基于云計算的高校學生自主學習系統應用

摘要:云計算使個人計算機的性能最小化，功能最大化，這種對資源的分配方式正是高校教學資源整合所需要的。本文闡述了云計算的基本原理和特點，將云計算應用到高校學生自主學習系統的應用當中，提出了這一應用的實施方案。

關鍵詞:云計算高校自主學習系統應用

中圖分類號:TP399文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0016-02

1 引言

當前，以學習者為中心的個人學習環境將是網絡學習的發展趨勢，非正式學習將在學習者的學習活動中占據越來越大的比重。我國的高校教育基本上是傳授知識這種教育模式為主，對學生的系統性、持續性的自主學習沒有很好的解決方法。隨著云計算模式的逐漸發展和普及，學校、教育機構和個人的信息處理會逐漸遷移到“云”上，這對網絡學習帶來積極的影響。云計算這種模式下使個人計算機的性能最小化，功能最大化，將一切的信息和資源均封裝成“云服務“，以使用“云服務“的形式在任何時間、任何地點，通過手機、PDA(Personal Digital Assistant，個人數字助理)或者筆記本電腦，在線查看“云端”的電子教案、教學視頻、各種電子圖書資源，隨時進入模擬實驗環境進行模擬實驗等。這種對資源的分配和管理方式正是高校教學資源整合所需要的。本文的研究內容就是將云計算這種計算模式應用到構建高校學生自主學習系統，并且提出一種實施方案，為高校學生的自主學習提供一個良好的平臺。

2 云計算的概念及特點

2.1 云計算的概念

對于云計算的定義，目前尚未形成統一的結論。Google認為，云計算就是以公開的標準和服務為基礎，以互聯網為中心，提供安全、快速、便捷的數據存儲和網絡計算服務。讓互聯網這片云成為每一個網民的數據中心和計算中心。IBM認為，云計算是一個虛擬化的計算機資源池，一種新的IT資源提供模式。雖然大家對云計算的定義不同，但認識較一致的地方是:云計算即“計算服務“(Computing as a Service，CaaS)，將數據資源作為“服務”可以通過互聯網來獲取[1]。

云計算的基本原理是，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業數據中心的運行將更與互聯網相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。

云計算將IT相關的能力以服務的方式提供給用戶，允許用戶在不了解提供服務的技術、沒有相關知識以及設備操作能力的情況下，通過Internet獲取需要的服務。文獻[2]認為云是一個包含大量可用虛擬資源(例如硬件、開發平臺以及I／O服務)的資源池。這些虛擬資源可以根據不同的負載動態地重新配置，以達到更優化的資源利用率。

2.2 云計算的特點

云計算的核心思想就是服務，因此通過云計算來實現的服務即可以稱為”云服務“。”云服務“的特點和其優勢可以表現在一下幾點:[3]

(1)云端存儲數據，數據不必再存于用戶自己的電腦中，只需在云計算提供的海量存儲空間中存放即可，這樣不僅節約成本，合理利用資源，而且在保證可靠安全存儲的同時可以根據權限進行資源的整合共享。

(2)云端提供軟件服務，無數的軟件程序均置于云端的服務器中，而且軟件架構在各種標準和協議之上，不必下載即可使用，而且可以多人網絡協作使用。

(3)隨時隨地提供服務，云計算提供的服務簡化了終端用戶的硬件配置，只要用戶的硬件設備能接入網絡并且登陸他所使用的”云服務“平臺的賬號，就可以享受”云服務“。

(4)充分滿足用戶需求的服務，由于云計算整合了網絡資源，因此它能夠根據用戶的不同需求為用戶提供個性化的服務，而且隨著用戶數量的不斷增加，資源的整合以及服務的提供將更加人性化和便于獲得。

3 云計算與教育領域的結合

在國外，美國北卡羅來納州，西蒙公司在格雷漢姆小學首先開展了云計算項目的嘗試，該項目為西蒙教育春雷項目。為了滿足師生日益增長的數字化學習的需求，西蒙公司為學校600名師生帶來虛擬電腦桌面，終端通過連接“通用云計算服務”來獲取虛擬電腦桌面，同時為學生提供豐富的學習材料。學生不管是在教室、圖書館還是在家．都可以訪問到同一桌面。而無需額外的電腦。

在國內，Google宣布在中國大陸啟動云計算學術合作計劃(Academic Cloud Computing initiative)，與中國大學建立學術合作項目，共同推動云計算在中國的普及。北京師范大學莊秀麗博士創建的“教育大發現”網站就是一個“云—地”中介的實例(http://sociall-earnlab.org)。它利用Google code、Google group、好看簿、wiki、SVN、Everydo等免費的”云服務“工具，將關注教育技術的教師、專家和現有資源連接起來，形成了一個學習和研究的社區，以項目帶動了教育工作者的實踐和社區的發展”[4]。

在教育領域，云計算的廉價和方便會使越來越多的學校和個人把自己的信息處理遷移到“云”上。這將促使人們在考慮教育信息化的發展策略時要有前瞻性眼光，眼前的硬件和軟件建設“夠用就好”，要提前著手探索“云計算”時代對教育資源建設、教學方式變化的影響，研究教育信息化的“云”機制，研究學校的網絡中心、教育技術機構的重新定位[5]。

云計算應用于教學領域還有很多優勢，比如:

(1)可以大大降低學校教育資源建設中的軟硬件成本。云計算對用戶端的設備要求很低，只要擁有可以上網的終端設備、一個瀏覽器，將終端設備接入Internet且可實現想做的任何事情。因此各大中小學不用頻繁的對計算機設備進行更新換代。

(2)隨時隨地可以進行教學活動，有了云計算，就可以更好地促進移動學習，隨時隨地進行教學活動。學生在任何時間、任何地點，想學習教師講過的知識，就可以打開手機、PDA或者筆記本電腦，在線查看教師的電子教案或視頻教學;教師也可以將教學任務帶回家做，只要打開可以上網的終端設備即可。因為所有的數據都存儲在“云端“，用戶可以隨時隨地利用這些想要的資源。

(3)保證學校師生的數據安全。云計算服務將數據儲存在“云端“，由云計算服務提供商提供專業、高效和安全的數據存儲。因此，學校使用云計算，大大保證師生的數據安全，師生無需再擔心病毒和黑客的侵襲以及由硬件損壞所導致的數據丟失問題。

(4)更有利于實現教育信息資源的共享和共建目前我國各級教育行政機構、學校和教育企業已經建設大量的教育信息資源，并且還在建設更多的教育信息資源。將云計算應用于教育，可以將教育信息資源存儲在“云”上，這樣更有利于實現教育信息資源的共享。各個教育機構或信息資源建設人員也可以利用云計算所提供的強大的協同工作能力實現教育信息資源的共建。云計算擴展性非常強，多個學校將現有的教育信息資源共同加入到一個“云”中，就可以減少單個院校的資金和時間上的投入，并實現真正意義上的資源共享。

4 基于云計算的高校學生自主學習系統應用

將云計算技術應用到高校學生自主學習系統中，實際上是對高校學生教育形式的一個探索，利用云計算這種計算模式，可以有限地利用、整合現有的硬件資源，降低軟件的采購成本，云計算擴展性非常強，多個院校可以將現有的硬件資源共同加入到一個“云”中。減少單個院校的資金和時間上的投入，并實現真正意義上的資源共享。目前云計算主要由幾個大公司倡導和實施，并且大部分用于商業目的，教育領域還沒有建立成熟的云計算環境，高校建立”云服務“可以選擇租用商用云環境，由于云環境短期成本低、實施簡單，在現有的教育網絡上部署”云服務“也是一個可行的選擇。

4.1 自主學習系統云架構

云服務的設計與開發是自主學習系統開發這必須掌握的技術。在云計算環境下，將自主學習系統封裝成”云服務“，該系統的所依賴的學習資源，如:模擬實驗環境、課程教學錄像、電子圖書資源、電子課件等各種學習資源。這些資源同樣可以封裝成”云服務“，既可以提供給學生自主學習系統調用，也可以為其它教育信息系統提供服務，提高教學資源的利用率。如圖1是自主學習系統云的架構，基本服務由服務商提供，主要包括:自主學習系統、信息安全、系統管理、元數據、學習資源等。

4.2 自主學習系統功能開發

學生自主學習系統云服務和數據將由學習系統設計者和系統開發者共同研究、設計和開發。學生自主學習系統可設置以下幾個模塊:個人學習資料庫、學習計劃管理、學習交流、專業規劃學習、模擬實驗接口、學習資源搜索以及系統管理模塊等。個人學習資料庫模塊主要是完成學習者個人學習資料的存儲功能，學習者可以將經常使用或有長期保存意義的資源存儲到自己的存儲空間中，便于學習。學習計劃管理模塊主要是設定學習計劃，可以設定短期計劃和長期計劃，使學習者的學習更具有目的性。學習交流模塊主要為學習者交流學習中遇到的問題以及學習心得體會。專業規劃學習模塊主要針對學習者所學專業進行規劃，有學習者自主規劃和系統推薦規劃。模擬實驗接口模塊主要功能是為學習者提供進入模擬實驗環境的一個接口，這些接口由系統構建或租用模擬實驗云服務。學習資源搜索模塊主要功能是提供學習者在網絡中或其它云服務提供的學習資料。系統管理模塊主要完成系統的基礎信息、專業規劃推薦、學生學習狀態跟蹤、系統參數、系統維護、系統權限等。

“云服務“的開發過程中，開發人員使用特定的語言和框架，利用“松散耦合模式”開發學生自主學習系統各個模塊，使各模塊易于交互和擴展，并按照云計算開發的約定標準封裝成”云服務“，然后發布的云計算環境中，使用戶可以通過web瀏覽器或手機等移動設備很方便的進行自主學習，使各高校的資源最大范圍內實現共享，避免重復開發。

至今為止，云計算還沒有出臺一個正式的開放的公共標準，如何有效用基于云計算的學生自主學習系統還存在很多困難和問題:如各高校已有一部分重復的資源，如何有效的分類、管理和利用，由于數據都發布在“云端”如何保證安全性，以及”云服務“使用的資費問題。盡管有各種各樣的困難，但云計算是大勢所趨，必然對高校的信息化建設產生深遠影響。

5 結語

利用云計算的技術運用到自主學習系統中是對新時期高校教學模式的一個探索，不但能是學生的學習具有系統性和持續性，而且能對學生的學習狀態進行跟蹤和指導。高校學生自主學習系統只是高校網絡教學的一部分，怎樣設計完善、可行的基于云計算的網絡教學系統，并將自主學習系統無縫的嵌入到網絡教學系統中，這將是進一步研究的重點。

參考文獻

[1]饒少陽．向云計算靠攏們．信息網絡，2008(8):5-9.

[2]VAQUERO L M，RODERO-MERINO L．CACERES J，al.A break in the clouds:Towards a cloud definition[J]．ACM SIGCOMM Computer Communication Review，2009，39(I):50-55．

[3]張智威．信息以人為本-云計算時代的社交網絡平臺和技術[EB/OL]．

[4]莊秀麗．教育大發現·社區小手冊[EB/OL]．

[5]黎加厚．走向信息化教育“云”服務南寧報告2.0[EB/OL]．

[6]趙立新.云計算:信息時代的新主宰[J].科技創新導報，2010，12:180.