馬武彬，吳亞輝，王普周

（國防科技大學(xué)信息系統(tǒng)工程重點實驗室 湖南 長沙 410073）

1 背景介紹

共用云計算中心是在傳統(tǒng)公有或私有云的架構(gòu)基礎(chǔ)上提出來的具備整合能力更強的大型云基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)，它將分散在不同地域、邏輯位置的云集中起來，采取統(tǒng)一的機制進(jìn)行管理，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施同構(gòu)改造、平臺級集成、軟件架構(gòu)云原生開發(fā)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與體系集成化等關(guān)鍵步驟和技術(shù)。這些步驟和技術(shù)的實施能夠?qū)⒏嗟脑瀑Y源統(tǒng)一起來，實現(xiàn)多云管理和應(yīng)用，用戶可以在共用云架構(gòu)的基礎(chǔ)平臺上實現(xiàn)最大限度的資源獲取和共享，減少分散式的云計算中心帶來的體制和標(biāo)準(zhǔn)異構(gòu)性。

在共用云計算的建設(shè)基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)的在線教育行業(yè)會受到很大的影響。老師和學(xué)生能夠在共用云架構(gòu)上更為方便和快速地獲取相關(guān)的信息和應(yīng)用。由于云原生應(yīng)用的大規(guī)模開服與部署使用，基于微服務(wù)的應(yīng)用將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單體式應(yīng)用在共用云基礎(chǔ)架構(gòu)上被學(xué)生和老師廣泛使用。老師可以根據(jù)自身個性化需求對微服務(wù)應(yīng)用進(jìn)行靈活的定制，學(xué)生也可以按照自己的需求對應(yīng)用進(jìn)行選擇。與此同時，由于共用云架構(gòu)后臺強大的分析服務(wù)能力，學(xué)生的個性化在線學(xué)習(xí)情況分析將變得更加快速和全面。后臺采用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過學(xué)生平時作業(yè)和在線學(xué)習(xí)情況分析，能夠為老師和同學(xué)推薦更為科學(xué)的學(xué)習(xí)方式方法，從而快速提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和老師的在線授課效率。

2 現(xiàn)狀分析

隨著科技的發(fā)展，尤其是云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對教育行業(yè)的軟硬件設(shè)施的改造產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)前，各大高校越來越重視在教學(xué)工作的軟硬件設(shè)置的投入，尤其是云計算相關(guān)軟硬件的建設(shè)。例如，某省教學(xué)研究中心，在2021年用于人才培養(yǎng)、科學(xué)研究的軟硬設(shè)備投入巨大，已經(jīng)達(dá)到千萬級別，設(shè)備數(shù)量也達(dá)到千余臺。某部委高校更是在教學(xué)工作上投入了上億的軟硬件設(shè)施，設(shè)備數(shù)量更是多達(dá)5000 余臺。這些教育機構(gòu)的大量投入為共用云支持在線教育提供了良好的支撐。但同時，這些粗曠式的發(fā)展同樣也衍生出一系列的問題，需要大量學(xué)者對共用云如何高效、動態(tài)地支撐在線教育進(jìn)行深入研究。

范穎等針對教學(xué)過程中云平臺的使用性能問題，設(shè)計了一個基于云平臺的在線教育課程資源共享平臺?？紤]了平臺內(nèi)部的組成部分，包括基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)服務(wù)和應(yīng)用等層次，實現(xiàn)了相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯活動，為老師和學(xué)生采用云平臺進(jìn)行在線和離線教學(xué)活動提供了支撐，實驗證明，該平臺在一定程度上增強了教學(xué)效果，這種基于云平臺的教學(xué)也在某種意義上體現(xiàn)了教育的公平性。

石建國等人分析了基于云計算的課程在線教學(xué)基本思路，研究并提出在線教學(xué)課程中的異步在線教學(xué)方案，進(jìn)一步提出了應(yīng)對和實施策略。結(jié)合教學(xué)過程中的實際情況，尤其是在云計算中的在線教育實施情況，對教學(xué)過程存在的問題進(jìn)行分析總結(jié)，分析了教學(xué)效果提升的有效措施。

許多學(xué)者對云計算條件下如何開展在線教育進(jìn)行了研究與分析，但是對于共用云條件下，在線教育呈現(xiàn)出來的新特點、新思路研究較少。下文將從共用云架構(gòu)帶來的優(yōu)勢和特點分析該架構(gòu)對在線教育的影響。

3 共用云計算支撐的在線教育特征

共用云架構(gòu)帶來了多個應(yīng)用系統(tǒng)、教學(xué)資源的共享，使得學(xué)術(shù)、老師在任何地方、任何時間都能夠通過連接上云的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，廣泛使用數(shù)據(jù)和應(yīng)用資源。整個系統(tǒng)的后臺是共用云計算進(jìn)行支撐，與教育相關(guān)的所有軟硬件資源，其中還包含了云計算中的數(shù)據(jù)分析服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)、應(yīng)用部署服務(wù)等。所有與在線教育相關(guān)的應(yīng)用都可以部署在該平臺中，并且支持快速的檢索和下載使用，數(shù)據(jù)用戶之間通過某種安全機制可以實時共享。前端是傳統(tǒng)的計算機終端、屏幕、iPad 等在線教育工具。

與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)條件下的在線教育模式，共用云架構(gòu)下的在線教育模式主要有以下特點：

第一，共用云計算支撐下在線教育設(shè)備的應(yīng)用獲得更加容易。

由于共用云架構(gòu)存在統(tǒng)一視圖，應(yīng)用的獲取將更加便捷。現(xiàn)代共用云計算支撐下，系統(tǒng)支持秒級對100 萬各應(yīng)用進(jìn)行檢索和發(fā)現(xiàn)。老師可以非常方便地根據(jù)自身需求特點，以非常細(xì)微的任務(wù)分工發(fā)現(xiàn)在線教育應(yīng)用，從而為自身的教學(xué)進(jìn)行服務(wù)。

第二，共用云計算支撐下在線教育后臺數(shù)據(jù)的分析能力更強。

由于共用云計算后臺具備強大的數(shù)據(jù)分析能力，可以使得傳統(tǒng)的在線教育邁向一個新的高度。老師可以通過相關(guān)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析出每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對知識點的掌握情況，對老師的適應(yīng)情況，甚至對環(huán)境的敏感度，對家庭的依賴度等，每一個細(xì)小的環(huán)境因素都可能導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)注意力的轉(zhuǎn)移，后臺的大數(shù)據(jù)分析平臺可以及時發(fā)現(xiàn)這些問題，為在線教育的老師提供決策支持。更為重要的是，后臺的大數(shù)據(jù)分析平臺還能夠?qū)崟r根據(jù)學(xué)生的作業(yè)情況、網(wǎng)絡(luò)課程實時表現(xiàn)情況分析出學(xué)生的知識點掌握情況和上課的專心程度。

第三，共用云計算支撐下在線教育的個性化更為突出。

由于共用云計算后臺強大的數(shù)據(jù)分析能力以及應(yīng)用獲取和發(fā)現(xiàn)能力，將會使得在線教育個性化更為突出。個性化主要包括兩個層面，一是學(xué)生的個性化教育需求。通過數(shù)據(jù)分析成功為學(xué)生定制個性化的在線教育計劃，使得老師能夠因材施教，達(dá)到高效提升學(xué)生素質(zhì)和能力的目的。二是老師的個性化需求。傳統(tǒng)的在線教育并不是很看重教師的個性化需求，基本所有老師能夠選擇的軟件和應(yīng)用并不多，更談不上根據(jù)自身的需求去定義和定制在線教育軟件工具了。共用云架構(gòu)強大的后臺應(yīng)用發(fā)現(xiàn)能力和基于微服務(wù)的應(yīng)用組合能力能夠解決該問題，使得老師能夠根據(jù)自己的個性化需求發(fā)現(xiàn)自身需要的應(yīng)用，甚至根據(jù)自身的特點需求，讓微服務(wù)中細(xì)顆粒的服務(wù)組合定制成老師使用更加方便的新應(yīng)用。

第四，共用云計算支撐下可供選擇的在線教育應(yīng)用更加復(fù)雜。

雖然共用云架構(gòu)下，可供選擇的應(yīng)用非常多，但是，想要選擇適合自身要求的專屬應(yīng)用卻并不容易，需要高效的索引和匹配策略。由于在線教育平臺眾多，尤其是在微服務(wù)改造過程中，產(chǎn)生的細(xì)微化應(yīng)用將會急劇增加，如何去選擇適合老師和學(xué)生的個性化需求的在線教育服務(wù)將會帶來巨大挑戰(zhàn)。

第五，共用云計算支撐下的在線教育更快速與及時。

基于共用云架構(gòu)下較為優(yōu)勢的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，更多的在線教育資源將會被保存，學(xué)生可以在遇到問題時，通過云計算支撐下的在線教育平臺快速獲取教育資源。與此同時，共用云計算支撐下的在線教育平臺可以依賴云計算模塊，分析學(xué)生的聽課喜好，從而推薦更符合學(xué)生的在線教育資源，節(jié)約學(xué)生搜索在線資源的時間。數(shù)據(jù)存儲服務(wù)可以存儲大量的在線教育資源，有效地保證學(xué)生在需要學(xué)習(xí)的時候，可以快速、便捷、及時地獲取知識。

第六，共用云計算支撐下的在線教育更趨向?qū)I(yè)化。

傳統(tǒng)的在線教育只依賴于數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，通過對在線資源的存儲，實時課程的轉(zhuǎn)播等形式達(dá)到在線教育的目的，為獲得更多的用戶，不得不全方位支持各類學(xué)習(xí)資源，因此導(dǎo)致無法針對某一學(xué)科、某一專業(yè)進(jìn)行專業(yè)化的在線教育服務(wù)。共用云計算支撐下的在線教育，依賴于云計算模塊，可以為在線教育平臺提供專業(yè)的計算服務(wù)，在線教育平臺通過使用云計算服務(wù)，對自己的專業(yè)課程進(jìn)行優(yōu)化，提升課程的吸引力。在眾多在線教育平臺參與進(jìn)來后，可以加速平臺之間的競爭，使在線教育更趨向?qū)I(yè)化。

第七，共用云計算支撐下的在線教育更刺激教育教學(xué)的發(fā)展。

傳統(tǒng)的教育模式為了刺激教育教學(xué)的發(fā)展，往往采用聽課的形式進(jìn)行教師之間的交流，通過線下名師講座等形式為廣大教師提供教學(xué)學(xué)習(xí)。而名師講座、聽課等形式的活動受制于人員、時間等因素的影響，并不能按需舉行，傳統(tǒng)的在線教育模式并未真正的解決這個問題。共用云計算支撐下的在線教育有效地解決了這兩個問題。在共用云架構(gòu)支撐下的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，存儲了大量的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，這些資源不僅對學(xué)生開發(fā)，同樣對教師開放。教師通過在線教育應(yīng)用訪問在線資源，不再受人員、時間、空間等因素的影響，隨時隨地可以拿出終端設(shè)備進(jìn)行訪問、學(xué)習(xí)。同時，依賴云計算的大數(shù)據(jù)分析，可以針對名師課程、優(yōu)質(zhì)課程進(jìn)行分析，通過采集學(xué)生、教師對這些課程的評價以及在實時課程中學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)步驟的反應(yīng)，分析出這類課程的優(yōu)質(zhì)之處。教師可以根據(jù)這些優(yōu)質(zhì)之處，對自己的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)步驟加以優(yōu)化，從而推動教育教學(xué)的發(fā)展。

4 總結(jié)

當(dāng)前社會科技高速發(fā)展，傳統(tǒng)的單一式在線教育逐漸失去了市場價值，無法為用戶帶來便捷、多樣的教育方法與內(nèi)容。共用云計算支撐下的在線教育日益流行并逐漸成了在線教育的主要發(fā)展方向。面向未來的在線教育發(fā)展，本文從共用云計算支撐下的在線教育應(yīng)用獲取便捷、數(shù)據(jù)分析能力強、個性化突出、選擇多樣化等特點，分析了共用云計算對在線教育帶來的影響，為教育者和學(xué)生在新時代共用云計算設(shè)計條件下如何提高在線教育效率提供決策支持。