基于云計算的教育信息公共服務平臺的構建

趙子云　左明章　鄧果

【摘要】云計算的發展為教育信息公共服務平臺的構建提供了新思路。文章論述了采用云計算構建教育信息公共服務平臺的優勢，討論了教育信息公共服務平臺的云架構模式，從云端、通道、終端三個層面分析了教育信息公共服務平臺的設施建設，并對平臺的功能及結構模塊設計展開了深入探討。

【關鍵詞】云計算；教育信息化；教育信息公共服務平臺

【中圖分類號】G40－057【文獻標識碼】A【論文編號】1009－8097（2012）12－0103－04引言

教育信息公共服務平臺是教育信息化支撐體系的核心組成部分，是開展教育信息化服務與應用的基礎平臺環境，近年來已成為國家與地方各級教育信息化建設的重點內容?！秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要（2010－2020年）》在“教育信息化建設”重大項目中提出要“建設有效共享、覆蓋各級各類教育的公共服務平臺”，在我國經濟較發達地區教育公共服務平臺的建設工作己取得初步成效，上海數字教育公共服務平臺、江蘇省教育信息化公共服務平臺等近期已投入使用。更值得關注的是，隨著云計算技術的迅速發展與不斷推廣，教育云服務模式逐漸成為教育信息公共服務平臺建設的新思路。教育部2012年3月印發的《教育信息化十年發展規劃（2011－2020年）》指出：充分整合現有資源，采用云計算技術，形成資源配置與服務的集約化發展途徑，構建穩定可靠、低成本的國家教育云服務模式。目前，一些地區正在嘗試將云計算技術與教育信息公共服務平臺相整合，如江蘇省啟動了教育云初期建設工程、上海市實施了“云海計劃”中的教育云建設項目等，這些都是對基于云計算的教育信息公共服務平臺建設的積極探索。本文擬以云計算的優勢與特點分析為基礎，重點從建設規劃和功能結構兩方面對基于云計算的教育信息公共服務平臺的構建開展初步探究。

一、采用云計算構建教育信息公共服務平臺的優勢

云計算是一種基于互聯網的新型計算模式。中國網格計算、云計算專家劉鵬認為：“云計算將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務”。云計算具有超大規模、高擴展性、虛擬化、高可靠性、通用性、廉價等優點。采用云計算構建國家教育信息公共服務平臺，能夠優化教育資源配置，促進公共服務的集約化、效益化、優質化發展，形成穩定可靠、低成本的運營體系。具體而言，云計算可為構建教育信息公共服務平臺提供以下四個方面的支持：

1、促進平臺建設的一體化

教育信息公共服務平臺的構建需要依托超大規模的教育云，涉及眾多結構復雜、功能各異的子系統。云計算具有很高的通用性，平臺借助云計算所構造的虛擬化資源池能夠輕松實現不同子系統間的數據整合與應用共享，降低了對各個子系統的硬件結構及計算能力的要求。因此，平臺可以在“云”的支撐下構造出千變萬化的應用，并進行統一部署和管理，為用戶提供一體化的服務。另外，云計算的彈性擴展能力也為平臺建設規模的擴大提供了技術支持。

2、保障系統運行的穩定可靠

教育信息公共服務平臺對系統的穩定性和可靠性有很高的要求，云計算通過一系列先進技術能夠為系統運行提供良好的保障。首先，云計算采用分布式存儲的方式，能夠依據策略自動分配計算節點，并在節點出現故障時將計算任務轉移；其次云計算具有良好的容錯能力和強大的故障恢復能力；此外，集中統一的管理與維護模式也將提高整個系統的穩定性和可靠性。

3、降低教育信息化建設成本

云計算能夠將數量龐大的基礎設施進行規?；蚕?，從而有效提高硬件資源的運行效率并節約能耗，降低教育信息公共服務平臺的建設和運營成本；此外，云計算將為教育機構節省購買和更新基礎設施的成本，并減少后期硬件維護工作的開銷；目前云服務一般采用價格低廉的彈性計費模式，可以為平臺提供資金運營方面的借鑒。

4、提供靈活多樣的網絡服務

從服務內容上而言，教育信息公共服務平臺將匯聚全國范圍內的海量資源，為用戶提供豐富多樣的服務；云計算使用戶能夠在任意時間自動獲取需要的服務，實現網絡學習資源和工具的隨需隨用，服務方式便捷高效；在獲取途徑上，用戶可以通過任何接入網絡的設備登錄云端，接入方式靈活且對終端設備性能要求較低。

二、基于云計算的教育信息公共服務平臺的建設規劃

教育信息公共服務平臺的建設規劃是系統進行宏觀部署和具體實施的依據。由于平臺建設是一個長期且復雜的系統工程，涉及業務范圍廣、部門多，所以需要以國家政策為指導，從宏觀層面進行統籌規劃、科學布局，從整體上推進平臺建設。教育信息公共服務平臺依托我國公共網絡設施和教育網絡體系而建，以下從宏觀體系規劃和設施建設兩個方面對平臺的建設規劃進行分析。

1、教育信息公共服務平臺的宏觀體系規劃

教育信息公共服務平臺采用區域云、業務云等多種形式的云相結合的架構模式，各云之間互聯互通，最后由公共教育總云通過基礎設施層、應用開發層及服務共享層實現系統軟硬件的集中部署、共建共用，如圖1所示。用戶看到的是一體化的平臺，而實際所訪問的服務可能由其中任何一朵云來提供。

公共教育總云隸屬國家教育部，服務于全國教育大局?？傇撇粌H提供豐富多樣的教育服務，還負責將全國范圍內呈分布式存儲的資源進行統一部署和調度?？傇频捏w系由三個層次構成：（1）最底層為基礎設施層，支持基礎設施即服務（Infrastructureasaservice，IaaS），是教育信息公共服務的基礎支撐平臺。該層對硬件資源的使用進行管理和監控，為整個系統的運行提供安全高效的基礎設施環境，同時為用戶提供公共存儲、計算、共享帶寬、安全認證等通用服務和各種支撐工具；（2）應用開發平層采用平臺即服務（Platformasaservice，PaaS）的模式構建，提供專業的教育應用引擎用于教學軟件或教育系統的開發。該層將各種各樣的服務進行整合并提供給上層應用，開發人員可以直接創建應用，并將應用部署在教育信息公共服務平臺上。（3）最高層為應用服務層，采用軟件即服務（Softwareasaservice，SaaS）的模式，覆蓋全民學習需求，支持教學、科研、管理等教育領域各方面的信息化應用。用戶通過選擇相應服務來滿足實際應用需求，而且無需關心軟件安裝和升級問題。

區域云是教育信息公共服務平臺的建設重點。以我國行政區域為劃分單位建設區域云，并在各省設立區域云服務中心，負責將區域內所有的教育信息資源進行統一；區域云內部需要建立下屬子云，在子云規劃方面應該靈活多樣，例如可以依據地域對市、縣進行縱向劃分，也可以按照服務項目進行橫向部署。在建設區域云時應該充分發揮政府的主導作用，推動一批重點工程和項目以支持整體建設，同時鼓勵相關企業和學校參與建設和管理，形成良性的市場循環機制。

業務云是針對某個特定的教育階段或者具體的教育業務而形成的特色云，依托于學術機構、社會團體、企事業單位而建，例如幼兒教育云、職業教育云、遠程教育云、教師聯盟云等等。目前我國已建有的中國基礎設施工程、國家基礎教育資源網、中央電教資源中心等匯集了大量優質資源，它們均可作為業務云上的服務內容部署在教育信息公共服務平臺上。

根據建設需要，可以將其他形式的云以合作方式納入教育信息公共服務平臺的體系之中，例如政府、企業的私有云等等。這些云同樣能夠為受眾提供教育公共服務，起到豐富和完善平臺功能的作用。

2、教育信息公共服務平臺的設施建設

教育信息公共服務平臺的設施建設不僅包括云端服務器集群的部署，還應該考慮到通信設施建設和終端設備配置，這樣才能保證平臺服務的全面覆蓋，使社會公眾均能享有優質教育資源。概括而言，設施建設可分為云端、通道、終端三個層面。

教育信息公共服務平臺的云端即由虛擬計算資源整合而成的大型服務器集群，包括服務器、存儲設備、安全設備等，是平臺所提供的各類服務的載體。云端設施建設的核心理念在于“分布存儲、統一管理”，即每個區域云或業務云所擁有的教育資源均由多個站點共同提供，這些站點分布于全國的各骨干機房，存儲實際的物理資源，通過資源采集和匯聚系統實現硬件設備的整合和共享，最后交由總云進行統一管理。

通道即在云端和終端之間或者不同云之間進行信息傳輸的網絡。云服務對于網絡的質量有較高的要求，因此必須要有面向服務、結構化、傳輸快、可靠性高的帶寬資源保障教育信息公共服務平臺的網絡傳輸。通道設施的建設一方面要充分利用各級各類教育基礎設施，例如已有的教育城域網、校園網、中國教育衛星寬帶網等，另一方面要建立高速傳輸的專用主干網和地區網，提升網絡接入能力和管理水平。另外，網絡接入模式應該多樣化，例如電腦可以通過寬帶接入，移動終端通過Wi－Fi接入，數字電視通過HFC接入等等。

終端是指用戶連接云的設備。云計算技術降低了系統對終端配置的要求，提高了平臺服務的交互性和移動性。用戶只需要使用任何能夠進行網絡交互的設備就能輕松登陸云端，包括電腦、手機、數字電視或者車載電子設備等。在終端設備配置方面，主要是要加強教育機構尤其是中小學的信息化基礎設施建設，為師生配備能夠接入云服務的智能終端教學設備，例如網絡教學設備、電子白板、電子書包等等，從而形成云覆蓋下的網絡化教學環境。

三、基于云計算的教育信息公共服務平臺的功能結構

教育信息公共服務平臺是教育公共服務的載體和呈現工具。它以教育機構、企業、學生、教師、社會公眾為服務對象，通過信息、資源、應用、項目等形式將教育服務呈現給用戶，以支持教育管理、教學應用、自主學習、教師發展和終身教育，從而實現服務全民學習、服務教育信息化的目標，其功能結構模型如圖2所示。需要指出的是，功能結構模型并非指教育信息公共服務平臺的終端界面，而是對整個教育云體系的功能需求及內容呈現形式的分析和設計。

1、平臺功能

教育信息公共服務平臺面向學前教育、基礎教育、高等教育、職業教育、終身教育等各個教育階段，具備以下幾個方面的功能：

在教育管理方面，利用云計算技術教育信息公共服務平臺能夠有效整合各級各類教育管理信息系統，建立覆蓋全國的教育管理信息體系，優化管理與服務流程，提高教育決策和服務水平；平臺支持學校管理信息化，提供教務管理系統、開發平臺及辦公軟件等，以推動學校管理的規范化和現代化學校制度的建設。

在教學應用方面，教育信息公共服務平臺為教師和學生提供優質的教學資源和相關軟件工具，創設智能化的網絡教學環境，形成開放、互動、共享的信息化教學模式。平臺通過多樣化的服務來推動信息技術與教學的深度融合，例如網上課件制作、課堂活動管理、視頻教學、教學評價等等。

在自主學習方面，教育信息公共服務平臺為用戶構建個性化和協作交流的學習環境，以支持基于網絡的學習和探索。用戶可以綜合運用各類學習資源實現信息獲取與知識建構，或者利用網絡協作工具實時、在線地進行項目合作，也可以通過自主學習系統獲得個性化的指導和跟蹤服務。

在教師發展方面，教育信息公共服務平臺為教師提供資源共建共享、合作研討、學習管理和評價反饋等多方面的支持，以促進教師的專業化發展。教師可以構建基于學習型組織的教師共同體，聯合開展課堂教學研究，也可以參與網絡研修培訓、學術交流、職業競賽、技能鑒定等活動，從而提高業務水平。

在終身教育方面，教育信息公共服務平臺面向全社會提供服務，支持社區教育、職業教育、繼續教育、農村教育等，以促進終身學習體系和學習型社會的建設。例如提供適合社會各類成員進行繼續教育的學習資源，開發完善的終身教育公共信息服務平臺，構建支持開放大學的“學分銀行”系統等等。

2、結構模塊

教育信息公共服務平臺為用戶提供綜合性教育服務，從服務呈現形式上考慮可以劃分為信息、資源、應用、項目四大結構模塊。

信息模塊涉及與教育相關的普通新聞資訊和專業性的服務信息。教育部門可以依托教育信息公共服務平臺建立信息服務中心，發布考試、招生、就業、留學等公共信息，實現信息的透明化，促進教育行政部門的政務公開，以加強社會監督。作為國家級公共服務系統，平臺所發布的信息應具有權威性、準確性、及時性和豐富性，不僅要為社會公眾提供高質量的教育信息服務，還要為教育事業的發展營造良好的輿論氛圍。

資源模塊包括教育資源和娛樂資源兩大類，教育資源是指媒體素材、文獻資料、教學軟件和學習工具等，娛樂資源是指電影、音樂、游戲等具有休閑娛樂功能的大眾資源。云計算具備強大的網絡存儲和數據分析功能，能夠將各級各類資源進行分布式存儲和統一管理，提供更加高效的資源存儲、索引和分享服務，滿足用戶對海量數據、個性化服務的需求，使資源服務走向開放和共享。

應用模塊是指集成在教育信息公共服務平臺上的應用服務。將基于IaaS模式的基礎設施和基于PaaS模式的開發平臺作為應用服務提供給用戶，這是云計算支持下的教育信息公共服務平臺所具有的特色業務模式；平臺可以提供豐富的在線軟件，包括課件制作軟件、知識管理工具、協作交流軟件等；應用系統的種類同樣豐富多樣，例如教務管理系統、網絡課程平臺、“學分銀行”等。平臺采用動態伸縮的彈性模式進行架構，各個應用服務模塊并不固定，可以根據具體情況開發新軟件或新系統來滿足用戶的需求。

項目模塊主要應用于大型活動開展或工程建設。系統將教育信息公共服務平臺上的相關功能和服務加以集成，可以開發出針對大型教育項目的支持系統，用以提供科學管理技術和其他的網絡服務。項目模塊能夠用來開展教育科研、講座會議、職業培訓等大型活動，或者支持各級各類重點工程建設，例如開放性大學、遠程教育工程等等。

四、結束語

云計算的出現為推動教育的創新與變革開辟了新思路。尋找云計算與教育行業相結合的發展道路，對于促進教育公平、實現優質教育資源的共建共享以及建設學習型社會具有重要意義。然而，此類研究目前在我國尚處于起步階段，需要解決的問題還有很多，例如怎樣有效解決教育云的存儲安全、帶寬接入問題，如何建立平臺的生態化運營機制等等。對這些問題開展深入的研究與探索，對于科學地構建我國教育云服務模式，穩步有序地推進教育信息公共服務平臺的建設具有重要意義。