陳一明

(廣東石油化工學(xué)院 實驗教學(xué)部,廣東茂名，525000)

0 引言

云計算給教育信息化建設(shè)帶來新的發(fā)展思路；云存儲是一個以數(shù)據(jù)存儲和管理為核心的云計算系統(tǒng)；云存儲技術(shù)應(yīng)用于智慧教學(xué)環(huán)境，有利于資源的聚類、共享、升級、推送，解決教育資源分布不均，更新速度慢，共享程度低等問題，從而促進(jìn)教育資源的均衡發(fā)展。

1 云計算與云存儲技術(shù)

云計算是并行計算、分布式計算和網(wǎng)絡(luò)計算的發(fā)展，是IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付與使用模式，通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源。

云計算的工作原理是用戶所處理的數(shù)據(jù)并不存儲在本地，而是保存在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心里。提供云計算服務(wù)的企業(yè)負(fù)責(zé)管理和維護(hù)數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證足夠強(qiáng)的計算能力和足夠大的存儲空間供用戶使用。用戶只需要在任何時間、任何地點(diǎn)、用任何可以連接至互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備訪問這些服務(wù)，而不必?fù)?dān)心電腦上數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵、存儲空間不夠、硬件是否陳舊、軟件是否需要更新等問題。

云計算具有可靠性、通用性、共享性和低成本投入的特點(diǎn)和優(yōu)勢，旨在讓用戶從繁瑣的存儲資源和計算資源管理中解脫出來，盡可能讓服務(wù)器端承擔(dān)盡量多的計算機(jī)功能，以實現(xiàn)真正的“瘦客戶機(jī)”模式。

云計算與云存儲間存在如下關(guān)系。

（1）云存儲是在云計算基礎(chǔ)上延伸和發(fā)展出來。對于云計算，云存儲是重點(diǎn)，也是基礎(chǔ)。

（2）與云計算相比，云存儲優(yōu)勢主要是配置了大容量存儲空間的云計算系統(tǒng)，實現(xiàn)不同類型的云存儲運(yùn)營商對企業(yè)或個人提供不同的服務(wù)。另外，它不受地理位置限制具有無限擴(kuò)展性、基于商業(yè)組件等。

（3）在結(jié)構(gòu)模型上看云存儲相比云計算多一個存儲層，同時也多很多與數(shù)據(jù)管理和安全有關(guān)的基礎(chǔ)管理功能，訪問層和應(yīng)用接口層兩者完全相同。

2 基于“云”的智慧教學(xué)環(huán)境——云教學(xué)平臺設(shè)計

2.1 智慧教學(xué)環(huán)境概述

目前，課程資源建設(shè)存在一些突出問題，比如，課程沒有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)者要花很大的人力、物力在網(wǎng)站的設(shè)計與制作上，還要擔(dān)心各種教學(xué)資源的存儲問題。建設(shè)具有“海量”存儲功能的智慧教學(xué)環(huán)境，是進(jìn)行“智慧性”教學(xué)活動、實現(xiàn)教育公平目標(biāo)的關(guān)鍵所在。

智慧教學(xué)環(huán)境狹義上講是一個智能化的教學(xué)場所，廣義上說是支持四個象限（校內(nèi)的課內(nèi)課外、校外的課內(nèi)課外）、三種對象（教師、學(xué)生、管理人員）、三種場景（探究試、情景式、遠(yuǎn)程協(xié)作式）、多種層次（本科生、研究生、留學(xué)生、繼教生）、混合式教學(xué)模式（虛擬與現(xiàn)實、在線與錄播）的信息化教學(xué)系統(tǒng)。直觀上理解，智慧教學(xué)環(huán)境是指能感知學(xué)習(xí)情境，識別學(xué)習(xí)者特征，提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動工具，自動記錄學(xué)習(xí)過程和測評學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場所或活動空間。實現(xiàn)物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的融合，能更好地提供適應(yīng)學(xué)習(xí)者個性特征的學(xué)習(xí)支持和服務(wù)。

智慧教學(xué)環(huán)境的“智慧性”涉及教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化呈現(xiàn)、學(xué)習(xí)資源的便利性獲取、課堂教學(xué)的深度互動、情境感知與檢測、教室布局與電氣管理等多個方面的內(nèi)容，可概括為：內(nèi)容呈現(xiàn)、環(huán)境管理、資源獲取、及時互動、情境感知五個維度。智慧教學(xué)環(huán)境中，沒有“中心”的概念，老師與各種學(xué)習(xí)者之間是一種平等的、交互的關(guān)系。教學(xué)資源是一種動態(tài)組織，由老師與學(xué)習(xí)者共同構(gòu)建與使用，可以保存在實驗室局域網(wǎng)中或校園網(wǎng)的平臺上，甚至保存于“云”上。

智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)是教育信息化的內(nèi)在訴求，能在一定程度上緩解目前數(shù)字校園、多媒體教學(xué)面臨的困境。而把資源存于“云”上，使課程教學(xué)資源建設(shè)中存在的存儲空間不足、自主學(xué)習(xí)缺乏互動等問題迎刃而解。

一般來說，智慧教學(xué)環(huán)境應(yīng)由如下幾部分組成：教學(xué)資源（包括互聯(lián)網(wǎng)上具有的信息資源和“云”資源（即應(yīng)用各種“云平臺”所建設(shè)的教學(xué)資源），以及校園網(wǎng)上的資源）、應(yīng)用模塊、云業(yè)務(wù)管理、服務(wù)器集群組與交互管理、基礎(chǔ)設(shè)施、學(xué)習(xí)終端（包括計算機(jī)、筆記本、智能手機(jī)、平板電腦）。

2.2 云教學(xué)平臺設(shè)計

“云”是今后各領(lǐng)域、各行業(yè)數(shù)字化、智慧化應(yīng)用支撐的必要條件，它涵蓋著今后應(yīng)用虛擬服務(wù)、虛擬存儲、虛擬桌面以及物聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展技術(shù)。將計算機(jī)、多媒體和網(wǎng)絡(luò)及云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域，開發(fā)教育資源，優(yōu)化教育環(huán)節(jié)，建設(shè)具有教、學(xué)兼?zhèn)浜突咏涣鞯裙δ艿闹腔劢虒W(xué)環(huán)境——云教學(xué)平臺，是高校信息資源應(yīng)用的一種新型模式。將教學(xué)資源建設(shè)在“云”上，將繁重的網(wǎng)絡(luò)信息平臺建設(shè)、服務(wù)器的配備、教學(xué)資源的存儲與管理等工作都交給云服務(wù)提供商，可以令現(xiàn)有分散的、自成一體、本地化的網(wǎng)絡(luò)信息平臺轉(zhuǎn)變成一個以成千上萬的云服務(wù)器為依托，擁有著極其強(qiáng)大的計算功能、海量的網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一通用信息平臺，使現(xiàn)有的教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)中存在的軟、硬件資源重復(fù)投入、虛擬化教學(xué)設(shè)備運(yùn)行能力支持等問題將迎刃而解，真正實現(xiàn)“智慧教學(xué)”的目標(biāo)。

云教學(xué)平臺分別由服務(wù)器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、桌面端、軟件系統(tǒng)及實驗室管理系統(tǒng)5部分組成。其中服務(wù)器系統(tǒng)包括HP、Dell、IBM服務(wù)器；存儲系統(tǒng)由EMC存儲服務(wù)器與存儲管理平臺構(gòu)成；桌面端主要用作顯示相關(guān)內(nèi)容用，包括PC、瘦客戶機(jī)；軟件系統(tǒng)包括VMware的ESXI、Red Hat的RHEV 和Microsoft的System Center套件；實驗室管理系統(tǒng)為整個實驗室的管理流程軟件，學(xué)生可以通過實驗室管理系統(tǒng)獲取服務(wù)器學(xué)習(xí)資源。如圖1所示。

圖1 云教學(xué)平臺邏輯拓?fù)鋱D

虛擬化是表示計算機(jī)資源的抽象方法。虛擬化可以簡化基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)和軟件等計算資源的表示、訪問和管理，并為這些資源提供標(biāo)準(zhǔn)的接口來接收輸入和提供輸出。

系統(tǒng)虛擬化是IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）的核心技術(shù)，通過該技術(shù)實現(xiàn)計算資源的按需分配。系統(tǒng)虛擬化的核心思想是使用虛擬化軟件在一臺物理機(jī)上虛擬了同臺或多臺虛擬計算機(jī)，每個虛擬計算機(jī)可以看作一個物理主機(jī)的副本，各虛擬計算機(jī)相互隔離，能同時運(yùn)行獨(dú)立的操作系統(tǒng)，這些客戶操作系統(tǒng)（guest os）通過虛擬化軟件訪問實際的物理資源。

云教學(xué)平臺具有計算資源集中，通過虛擬化技術(shù)提高IT硬件設(shè)備的利用率，低碳環(huán)保而且降低硬件投資成本等價值。平臺一般由專業(yè)人員建設(shè)和維護(hù)，具有更好的穩(wěn)定性和安全性。平臺具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性和可伸縮性，可以實現(xiàn)按需分配計算資源。平臺以服務(wù)為導(dǎo)向，其服務(wù)接口基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的開放性，便于系統(tǒng)集成及應(yīng)用的互聯(lián)互通。

云教學(xué)平臺上，各高校之間可以構(gòu)筑共同的信息共享空間，并通過云平臺統(tǒng)一共享進(jìn)一步實現(xiàn)教學(xué)資源的整合、統(tǒng)一教學(xué)的目的。對于學(xué)習(xí)者來講，其信息需求將獲得極大的滿足，通過網(wǎng)絡(luò)連接他們可以隨時隨地從存儲在“云”中的教學(xué)資源里獲取自己所需要的學(xué)習(xí)資源和服務(wù)，甚至可以和老師就某方面的問題進(jìn)行實時的互動交流，從而實現(xiàn)虛擬化的教與學(xué)。對于教師，可以通過學(xué)習(xí)者的實時視頻，判斷學(xué)習(xí)者是否為真實身份，通過拍攝學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀態(tài)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)者注意力監(jiān)測。

3 結(jié)束語

基于“云”的教學(xué)平臺，可以實現(xiàn)智慧教學(xué)。但作為一項新興的技術(shù)，云教學(xué)平臺也存在一些問題。如互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化問題，數(shù)據(jù)安全與保密問題，基礎(chǔ)設(shè)施和性能問題等。另外，很多高校都有校園網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)使用的不同限制，對于掛在校園網(wǎng)的課程，互聯(lián)網(wǎng)較難訪問，這影響課程的共享?？梢姡趯嶋H教學(xué)中充分應(yīng)用“云”所帶來的種種好處，還有很多問題需要解決。

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