基于云計算的專業教學資源庫建設研究

李賀華，陳順立

(1. 重慶電子工程職業學院 信息安全技術研究所，重慶 401331; 2. 重慶工程職業技術學院, 重慶 402260)

在云計算環境下，包括軟件、平臺和基礎架構等都將以服務的形式提供給用戶。提供資源的網絡被稱為“云”，“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取、按需使用、隨時擴展、按使用付費[1-2]。按照云計算的業務交付模式，分為IaaS(infrastructure as a service)、PaaS(platform as a service)和SaaS(software as a service)3種[3]。IaaS是指提供IT基礎設施出租服務的業務模式，具有代表性的公司和業務有Amazon的EC2、Verizon的Terremark等；PaaS是將軟件開發環境、部署研發平臺作為一種服務，以租用的模式提交給用戶，具有代表性的公司和業務有Google的App、Saleforces的force.com、微軟的Azure等；SaaS是指軟件供應商或者服務供應商部署軟件，通過互聯網提供軟件服務的分發模式，具有代表性的公司和業務有Saleforces、Microsoft的郵件等。

根據教育部的相關要求，各個省獨立設置的示范性高職院校，普遍都有正在建設的專業教學資源庫。然而，這些專業教學資源庫很多只是私有的系統，只可服務于本校的用戶，導致資源利用率低、各個學校重復建設等問題。云計算為教育信息化建設帶來了新的機遇。如果能夠引入云計算技術，建立基于云計算的共享型專業教學資源庫，就可以在更大程度上實現資源庫的共建共享，有力地推動教學方法的變革和教學質量的提高，有效地促進同類型學校教學水平的均衡發展與互補，更好地實現教育公平[4-5]。

1 專業教學資源庫建設面臨的問題

在云計算技術出現以前，傳統的專業教學資源庫在建設和使用過程中普遍存在一些難以解決問題[6-7]。

(1) 硬件設備不能共享。高校在信息化建設中均投入了不少財力和物力，但由于不能在高校間共享，使信息化基礎設施利用率低，有些甚至不到50%。

(2) 教學資源重復性建設。教學資源只對校內用戶開放，其他學校的使用者難以交流和共享，多數高校存在教學資源重復性建設的問題。

(3) 資源的管理、維護不夠專業，標準不統一。各高校獨立的教學資源庫都需自己配備維護人員，有些維護人員專業水平低，使教學資源庫的作用難以充分發揮。

(4) 智能化程度低，缺乏互動性和個性化服務。若要提供個性化、高水平的數字化教學資源庫服務，需要額外為用戶搭建硬件和軟件平臺。

(5) 各資源庫系統之間接口不一致，資源安全性低，不易擴展，難以實現大規模的并發訪問，采用原有的技術很難克服這些困難。

2 基于云計算的專業教學資源庫分析與設計

2.1 專業教學資源庫云服務的整體架構

基于云計算的專業教學資源庫是一個專門的教學數據資源平臺，其規模可以根據需要加以擴大。它不但擁有龐大的存儲空間，也有專業的技術團隊的維護和安全保障。用戶可以使用多種終端設備來獲取需要的資源，也可以與其他用戶共享。正是由于云計算跨設備、跨平臺，具有開放性和共享性，所以為大規模的數據資源在云中共享提供了可能。云計算環境對于專業教學資源庫來說是一種技術環境的變革，資源庫內部和外部也要發生相應的變化才能實現由傳統服務向云服務的轉變。圖1是一種可供參考的基于云計算的專業教學資源庫整體架構[8-9]。

圖1 教學資源庫云服務模式整體架構圖

(1) 資源庫云服務模式的云端層。云計算有出色的基礎設施集群，是專業教學資源庫大規模存儲的首選。構建基于云計算的專業教學資源庫，需要在云端架設基礎設備、云平臺、服務器端應用等。云端層的這些設備和系統通過云管理平臺進行集中式管理，并對用戶端提供服務。

(2) 資源庫云服務模式的資源庫層。在資源庫中采用云計算技術，不僅擁有了更多的服務資源，也使得普通用戶不必花費很多人力物力去購買和維護硬件和軟件，使得資源庫的管理員可以把更多的精力用于資源庫服務和云計算服務的整合，給用戶提供更優質的服務。

① 用戶體驗式服務。用戶在利用教學資源庫的時候，不僅停留在基本的查詢功能上，而是更關注教學資源的共享與獲取、交流與溝通，這就需要構建一種體驗式的服務。通過云平臺聚合起來的一些技術，如短信平臺技術，博客技術，聚合技術等，可以成為構建體驗式服務的基礎。

② 網絡社區化服務。隨著Web2.0的發展，用戶參與網絡建設的理念已經深入人心。網絡社區化服務的建設可以讓用戶直接參與教學資源庫的資源建設、服務等各個方面。虛擬化是云計算的核心技術之一，廣泛應用在云計算數據中心，這給建立虛擬化的網絡社區提供了有力的支持。

③ 知識服務。基于云計算環境的教學資源庫提供一種部署在云端的基于E-research的知識服務。這種云環境下的知識服務架構，是由云計算服務提供商提供系統服務平臺，由學校資深教育專家建立知識主題框架，即知識本體，由教學資源庫來提供服務內容。這樣的知識服務可以節省資源庫的空間，為用戶提供高效而輕便的服務。

④ 協同服務。協同是指教學資源庫之間的業務協同。多個學校共建云服務的模式可以大大節約投資和時間，便于云計算技術在資源庫中的應用與推廣，從而避免各個資源庫系統獨立操作、難獨自運行的現象。

(3) 資源庫云服務模式的用戶層。用戶利用無線數字移動設備，可以實現時時、處處、人人共享數字化課堂。在云計算環境下，一個好的專業教學資源庫應該具備為用戶建立個人檔案的能力，通過搜集用戶利用資源庫的特點和使用偏好信息，建立用戶個性化的使用平臺和工作日志，通過對這些個性化的行為進行記錄、整理、分析，為用戶提供個性化的服務。

2.2 專業教學資源庫云服務的基本功能

圖2描述了教學資源庫云服務系統的基本功能。資源庫云服務要順利和高效地運行，必然離不開高效的管理，包括：媒體素材庫管理、試題庫管理、試卷庫管理、案例庫管理、文獻資料庫管理、課件庫管理、常見問題解答庫管理、資源目錄索引庫管理和網絡課程管理，以及云服務平臺的用戶管理、安全管理、性能管理、計費管理、故障管理等[10]。

圖2 教學資源庫云服務系統功能結構圖

2.3 專業教學資源庫云服務的部署模式

基于云計算的專業教學資源庫是一個共建共享的資源平臺，使用云服務模式進行部署(見圖3)。在云服務模式下，教學資源庫主要負責資源的存儲與管理，包括制訂資源元數據的規范，聯合其他各個教學資源網絡，實現資源共享。各類教育用戶可以根據需要隨時獲得資源庫的云服務，也可以在校內根據自己的應用需求，任意部署管理平臺和服務節點，這樣資源庫平臺可獨立運營在該校的校園網中。

圖3 教學資源庫云服務部署模式

2.4 專業教學資源的類型及其技術要求

遵照教育部教育信息化技術標準委員會《教育資源建設技術規范》(CELTS-31)，教學資源主要包括媒體素材、試題、試卷、案例、課件、常見問題解答、資源目錄索引和網絡課程等9個類型。表1定義了各類資源應符合的技術要求，可供資源開發者參考[11]。媒體素材庫在整個教學資源中是最基礎的，其他資源庫中的課件、案例、常見問題解答、網絡課程、試題庫等都可能使用媒體素材庫中的媒體數據。多個知識點課件或不同教學環節的課件、自測或考試題庫綜合而成網絡課程。所有上述資源庫都分別建有索引信息，以便快速地查詢、瀏覽和存取。

3 私有云與公有云在資源庫建設中的作用

從高校教育系統的應用情況來看，云計算基礎設施主要劃分成私有云、公有云和混合云三大類[12]。云計算基礎設施由硬件資源和軟件資源共同構成。硬件資源包括計算設備、存儲設備和網絡設備等，軟件資源包括高校辦公與教學工作中用到的各類應用軟件、系統軟件和編程工具等。云操作系統把后臺這些分散的資源統一管理起來，對外提供統一標準的服務。

表1 資源類型與技術要求對照表

注：屬性M表示必須符合技術要求，屬性O表示建議符合技術要求。

3.1 公有云在資源庫建設中的應用

公有云是一種計算模型，由云服務提供商將諸如應用、計算能力和存儲等資源通過Internet提供給各種組織使用。企業不必像擁有私有云那樣去購買、安裝、操作和運維服務器和其他設備，而只需支付實際使用的計算資源的費用即可，這對用戶而言是相當便利和靈活的。所以，使用公有云的成本遠遠低于一個傳統的數據中心或私有云。

公有云可以同時向很多學校提供服務，可以讓學校的資源輕松地實現共享。由于公有云要整合各高校的教學資源，因此需要政府部門來協調各方的利益關系，才能讓云平臺的建設更加順利。

在選擇合作建設專業教學資源庫的公有云服務提供商時，除了應該關注品牌、質量、安全性和操作性這幾個方面，還應該關注公有云提供商是否對高校的教育特點有深入的了解，是否在建設專業教學資源庫方面已經有了成功的案例。

由于公有云的軟硬件條件都是在云端，所以高校不能控制它的運行情況。有些敏感的數據如果存儲在云端的話，不能保證不被泄露，這是公有云的缺點，也是高校在使用云計算時的一種擔憂。

3.2 私有云在資源庫建設中的應用

私有云，也稱內部云，指的是一個單位基于云計算原則來構建一個數據中心的模型。私有云實際上是虛擬技術的全方位應用。當前，學校使用云計算的主要方式就是私有云。

私有云的主要缺點是成本比公有云高。這些高出的成本可能包含前期費用、使用費和維護管理費用。私有云的建設需要投入很多的資金、技術和人力，然而有了私有云，學校內部核心數據可以通過內部網絡傳輸、在私有云上處理，也存儲在私有云端，這樣就可以更有把握保證敏感數據的安全性。

因此，如果公有云和私有云能結合起來使用，組成混合云，把敏感數據存放到私有云上，而大部分的輔助性數據則放在公有云上，則可以實現利用云計算構建專業教學資源庫的最佳模式[13]。

4 結束語

雖然云計算至今還沒有統一的標準和實現方式，但其作為大規模整合資源的有力手段已經得到普遍的認可。目前，如何在現有的教育網絡上進行基于云計算的教學資源整合還存在著不少的困難和問題，例如如何對現有的教學資源進行規劃。在現有的教學資源中有很多重復的資源，對這些資源是全部加以利用然后按照學校進行分類，還是按專業進行分類然后集中加入到云中？盡管還存在這樣那樣的問題，但云計算技術必然會在專業教學資源庫的建設和使用中扮演越來越重要的角色。

[1] 劉正偉,文中領,張海濤.云計算和云數據管理技術[J].計算機研究與發展,2012,49(增刊1):26-31.

[2] Tzu-Chi Huang. Program Ultra-Dispatcher for launching applications in a customization manner on cloud computing[J].Journal of network and computer applications,2012,35(1):423-446.

[3] 羅國瑋,蘭瑞樂.基于云計算的高校科研實驗平臺構建研究[J].實驗技術與管理,2012,29(4):115-117,131.

[4] 方兵,楊成,王運武.班班通數字化教育云資源庫的構建研究[J].遠程教育雜志,2012,30(6):72-79.

[5] Wu Yun. Research and Practice of Characteristic Teaching Resources Sharing and Interactive Platform[J].Journal of digital information management,2012,10(2):59-63.

[6] 張慧.基于云計算的開放性教學資源平臺建設研究[J].計算機技術與發展,2012,22(1):202-204,208.

[7] 邱彩華,婁云.云計算在教育資源庫建設中的應用研究[J].電子設計工程,2013,21(4):26-28,32.

[8] 郭金婷.云計算環境下圖書館云服務模式構建[D].大連：遼寧師范大學,2012.

[9] 江濤.面向用戶需求的圖書館云平臺個性化服務系統模式研究[J].國家圖書館學刊,2013,22(3):30-35.

[10] 教育部現代遠程教育資源建設委員會.現代遠程教育資源建設技術規范[S/OL].[2014-01-12].http://www.docin.com/p-12010371.html.

[11] 余勝泉,朱凌云.教育資源建設技術規范(征求意見稿)[S/OL].[2014-01-14].http://www.doc88.com/p-668156558605.html.

[12] 陳冬林,付敏,陳玲.基于混合云的高校實驗教學平臺建設模式研究[J].實驗技術與管理,2013,30(5):63-66.

[13] 龍文.云時代數字圖書館的抉擇：公有云、私有云與傳統數據中心[J].中國教育信息化,2011(10):9-10,20.