李政奇

（廣西師范學(xué)院，廣西 南寧 530023）

云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

李政奇

（廣西師范學(xué)院，廣西 南寧 530023）

隨著云計(jì)算的迅猛發(fā)展和普及，將云計(jì)算和教育相結(jié)合應(yīng)用于教育領(lǐng)域，進(jìn)一步完善教育信息化建設(shè)，提高教育與教學(xué)質(zhì)量，對(duì)于現(xiàn)代教育至關(guān)重要。文章在云計(jì)算和其服務(wù)方式的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀以及教育云服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)。

云計(jì)算；教育云；計(jì)算框架；服務(wù)模型

隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和普及，教育技術(shù)信息化的進(jìn)一步深入為教育領(lǐng)域注入了新的生命力，為未來教育領(lǐng)域的發(fā)展方向指明了道路。將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)當(dāng)中，就是一種新的嘗試。

云計(jì)算概念自2007年提出后，最近幾年更是引起人們的關(guān)注和熱捧。云計(jì)算技術(shù)以其強(qiáng)大的功能和特點(diǎn)迅猛發(fā)展，并且已經(jīng)在一些商業(yè)領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。比如2006年Amazon推出的彈性計(jì)算云。企業(yè)可以通過“租賃”來獲得Amazon提供的計(jì)算容量和處理能力來運(yùn)行該企業(yè)的應(yīng)用程序；Google公司也推出了基于瀏覽器的企業(yè)云計(jì)算應(yīng)用服務(wù)；除此之外，還有IBM、雅虎、微軟等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)使用云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。由此不難看出，云計(jì)算對(duì)于商業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。對(duì)于教育領(lǐng)域，相信隨著云計(jì)算和教育的結(jié)合，云計(jì)算技術(shù)也將對(duì)教育領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響，促進(jìn)教育教學(xué)的發(fā)展。

1　云計(jì)算及其特點(diǎn)

1.1 云計(jì)算的概念

最早的云計(jì)算可以追溯到效用計(jì)算，是計(jì)算機(jī)科學(xué)家John McCarthy于1961年提出的概念：“如果未來我倡導(dǎo)的計(jì)算模式能夠得到使用，那么有一天，計(jì)算也可能像電話一樣成為公用設(shè)施……計(jì)算機(jī)應(yīng)用（computer utility）將成為一種全新的、重要的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。”雖然云計(jì)算思想是在這時(shí)候提出來的，但是卻沒有得到實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，直到2006年，云計(jì)算才真正開始應(yīng)用并進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于云計(jì)算，目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一而準(zhǔn)確的定義。廣義上講，云計(jì)算可以看作是一種模型，其通過Internet實(shí)現(xiàn)隨時(shí)按需地從云端（通過網(wǎng)絡(luò)整合的分布式計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、計(jì)算、操作系統(tǒng)、服務(wù)平臺(tái)等虛擬的資源池）獲取所需的資源（例如，服務(wù)器、應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)及相關(guān)計(jì)算機(jī)應(yīng)用和資源），該資源可以被用戶快速地使用和釋放，大大降低了服務(wù)提供者和管理者的工作量。

1.2 云計(jì)算特點(diǎn)

云計(jì)算模型由5個(gè)基本特征、4種部署模型和3種服務(wù)模型構(gòu)成。其特點(diǎn)主要如下：（1）按需使用。只要配置好之后用戶就可以自動(dòng)獲取和訪問云資源而不需要云提供者的再次介入。（2）泛在接入。云計(jì)算通過不同的架構(gòu)和協(xié)議、接口等來對(duì)潛在的未知用戶的不同需求提供特性化的定制。（3）多租戶。一個(gè)服務(wù)程序或者資源池里的資源可以服務(wù)于不同的用戶，用戶之間相互隔離，也就是多租戶。（4）虛擬化。通過虛擬化技術(shù)云計(jì)算為租戶（用戶）提供各種IT資源，比如存儲(chǔ)、應(yīng)用程序、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等。

2　教育云相關(guān)概念及現(xiàn)狀

2.1 教育云的概念

云計(jì)算在教育領(lǐng)域中的遷移和推廣被稱為“教育云”，是未來教育信息化的發(fā)展方向和基礎(chǔ)架構(gòu)。教育云一般包括“云計(jì)算輔助教學(xué)”（CCAI）和“云計(jì)算輔助教育”（CCBE）等多種形式。

云計(jì)算輔助教學(xué)是指學(xué)校和教師利用云計(jì)算支持的教育“云服務(wù)”，構(gòu)建個(gè)性化的教學(xué)環(huán)境，充分利用云計(jì)算所帶來的便利為教學(xué)提供更加高質(zhì)和高效的教育條件；云計(jì)算輔助教育屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)和教育科學(xué)的交叉領(lǐng)域，是一個(gè)新興的學(xué)科概念，它是指在教育的各個(gè)領(lǐng)域中，利用云計(jì)算提供的技術(shù)支持來輔助教育教學(xué)活動(dòng)。

2.2 教育云的發(fā)展和研究現(xiàn)狀

目前，國外對(duì)于云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用以Google協(xié)作平臺(tái)，IBM“藍(lán)云”和Amazon的“云計(jì)算開放式基金”等單一系統(tǒng)為代表，服務(wù)功能相對(duì)單一。對(duì)于國內(nèi)云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用有一定發(fā)展，但還亟待完善。這方面的代表主要有：在線課程（網(wǎng)易公開課為代表）、精品課程系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)資源（比如各種云盤分享）和學(xué)校貼吧、BBS等交流分析平臺(tái)?，F(xiàn)在的系統(tǒng)或者平臺(tái)在目前的狀況下無非就是簡單的資源分享、報(bào)名培訓(xùn)或者是視頻授課，但是對(duì)于未來教育，云計(jì)算這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

未來云計(jì)算在教育系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)該更加深入和細(xì)化，在教育云中應(yīng)該包括教育信息化所必需的一切軟硬件資源，將這些資源虛擬化構(gòu)建成的統(tǒng)一云服務(wù)平臺(tái)為用戶提供服務(wù)，用戶多元化，不僅僅是老師和學(xué)生還有學(xué)校行政人員等都在這個(gè)平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象之中。對(duì)于普通用戶學(xué)習(xí)者來說，可以根據(jù)自己需要，利用教育云服務(wù)平臺(tái)提供的資源，選擇和組合適合自己的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容；教育管理機(jī)構(gòu)和科研人員可以通過技術(shù)在云端對(duì)教學(xué)資源科學(xué)管理，設(shè)計(jì)出更好的教學(xué)方法和教學(xué)過程；通過教育云服務(wù)可以為學(xué)習(xí)者和老師以及管理者提供在線交流、在線學(xué)習(xí)以及在線資源管理等功能，并且利用云計(jì)算多用戶的框架可以提供更多更豐富的資源和服務(wù)給用戶。

2.3 教育云平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)

教育云平臺(tái)是在云計(jì)算的迅猛發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)速度的大步提升之下出現(xiàn)的，其根本目的是服務(wù)于教育，而云計(jì)算是其技術(shù)基礎(chǔ)，其基本的工作方式如圖1所示。從圖1可以看出，教育云平臺(tái)類似云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)一樣，自下而上分為4層：物理資源池層、虛擬層（資源池層）、中間件層和接口層。

如圖1所示，最底層的物理資源池層主要由各種物理硬件設(shè)施組成，包括存儲(chǔ)器、服務(wù)器等設(shè)備。它們之間是物理連接方式，是教育云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施。

資源和設(shè)施虛擬化，提供虛擬環(huán)境、虛擬平臺(tái)、虛擬系統(tǒng)以及各種學(xué)習(xí)資源等服務(wù)功能。中間件層主要提供對(duì)于教育云資源和程序的統(tǒng)一配置和調(diào)度，規(guī)范不同的用戶行為，比如負(fù)載均衡管理、權(quán)限管理、訪問管理、網(wǎng)絡(luò)管理和登錄驗(yàn)證等。接口層主要負(fù)責(zé)用戶設(shè)備的接入，處理用戶的發(fā)送和請(qǐng)求服務(wù)，并對(duì)所有操作標(biāo)準(zhǔn)化處理，為用戶和其他程序提供功能和交互接口。

資源池層是虛擬的一層，通過技術(shù)手段對(duì)物理資源池層所提供的各種當(dāng)實(shí)際運(yùn)作的時(shí)候，通過將教育的各種軟硬件資源虛擬化的置于云端，組成教育云，然后供用戶訪問和操作。

當(dāng)用戶通過終端賬號(hào)登錄云計(jì)算系統(tǒng)訪問云中的資源時(shí)，由云計(jì)算資源管理系統(tǒng)為云用戶自動(dòng)分配滿足計(jì)算性能需求的計(jì)算機(jī)，自動(dòng)收索教育云中的資源并選擇最佳路徑來發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)轉(zhuǎn)向其他服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)已有教育資源的全局分配和管理。用戶使用云端的資源時(shí)并不知道當(dāng)前訪問的資源處在何處的哪臺(tái)服務(wù)器上，只要擁有網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備終端，就能隨時(shí)隨地進(jìn)行訪問，不再受地域和時(shí)間的限制。對(duì)于任意的一個(gè)云計(jì)算用戶，教育云系統(tǒng)都能夠自動(dòng)分析用戶的IP地址、確定路由、尋找距離當(dāng)前訪問最近的資源，并與之建立連接，提供最快最佳的訪問服務(wù)，充分利用教育云的軟硬件資源，提供強(qiáng)大的服務(wù)能力。

圖1　教育云平臺(tái)架構(gòu)

3　結(jié)語

云計(jì)算作為一種越來越重要的新興技術(shù)，它的低成本和高效性得到了用戶的肯定和接受。當(dāng)云計(jì)算和教育相結(jié)合，在教育領(lǐng)域，勢(shì)必會(huì)給教育的發(fā)展帶來新的機(jī)遇，極大地降低教育成本，提高教育普及速率，改善教學(xué)質(zhì)量。雖然目前我國的云計(jì)算還處于起步階段，但云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)和特性一定會(huì)使得其在教育領(lǐng)域大放異彩。未來開發(fā)人員應(yīng)該更加努力地投入到教育云系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)之中，更加細(xì)化云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自由化、個(gè)性化、多元化和自動(dòng)化功能，隨時(shí)隨地為學(xué)習(xí)者推薦和組合學(xué)習(xí)資源，提高學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。

The Application of Cloud Computing in the Field of Education

Li Zhengqi
（Guangxi Teachers Education University， Nanning 530023， China）

With the rapid development and popularization of cloud computing， it is very important for modern education to combine the cloud computing with education and applied it to the field of education， further improve the educational information construction and the quality of education and teaching. On the basis of cloud computing and its services， this paper focuses on analysis of the application of cloud computing in the field of education and education cloud services platform architecture.

cloud computing； education cloud； computing framework； service model

李政奇（1990— ），男，陜西咸陽，碩士；研究方向：數(shù)據(jù)挖掘與服務(wù)計(jì)算。