宋偉杰，霍智勇

（1.南京郵電大學(xué) 教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210046；2.南京郵電大學(xué) 傳媒與藝術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210046）

一、引言

面向服務(wù)的 E-learning系統(tǒng)是在以Blackboard、Moodle、Sakai等為代表的第二代E-learning系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代E-learning系統(tǒng)[1]。它的出現(xiàn)主要是為了克服以模塊化設(shè)計(jì)為主的第二代E-learning系統(tǒng)的缺陷。一方面，第二代E-learning系統(tǒng)并非完全意義上的學(xué)習(xí)者中心，與其對(duì)學(xué)習(xí)者的關(guān)注相比，它更多的關(guān)注學(xué)習(xí)管理；另一方面，這類系統(tǒng)資源和系統(tǒng)功能模塊的共享性、互操作性很弱。

面向服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)方法因其具有靈活、松耦合、支持異構(gòu)平臺(tái)互操作等特點(diǎn)，近幾年越來越多的受到E-learning研究者的青睞[2]。E-learning研究者們紛紛研究面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)架構(gòu)問題，以期實(shí)現(xiàn)資源和系統(tǒng)功能模塊間的互操作。然而，Web2.0及云計(jì)算的發(fā)展，為面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)架構(gòu)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。因此，在整合Web2.0與云計(jì)算的基礎(chǔ)上研究面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)完善E-learning系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)有效的在線學(xué)習(xí)具有重要的理論與實(shí)踐意義。

二、面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)

1.基于Web2.0的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)

Web2.0是相對(duì)于Web1.0的新型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的統(tǒng)稱[3]。Web1.0到Web2.0的轉(zhuǎn)變，具體地說，從范式上，是從讀向?qū)憽⑿畔⒐矂?chuàng)的改變；從基本結(jié)構(gòu)上說，則是由網(wǎng)頁向發(fā)表或展示工具演變；從工具上，是由互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器向各類瀏覽器、RSS閱讀器等內(nèi)容發(fā)展；從運(yùn)行機(jī)制上，則是自Client Server向Web Services的轉(zhuǎn)變[4]。Web2.0的核心理念是協(xié)作與共享，用戶自主產(chǎn)生內(nèi)容、彼此分享、去中心化。 其核心技術(shù)包括 AJAX、JavaScript、XSLT/XML、XHTML、CSS、Document Object Model、XML-RPC、REST等。 這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)了 Wiki、Blog、Flickr、Facebook、微博、IM、RSS等Web2.0應(yīng)用，促進(jìn)了訂閱、存取、推廣、內(nèi)容編輯、信息共享等活動(dòng)。

面向服務(wù)的架構(gòu)方法具有靈活、松耦合、支持異構(gòu)平臺(tái)互操作等特點(diǎn)，而Web2.0的核心理念是協(xié)作共享，這兩種思想相輔相成?；赪eb2.0的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)具有很多優(yōu)勢(shì)：

（1）激發(fā)學(xué)生的積極性。在Web2.0應(yīng)用中，學(xué)生的角色和師生關(guān)系都發(fā)生了變化，學(xué)生與教師不再僅僅是接受與傳授的關(guān)系，而是交流互動(dòng)、攜手共建資源的新型關(guān)系。所有用戶既是信息的使用者，又是信息的發(fā)布者、加工者。研究發(fā)現(xiàn)，各種各樣的討論區(qū)、論壇可以激發(fā)學(xué)生的積極性，激起學(xué)生展示自己的想法[5]。有趣的是內(nèi)向的學(xué)生在討論區(qū)、論壇中表現(xiàn)得很外向，有語言障礙的學(xué)生也非常活躍。

（2）協(xié)作與共享。Web2.0的核心理念是協(xié)作與共享。與個(gè)人任務(wù)相比，參與并完成小組項(xiàng)目可以使學(xué)生學(xué)習(xí)到更多的東西。在此過程中，教師和學(xué)生可以利用豐富的Web2.0工具進(jìn)行交流與協(xié)作，這種交流協(xié)作形式是多樣的，可以是個(gè)人對(duì)個(gè)人、個(gè)人對(duì)小組、小組對(duì)個(gè)人、小組對(duì)小組等。通過多樣性的交互，師生、生生之間可以相互共享資源、分享經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的效果。

（3）減少內(nèi)容抄襲現(xiàn)象。在基于Web2.0的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)中提供了豐富的應(yīng)用，如論壇、Wiki、博客等。絕大部分的學(xué)習(xí)活動(dòng)是通過這些Web2.0應(yīng)用開展的。而每個(gè)學(xué)生的各項(xiàng)活動(dòng)和所做貢獻(xiàn)的質(zhì)量都是完全透明的，教師和其他學(xué)生可以即時(shí)做出評(píng)價(jià)，這種情況下明顯減少了學(xué)生的抄襲現(xiàn)象。

盡管基于Web2.0的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)用中也出現(xiàn)了一些問題。最棘手的問題是這種系統(tǒng)是基于客戶機(jī)-服務(wù)器模式的，當(dāng)大量并發(fā)用戶請(qǐng)求同一服務(wù)時(shí)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。這為有嚴(yán)格截止日期的活動(dòng)和頻繁開展的活動(dòng)帶來了很大不便。

2.基于云計(jì)算的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)

云計(jì)算（Cloud Computing）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的IT服務(wù)增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)、易擴(kuò)展且虛擬化的資源，這些共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備[6]。用戶不再需要了解“云”中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)，不必具有相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)，也無需直接對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行控制。云計(jì)算的這種理念需要多種技術(shù)的支持，如網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）、分布式計(jì)算 （Distributed Computing）、并行計(jì)算（Parallel Computing）、虛擬化（Virtualization）、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ) （Network Storage Technologies）、Web2.0等計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。根據(jù)云計(jì)算所提供服務(wù)的類型不同，可將其分為三個(gè)層次：SaaS、PaaS 和 IaaS。 SaaS（Software as a Service），軟件即服務(wù)，指用戶通過互聯(lián)網(wǎng)使用云中提供的各種軟件，無需自己購買、升級(jí)軟件。通過這種模式，一方面有助于IT資源有限的組織及時(shí)配置和維護(hù)所需的軟件；同時(shí)可以減少能耗和費(fèi)用。越來越多的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)正在轉(zhuǎn)向使用SaaS作為他們的桌面應(yīng)用程序[7]。PaaS（Platform as a Service），平臺(tái)即服務(wù)，通過提供計(jì)算平臺(tái)或解決方案作為一種服務(wù)，往往要消耗云基礎(chǔ)設(shè)施，并對(duì)云應(yīng)用程序提供支持。它有利于開發(fā)和部署應(yīng)用程序，而無需考慮購買和管理底層基礎(chǔ)設(shè)施及相關(guān)軟件的成本和復(fù)雜性。IaaS（Infrastructure as a Service），基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，是基于虛擬硬件資源的云服務(wù)，用戶通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來獲得虛擬主機(jī)服務(wù)、存儲(chǔ)空間服務(wù)、帶寬服務(wù)等各種形式的硬件資源服務(wù)。

對(duì)于SOA與云計(jì)算之間的關(guān)系，一些專家學(xué)者認(rèn)為云計(jì)算是SOA的一種實(shí)現(xiàn) 。SOA是一種架構(gòu)模式，而云計(jì)算是一種架構(gòu)實(shí)踐[9]。他們認(rèn)為SOA是構(gòu)建應(yīng)用程序的一種架構(gòu)風(fēng)格，是松耦合、允許合成的。因此，可以利用云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)符合SOA模式的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以彌補(bǔ)以往面向服務(wù)系統(tǒng)的一些不足，實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）資源服務(wù)和軟件服務(wù)的按需設(shè)計(jì)。用戶可以按需調(diào)用資源、選擇和使用軟件。（2）服務(wù)的擴(kuò)展性。這種系統(tǒng)可以根據(jù)需求進(jìn)行擴(kuò)展，保證在IT基礎(chǔ)架構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，想用的服務(wù)也能適應(yīng)性的發(fā)生改變[10]。

云計(jì)算摒棄了運(yùn)行時(shí)需要增加容量或提高性能的要求；降低了用戶的IT成本和復(fù)雜性；同時(shí)改善了服務(wù)交付；通過集中存儲(chǔ)、處理和帶寬實(shí)現(xiàn)了更有效的計(jì)算。它使用戶無需大量購買基礎(chǔ)設(shè)施，培訓(xùn)新的員工，購買軟件或新的軟件許可。云計(jì)算因其動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展性和通過互聯(lián)網(wǎng)提供虛擬化的資源服務(wù)特性成為許多組織機(jī)構(gòu)青睞的技術(shù)。技術(shù)的進(jìn)步為促進(jìn)教和學(xué)提供了新的機(jī)遇，因此，云計(jì)算對(duì)面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)有重要的影響。

云計(jì)算對(duì)面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)的支持功能主要有以下幾個(gè)方面：

（1）提供有質(zhì)量保障的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，例如，時(shí)間、成本、可靠性以及CPU、帶寬、內(nèi)存大小等硬件性能[11]。

（2）為不同類型的應(yīng)用程序提供支持，以實(shí)現(xiàn)方便、快捷的獲取所需的計(jì)算和存儲(chǔ)資源。同時(shí)提供實(shí)時(shí)的配置信息和資源利用信息，并根據(jù)需求分配資源，提高資源利用率。

（3）讓學(xué)生可以在家、圖書館、教室等多樣化的場(chǎng)所從云中查找他們的文件并進(jìn)行編輯。這種基于瀏覽器的應(yīng)用程序也可以通過手機(jī)、筆記本電腦、臺(tái)式電腦等多種設(shè)備訪問。

（4）允許學(xué)生通過瀏覽器創(chuàng)建內(nèi)容，而不僅僅是搜索。這使得學(xué)生可以獲得更加豐富多樣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（5）當(dāng)學(xué)生的需求改變時(shí)，云計(jì)算允許對(duì)E-learning系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，以滿足學(xué)生的需要。

三、整合Web2.0與云計(jì)算的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)架構(gòu)

技術(shù)的進(jìn)步為實(shí)現(xiàn)更加完善的面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)提供了新的機(jī)遇。云計(jì)算和Web2.0這兩種典型的技術(shù)就對(duì)面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)開發(fā)、管理與應(yīng)用產(chǎn)生了重大影響。如前所述，面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)需要整合多種多樣的服務(wù)和內(nèi)容類型，增強(qiáng)自身的可擴(kuò)展性，同時(shí)能夠提供根據(jù)學(xué)生需求和關(guān)注點(diǎn)改變而靈活的調(diào)整和自適應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境。在面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)中引入云計(jì)算和Web2.0有利于更好的解決上述問題。在具體的E-learning系統(tǒng)架構(gòu)中采用面向服務(wù)的架構(gòu)模式，以云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)這種架構(gòu)模式，并在其中整合Web2.0技術(shù)、服務(wù)、應(yīng)用與活動(dòng)等，最終實(shí)現(xiàn)為E-learning系統(tǒng)需求提供服務(wù)。整合Web2.0與云計(jì)算的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)架構(gòu)由五個(gè)主要層次組成，由下至上依次為基礎(chǔ)設(shè)施層、IaaS層、平臺(tái)及軟件服務(wù)層、系統(tǒng)需求層和應(yīng)用層，如圖1所示。

1.基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是整個(gè)面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)的最底層。該層向其上層提供實(shí)實(shí)在在的物理機(jī)、存儲(chǔ)器、通信線路等物理意義上的資源，并對(duì)其中那些資源可以被共享做出定義[12]?；A(chǔ)設(shè)施層提供的共享資源主要包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源、數(shù)據(jù)資源和儀器設(shè)備等。

2.IaaS層

IaaS層的主要功能是進(jìn)行資源的虛擬化管理并向終端用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)。利用虛擬化技術(shù)，將基礎(chǔ)設(shè)施層提供的資源進(jìn)行虛擬化，如服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化等，來提高IT資源的利用率；通過虛擬化技術(shù)中基礎(chǔ)設(shè)施的共享特性來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[13]。IaaS實(shí)現(xiàn)了集中資源配置管理，可以提供最實(shí)時(shí)、最準(zhǔn)確的配置信息和運(yùn)行狀態(tài)信息，以實(shí)現(xiàn)高效管理。不僅如此，該層還為面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展提供了支持。

3.平臺(tái)及軟件服務(wù)層

平臺(tái)及軟件服務(wù)層的是面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)架構(gòu)的核心層。該層的主要功能是向終端用戶提供軟件或平臺(tái)作為服務(wù)。對(duì)學(xué)校或教育機(jī)構(gòu)而言，可以利用Google協(xié)作平臺(tái)這類SaaS應(yīng)用直接搭建自己的E-learning系統(tǒng)；也可以利用Google App Engine這類PaaS應(yīng)用開發(fā)設(shè)計(jì)個(gè)性化的E-learning系統(tǒng)。然而，Web2.0對(duì)SaaS和PaaS這兩種服務(wù)模式都有很好的支持功能，因此，不管選用何種方式構(gòu)建面向服務(wù)的E-learning系統(tǒng)，都可以在其中融入Web2.0的思想，以增強(qiáng)系統(tǒng)的協(xié)作共享性，最終實(shí)現(xiàn)“學(xué)習(xí)者中心”的理念。在SaaS和PaaS這兩種服務(wù)模式中引入Web2.0可以分為三個(gè)層次，Web2.0技術(shù)、Web2.0服務(wù)與應(yīng)用和基于Web2.0的活動(dòng)。

（1）Web2.0 技術(shù)

這一層主要是提供了 AJAX、JavaScript、XSLT/XML、XHTML、CSS、Document Object Model、XML-RPC、REST等Web2.0技術(shù)。有了這些技術(shù)的支持，可以使Web2.0服務(wù)與應(yīng)用程序更加實(shí)用和方便。因?yàn)檫@些技術(shù)允許用戶進(jìn)行創(chuàng)建、分享、協(xié)作與交流等活動(dòng)；提高了系統(tǒng)的性能；并且使用戶界面更具吸引力。

（2）Web2.0 服務(wù)與應(yīng)用

第二層主要由基于Web2.0技術(shù)層的Web2.0服務(wù)和應(yīng)用程序組成。它們已經(jīng)在教育中獲得了一定范圍的應(yīng)用。這些應(yīng)用包括博客、播客、微博、Wiki、社會(huì)化書簽，社會(huì)性標(biāo)簽、媒體共享工具、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等等。這些本身并不是技術(shù)，而是利用技術(shù)和支撐互聯(lián)網(wǎng)的開放標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的服務(wù)。學(xué)校或教育機(jī)構(gòu)可以利用這些應(yīng)用與教師、學(xué)習(xí)者或者更加廣泛的學(xué)術(shù)團(tuán)體進(jìn)行交流和互動(dòng)。

（3）基于 Web2.0 的活動(dòng)

第三層主要是基于Web2.0服務(wù)與應(yīng)用程序所設(shè)計(jì)的具體活動(dòng)。這些基于Web2.0的活動(dòng)包括內(nèi)容協(xié)同編輯、交流討論，資源共享，信息呈現(xiàn)等。一方面，教師可以通過設(shè)計(jì)具體的基于Web2.0的活動(dòng)使學(xué)習(xí)者積極參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，使教學(xué)目標(biāo)得到更好的實(shí)現(xiàn)；另一方面，學(xué)習(xí)者通過積極主動(dòng)地參與活動(dòng)，不僅可以使自己真正成為學(xué)習(xí)的主體，更好的接收學(xué)習(xí)信息，還可以通過交流討論、寫博客等活動(dòng)進(jìn)行自我反思，將隱性知識(shí)顯性化。

4.系統(tǒng)需求層

系統(tǒng)需求層是連接平臺(tái)及軟件服務(wù)層與應(yīng)用層的橋梁層。這一層的主要任務(wù)是將應(yīng)用層不同用戶的不同需求反映給平臺(tái)及軟件服務(wù)層，使其能夠根據(jù)不同的需求向用戶提供不同的服務(wù)。不同用戶對(duì)E-learning系統(tǒng)的需求不同，如利用技術(shù)完善系統(tǒng)的需求、管理系統(tǒng)的需求以及通過E-learning系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的需求等。

5.應(yīng)用層

應(yīng)用層是面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)架構(gòu)的最高層。具體的應(yīng)用者可以是學(xué)校、教育組織或機(jī)構(gòu)、課程開發(fā)者、教師或?qū)W生。由于云計(jì)算所提供的平臺(tái)及軟件服務(wù)都是基于瀏覽器的，因此，用戶無需在本地安裝各種服務(wù)，無需考慮終端設(shè)備的性能及兼容性，既可以通過臺(tái)式電腦、筆記本電腦獲得所需服務(wù)，也可以通過PDA、移動(dòng)手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備隨時(shí)隨地的使用各種服務(wù)。

四、整合Web2.0與云計(jì)算的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)的特征

1.跨平臺(tái)終端支持

基于云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)，無需在本地安裝任何軟件，只要擁有一個(gè)能夠接入Internet的終端設(shè)備，就可以隨時(shí)隨地訪問E-learning系統(tǒng)。云計(jì)算服務(wù)器提供多種設(shè)備的訪問接口，保存用戶的訪問信息，調(diào)用計(jì)算能力和存儲(chǔ)資源，處理用戶定制需求，及時(shí)的反饋結(jié)果到用戶提供的任意終端設(shè)備[14]。這降低了對(duì)終端設(shè)備性能的要求，教師和學(xué)生不會(huì)再被困在電腦前，而是可以通過PDA、智能手機(jī)等設(shè)備隨時(shí)隨地管理課程或交流學(xué)習(xí)。

2.更加豐富的用戶交互支持

整合的E-learning系統(tǒng)中內(nèi)嵌了多種Web2.0應(yīng)用及活動(dòng)，并且這些應(yīng)用和活動(dòng)都是基于云計(jì)算技術(shù)的。教師和學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過多種終端設(shè)備參與到各種活動(dòng)中，如共同完成Wiki任務(wù)或多人協(xié)作完成一份數(shù)字小報(bào)的排版與編輯。這使得教師及學(xué)生的協(xié)作交流更加順暢，減小了硬件條件對(duì)師生間協(xié)作、交互及共享的限制。

3.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的擴(kuò)展性

隨著E-learning活動(dòng)的不斷展開，最初構(gòu)建的E-learning系統(tǒng)可能不再滿足教師和學(xué)生的所有需求。整合Web2.0與云計(jì)算的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)具有很好的動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展性，可以根據(jù)新的需求進(jìn)行擴(kuò)展。用戶可以通過訂購新的服務(wù)的方式完善E-learning系統(tǒng)；還可以在PaaS平臺(tái)上開發(fā)和部署滿足自己需要的服務(wù)。更重要的是，新的服務(wù)和技術(shù)能夠與原有的E-learning系統(tǒng)無縫連接。

五、結(jié)束語

盡管許多專家學(xué)者們一直致力于研究SOA、云計(jì)算和Web2.0，但是對(duì)于它們之間存在怎樣的關(guān)系？能否進(jìn)行融合？如何整合？等問題，一直沒有達(dá)成統(tǒng)一的看法，眾說紛紜[15]。本文通過對(duì)SOA、云計(jì)算和Web2.0功能及特點(diǎn)的研究，嘗試了基于SOA模式整合云計(jì)算與Web2.0，構(gòu)建整合Web2.0與云計(jì)算的面向服務(wù)E-learning系統(tǒng)，以期為E-learning系統(tǒng)的進(jìn)一步完善提供借鑒。技術(shù)在不斷進(jìn)步，我們的研究也還處于初級(jí)階段，我們會(huì)繼續(xù)探索云計(jì)算與Web2.0技術(shù)對(duì)E-learning系統(tǒng)的支持功能，不斷完善E-learning系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。

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