王輝 潘俊輝 王浩暢 張強(qiáng) 高新成

(東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318)

1 教育云發(fā)展概況

1.1 國(guó)外教育云發(fā)展

德國(guó)于2009年發(fā)布了《信息與通信技術(shù)2020創(chuàng)新研究計(jì)劃》，強(qiáng)調(diào)“要推動(dòng)云計(jì)算技術(shù)發(fā)展，構(gòu)建全國(guó)互聯(lián)互通的智能網(wǎng)絡(luò)”。2010年，又發(fā)布了《信息與通信技術(shù)戰(zhàn)略：2015數(shù)字化德國(guó)》。

法國(guó)于2009年12月啟動(dòng)了“未來(lái)投資計(jì)劃”，為保障云計(jì)算安全，整合了本國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的眾多主要參與者，打造了具有自主產(chǎn)權(quán)的云計(jì)算項(xiàng)目。2011年，又啟動(dòng)了支持教育云在高等教育中發(fā)展的高等教育云信息項(xiàng)目。

日本于 2010年開(kāi)設(shè)的“內(nèi)田教育云服務(wù)”積極推進(jìn)了教育云發(fā)展[5]。2011年，又制定了數(shù)字教科書(shū)計(jì)劃。

英國(guó)于2011年啟動(dòng)了基于云計(jì)算資源池的“政府云戰(zhàn)略”。

美國(guó)于2011年發(fā)布了《創(chuàng)建高等教育云》，使得云計(jì)算在教育信息化中的應(yīng)用得到全面推動(dòng)。之后，美國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)都制定了教育信息化發(fā)展規(guī)劃，而移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)逐漸成為各地區(qū)的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域[1]。相關(guān)教育云產(chǎn)品應(yīng)用成果主要包括取代傳統(tǒng)電子郵件的Google apps、面向全球用戶的公有云GIS平臺(tái)ArcGIS Online、高仿真的虛擬云終端實(shí)驗(yàn)室Lab Central[2]等等 。

韓國(guó)于2011年提出的《智能教育推進(jìn)戰(zhàn)略》全面推動(dòng)了教育云在智能教育中的發(fā)展，并推行了電子教科書(shū)計(jì)劃。

新加坡于2011年開(kāi)始部署建設(shè)下一代教育云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，以進(jìn)一步提升高等教育水平。

印度于2012年開(kāi)始全面建設(shè)國(guó)家云計(jì)算平臺(tái)。

需要注意的是，采用機(jī)械育秧播種時(shí)，要提前準(zhǔn)備好一定數(shù)量的硬塑盤(pán)作為托盤(pán)周轉(zhuǎn)。播種前要反復(fù)調(diào)試，確認(rèn)好播種機(jī)的狀態(tài)，將托盤(pán)內(nèi)的底土厚度穩(wěn)定在2.0-2.5 cm；精確調(diào)整好育秧播種的種子數(shù)量，使其維持在合適的范圍內(nèi)；上層的覆蓋用土的厚度一般維持在0.3-0.5 cm，實(shí)際情況中，以看不見(jiàn)芽谷為宜等。

歐盟于2012年正式發(fā)布了啟動(dòng)歐洲云計(jì)算戰(zhàn)略的《在歐洲釋放云計(jì)算潛能》報(bào)告，以協(xié)調(diào)各成員國(guó)的云計(jì)算發(fā)展規(guī)劃[3-4]。

1.2 國(guó)內(nèi)教育云發(fā)展

我國(guó)于2003年開(kāi)始引入云計(jì)算，隨著教育信息化的推進(jìn)，逐步形成了“政府政策支持、企業(yè)參與建設(shè)、學(xué)校持續(xù)使用”的發(fā)展機(jī)制[6]。2008年2月，我國(guó)第一個(gè)云計(jì)算中心在無(wú)錫建立。同年12月，黎加厚教授在中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)年會(huì)上提出了“云計(jì)算輔助教學(xué)”和“云計(jì)算輔助教育”的概念。隨后，我國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)在全國(guó)教育領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展了一系列“云計(jì)算輔助教學(xué)”的培訓(xùn)和評(píng)選活動(dòng)，進(jìn)一步推進(jìn)了教育云的快速發(fā)展[7]。近幾年，我國(guó)相繼出臺(tái)了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011 — 2020年)》《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010 — 2020年)》《中國(guó)教育現(xiàn)代化2030》《教育信息化“十三五”規(guī)劃》《加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化實(shí)施方案(2018 — 2022年)》和《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》等文件，描繪了未來(lái)教育發(fā)展的圖景，明確了教育現(xiàn)代化戰(zhàn)略目標(biāo)、戰(zhàn)略任務(wù)和實(shí)施路徑，著重大力發(fā)展我國(guó)教育信息化建設(shè)，并先后在無(wú)錫、深圳、綿竹等地進(jìn)行了應(yīng)用試點(diǎn)。隨后，各地“教育云”建設(shè)開(kāi)始蓬勃發(fā)展，大量的教育云平臺(tái)開(kāi)始服務(wù)于課堂教學(xué)和教育管理。

2 活碼技術(shù)及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 活碼技術(shù)

條碼技術(shù)是一種重要的圖形識(shí)別技術(shù)，條碼可以分為一維條碼和二維條碼。 一維條碼即條形碼，具有輸入速度快、準(zhǔn)確度高、成本低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[8]。常用一維條碼的碼制包括EAN碼、交叉25碼、39碼、128碼、UPC碼、93碼、Codabar(庫(kù)德巴碼)和ISBN碼等，其應(yīng)用領(lǐng)域各有不同。 二維條碼即二維碼，是在一維條碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出另一維具有信息承載維度的條碼，采用特殊的幾何圖形，按照一定規(guī)律在幾何平面上(二維方向)分布而成。二維碼在代碼編制上巧妙地利用了構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過(guò)圖像輸入或光電掃描等設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀，以實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)處理[9]。 與一維碼相比，二維碼具備更大的信息容量和更強(qiáng)的容錯(cuò)能力，其常用碼制包括QR Code碼、Data Matrix碼、PDF417碼、MaxiCode碼、Code16K碼、Code One碼等。目前應(yīng)用較為廣泛的二維碼是由日本Denso公司研發(fā)的QR Code碼。QR Code的每個(gè)版本均具備各自固定的碼元結(jié)構(gòu)，從版本1到版本40，根據(jù)碼元不同最多能夠存儲(chǔ)7 089個(gè)數(shù)字，或4 296個(gè)英文字母，或2 953個(gè)8位字節(jié)，或1 817個(gè)漢字[10]。

活碼是二維碼的一種高級(jí)形態(tài)，其原理是通過(guò)短網(wǎng)址指向任意保存在云端的信息[11]。應(yīng)用活碼技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電話、文本、短信、郵件、名片、WiFi的二維碼生成，還可通過(guò)云技術(shù)實(shí)現(xiàn)文件、圖片、視頻、音頻的二維碼生成。與普通二維碼相比，活碼具有以下優(yōu)勢(shì)：存儲(chǔ)容量和內(nèi)容不受限制，圖案更簡(jiǎn)單，且易掃描；具備一定的編輯功能，可以先印刷圖案再填寫(xiě)內(nèi)容，也可隨時(shí)更改內(nèi)容；具備強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描效果的跟蹤?；畲a的應(yīng)用，進(jìn)一步彌補(bǔ)了普通二維碼信息滯后、容量小等缺陷。

2.2 活碼技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益發(fā)展和5G移動(dòng)時(shí)代的到來(lái)，手機(jī)、平板電腦等終端應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，二維碼技術(shù)在其發(fā)展過(guò)程中扮演著重要的角色。2013年，華東師范大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了基于二維碼技術(shù)的紙質(zhì)教輔書(shū)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了紙質(zhì)教輔書(shū)和數(shù)字化教輔資源的無(wú)縫對(duì)接[ 8]。2016年，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)編輯部開(kāi)始應(yīng)用基于二維碼技術(shù)的遠(yuǎn)程采編系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了紙質(zhì)文獻(xiàn)與電子文獻(xiàn)的對(duì)接[12]。二維碼技術(shù)在校園智能化管理[13]、數(shù)字圖書(shū)館[14]、儀器設(shè)備管理[15]及多媒體教學(xué)[16]等領(lǐng)域都有了較廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，二維碼技術(shù)在高校信息化建設(shè)中越來(lái)越受到重視，許多高校紛紛在各自的教育云平臺(tái)中嵌入移動(dòng)終端客戶子系統(tǒng)，各類(lèi)數(shù)字教輔資料、互動(dòng)教育平臺(tái)、教育資源管理等都被賦予二維碼標(biāo)識(shí)，用以提供并適應(yīng)手持終端的服務(wù)。但這些應(yīng)用大多仍僅限于靜態(tài)二維碼技術(shù)，活碼技術(shù)的應(yīng)用還有待深入。

面對(duì)龐大的、實(shí)時(shí)更新的智慧教育云數(shù)字資源，應(yīng)用活碼技術(shù)提供便捷服務(wù)勢(shì)在必行。

3 智慧教育云平臺(tái)架構(gòu)

通過(guò)智慧教育云平臺(tái)，可對(duì)所有基礎(chǔ)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理和整合，合理分配，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在云平臺(tái)中，將各種教學(xué)應(yīng)用軟件、計(jì)算等服務(wù)推向云端，用戶只需通過(guò)賬號(hào)登錄平臺(tái)，便可享受到平臺(tái)上的全部資源。為保障智慧教育云平臺(tái)的信息安全，必須對(duì)用戶賬號(hào)進(jìn)行高級(jí)別管理和認(rèn)證。為此，依托大慶教育管理公共服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建了一個(gè)豐富集成應(yīng)用、高效可行的智慧教育云平臺(tái)。此平臺(tái)分為6個(gè)中心，分別是安全認(rèn)證服務(wù)中心、數(shù)據(jù)資源中心、資源應(yīng)用中心、虛擬化服務(wù)中心、活碼管理中心、數(shù)據(jù)決策分析中心(見(jiàn)圖1)。

安全認(rèn)證服務(wù)中心，采用“二級(jí)簽發(fā)、三級(jí)服務(wù)”的電子認(rèn)證服務(wù)體系，可提供普通認(rèn)證和數(shù)字認(rèn)證登錄方式。

數(shù)字資源中心，可整合各類(lèi)教育信息資源，建立信息資源庫(kù)，提供全局共享的數(shù)字資源。

資源應(yīng)用中心，可整合各類(lèi)教育應(yīng)用系統(tǒng)，如數(shù)字圖書(shū)館、數(shù)字博物館等資源。

虛擬化服務(wù)中心，提供服務(wù)器虛擬化資源池和桌面云服務(wù)， 如通過(guò)運(yùn)行虛擬機(jī)進(jìn)行資源的管理和監(jiān)控，結(jié)合不同的應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)桌面云。

圖1 智慧教育云平臺(tái)架構(gòu)

活碼管理中心，可提供二維活碼的生成、內(nèi)容修改、識(shí)別及信息記錄與管理等。

數(shù)據(jù)決策分析中心，服務(wù)對(duì)象為教育云平臺(tái)所有用戶，提供全方位、多視角的決策分析服務(wù)，如教育均衡分析服務(wù)、教育數(shù)據(jù)分析服務(wù)等。

4 基于活碼的高校教育云平臺(tái)

4.1 活碼技術(shù)的教育云平臺(tái)設(shè)計(jì)思想

在高校教育云平臺(tái)中的關(guān)鍵內(nèi)容處，放置高度關(guān)聯(lián)的二維活碼。通過(guò)平臺(tái)認(rèn)證的用戶可以利用移動(dòng)終端設(shè)備掃描二維活碼，快速訪問(wèn)豐富且有針對(duì)性的高校教育云平臺(tái)數(shù)字資源，接受虛擬化服務(wù)；同時(shí)，數(shù)據(jù)決策分析中心可以根據(jù)活碼掃描提供的頻率、時(shí)間等用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，為用戶制定并推送個(gè)性化內(nèi)容。

4.2 活碼管理業(yè)務(wù)流程

傳統(tǒng)的教育云平臺(tái)注重教育資源的整合，而基于活碼技術(shù)的教育云平臺(tái)更注重信息獲取中的便捷性和靈活性，對(duì)活碼管理的要求更高。在基于活碼技術(shù)的教育云平臺(tái)中，一旦整合了新的教育資源，或提供了新的應(yīng)用服務(wù)，管理員就需要對(duì)是否配備活碼作出決策，并合理放置活碼供用戶使用?；畲a管理業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

4.3 終端活碼應(yīng)用流程

用戶登錄教育云平臺(tái)或移動(dòng)終端后，后臺(tái)會(huì)根據(jù)用戶使用日志、活碼掃描數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)決策等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為用戶匹配相關(guān)性較強(qiáng)的活碼資源，從而提供所需的個(gè)性化資源和虛擬化服務(wù)。終端活碼應(yīng)用流程如圖3所示。

圖2 活碼管理業(yè)務(wù)流程

圖3 終端活碼應(yīng)用業(yè)務(wù)流程

4.4 活碼應(yīng)用及構(gòu)建

隨著網(wǎng)絡(luò)接入條件的不斷改善和5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)已成為現(xiàn)實(shí)，活碼的應(yīng)用也日漸成熟。在智慧教育云平臺(tái)中，活碼管理平臺(tái)配合短網(wǎng)址生成算法將需要的資源生成活碼，為后續(xù)教育資源拓展和更新提供數(shù)據(jù)支持。活碼應(yīng)用分為生成內(nèi)容活碼和跳轉(zhuǎn)活碼兩大類(lèi)。內(nèi)容型用戶正常登錄后，平臺(tái)將呈現(xiàn)圖4所示界面，界面右上角會(huì)顯示該用戶權(quán)限到期時(shí)間。用戶需要選擇一張背景圖片，填寫(xiě)二維碼標(biāo)題及文本內(nèi)容，再選擇一款預(yù)置顏色，最后點(diǎn)擊右下角“下載二維碼”即可將二維碼圖片下載到硬盤(pán)上。跳轉(zhuǎn)型用戶正常登錄后，平臺(tái)將呈現(xiàn)圖5所示界面，界面右上角會(huì)顯示該用戶權(quán)限的到期時(shí)間。此時(shí)，用戶只需要填寫(xiě)二維碼標(biāo)題及跳轉(zhuǎn)鏈接即可。

圖4 內(nèi)容活碼生成示意圖

圖5 跳轉(zhuǎn)活碼生成示意圖

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外教育云平臺(tái)發(fā)展概況，結(jié)合二維碼及其活碼特點(diǎn)的應(yīng)用，構(gòu)建基于活碼技術(shù)的高校智慧教育云平臺(tái)。此平臺(tái)的應(yīng)用，可使用戶根據(jù)活碼從教育云平臺(tái)中快速搜索和獲取到所需資源及虛擬化服務(wù)，有利于加強(qiáng)學(xué)生分散式網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、情景學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的效果。同時(shí)，也為管理者提供了可靠的活碼管理平臺(tái)，使管理工作更便捷、靈活，工作量大幅減少，工作效率隨之提高。