架構(gòu)基于云計(jì)算的區(qū)域教育云

【摘 要】云計(jì)算作為當(dāng)前影響未來(lái)教育發(fā)展的重要技術(shù)之一，其安全可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、強(qiáng)大的計(jì)算能力、方便快捷的服務(wù)將為整合教育資源，消除系統(tǒng)間信息孤島，建立開(kāi)放、兼容、共享的教育信息化平臺(tái)提供可行的技術(shù)方案；教育云代表云計(jì)算技術(shù)在學(xué)習(xí)上的應(yīng)用，“云”的思想和理念改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，演化為一種教育資源的整合手段，由此發(fā)展出新的教育模式。

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算 教育云 教育信息化

關(guān)于“云計(jì)算（cloud computing）”的界定及解釋?zhuān)侥壳盀橹惯€沒(méi)有一個(gè)普遍一致的定義，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 業(yè)界對(duì)于云計(jì)算的定義多達(dá)20多種。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，業(yè)界人士不斷產(chǎn)生新的觀點(diǎn)及比喻，把原本晦澀難懂的概念變得形象清晰。黎加厚說(shuō)，云計(jì)算是指由幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)臺(tái)廉價(jià)的服務(wù)器所組成的網(wǎng)絡(luò)，在遠(yuǎn)程位置（云）為用戶(hù)提供所需要的計(jì)算機(jī)服務(wù)。李開(kāi)復(fù)說(shuō)，云計(jì)算就好比銀行的自動(dòng)取款機(jī)（ATM）和錢(qián)莊，強(qiáng)調(diào)的是即需即用。從他們描述中，我們可以更加理性地認(rèn)識(shí)到，“云”不是產(chǎn)品，而是一種無(wú)形的服務(wù)，是為用戶(hù)提供觸手可及、按需取用的服務(wù)，服務(wù)是云計(jì)算的核心。“云”不在本地，看不見(jiàn)摸不著，用戶(hù)無(wú)需關(guān)心“云”到底在哪里。

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》（征求意見(jiàn)稿，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“規(guī)劃”）中指出，要“建成天地網(wǎng)全覆蓋、互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入、綠色安全的國(guó)家教育信息基礎(chǔ)設(shè)施。建立遍及城鄉(xiāng)學(xué)校、覆蓋各級(jí)各類(lèi)教育的信息化支撐保障體系。實(shí)現(xiàn)校校通寬帶，班班可上網(wǎng)，人人有終端。”“規(guī)劃”為開(kāi)展云計(jì)算在區(qū)域教育信息化中的應(yīng)用研究指明了方向。本文擬從南京市玄武區(qū)的實(shí)踐探討基于云計(jì)算的區(qū)域教育云的架構(gòu)。

一、“區(qū)域教育云”的服務(wù)類(lèi)型

目前云計(jì)算服務(wù)按類(lèi)型分有3種模式：基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）和平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）。“區(qū)域教育云”可以是IaaS、PaaS、SaaS的任意一種或多種的聯(lián)合體，目的都是為教育用戶(hù)提供按需使用、隨時(shí)擴(kuò)展、易于管理、安全可靠的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。鑒于我區(qū)教育信息化的現(xiàn)狀，我只闡述后兩種服務(wù)：

1.平臺(tái)即服務(wù)（ Platform as a Service，PaaS）

PaaS讓用戶(hù)不需編程即可開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，且不需要使用其他軟件開(kāi)發(fā)工具就可立即讓系統(tǒng)在線(xiàn)運(yùn)行。

PaaS是管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的革命，用戶(hù)可以快速把自己的業(yè)務(wù)流程和想法應(yīng)用到管理系統(tǒng)中去，從而大大提高工作效率和執(zhí)行力

早在十一五期間，玄武區(qū)就已經(jīng)提出了以“建設(shè)大教育管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過(guò)整合、優(yōu)化玄武教育資源，實(shí)現(xiàn)區(qū)域教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息化”為總目標(biāo)，“建設(shè)六大數(shù)據(jù)庫(kù)（教育行政政務(wù)信息庫(kù)、教師信息庫(kù)、學(xué)生信息庫(kù)、成績(jī)信息庫(kù)、學(xué)科資源庫(kù)、社區(qū)學(xué)習(xí)資源庫(kù)），支撐六大信息平臺(tái)（行政服務(wù)平臺(tái)、教學(xué)資源平臺(tái)、教師發(fā)展平臺(tái)、學(xué)生成長(zhǎng)平臺(tái)、質(zhì)量管理平臺(tái)、社區(qū)學(xué)習(xí)平臺(tái)）”為具體目標(biāo)的區(qū)域教育信息化管理平臺(tái)的建設(shè)，但在建設(shè)的過(guò)程中，因?yàn)橘Y金及技術(shù)等各種原因，目前只完成了部分平臺(tái)的建設(shè)。“云技術(shù)”的出現(xiàn)，讓這一目標(biāo)的整體實(shí)現(xiàn)再次煥發(fā)生機(jī)，“區(qū)域教育云”可以提供如下具體服務(wù)：

①提供統(tǒng)一的信息門(mén)戶(hù)平臺(tái)。“區(qū)域教育云”集成了服務(wù)統(tǒng)一性、系統(tǒng)入口規(guī)范性、訪問(wèn)集中性等多種特點(diǎn)，在該平臺(tái)下，學(xué)校可以搭建具有自己學(xué)校特性的門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，教師可以搭建自己的個(gè)性化教學(xué)平臺(tái)、博客平臺(tái)，以及為學(xué)生搭建個(gè)性化的學(xué)習(xí)平臺(tái)。“區(qū)域教育云”平臺(tái)可以根據(jù)用戶(hù)的不同身份提供不同的應(yīng)用服務(wù)，這也就是所謂的服務(wù)定制，不同角色身份的作者看到不同的內(nèi)容，訪問(wèn)不同的功能子系統(tǒng)。系統(tǒng)集中授權(quán)，同時(shí)提供應(yīng)用訪問(wèn)個(gè)性化的服務(wù)。

②提供統(tǒng)一的認(rèn)證與授權(quán)平臺(tái)。“區(qū)域教育云”平臺(tái)采取統(tǒng)一的認(rèn)證與授權(quán)來(lái)規(guī)范系統(tǒng)管理，對(duì)不同的用戶(hù)（包括教師、學(xué)生、管理員）進(jìn)行統(tǒng)一編碼，集中管理，不同用戶(hù)的信息均由權(quán)威的源頭管理維護(hù)。同時(shí)平臺(tái)可以對(duì)接其他管理系統(tǒng)，如科技、財(cái)務(wù)、圖書(shū)、教務(wù)等系統(tǒng)。一次認(rèn)證登錄，就可以登錄多個(gè)系統(tǒng)。多個(gè)賬戶(hù)變成一個(gè)賬戶(hù)，管理流程更加簡(jiǎn)單。

③提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)。“區(qū)域教育云”平臺(tái)能夠提供數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，集中共享，數(shù)據(jù)的信息均由權(quán)威源頭維護(hù)，每項(xiàng)數(shù)據(jù)只能由產(chǎn)生學(xué)校或個(gè)人更新。平臺(tái)打破了數(shù)據(jù)孤島，一份數(shù)據(jù)，多個(gè)系統(tǒng)可以共享，一旦數(shù)據(jù)變化，立即進(jìn)行周期性的更新。同時(shí)，提供實(shí)時(shí)性的查詢(xún)通道，可以跨學(xué)校、部門(mén)交換數(shù)據(jù)，共享數(shù)據(jù)。

2.軟件即服務(wù)（Software as a Service，SaaS）

SaaS是一種通過(guò)Web 瀏覽器調(diào)用的專(zhuān)業(yè)化軟件，區(qū)教育信息中心負(fù)責(zé)對(duì)硬件和軟件能力進(jìn)行管理，使之能夠滿(mǎn)足用戶(hù)需求。用戶(hù)無(wú)須關(guān)心具體硬件設(shè)施或軟件結(jié)構(gòu)，也無(wú)需建立自己的數(shù)據(jù)中心，通過(guò)瀏覽器即可使用SaaS提供商提供的豐富軟件資源。

在教學(xué)和科研中，往往需要安裝和使用大量的軟件，比如學(xué)校網(wǎng)站服務(wù)器使用操作系統(tǒng)Windows Server、學(xué)生機(jī)房使用的操作系統(tǒng)WindowxXp、辦公軟件Office2003、圖像軟件PS等，這些正版軟件的授權(quán)使用費(fèi)、后期的軟件更新以及教學(xué)中所涉及的軟件安裝對(duì)硬件配備提出的新的要求、更不用說(shuō)為所有學(xué)生機(jī)安裝諸多軟件本身就是一件低效率的重復(fù)的機(jī)械勞動(dòng)，如果學(xué)校采用“區(qū)域教育云”所提供的服務(wù)，將會(huì)很好地解決這些問(wèn)題。由于云計(jì)算對(duì)使用的終端計(jì)算機(jī)本身要求并不高，只需安裝操作系統(tǒng)和瀏覽器，所以完全可以節(jié)約初期的投入而不必配置高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備，并且可以將設(shè)備更新?lián)Q代的任務(wù)統(tǒng)統(tǒng)丟給服務(wù)的提供者——區(qū)域數(shù)據(jù)中心建設(shè)者或者是相關(guān)服務(wù)提供商。各種軟件的使用都采用類(lèi)似于租借的形式，全部來(lái)自SaaS的“云海”中，不需要再費(fèi)時(shí)費(fèi)力地為所有計(jì)算機(jī)安裝所有課程所需的軟件。軟件版本的更新和授權(quán)問(wèn)題也全部丟到“云”里。隨著云計(jì)算的發(fā)展，我們可以預(yù)見(jiàn)這樣的場(chǎng)景：學(xué)校的機(jī)房設(shè)備甚至可以簡(jiǎn)化到類(lèi)似于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)初期時(shí)的形態(tài)。我們只需要具備瀏覽器和上網(wǎng)條件，任何一種教學(xué)軟件的使用和信息的存儲(chǔ)和處理都可以輕松解決。這極大地減少了軟、硬件資源的建設(shè)、管理和維護(hù)成本，節(jié)省了人力、物力和財(cái)力。

二、“區(qū)域教育云”的服務(wù)內(nèi)容

“區(qū)域教育云”包含以下三個(gè)方面的服務(wù)：

1.學(xué)校管理云服務(wù)

主要為各級(jí)各類(lèi)學(xué)校的管理服務(wù)，一般包括教學(xué)管理、學(xué)生管理、教職工管理、科研管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理等，具體可以參考《教育管理信息（系列）標(biāo)準(zhǔn)》中各類(lèi)學(xué)校管理信息標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于業(yè)務(wù)的切分。

2.教育電子政務(wù)云服務(wù)

主要面向區(qū)內(nèi)各級(jí)教育行政部門(mén)、直屬單位、中小學(xué)、幼兒園等目標(biāo)群體，具體功能可包括：學(xué)校管理、學(xué)生管理、教師管理、科技管理、涉外管理、行政執(zhí)法、教育培訓(xùn)、發(fā)展規(guī)劃、統(tǒng)計(jì)分析、決策支持等等。教育電子政務(wù)云服務(wù)平臺(tái)與學(xué)校管理云服務(wù)平臺(tái)打通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)信息流的上下貫通，這對(duì)于建立全區(qū)統(tǒng)籌的教育管理信息系統(tǒng)至關(guān)重要。

3.教育公共服務(wù)平臺(tái)

“區(qū)域教育云”平臺(tái)可以為各級(jí)各類(lèi)學(xué)校老師、學(xué)生及學(xué)生的家長(zhǎng)以及與（職業(yè)）學(xué)校合作的企業(yè)服務(wù)，此外，還為社會(huì)各界關(guān)心教育、了解教育、獲取教育公共信息提供服務(wù)。具體功能如下：

①整合優(yōu)質(zhì)教育資源。云計(jì)算使得互聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心和數(shù)據(jù)計(jì)算中心。所以利用云計(jì)算技術(shù)可以整合各種優(yōu)質(zhì)資源，為廣大師生提供合適的、優(yōu)質(zhì)的、可重復(fù)使用的數(shù)字化教學(xué)資源，避免各個(gè)學(xué)校由于各自為政和重復(fù)建設(shè)而造成人力、物力、財(cái)力的巨大浪費(fèi)。

②輔助教學(xué)。云計(jì)算輔助教學(xué)是指學(xué)校和教師利用云計(jì)算提供的服務(wù)，構(gòu)建個(gè)性化教學(xué)的信息化環(huán)境，支持教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。隨著云計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展，信息化教育利用云平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)、管理和信息交流等功能。從教育的發(fā)展趨勢(shì)和云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)看，云計(jì)算輔助教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)是今后發(fā)展的主要方向，支持自主式學(xué)習(xí)、協(xié)作交流式教學(xué)和個(gè)性化學(xué)習(xí)等方式。

③促進(jìn)教師和教學(xué)資源均衡發(fā)展。學(xué)校是在同一標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)內(nèi)使用教育云平臺(tái)，所有學(xué)校信息資源都可以與其他學(xué)校共享，同時(shí)，強(qiáng)、弱校形成對(duì)接，名校在教育云平臺(tái)上發(fā)布優(yōu)質(zhì)教育資源，全區(qū)所有學(xué)校可通過(guò)云平臺(tái)共享；名、特、優(yōu)教師也可通過(guò)教育云平臺(tái)面向全區(qū)學(xué)生進(jìn)行遠(yuǎn)程交流、授課和輔導(dǎo)，從而較好地解決區(qū)域內(nèi)學(xué)校、師生及資源等教育發(fā)展不均衡的問(wèn)題。

④搭建全新的交流平臺(tái)。教育云平臺(tái)能為教師、學(xué)生和家長(zhǎng)構(gòu)建全新的交流空間。使用者無(wú)需下載和安裝，就可隨時(shí)隨地登錄，享用教育云提供的豐富教學(xué)資源、教學(xué)工具和應(yīng)用軟件。

教師可以遠(yuǎn)程指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，發(fā)布和修改作業(yè)等；可以上傳自己的教學(xué)資源，與其他教師在線(xiàn)共享；還可以接受遠(yuǎn)程培訓(xùn)，提高自身素質(zhì)和教學(xué)水平。學(xué)生可以在線(xiàn)選擇名師，在線(xiàn)觀看視頻授課，在線(xiàn)獲得名師的答疑解惑。

家長(zhǎng)在征得子女同意后，可以進(jìn)入子女的空間，與孩子互動(dòng)交流，及時(shí)了解孩子的興趣愛(ài)好和學(xué)習(xí)情況，還可以與其他家長(zhǎng)、教師一起討論交流，參與到教育中來(lái)。所以，區(qū)域教育云是未來(lái)教育信息化建設(shè)的基礎(chǔ)架構(gòu)，它可以向教育機(jī)構(gòu)、教育工作者和學(xué)生提供各種教育活動(dòng)所需的信息化服務(wù)。

三、“區(qū)域教育云”的操作策略

根據(jù)我國(guó)“省級(jí)政府教育統(tǒng)籌”、“基礎(chǔ)教育以縣為主”的教育管理體制（模式），“區(qū)域教育云”由區(qū)教育局牽頭建設(shè)，運(yùn)營(yíng)管理覆蓋到區(qū)內(nèi)各級(jí)教育行政部門(mén)。區(qū)教育局組織區(qū)教育信息中心自建私有云或租用商業(yè)云構(gòu)建統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施（IaaS、PaaS），在此基礎(chǔ)上建立統(tǒng)一的云教育管理服務(wù)平臺(tái)（SaaS），為區(qū)內(nèi)各級(jí)行政單位、直屬單位及全區(qū)中小學(xué)、幼兒園提供服務(wù)。云教育管理服務(wù)平臺(tái)的系統(tǒng)運(yùn)行管理由區(qū)教育信息中心負(fù)責(zé)，或委托專(zhuān)業(yè)IT服務(wù)公司負(fù)責(zé)。

各級(jí)各類(lèi)學(xué)校獲得授權(quán)后，可以根據(jù)學(xué)校業(yè)務(wù)需要申請(qǐng)所需IT資源和業(yè)務(wù)服務(wù)，并將相關(guān)資源與服務(wù)分配給本校師生，例如給校教務(wù)處的教師授權(quán)教務(wù)管理的服務(wù)，給班主任授權(quán)本班級(jí)學(xué)生管理的服務(wù)，給教師授權(quán)教研協(xié)作交流的服務(wù)，給學(xué)生授權(quán)成績(jī)查詢(xún)的服務(wù)，給家長(zhǎng)授權(quán)家校交流的服務(wù)。各類(lèi)用戶(hù)通過(guò)統(tǒng)一的入口進(jìn)入“區(qū)域教育云”服務(wù)平臺(tái)后，可以使用被授權(quán)的各種資源與服務(wù)。區(qū)教育行政部門(mén)有權(quán)直接從平臺(tái)中獲取所轄學(xué)校和部門(mén)的教育管理與服務(wù)信息，既可以用于本級(jí)行政教育數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，也能夠及時(shí)為上級(jí)部門(mén)提供真實(shí)、準(zhǔn)確的教育管理與服務(wù)數(shù)據(jù)，這對(duì)建立權(quán)威、鮮活的省、市級(jí)教育管理基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)非常有幫助。由于采用云服務(wù)模式，各類(lèi)用戶(hù)都不必關(guān)心系統(tǒng)資源與運(yùn)行維護(hù)問(wèn)題，系統(tǒng)運(yùn)行部門(mén)根據(jù)用戶(hù)使用情況及時(shí)調(diào)撥資源，保證云服務(wù)的高質(zhì)與高效，這可以極大地節(jié)省IT資源，提高服務(wù)質(zhì)量；全區(qū)所有學(xué)校都可以享受到一致的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，促進(jìn)教育的公平與均衡發(fā)展。

綜上所述，在區(qū)域教育信息化中應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)“區(qū)域教育云”，建立開(kāi)放、統(tǒng)一、靈活的教育信息化平臺(tái)，對(duì)于縮小數(shù)字鴻溝、共享優(yōu)質(zhì)資源、實(shí)現(xiàn)教育公平和促進(jìn)教育均衡發(fā)展，從而達(dá)到提高教育信息化水平、推動(dòng)教育現(xiàn)代化和教育信息化深度發(fā)展的目的將起到強(qiáng)有力推手的作用。■

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[4]黎加厚.云計(jì)算輔助教學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2010.

（作者單位：南京市玄武區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校）