孫鳴悅++劉陽

摘 要：中國疆域廣大、人口眾多，遠程教育的應(yīng)用前景非常廣闊。把云計算的技術(shù)與方法運用到遠程教育系統(tǒng)的建設(shè)中，可以整合教學(xué)信息資源、提高資源的利用率、提升教學(xué)水平。該文討論了云計算技術(shù)的基本概念和使用背景，并對云計算技術(shù)可以解決的遠程教育問題進行了探討，最后在構(gòu)建云計算技術(shù)下遠程教育學(xué)習(xí)環(huán)境提出了設(shè)計方案，為基于云計算的遠程教育系統(tǒng)的具體實現(xiàn)提供了有力支持。

關(guān)鍵詞：云計算技術(shù) 遠程教育 學(xué)習(xí)環(huán)境

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0099-02

隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的求知欲望越來越高，希望通過知識來提升自己。為了滿足各類人群對于不同教育的需求，出現(xiàn)了越來越多樣化的教育模式。遠程教育就是在這個背景下誕生并取得長足發(fā)展，它填補了日常課堂教育的缺乏，在教育領(lǐng)域占據(jù)了關(guān)鍵地位。多年來這種教育一直發(fā)展迅速，但也遇到了技術(shù)上的局限，現(xiàn)在云計算技術(shù)的崛起并在遠程教育中得到應(yīng)用，對于發(fā)展遠程教育提出了新的方向。

1 云計算的概述

1.1 云計算的概念

云計算的維基百科定義為：云計算將為用戶提供IT相關(guān)的能力服務(wù)，允許用戶在沒有相關(guān)技術(shù)知識和不具備設(shè)備操作能力基礎(chǔ)上，通過因特網(wǎng)獲得需要的服務(wù)。云計算包括因特網(wǎng)提供的用戶所需的服務(wù)和數(shù)據(jù)中心中提供應(yīng)用服務(wù)的軟硬件設(shè)施，軟硬件設(shè)施組合起來即為云。目前在學(xué)界尚沒有對云計算進行一個全面的定義，但云計算的架構(gòu)可以概括為：動態(tài)計算基礎(chǔ)設(shè)施；提供IT服務(wù)的目標；用戶自主獲得服務(wù)；云服務(wù)用戶平臺；計費功能。云計算的基本思想可以概括為：通過對于數(shù)字中心的計算資源整合，將計算資源虛擬化，向用戶提供計服務(wù)。

1.2 云計算體系結(jié)構(gòu)

云計算平臺包含了大量并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)計算服務(wù)的提供，利用虛擬化技術(shù)擴展每個服務(wù)器的容量，是一個巨大而且復(fù)雜的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。云計算平臺包括云端服務(wù)器、系統(tǒng)管理服務(wù)器以及資源監(jiān)控系統(tǒng)等服務(wù)節(jié)點。云計算平臺提供各類用戶所需求的資源，通過云端服務(wù)器進行對數(shù)據(jù)的處理和存儲工作，并由云端服務(wù)器所在的數(shù)據(jù)中心負責集群管理數(shù)據(jù)。用戶可以通過Web瀏覽器進行云計算平臺的注冊、登錄以及資源配置。用戶注冊以后，獲取相應(yīng)的權(quán)限，可以對于自己所需的服務(wù)進行服務(wù)定制。用戶確定好所需服務(wù)后，將服務(wù)請求發(fā)送到系統(tǒng)服務(wù)器。系統(tǒng)管理服務(wù)器對接收到的用戶申請服務(wù)的請求進行驗證，在驗證通過后分派計算資源，進行資源的智能化配置。資源監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控云平臺資源的使用情況。為了確保資源平滑高效地分配到適當?shù)挠脩?，資源監(jiān)控系統(tǒng)需要做到各用戶需求資源的負載配置均衡。

1.3 云計算應(yīng)用于遠程教育的背景

目前，我國各地區(qū)日益增長的學(xué)習(xí)需求在教育資源的不合理配置下不能得到滿足，主要是因為我國教育資源分布存在區(qū)域差異，同一地區(qū)存在重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象。同時，在技術(shù)上，現(xiàn)有的遠程教育系統(tǒng)存在使用方面的問題。面對日益增長的學(xué)習(xí)需求，這些問題嚴重阻礙了我國教育的發(fā)展，國家教育資源需要進一步整合集群管理。

1.3.1 學(xué)習(xí)需求不斷增長，同時學(xué)習(xí)資源不足

整個社會目前都在提倡終身學(xué)習(xí)的理念，人們對于學(xué)習(xí)的需求不斷增長，體現(xiàn)為多元化學(xué)習(xí)和靈活時間的學(xué)習(xí)。不僅是在校生接受教育，對于已經(jīng)工作的社會人士甚至退休的老年人，都在尋求自身的知識完善，具有強烈的求學(xué)欲望。上海和太原等地逐漸引入了關(guān)于終身教育的地方性法律法規(guī)，鼓勵地方上繼續(xù)教育機構(gòu)的建設(shè)，尋求滿足人們對學(xué)習(xí)的巨大需求。這些舉措是支持終身學(xué)習(xí)的好方法，但仍然不能滿足人民群眾學(xué)習(xí)需求的快速增長。對學(xué)習(xí)日益增長的需求和缺乏協(xié)調(diào)的學(xué)習(xí)資源是互相矛盾的，基于云計算的遠程教育系統(tǒng)是連接它們的紐帶。

1.3.2 教育資源分散

我國教育區(qū)域發(fā)展不平衡，教育資源配置較為集中，如中西部地區(qū)高等教育資源的缺口較大，如上海市就有10所211高校，南京也有8所211高校，12個中西部省份一省僅有一所211。這種教育資源配比的嚴重失衡造成了地區(qū)、大學(xué)間教育水平的區(qū)域差異。面對這種情況，基于云計算的遠程教育系統(tǒng)可以實現(xiàn)區(qū)域和機構(gòu)之間的資源整合和共享，在一定程度上可以解決這種問題。

1.3.3 重復(fù)建設(shè)導(dǎo)致資源浪費

各地的繼續(xù)教育機構(gòu)在政府的扶持下投入了大量資金，以滿足人們的教育需求，從而豐富學(xué)習(xí)資源。但一般來說，遠程教育資源規(guī)劃并不科學(xué)，其中存在的最嚴重的問題就是教育機構(gòu)的重復(fù)性建設(shè)較多。同時，在線教育資源由于重復(fù)上傳，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬相對較為緊張，接收教育資源的效率非常低。另外，由于學(xué)習(xí)資源不及時更新，使得高質(zhì)量的教育資源不能共享，一定程度上降低了遠程教育的質(zhì)量。

1.3.4 技術(shù)服務(wù)支持比較落后

遠程教育作為開放教育，對于遠程教育技術(shù)服務(wù)，最重要的是技術(shù)環(huán)境建設(shè)即硬件和軟件系統(tǒng)的建設(shè)。硬件、軟件系統(tǒng)包括遠程學(xué)習(xí)平臺和基于網(wǎng)絡(luò)的教育支持軟件。目前，用戶在登錄遠程教育資源服務(wù)器時需要多次登錄，想瀏覽相應(yīng)的資源，必須逐級登錄服務(wù)器。這種多次登錄的形式使得使用網(wǎng)絡(luò)資源是非常麻煩和低效的。另外，由于資金面和技術(shù)的原因，部分地區(qū)的硬件和軟件建設(shè)仍然相對落后，遠遠不能滿足當前的需求。

2 基于云計算技術(shù)的遠程教育設(shè)計

（1）遠程教育的云計算系統(tǒng)建設(shè)。云計算系統(tǒng)的建設(shè)分為五級制。第一級是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所需的硬件和軟件設(shè)施，整合現(xiàn)有學(xué)校和教育培訓(xùn)機構(gòu)的節(jié)點數(shù)據(jù)，形成相對較大的數(shù)據(jù)資源中心，由基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器終端和其他資源設(shè)備構(gòu)成。第二級是虛擬資源池的業(yè)務(wù)應(yīng)用，即基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。它實現(xiàn)了對于第一級基礎(chǔ)設(shè)施軟硬件設(shè)施層的統(tǒng)一管理，包括數(shù)據(jù)計算服務(wù)、信息存儲和網(wǎng)絡(luò)通信的管理。第三級是用戶獲取平臺即服務(wù)所需的平臺服務(wù)。相應(yīng)的軟件開發(fā)人員構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)資源池，為教育和教學(xué)應(yīng)用軟件的開發(fā)測試環(huán)境，并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并兼容公共API、Web服務(wù)協(xié)議API平臺和接口。第四級為具體用戶服務(wù)所需要的軟件服務(wù)，即軟件服務(wù)。用戶通過自身的選擇操作來滿足自身的需求，如進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻的點播，模擬實驗，查詢教學(xué)資源、論文文獻資源，參加教學(xué)會議和自身教學(xué)評估等。第五級為用戶授權(quán)，為各種用戶提供軟件的root權(quán)限和用戶的http協(xié)議。

（2）遠程教育下云計算技術(shù)的運行環(huán)境直接連接到被動和主動服務(wù)器。被動和主動服務(wù)器連接到負載均衡控制器，負載均衡控制器確定哪個服務(wù)器處于活動狀態(tài)。負載均衡控制器還確定哪個服務(wù)器需要管理負載，例如用戶的服務(wù)需求到來后由哪個服務(wù)器負責進行云計算。主動和被動服務(wù)器連接到存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和集群網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。從存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收并處理的需要進行云計算的數(shù)據(jù)，并將所有初步計算后判斷有效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到集群網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而進行下一步計算。集群網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有大量的互連的計算機節(jié)點。這些節(jié)點中包含普通節(jié)點和控制節(jié)點，控制節(jié)點又確定哪些節(jié)點應(yīng)當執(zhí)行數(shù)據(jù)計算。一旦計算出數(shù)據(jù)，最終信息就會發(fā)回給用戶。如果控制節(jié)點出現(xiàn)故障并且無法正常工作，則另一個普通節(jié)點將成為控制節(jié)點。此種遠程教育的云計算模型的優(yōu)點是不僅可以在校園內(nèi)網(wǎng)提供云計算服務(wù)滿足遠程教育的需求，也可以讓用戶在家里通過操作電腦設(shè)置操縱手機或者IPAD來實現(xiàn)移動設(shè)備的登錄。這是云計算中心在遠程教育平臺不同媒介下的成果。統(tǒng)計計算的云數(shù)據(jù)通過使用云計算中心連接到遠程教育平臺和內(nèi)網(wǎng)云數(shù)據(jù)庫。云計算中心內(nèi)集群架構(gòu)的最大優(yōu)勢是它能讓需要獲得遠程教育的人通過在移動設(shè)備或筆記本電腦上運行云計算，獲取遠程教育。此模型的另一個優(yōu)點是它提供遠程教育服務(wù)的連續(xù)性。

（3）云計算技術(shù)應(yīng)用于遠程教育系統(tǒng)時，通過云計算中心和云數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理，不再由學(xué)校本身進行管理維護，由外包的云計算中心的運營商進行。在遠程教育中應(yīng)用的云計算技術(shù)完全基于互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生作用。這種情況下用戶所有的互動和數(shù)據(jù)都需要通過互聯(lián)網(wǎng)，因此數(shù)據(jù)具有很高的安全風(fēng)險。雖然遠程教育系統(tǒng)沒有對安全具有極高要求，但是教師和學(xué)生的信息，課程、課件、個人成績等私人數(shù)據(jù)或產(chǎn)生版權(quán)作用的作品，不可以對外泄露。這需要我們必須采用更可靠的技術(shù)和手段來確保云計算技術(shù)下遠程教育平臺的數(shù)據(jù)安全。在開發(fā)軟件的過程中，將用戶數(shù)據(jù)與軟件分離，并且在軟件運行之后，將用戶的新數(shù)據(jù)存儲在非軟件本地數(shù)據(jù)庫之下，例如，一個由用戶自己設(shè)置的隔離數(shù)據(jù)庫，并且不告知軟件服務(wù)運營商，可以對用戶的敏感數(shù)據(jù)提供保障。

3 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進了遠程教育模式的發(fā)展，云計算的發(fā)展為中國當代遠程教育的發(fā)展提供了技術(shù)支持。通過對云計算概念及其特征的分析和解釋，認為當前遠程教育中應(yīng)用云計算技術(shù)是必須的。通過對遠程教育背景下云計算技術(shù)環(huán)境構(gòu)建的說明，展現(xiàn)了新技術(shù)在遠程教育教學(xué)中的系統(tǒng)構(gòu)建方法。未來云計算技術(shù)的前景十分廣闊。

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