xué)建設(shè)共享服務(wù)器云平臺(tái)——“珞珈云”，不斷擴(kuò)大云平臺(tái)虛擬機(jī)在教育資源管理中的份額，以超融合架構(gòu)方式建設(shè)共享服務(wù)器群，通過校內(nèi)數(shù)以百計(jì)的應(yīng)用系統(tǒng)支撐千臺(tái)虛擬機(jī)資源，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和資源計(jì)算的統(tǒng)一、全面虛擬化，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心業(yè)務(wù)云上配置；南京理工大學(xué)通過超融合技術(shù)建設(shè)、優(yōu)化學(xué)校私有云平臺(tái)，將老舊設(shè)備替換為虛擬化平臺(tái)，著重存儲(chǔ)、計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源的全過程虛擬化，通過私有云提高資源利用率，保障信息安全性和可靠性。

（二）大學(xué)城社會(huì)云模式

大學(xué)城是高等教育資源的集聚區(qū)，是推動(dòng)高等教育現(xiàn)代化的主戰(zhàn)場(chǎng)。大學(xué)城社會(huì)云模式是一個(gè)涵蓋大學(xué)城中成員大學(xué)信息服務(wù)的社區(qū)云。有且僅有大學(xué)城社會(huì)云模式中的用戶擁有通過框架中提供的門戶結(jié)構(gòu)使用云服務(wù)/應(yīng)用程序的權(quán)限。通過使用自己的IT 資源，大學(xué)城社會(huì)云模式提供選定的分類SaaS、PaaS 和IaaS 云服務(wù)。大學(xué)城社會(huì)云模式成員可以與其他成員共享任何云服務(wù)/應(yīng)用程序。何時(shí)及如何共享云服務(wù)/應(yīng)用程序取決于大學(xué)城社會(huì)云模式成員簽訂的共同協(xié)議。大學(xué)城社會(huì)云模式的云用戶包括大學(xué)城范圍內(nèi)各高校的教師、學(xué)生、研究人員、IT 員工和管理員等，他們是社區(qū)云結(jié)構(gòu)的成員[3]。該模式將提供屬于高校全體成員的云服務(wù)。這種社區(qū)云結(jié)構(gòu)允許高校在云成員之間共享資源。災(zāi)難恢復(fù)和備份過程等技術(shù)問題將由大學(xué)城中成員共同實(shí)施。該結(jié)構(gòu)包括選定的社會(huì)云服務(wù)/應(yīng)用程序和其他云服務(wù)/應(yīng)用程序，能夠促進(jìn)大學(xué)城高等教育資源的優(yōu)化配置。

大學(xué)城社會(huì)云模式的最大優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)大學(xué)城內(nèi)的高等教育資源共享，整合大學(xué)城內(nèi)優(yōu)勢(shì)資源，避免重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。例如，深圳大學(xué)城云計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)是全國(guó)首個(gè)大學(xué)城社會(huì)云模式的云計(jì)算平臺(tái)，面向大學(xué)城內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)、高校及其他相關(guān)教育科研機(jī)構(gòu)等提供云計(jì)算服務(wù)；基于5G 搭建的信息基礎(chǔ)設(shè)施，上海松江大學(xué)城建設(shè)全國(guó)首個(gè)“5G+無邊界大學(xué)城”，在云計(jì)算、人工智能，以及元宇宙等技術(shù)支撐下實(shí)現(xiàn)高校人才的復(fù)合化培養(yǎng)。以新型基礎(chǔ)設(shè)施為支撐實(shí)現(xiàn)大學(xué)城內(nèi)資源的集約化管理，通過云共享平臺(tái)提供業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的基礎(chǔ)技術(shù)支撐，達(dá)到教育資源的融合共享，形成匯聚知識(shí)、技術(shù)和創(chuàng)新元素的大學(xué)城資源池，為數(shù)字中國(guó)、創(chuàng)新中國(guó)做出突出貢獻(xiàn)。

（三）大學(xué)混合云模式

混合云包含兩個(gè)或多個(gè)私有、社區(qū)或公共云結(jié)構(gòu)的組合，因此具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。作為云計(jì)算的一種形態(tài)，混合云能夠協(xié)同私有云和公有云，能夠全面提高跨云資源優(yōu)化利用，協(xié)同優(yōu)化跨云、跨地域的IT 基礎(chǔ)設(shè)施。教育部等六部門發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》（以下簡(jiǎn)稱“意見”）。該“意見”明確指出要構(gòu)建新型數(shù)據(jù)中心，支持省級(jí)教育行政部門通過混合云模式建設(shè)教育云?；旌显颇Ｊ浇柚?G 多域?qū)＞W(wǎng)+高?；旌显啤逼脚_(tái)，在5G 網(wǎng)絡(luò)和“三云”基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下，在智慧教學(xué)資源服務(wù)、智慧教學(xué)環(huán)境及教學(xué)服務(wù)、智慧校園管理服務(wù)，以及校園信息化基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)服務(wù)等領(lǐng)域全面提升教育數(shù)字化、智能化管理水平。

混合云集成公有云、私有云的雙重優(yōu)勢(shì)，既能實(shí)現(xiàn)云計(jì)算系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，又能使數(shù)據(jù)安全性得到有效保障。在云計(jì)算普及率不斷提高的趨勢(shì)下，高校虛擬化平臺(tái)成為資源分配的主流，混合云平臺(tái)能夠帶來資源統(tǒng)一和管理簡(jiǎn)化、安全與便捷的雙重收益。在混合云平臺(tái)中，高校仍然負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)資源，具有資源管控的絕對(duì)主導(dǎo)權(quán)，不同的是，通過混合云平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)資源申請(qǐng)審批流程的快速化、批量化處理，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中心統(tǒng)一分配調(diào)度下減少網(wǎng)絡(luò)堵塞。對(duì)于高校來說，混合云中的公有云模塊主要負(fù)責(zé)學(xué)校敏感度低、保密要求不高的非關(guān)鍵業(yè)務(wù)。混合云中的私有云模塊主要負(fù)責(zé)學(xué)校敏感度高、保密層級(jí)高的業(yè)務(wù)[4]。例如，華云數(shù)據(jù)為高校搭建校園混合云平臺(tái)，采用計(jì)算存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)融合部署、多節(jié)點(diǎn)集群、全冗余架構(gòu)、單點(diǎn)故障自動(dòng)遷移等技術(shù)，支撐不同高校的靈活彈性、安全可靠等特性需求。其所構(gòu)建的混合云管理平臺(tái)支持異構(gòu)資源統(tǒng)一管理、PaaS 資源一體化、虛擬數(shù)據(jù)中心管理、公有云納管、統(tǒng)一身份認(rèn)證、多集群的監(jiān)控管理、裸機(jī)納管、多芯多棧彈性部署等，可以滿足復(fù)雜的計(jì)算場(chǎng)景需求。

四、高等教育云平臺(tái)應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵問題

一是高校云教育平臺(tái)的資源集成和安全風(fēng)險(xiǎn)問題。高校將教育數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云中，實(shí)際上就是將其委托給第三方。第三方的安全和隱私保護(hù)能力決定著數(shù)據(jù)安全。許多高校還面臨著解決云系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成和互操作性問題。如何安全可靠地將云系統(tǒng)與高校的學(xué)生管理系統(tǒng)、學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)和電子郵件系統(tǒng)集成，是云教育模式建設(shè)需要考慮的重要問題。由于云解決方案是通過互聯(lián)網(wǎng)提供的，需要能夠與高校已經(jīng)使用的軟件和硬件一起工作。高校已有信息系統(tǒng)必須能夠與即將使用的云系統(tǒng)對(duì)接。但是，不同的系統(tǒng)通常具有不同的規(guī)范和要求，因此，這可能很難實(shí)現(xiàn)。高校教育資源遷移到單一的基于云的平臺(tái)需要找到一種方法將所有資源集成到一個(gè)一體化平臺(tái)上。選擇不同的云模式面臨著更多的資金和人力成本，也承擔(dān)著不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和數(shù)據(jù)安全問題。

二是高校教職人員和在校大學(xué)生云教育技術(shù)培訓(xùn)成本問題。獲得可靠的支持和培訓(xùn)是高等教育云計(jì)算應(yīng)用面臨的巨大挑戰(zhàn)。非計(jì)算機(jī)專業(yè)的高校教職人員很難全面了解不同云服務(wù)模式的所有特性和功能，開展全面系統(tǒng)的培訓(xùn)需要大量的資金支持。云供應(yīng)商提供的支持和培訓(xùn)方法并不適用于某些高校的人才結(jié)構(gòu)，比如，一些以文科為主的高校，在接受云教育技術(shù)培訓(xùn)上需要克服更多困難。盡管云供應(yīng)商通常提供現(xiàn)代技術(shù)驅(qū)動(dòng)的支持服務(wù)，包括在線手冊(cè)和教程、電話和電子郵件支持，以及虛擬培訓(xùn)課程等，但在具體實(shí)踐中的實(shí)際效果并不佳。因此，針對(duì)不同的云教育模式開展高校教職人員和在校大學(xué)生的云技術(shù)培訓(xùn)，是部署云技術(shù)平臺(tái)和服務(wù)必須考慮的重要因素。

三是高等教育基于異質(zhì)性云模式的協(xié)調(diào)管理和優(yōu)化治理問題。遷移到云計(jì)算平臺(tái)需要很多劇變和變化。對(duì)于有很多復(fù)雜系統(tǒng)和流程需要考慮的高校來說，需要大幅度變更管理模式甚至組織機(jī)構(gòu)。高等教育中云計(jì)算環(huán)境治理在高等教育環(huán)境中決定云服務(wù)的使用過程。其核心在于確定誰有權(quán)做出決定，以及如何做出這些決定。在傳統(tǒng)的IT 環(huán)境中，權(quán)力屬于IT 部門，而在基于云的環(huán)境中權(quán)力可能在學(xué)?；虻貐^(qū)管理部門。在行業(yè)層面克服該挑戰(zhàn)的方法是與教育部門聯(lián)合起來組建聯(lián)合體。該聯(lián)合體將負(fù)責(zé)制定治理標(biāo)準(zhǔn)，并確保所有成員遵守這些標(biāo)準(zhǔn)。這種社會(huì)云模式負(fù)責(zé)管理其成員的共享資源。但考慮到這種類似“校園聯(lián)盟”的方式也將帶來數(shù)據(jù)安全和其他管理問題，需要高校之間相互協(xié)調(diào)，以及管理機(jī)構(gòu)的協(xié)同指導(dǎo)[5]。

四是高等教育的云服務(wù)供應(yīng)商鎖定和退出成本問題。供應(yīng)商鎖定是許多高校面臨的主要挑戰(zhàn)。高校一旦與某個(gè)云供應(yīng)商簽訂合同，就面臨著被云服務(wù)供應(yīng)商“成功鎖定”的問題。高校會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)被鎖定使用該供應(yīng)商提供的服務(wù)，限制其在需要時(shí)切換到其他供應(yīng)商的能力。當(dāng)供應(yīng)商擁有巨大的市場(chǎng)份額，以至于高校很難或不可能轉(zhuǎn)向競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品時(shí)，其所帶來的風(fēng)險(xiǎn)和成本不可估量。例如，如果高校的所有計(jì)算機(jī)都在運(yùn)行MicrosoftWindows，一但高校決定切換到Google Chrome 操作系統(tǒng)，這就需要面臨大量的遷移成本，尤其對(duì)于私有云模式的高校，這個(gè)問題更加嚴(yán)重。

五是高校教育云模式選擇中的教育質(zhì)量提升問題。高校需要及時(shí)掌握學(xué)生、教職工情況和資源動(dòng)態(tài)，以便提供優(yōu)質(zhì)教育，將科技文化融入理論教學(xué)[6]。但隨著云計(jì)算的發(fā)展，這種控制水平越來越難以維持。在云教育模式下，高校必須放棄傳統(tǒng)教學(xué)中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)材料的嚴(yán)格控制，學(xué)生過于依賴技術(shù)，難以批判性地思考或獨(dú)立學(xué)習(xí)，由此阻礙教育質(zhì)量提升。此外，如果高校的網(wǎng)絡(luò)連接不可靠則會(huì)嚴(yán)重影響云平臺(tái)的訪問和使用。例如，由于網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，網(wǎng)上考試的質(zhì)量并不理想，因此，需要實(shí)施云存儲(chǔ)解決方案，允許脫機(jī)訪問和編輯文件，然后在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時(shí)與云同步。

五、結(jié)束語

數(shù)字中國(guó)建設(shè)離不開數(shù)字人才和數(shù)字教育，而教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是培養(yǎng)數(shù)字人才和推動(dòng)數(shù)字教育的基礎(chǔ)和保障。高等教育云平臺(tái)建設(shè)面臨多重模式選擇。各高校應(yīng)根據(jù)自身的辦學(xué)層次、辦學(xué)條件及辦學(xué)目標(biāo)，制定適合自身發(fā)展的云平臺(tái)建設(shè)思路，同時(shí)，加強(qiáng)高校之間的協(xié)調(diào)合作，最大限度利用和整合公共資源，打通資源共享的壁壘，充分發(fā)揮教育數(shù)字化帶來的資源整合和效率增加作用，提高云平臺(tái)的效能。此外，在云平臺(tái)建設(shè)中，還應(yīng)解決技術(shù)培訓(xùn)成本、供應(yīng)商鎖定、資源集成的安全風(fēng)險(xiǎn)，以及教育質(zhì)量提升力度不夠等問題，全面提升高等教育云平臺(tái)構(gòu)建質(zhì)量。