云計(jì)算平臺在高校的開發(fā)與應(yīng)用研究

商娟葉，張麗敏

（西安外事學(xué)院 陜西 西安 710077）

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的、大眾參與的計(jì)算模式，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)以按需，可擴(kuò)展方式獲得其所需的計(jì)算機(jī)資源（硬件、軟件、平臺），提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。平臺即服務(wù)是指利用一個(gè)完整的基礎(chǔ)設(shè)施平臺，包括應(yīng)用設(shè)計(jì)、應(yīng)用開發(fā)、應(yīng)用測試和應(yīng)用托管，并將這些資源作為一種服務(wù)提供給客戶。云計(jì)算平臺主要包含三方面的含義：一方面是底層構(gòu)建的云計(jì)算平臺基礎(chǔ)設(shè)施，是用來構(gòu)造上層應(yīng)用程序的基礎(chǔ)；第二方面是構(gòu)建在基礎(chǔ)設(shè)施平臺上的云計(jì)算應(yīng)用程序；第三方面即服務(wù)，是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)開放、共享的計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù)。

Google由于在于其在技術(shù)、商業(yè)各層面的開放態(tài)度，也正是谷歌最先提出云計(jì)算概念的原因。云計(jì)算概念提出后，能夠使得計(jì)算成本和存儲成本大幅度下降，是其可以獲得普及的最大看點(diǎn)。隨著云計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的學(xué)校、教育機(jī)構(gòu)和個(gè)人把信息處理遷移到“云”上，國內(nèi)外已有許多高校將云計(jì)算應(yīng)用于教育和科研中，云計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)教育領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景[1]。

對于學(xué)習(xí)者來講，其信息需求將獲得極大的滿足，通過云計(jì)算技術(shù)，他們可以通過網(wǎng)絡(luò)連接在任意地域、任意時(shí)間實(shí)時(shí)地從存儲在云中的海量網(wǎng)絡(luò)課程資源中獲取自己所需要的學(xué)習(xí)資源和服務(wù)，甚至可以和老師就某方面的問題進(jìn)行實(shí)時(shí)地互動(dòng)交流，從而實(shí)現(xiàn)虛擬化的教與學(xué)。云計(jì)算平臺意味著更低的IT基礎(chǔ)設(shè)施成本，相關(guān)機(jī)構(gòu)可以使用云計(jì)算能力來補(bǔ)充和取代內(nèi)部的計(jì)算資源，云的通用性使資源利用率大幅提升，從總體上大幅降低成本。云計(jì)算平臺消除了對特定設(shè)備的依賴，加入公共的云服務(wù)平臺將會成為今后學(xué)習(xí)者最經(jīng)濟(jì)、最有效的選擇。

1 高校部署云計(jì)算平臺的必要性

把云計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)信息系統(tǒng)中，是高校信息資源應(yīng)用的一種新型模式，這種模式使得學(xué)校在使用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，應(yīng)用程序時(shí)非常方便快捷。我校擁有良好的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件，校園網(wǎng)覆蓋面廣，數(shù)字化校園的建設(shè)為構(gòu)建云計(jì)算環(huán)境打下良好的基礎(chǔ)。在現(xiàn)有的教育網(wǎng)絡(luò)上部署云是一種可行的選擇。我們充分挖掘云計(jì)算的資源和服務(wù)，以大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程為例，整合現(xiàn)有的教學(xué)資源和教學(xué)系統(tǒng)，構(gòu)建創(chuàng)新、實(shí)用的基于云計(jì)算的教學(xué)環(huán)境，更好地為教學(xué)服務(wù)[2]。

學(xué)生的生源地差異性很大。雖然我校大部分學(xué)生來自大城市，在教學(xué)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生在小學(xué)、初中、高中都學(xué)過計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)這門課程；但對于來自于其他偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)生，由于學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施、學(xué)校課程安排重點(diǎn)不一樣，雖然在高中開設(shè)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，但由于為了學(xué)校的升學(xué)率，大部分學(xué)校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程都被其他課程占掉了，形同虛設(shè)。在課堂上機(jī)時(shí)，因?yàn)橛泄潭ǖ膶?shí)驗(yàn)任務(wù)，要掌握的新知識較多，而且通常是一周的時(shí)間才上一次機(jī)，學(xué)生總是不能把前面的知識和當(dāng)前所學(xué)的內(nèi)容很好的結(jié)合起來，經(jīng)常是學(xué)了后面，忘了前面，很難融會貫通所學(xué)知識，不是所有的同學(xué)都能在當(dāng)堂課內(nèi)掌握所有的內(nèi)容。由于學(xué)生基礎(chǔ)差異大，導(dǎo)致老師在課程重點(diǎn)的安排上很難找到一個(gè)平衡點(diǎn)，既兼顧到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，也兼顧到基礎(chǔ)較好的學(xué)生，因此教學(xué)效果大打折扣。

我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程進(jìn)行嵌入式教學(xué)改革，將全國計(jì)算機(jī)軟件水平資格考試初級信息處理技術(shù)員 （以下簡稱 “軟考”）嵌入在平時(shí)課堂授課中講解，期末考試直接參加 “軟考”，知識點(diǎn)多，任務(wù)重，加上將原本不是很富裕的72學(xué)時(shí)壓縮為54學(xué)時(shí)，上機(jī)練習(xí)時(shí)間更少。在當(dāng)前的形勢下，加上高校之間教學(xué)資源分布不均，大部分地方院校，由于資金來源有限，設(shè)備老化，實(shí)驗(yàn)室資源不足，教學(xué)資源更新速度慢。大學(xué)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程如何教才能更加合理、高效地使用教學(xué)資源，減少教學(xué)成本，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量？這是我們高校部署云計(jì)算平臺進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用所需研究的重要課題。為此我們就云計(jì)算平臺在高校的開發(fā)和應(yīng)用研究進(jìn)行了一些探索和實(shí)踐。

2 云計(jì)算平臺的功能設(shè)計(jì)

我校基于云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)了一個(gè)外事睿思云計(jì)算公共信息服務(wù)平臺網(wǎng)（http://rs.xaiu.edu.cn），積極的利用云計(jì)算平臺，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，為學(xué)生營造一個(gè)理想的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境。在云計(jì)算環(huán)境下，學(xué)生只需要注冊一個(gè)賬號即可登陸在線協(xié)作學(xué)習(xí)，整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)踐活動(dòng)都可以通過云服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。在課程教與學(xué)的過程中，學(xué)生可以充分體現(xiàn)出主體性，能夠真正實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，教師則真正起到引導(dǎo)者的作用，隨時(shí)觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況，可以時(shí)時(shí)指導(dǎo)學(xué)生，嘗試開展基于云計(jì)算的協(xié)作學(xué)習(xí)模式[3-5]。

2.1 用戶的注冊和登錄

用戶通過唯一的ID進(jìn)行注冊，同時(shí)要給出用戶在服務(wù)平臺中的用戶名，密碼，Email。系統(tǒng)驗(yàn)證通過后，接收用戶成為合法用戶。注冊成功后，通過登錄頁面，即可登陸進(jìn)入服務(wù)平臺中進(jìn)行資源查詢和課程學(xué)習(xí)。

2.2 資料的下載

教師可以在服務(wù)平臺上發(fā)布課程信息、教學(xué)信息（包括視頻教程、教學(xué)課件、講稿、學(xué)習(xí)資料、電子圖書、各類工具軟件等）、習(xí)題庫，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況和需要，選擇適合自己的內(nèi)容學(xué)習(xí)。師生充分利用云計(jì)算平臺共同努力，不斷地充實(shí)、動(dòng)態(tài)更新教學(xué)資源庫，實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)化利用，可以有效提高學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)。

2.3 在線學(xué)習(xí)、在線答疑

學(xué)生可以通過云計(jì)算服務(wù)，制定符合自身知識水平的學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)資源，而不需要與所有學(xué)生步調(diào)一致，學(xué)習(xí)同樣的內(nèi)容。不是所有的同學(xué)都能在當(dāng)堂課內(nèi)掌握所有的內(nèi)容。對于基礎(chǔ)比較差的同學(xué)，如果上課有什么地方?jīng)]有聽懂，也可以通過在線學(xué)習(xí)再學(xué)一遍，加深理解。在線學(xué)習(xí)在時(shí)間度上比較自由，也提高了學(xué)生的自學(xué)能力。教師可以通過郵箱或課后輔導(dǎo)留言與學(xué)生互動(dòng)交流，及時(shí)為學(xué)生答疑解惑，了解學(xué)生的意見和建議，以合理改進(jìn)課堂的教學(xué)。

2.4 在線測試、評分

該服務(wù)平臺中設(shè)計(jì)了在線測試模塊。管理員主要負(fù)責(zé)對教師信息，學(xué)生信息的添加，刪除修改操作，教師主要負(fù)責(zé)日常的教學(xué)工作，包括考試作業(yè)的安排，查詢學(xué)生考試作業(yè)情況，查詢錯(cuò)題次數(shù)等。因?yàn)闄?quán)限較大，訪問地址是不公開的，只有教師自己知道即可。學(xué)生可以通過學(xué)號和密碼來登錄考試系統(tǒng)進(jìn)行考試。試題保存在教師節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器上，通過對帳戶權(quán)限的設(shè)置使得學(xué)生無法將試題下載到本機(jī)上，而只能夠在線完成。學(xué)生通過客戶端在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成試題并提交，測試成績和答案解析會發(fā)送到學(xué)生客戶端。

2.5 論 壇

教師和學(xué)生之間可以實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的交互，以文字或語音的形式來交流自己的觀點(diǎn)。教師節(jié)點(diǎn)與學(xué)生節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)起討論，討論的發(fā)起者首先將討論主題發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器將檢索現(xiàn)有的討論主題，如果該主題已存在，則返回給發(fā)起者該版塊主題的地址，若沒有該討論主題，則返回一個(gè)允許信息，發(fā)起者建立鏈接并發(fā)起討論，以便師生互動(dòng)交流。

2.6 附件功能

建立課程FTP站點(diǎn)，讓學(xué)生上交老師布置的大作業(yè)：對于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，教師可以在課堂上布置一到兩個(gè)大作業(yè)，如Word的綜合排版等，Word的綜合排版要求學(xué)生運(yùn)用在Word的學(xué)習(xí)中掌握的各種方法，自行選擇一篇文章進(jìn)行排版設(shè)計(jì)（獨(dú)立完成）。提高了獨(dú)立思考、解決問題的能力，綜合知識的使用能力。也可以小組形式協(xié)作完成排版設(shè)計(jì)比賽等，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

3 云計(jì)算平臺在高校中的應(yīng)用研究

作為一項(xiàng)新興的技術(shù)，云計(jì)算受到了眾多云計(jì)算服務(wù)提供商的追捧，大部分應(yīng)用于商業(yè)的目的，只有少數(shù)針對教育的項(xiàng)目資源。如果直接采用現(xiàn)有的云計(jì)算方案，固然短期成本低，實(shí)施簡單，但原有信息系統(tǒng)的移植和高校原有的計(jì)算能力的處理將會成為主要的問題，所以在現(xiàn)有的教育網(wǎng)絡(luò)上部署云將是一種可行的選擇[6-7]。

3.1 建立標(biāo)準(zhǔn)化的通用信息平臺

云計(jì)算迄今還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)方式。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)和遠(yuǎn)程教育中，需要各高校投入大量的人力、物力建立起屬于各高校的獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)信息平臺，使得各高校的信息平臺獨(dú)立承擔(dān)著較大的運(yùn)行壓力，面臨著安全等各種問題。如果將網(wǎng)絡(luò)課程信息平臺建設(shè)、服務(wù)器的配置、課程資源的存儲與管理等工作都交給云服務(wù)提供，就可以令現(xiàn)有分散的、自成一體、本地化的網(wǎng)絡(luò)信息平臺轉(zhuǎn)變成一個(gè)以成千上萬的云服務(wù)器為依托，擁有著極其強(qiáng)大的計(jì)算功能、海量的網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一通用信息平臺。將云計(jì)算數(shù)據(jù)接口的API標(biāo)準(zhǔn)化，不同的供應(yīng)商都需按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的接口API，提高云計(jì)算平臺的互操作性。使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)中存在的軟、硬件資源重復(fù)投入、虛擬化教學(xué)設(shè)備運(yùn)行能力支持等問題將迎刃而解。

3.2 必然的降低了成本

將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)在云服務(wù)通用信息平臺基礎(chǔ)之上，令高校只需投入一些管理終端和網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，而云計(jì)算模式中對客戶終端的配置并無特定要求，終端升級投入可以忽略。并且本地服務(wù)器已建立在“云”中，原來必須經(jīng)常對服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行的維護(hù)、升級等工作幾乎降至最低，管理成本、人員成本也相應(yīng)可以大大降低，從而使得各高校的成本大幅度降低。

3.3 加強(qiáng)了資源共享

在云計(jì)算模式中各高校之間的可以構(gòu)筑共同的信息共享空間，并通過云平臺統(tǒng)一共享進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的整合、統(tǒng)一教學(xué)的目的。對于學(xué)習(xí)者來講，其信息需求將獲得極大的滿足，通過云計(jì)算技術(shù)，他們可以通過網(wǎng)絡(luò)連接在任意地域、任意時(shí)間實(shí)時(shí)地從存儲在云中的海量網(wǎng)絡(luò)課程資源中獲取自己所需要的學(xué)習(xí)資源和服務(wù)。

3.4 提高了數(shù)據(jù)安全性

云計(jì)算技術(shù)還處于成長期，存在優(yōu)先訪問權(quán)、管理權(quán)限、數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)恢復(fù)等多種風(fēng)險(xiǎn)，“云”端有專業(yè)的技術(shù)人員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的安全保密工作，云計(jì)算的數(shù)據(jù)對外具有較高的安全性。但是沒有人能確保數(shù)據(jù)安全可靠，因此，提高機(jī)制保證數(shù)據(jù)的安全性就顯得至關(guān)重要。

4 結(jié)束語

云計(jì)算是當(dāng)前熱門的研究領(lǐng)域，把云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到高校課程教學(xué)中，提出了基于云計(jì)算平臺的設(shè)計(jì)框架，并實(shí)現(xiàn)了在線的云計(jì)算教育服務(wù)平臺。不僅可以優(yōu)化教學(xué)環(huán)境，節(jié)省高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與維護(hù)成本，有效整合教學(xué)資源，提高教學(xué)資源的利用率，還可以為云計(jì)算拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。盡管云計(jì)算技術(shù)還處于成長期，在實(shí)際應(yīng)用中還面臨著一定的挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)和應(yīng)用的日漸成熟，必將在不遠(yuǎn)的將來展示出強(qiáng)大的生命力，對教育領(lǐng)域產(chǎn)生重大的影響。師生可以利用“云服務(wù)”理念，將校內(nèi)、本地服務(wù)的教育資源拓展為更多師生服務(wù)的“云”資源，充分發(fā)揮學(xué)生和學(xué)科自身的特點(diǎn)，達(dá)到教學(xué)與學(xué)習(xí)的最優(yōu)化[8]。相信隨著云計(jì)算的普及和不斷發(fā)展完善，將會對教育環(huán)境、資源建設(shè)和教學(xué)模式變革產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。

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