吳圓圓　段智宸　周　孟　上超望

（華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430079）

云環(huán)境下區(qū)域教育資源共建共享分層框架設(shè)計(jì)研究*

吳圓圓段智宸周孟上超望

（華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430079）

云計(jì)算為優(yōu)質(zhì)教育資源的區(qū)域共建共享提供了一種全新的手段和模式，在教育領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。如何設(shè)計(jì)一個(gè)全局的資源建設(shè)框架成為云計(jì)算環(huán)境下區(qū)域教育資源共建和共享需要解決的難點(diǎn)問題。文章分析了教育資源共建共享分層框架的設(shè)計(jì)需求，提出云環(huán)境下面向區(qū)域教育資源共建共享的分層框架（HFRECS）模型，給出了HFRECS在區(qū)域教育實(shí)踐中的典型服務(wù)模式。

區(qū)域教育資源；共建；共享；云計(jì)算；分層框架

引言

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》指出“實(shí)施優(yōu)質(zhì)教育資源建設(shè)與共享是推進(jìn)教育信息化的基礎(chǔ)工程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)”[1]。云計(jì)算作為“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代一種新興的服務(wù)計(jì)算模型，具有泛在接入、快速部署、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)、資源透明等特點(diǎn)，能夠整合、管理、調(diào)配分布在網(wǎng)絡(luò)各處的計(jì)算資源，為優(yōu)質(zhì)教育資源的區(qū)域共建共享提供了一種全新的手段和模式。基于云的區(qū)域教育資源的共建、共享已逐步受到各地的重視，一些具有區(qū)域特色的項(xiàng)目也開展起來[2]，如廣東省“粵教云”、浙江省“浙江教育資源云”、江蘇省“基礎(chǔ)教育云資源中心”、湖北省“武漢教育資源公共服務(wù)平臺(tái)”，以及上?！捌謻|教育云”等，這些項(xiàng)目為促進(jìn)區(qū)域內(nèi)教育信息化整體水平與均衡發(fā)展，提高優(yōu)質(zhì)特色教育資源社會(huì)效益發(fā)揮了積極作用。

基于云計(jì)算技術(shù)的區(qū)域教育資源共建共享是一個(gè)復(fù)雜的過程，這個(gè)過程涉及到軟、硬件資源的接入、封裝、調(diào)用、聚合、運(yùn)營(yíng)管理以及云端消費(fèi)等內(nèi)容，頻繁的互操作跨越了權(quán)限的邊界，內(nèi)容涉及廣泛。如何設(shè)計(jì)一個(gè)全局的資源建設(shè)框架，全面系統(tǒng)地分析共建共享中的多方面問題，以整體觀的視角推動(dòng)區(qū)域教育資源共建共享的進(jìn)程，成為云計(jì)算環(huán)境下區(qū)域教育資源進(jìn)行共建共享迫切需要解決的問題，也是難點(diǎn)問題。

文章提出了一種云環(huán)境下面向區(qū)域教育資源共建共享的分層框架（A Hierarchical Framework for Regional Educational Resources Co-construction and Sharing in Cloud Environment，HFRECS）模型，分析了教育資源共建共享的現(xiàn)實(shí)需求，對(duì)框架的每層功能進(jìn)行了詳細(xì)論述，并討論了框架在區(qū)域教育實(shí)踐中的典型服務(wù)模式。

一、HFRECS設(shè)計(jì)的需求分析

（一）HFECSC設(shè)計(jì)需求分析的理論基礎(chǔ)（見表1）

表1　HFRECS設(shè)計(jì)分析的理論基礎(chǔ)

（二）HFRECS設(shè)計(jì)的需求分析

1.面向區(qū)域特色

面向區(qū)域的共建共享框架設(shè)計(jì)須以區(qū)域?yàn)榭臻g載體，尊重區(qū)域資源建設(shè)自身發(fā)展的慣性，注重共建共享機(jī)制創(chuàng)新，關(guān)注區(qū)域資源建設(shè)特色及需求，充分利用區(qū)域內(nèi)資源結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和區(qū)域空間的業(yè)務(wù)關(guān)系，在云計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)上，創(chuàng)建一個(gè)以實(shí)際應(yīng)用成效為本的教育信息服務(wù)新模式。

2.整體性

云環(huán)境下的區(qū)域教育資源共建共享是一個(gè)復(fù)雜的過程，框架的設(shè)計(jì)必須從整體出發(fā)，運(yùn)用上述一系列理念尋求共享體系的最優(yōu)化，為用戶構(gòu)建資源查找、獲取、評(píng)估、使用和傳遞的業(yè)務(wù)鏈，實(shí)現(xiàn)資源建設(shè)宏觀布局與微觀調(diào)控的生態(tài)統(tǒng)一。

3.支持協(xié)同組織與共享

當(dāng)前，教育資源建設(shè)自成一家、“信息孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重，這種封閉式的教育資源開發(fā)模式和管理體系造成了資源共建共享障礙。框架設(shè)計(jì)必須有效考量不同系統(tǒng)之間無歧義理解與操作[5]，將云平臺(tái)作為區(qū)域教育資源充分共享的紐帶，把用戶的需求放在價(jià)值鏈的首端，實(shí)現(xiàn)區(qū)域教育資源由封閉走向開放，由自主建設(shè)轉(zhuǎn)向協(xié)同服務(wù)組織的需求，促進(jìn)區(qū)域優(yōu)質(zhì)教育資源的共建共享。

4.易于擴(kuò)展

區(qū)域內(nèi)的教育資源共建共享是需要長(zhǎng)期建設(shè)與維護(hù)的系統(tǒng)工程，沒有終點(diǎn)，也不可能一步到位[6]。因此，分層框架不僅要支持現(xiàn)有的應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)區(qū)域教育資源整合應(yīng)用時(shí)，其解決方案和體系結(jié)構(gòu)也必須是可擴(kuò)展的，以兼容新的云服務(wù)技術(shù)和規(guī)范。當(dāng)有新技術(shù)需要部署或者增加時(shí)，避免對(duì)現(xiàn)有分層框架進(jìn)行大量修改或重復(fù)性再造，實(shí)現(xiàn)可伸縮的擴(kuò)展。

二、云環(huán)境下面向區(qū)域數(shù)字教育資源共建共享分層框架設(shè)計(jì)

（一）HFRECS模型的層級(jí)與功能

基于前面的需求分析，在遵循區(qū)域教育資源服務(wù)規(guī)范與安全保障的基礎(chǔ)上，文章提出云計(jì)算模式下面向區(qū)域數(shù)字教育資源共建共享的分層框架模型（見圖1）。從最基礎(chǔ)的資源匯聚開始，逐層擴(kuò)展，漸進(jìn)式完善，分層次地實(shí)現(xiàn)教育資源的共建共享，簡(jiǎn)化資源的部署和開發(fā)過程。從縱向角度看，針對(duì)不同的教育資源實(shí)際需求和服務(wù)獲取狀況，各層的人員可有選擇的專注于構(gòu)建某一層服務(wù)，而利用云計(jì)算服務(wù)體系中其他層提供的資源。

圖1　云環(huán)境下教育資源共建共享的分層框架模型

1.教育資源層

資源層處于框架體系的最底層，是上層系統(tǒng)賴以存在的資源基礎(chǔ)。該層通過嵌入式云端技術(shù)將分散在區(qū)域內(nèi)的各種軟硬件教育資源（網(wǎng)絡(luò)課程、文獻(xiàn)庫(kù)、教育網(wǎng)站、媒體素材、優(yōu)秀學(xué)習(xí)案例、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)等）進(jìn)行虛擬化的匯聚與接入，并進(jìn)行統(tǒng)一的注冊(cè)和認(rèn)證，封裝成不同粗細(xì)粒度的資源服務(wù)，為教育資源云服務(wù)的內(nèi)容層提供可靠、優(yōu)質(zhì)的資源支持。

2.云計(jì)算基礎(chǔ)服務(wù)層

云計(jì)算基礎(chǔ)服務(wù)層將教育資源層封裝和接入的虛擬化資源進(jìn)行統(tǒng)一部署，并建立資源服務(wù)索引，方便檢索和使用。參考云計(jì)算的服務(wù)模式，將部署在云中的資源劃分為劃分為IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)）三種類型，為云服務(wù)供應(yīng)層提供大量靈活的、可組合、可設(shè)計(jì)、可研發(fā)的資源服務(wù)。IaaS主要提供計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)性服務(wù)資源，是整個(gè)云計(jì)算環(huán)境的基礎(chǔ)支撐。PaaS將軟件開發(fā)平臺(tái)作為服務(wù)提交給用戶，允許用戶使用多種編程語(yǔ)言在平臺(tái)上開發(fā)自己的應(yīng)用程序。SaaS將應(yīng)用程序封裝成服務(wù)供用戶使用，主要為云服務(wù)用戶提供運(yùn)行在云端基礎(chǔ)設(shè)施和平臺(tái)層上的應(yīng)用軟件。

3.教育資源云服務(wù)供應(yīng)層

供應(yīng)層是基于基礎(chǔ)服務(wù)層對(duì)云環(huán)境下區(qū)域教育資源進(jìn)行全局的控制和管理，同時(shí)為了響應(yīng)上層用戶層面的資源服務(wù)請(qǐng)求，該層充當(dāng)著橋梁、中介的作用。對(duì)上提供用戶可以訪問的大量可擴(kuò)展的資源服務(wù)，對(duì)下實(shí)現(xiàn)對(duì)IaaS、PaaS、SaaS資源服務(wù)的部署、設(shè)計(jì)、研發(fā)等組織與管理。主要包括區(qū)域云教育資源共建共享支持、區(qū)域云教育資源共建組織、云區(qū)域教育資源共享獲取三大模塊。區(qū)域云教育資源共建共享支持模塊本著資源建設(shè)“科學(xué)、適用、開放、易用”原則，從區(qū)域的具體問題、資源特色出發(fā)。著重解決區(qū)域內(nèi)教育資源質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)不一、難以互通互聯(lián)等問題，為區(qū)域教育資源跨平臺(tái)、跨終端、跨地區(qū)的協(xié)同組織與共享獲取提供最基礎(chǔ)性的支持。云教育資源共建組織模塊著眼于“共建”，該模塊通過匯聚各類分布式的資源和服務(wù)，對(duì)海量的云區(qū)域教育資源進(jìn)行集中的面向用戶需求的組織和管理，促進(jìn)云資源平臺(tái)中服務(wù)的按需有序化。區(qū)域云教育資源共享獲取模塊主要關(guān)注于“共享”，該模塊用戶根據(jù)自身的需求動(dòng)態(tài)地獲取和使用區(qū)域云教育資源平臺(tái)封裝、組合、設(shè)計(jì)或研發(fā)的服務(wù)，不需關(guān)注服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

4.教育資源應(yīng)用服務(wù)層

教育資源應(yīng)用門戶層在教育資源云服務(wù)供應(yīng)層的支持下，承載著“云服務(wù)”的具體實(shí)現(xiàn)功能。主要面向的是區(qū)域內(nèi)的教育資源提供者、開發(fā)者、使用者、管理者等多類用戶，為用戶提供不同的學(xué)習(xí)或教學(xué)、科研等資源服務(wù)，如區(qū)域云端資源服務(wù)、備課服務(wù)、教學(xué)服務(wù)、自主學(xué)習(xí)服務(wù)、即時(shí)互動(dòng)服務(wù)等。同時(shí)，用戶還可靈活地定制和獲取資源服務(wù)。

5.云端層

云端層是用戶上傳或獲取資源服務(wù)、發(fā)布資源需求的接口層，為用戶提供了統(tǒng)一的資源需求輸入界面，用戶可以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)利用PC、筆記本、平板設(shè)備、PAD、智能手機(jī)等不同的終端，像使用“水電煤氣”一樣享用海量的資源服務(wù)，無需了解底層的基礎(chǔ)架構(gòu)是如何發(fā)揮作用的。用戶可以是資源服務(wù)的使用者、服務(wù)需求的發(fā)布者，同時(shí)也可以是資源服務(wù)的提供者、管理者，無障礙地參與到區(qū)域教育資源建設(shè)當(dāng)中去，滿足用戶個(gè)性化、多樣性需求，實(shí)現(xiàn)教育資源社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益最大化。

三、HFRECS在區(qū)域教育實(shí)踐中的典型服務(wù)模式討論

依托國(guó)家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心“區(qū)域云端一體化學(xué)習(xí)平臺(tái)”項(xiàng)目，HFRECS框架已在實(shí)踐中成功實(shí)施，為武漢、蘭州、蘇州和深圳等地區(qū)部分中小學(xué)提供面向區(qū)域應(yīng)用的課程資源服務(wù)，為區(qū)域教育資源的配置均衡發(fā)揮了積極作用。下面針對(duì)HFRECS在區(qū)域教育實(shí)踐中的一些有代表性的應(yīng)用模式展開討論。

（一）教育資源個(gè)性化定制

個(gè)性化定制資源服務(wù)是為用戶“量身定做”的資源服務(wù)，HFRECS框架中的IaaS、PaaS、SaaS基礎(chǔ)資源服務(wù)具有通用性和可定制性。通過設(shè)計(jì)HFRECS框架，搭建區(qū)域內(nèi)的教育資源共建共享的平臺(tái)，學(xué)習(xí)者進(jìn)入平臺(tái)就如同進(jìn)入一個(gè)虛擬的教育資源超市，根據(jù)自己的喜好和使用習(xí)慣、目的和需求、個(gè)體認(rèn)知模式及個(gè)人心理行為方式，自主地選擇服務(wù)資源、服務(wù)內(nèi)容、服務(wù)方式、服務(wù)專家以及定制用戶界面等。同時(shí)，還可以個(gè)性化的發(fā)布對(duì)資源需求。如學(xué)生在平臺(tái)上發(fā)布對(duì)某一課程的視頻需求，平臺(tái)內(nèi)的其他學(xué)習(xí)者、名師專家就可利用區(qū)域論壇、博客等服務(wù)工具響應(yīng)學(xué)習(xí)者的需求，提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)視頻以及學(xué)習(xí)的建議、學(xué)習(xí)幫助，并對(duì)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的問題進(jìn)行在線答疑，滿足個(gè)性化資源需求。

（二）教育資源的定期推送

教育資源的使用對(duì)象一般是教育相關(guān)的工作者，其對(duì)教育資源的需求具有一定學(xué)科性和專業(yè)性，平臺(tái)可以根據(jù)用戶的瀏覽記錄和需求分析，深入挖掘用戶的隱性行為，利用HFRECS框架中的資源自動(dòng)集成模型將最符合用戶需求的教育資源推送給用戶。

（三）教育資源大聯(lián)盟

HFRECS框架通過促使區(qū)域內(nèi)的學(xué)校、教育機(jī)構(gòu)、電教館等組成區(qū)域質(zhì)量、技術(shù)等聯(lián)盟，聯(lián)盟機(jī)構(gòu)之間的優(yōu)質(zhì)資源、技術(shù)手段可以無償共享，機(jī)構(gòu)在資源共享中將獲得更多的優(yōu)勢(shì)，促使更多的機(jī)構(gòu)組成聯(lián)盟并將教育資源接入云平臺(tái)。同時(shí)，堅(jiān)持持續(xù)優(yōu)化、“求質(zhì)”路線，滿足區(qū)域內(nèi)各級(jí)各類人員的優(yōu)質(zhì)資源需求，從而形成區(qū)域教育資源共建共享的典型示范。在區(qū)域典型示范的作用下，以點(diǎn)帶面，推動(dòng)其他區(qū)域內(nèi)的教育資源共建共享[8]。

（四）教師虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)

“教師是教育事業(yè)的第一資源”，教師的專業(yè)發(fā)展和專業(yè)素養(yǎng)的發(fā)展情況直接影響著教育教學(xué)的質(zhì)量[9]，提高教師的專業(yè)發(fā)展水平，迫切需要一個(gè)開放、協(xié)作的虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)。平臺(tái)中海量的優(yōu)質(zhì)教育資源與虛擬的存儲(chǔ)空間，為教師虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)的搭建提供了支持。通過構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)，將分布在不同地方的教師聚集在一起，各盡其能，互助合作，互相影響，共同開展協(xié)作學(xué)習(xí)、專業(yè)培訓(xùn)、教學(xué)觀摩、專家講座等活動(dòng)。

四、結(jié)論及后續(xù)研究

云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展為教育資源的共建共享提供了便捷，讓更多的學(xué)校、教師和學(xué)生能夠平等地獲取資源服務(wù)。下一步我們主要進(jìn)行兩點(diǎn)研究：首先，從用戶的教育資源瀏覽、檢索、下載等使用記錄出發(fā)，探討如何個(gè)性化地推送教育資源云服務(wù)；其次，從區(qū)域教育資源共建共享建設(shè)中知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的角度，設(shè)計(jì)一個(gè)多維的教育資源云服務(wù)安全框架，從多個(gè)層次保障教育資源共享獲取的安全性。

［1］中華人民共和國(guó)教育部.教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）［EB/OL］.［2015-12-20］. http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/ moe/s3342/201203/xxgk_133322.html.

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G434

A

1008-7656（2016）03-0016-05

吳圓圓，華中師范大學(xué)大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院碩士，研究方向：數(shù)字學(xué)習(xí)、云計(jì)算；段智宸，華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院在讀研究生，研究方向：數(shù)字版權(quán)管理；周孟，華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院在讀研究生，研究方向：大數(shù)據(jù)保護(hù)；上超望，華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院副教授，博士，研究方向：數(shù)字學(xué)習(xí)、智能知識(shí)服務(wù)。

［責(zé)任編輯張宜］

2016年中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)課題《云計(jì)算環(huán)境下服務(wù)資源的可信管理與調(diào)度機(jī)制研究》；2014年度教育部人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目《基于數(shù)字水印的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源版權(quán)保護(hù)研究》（編號(hào)：4YJA880058）

2016-05-31