基于云計算的教育云空間資源共享研究

郭曉夢 李常峰

【摘要】云計算這種新的網絡計算模型、一次偉大的IT 技術創新，帶領我們進入一個全新的信息化時代——云時代。本文通過對云計算的介紹和對基于云計算的教育云空間資源共享必要性的闡述，表明它將為高校教育信息化提供新的契機，并圍繞基于云計算的教育云空間資源共享建設進行了研究與探索。

【關鍵詞】云計算;教育云空間;資源共享

進入21世紀以來，隨著信息化技術、計算機網絡的迅速發展，信息技術越來越多地融入到人們的學習生活當中，國家在教育領域的改革也在逐步深入。云計算的出現，打開了校園信息化的新紀元。站在新的發展階段，高校教育的信息化建設面臨的任務和問題更加艱巨，當前，基于云計算的教育模式已成為眾說紛紜的話題之一，并處于起步階段。高校辦學目標與人才培養模式改革需要這種新的教育模式，高校辦學發展趨勢將不再是規模的擴展，而是教學質量的提高和突出辦學特色。今后的教學方式與人才培養模式也需要與之相適應的現代教學體系來支撐。對教育來說，通過共享優質的教育資源來提升教育的質量是教育成功的重要因素之一。研究探索以云計算技術為基礎的教育資源共享模式建設，希望借助云空間教育幫助師生提高學習質量和效率。

一、云計算及其在高校教育中的發展趨勢

云計算（Cloud Computing）是分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing） 和網格計算（Grid Computing）等發展的產物。伴隨著云計算的不斷發展，相關技術也在不斷發展，數據存儲、數據管理、編程模式等多方面都具有自身獨特性，同時云計算也涉及設備架設、改善服務技術、資源管理技術、任務管理技術等眾多技術。云服務（Cloud Service）則是云能夠提供的服務，通常理解為是將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。無線移動與云計算是未來信息通信產業發展的大趨勢，必將對各行各業產生影響，引發大融合、大變革，當然也會影響到現代高校的教學模式。“云計算”作為一種新的資源交互和使用模式（通過網絡獲得寫作所需的硬件、平臺、軟件、知識），可使教師更加快捷傳遞寫作教學信息，使更多的人在“云空間”中處理和保管數據和記錄。

目前，各高校以計算機技術為核心的輔助教學平臺已得到廣泛應用，以學習者為中心的學習環境是網絡學習的發展趨勢。但隨著計算機硬件和軟件更新換代，學校不得不付出很大的人力、物力、財力來進行軟件的安裝與升級、硬件的管理與維護。各高校開發整合本校的教學資源，都用自己的網絡設備建構自己的教學平臺，這樣導致網絡資源的重復建設、硬件設施的重復投資、軟件平臺的重復開發。各教育信息系統間“孤島信息”嚴重阻礙了網絡教學資源的共建共享，繼而影響教育的發展。隨著云計算的模式的發展和普及，各學校和教育機構的信息處理逐漸遷移到“云”中。采用云計算技術可幫助高校解決信息化建設中諸如資金不足、網絡傳輸速度、服務器的數據處理能力等因素產生教育信息平臺不能滿足師生學習的需要、教育信息和資源無法有效共享等問題。使用云計算和虛擬化技術，可將淘汰的或現有的服務器接入云服務中，利用集群技術和分布式技術，將它們整合成能實現大量復雜計算處理功能的數據中心，從而滿足校園網、數字校園越來越高的要求;那些網絡中心、多媒體教室、網絡教室、微機實驗室、電子閱覽室等的PC機，只要硬件本身還支持繼續正常工作，我們就可通過將它們接入互聯網，使用云端的各種軟件及服務。使用云計算，由于各軟件和各種應用均安裝在云端，無需多媒體教室、微機實驗室的管理人員去維護、更新，云計算增加了硬件的使用期限，提高了資源的利用率，免去了大量維護資源工作，有效地降低了信息化建設中的硬件、軟件及人力投資。

云計算構建在互聯網環境中，它的目的主要是實現包括計算機硬件資源（如計算機硬件、存儲設備、服務器集群等）和軟件資源（如各種應用軟件和集成開發工具）等資源共享，實現跨校區的教學資源共享和跨時空的師生互動，建成一個功能完整、高效穩定、安全可靠的基于云計算的教學平臺。

二、基于云計算的教育云空間資源共享的必要性

（一）可以大大降低資源建設及運作維護的成本

通過對云空間教育資源的建設，可以將絕大部分的計算任務交給云端的服務器去完成，而用戶只需簡單的終端設備接入互聯網就能進行正常的使用。這樣就可以為學校節約大量的軟、硬件的維護費等資源建設費用，彌補學校資金不足的問題。對教育來說，降低了教育數字資源開發的難度與投資成本，降低了教育數字資源共享模式構建的門檻。

（二）實現不同設備之間的數據共享

由于各高校的網絡教學資源均被放置在基于互聯網的云端，用戶可以輕易地在各種終端之間同步獲得數據，并可以隨時與人分享，且同時具有良好的開放性和可協作性，實現網絡教學資源的共享與共建。極大地豐富了教育數字資源，為用戶的利用提供了極大的方便。

（三）強大的計算能力

通過協調與調度，云計算模式可以把數萬甚至數百萬臺普通計算機聯合起來提供每秒10萬億次的運算，解決單臺計算機根本無法完成的任務。當用戶向互聯網中的數據中心提交一個服務請求時，云計算模式就會調度成千上萬臺計算機同時進行數據庫的檢索和計算，并把最合理的結果提供給用戶。

（四）存儲容量趨于無限

基于云計算的教育云空間采用嚴格的中央集權的數據管理模式，能提供安全可靠的數據存儲中心。云計算可以為師生提供趨于無限的存儲空間，滿足科研和學習的需要，同時還避免了師生由于硬件損壞、病毒侵害而造成的數據丟失等情況。

三、基于云計算的教育云空間資源共享的研究與探索

教育云空間資源就是提供教育資源服務的云平臺或者服務系統，它是教育資源的管理與整合平臺，它對外所提供的服務也即教育資源云服務。教育資源云是一個自治的、自維護的、動態擴展的信息基礎架構，以云計算的模式構建和運營，將海量的、動態的、異構的優質教育資源聚集和整合起來，再以云服務的形式為更廣泛的用戶提供全方位的教育資源服務。

1.教育云空間資源共享的建設基礎和存在問題

這幾年，政府加強了高校信息化的建設工作，投入了大量資金，改善了信息化硬件條件，提升了信息化教學手段，建設了信息技術隊伍，使高校信息化整體水平獲得了提升。高校領導也十分重視信息化建設，成立組織并組建隊伍，積極開展信息化的推動工作，尤其是在學院管理，精品課程建設，資源庫建設等方面做了大量工作，為教育云空間的建設打下了一定的基礎。但其中也存在一些亟需改進的問題，一是各高校信息化建設水平參差不齊，缺少統一的資源共享平臺;二是現有的教學資源沒有進行整合，優質資源開發效率低;三是現有的資源庫共享學習的平臺功能不完善，沒有實現互動學習，造成資源的浪費等等。

2.基于云計算的教育云空間資源共享模式的架構

依據云計算的體系結構及提供的服務功能，可以給出一個基本的教育數字資源共享模式的云框架，主要分為四個層次。第一個是儲蓄層，這是整個架構模型里最底層也是最基礎的部分，為其他層次提供數據的儲存和計算等資源。第二個是基礎管理層，主要包含著為底層支持技術的分布式管理系統，在此層面上通過管理配置的更改可以進行靈活自由的服務擴充。第三個是應用接口層，創建于基礎設施以及管理層次之上，它主要是面向于應用程序的開發者，將接口層與管理層分離可以有效的實現平臺與應用的相對獨立和松散耦合，有利于提供通用的接口服務。第四個是客戶訪問層，在應用接口層之上，該層面是面向廣大用戶的，主要提供各種用戶的應用服務軟件。

3.教育云空間資源共享建設的幾點建議

一是保證資源庫的數據安全。一般來說，髙校數字化教育資源除了可無償共享的部分以外，同時，還涉及到計費規則和知識產權等一些問題，高校把這些數據資源交付給第三方云計算服務商以后，各高校便失去了對數據資源的控制權，從而增加了資源的安全問題。可以通過教育云空間資源共享的安全保障機制來解決：保證教育資源在互聯網上的有效傳輸來對數字化資源進行加密，通過對云端資源數據庫中保存的私有資源和數據進行加密處理來保證數據的安全性。通過建立SSL安全隧道，利用VPN相關技術等多種方式來保證教育資源在互聯網上的可靠傳輸。通過SLA服務水平協議來實現確保用戶提供可靠的服務。同時SLA可對云服務提供商進行一定的約束限制，提高服務質量，增加用戶對云服務的信心。

二是與現有互聯網緊密結合，實現最大范圍的共享。利用云計算環境中的動態數據服務，教學人員可以自主、方便地參與教學資源庫的建設和整理，從而解決了教學資源庫建設和維護中參與面窄的問題。通過教育云空間，用戶可以很容易地共享教學資源，并結合自己的實際，對數據資源進行編輯和整理，使之適合自己或他用，而無需考慮自己機器的容量、運算能力及軟件環境等。

三是高等教育用戶現有信息化資產的遷移。在一定的合作模式下，高等教育用戶將自己擁有的存儲和計算設施以資產投入形式而成為高等教育云計算服務平臺的一部分，自身轉變為教育云空間服務的消費者，按需付費使用云空間平臺的各種服務。

四是建立綜合的強大的資源庫管理平臺，實現統一管理，增強交互性。由于長期以來資源建設自成體系，各自為政，從而導致大量異構和重復資源的存在。教育云空間實現資源共享，對資源的整合是非常必要的。在云計算環境下，本地的數據資源進行整理封裝以后，才能上傳到云上，以便于管理和共享。教育云空間資源共享模式需要建立一個統一的基礎信息，為實現來自不同服務系統的教育資源整合，提供統一的各項服務。最終通過集中整合的同一平臺進行發布資源共享，集中挖掘來加以提高教育云空間資源的利用率。

五是研究者、標準制定者和教育管理者要積極行動起來。教育技術研究者應深入研究教育云空間資源共享的各類方案、重點項目與工程，采用定量實證和定性研究相結合的方法，盡快開展關于教育云空間資源應用成本/效益的研究。標準制定者應盡快研制教育云空間資源服務技術標準，確保未來各類教育云服務之間的數據交換、系統操作、信息安全等有所依據。教育管理者應重點對教育云空間的運營模式、管理機制、經費管理制度等問題進行探索，這也是確保教育云空間資源能真正得以實現共享的重要保證。

4.基于云計算的教育云空間資源共享建設保障

一是各高校領導要高度重視，專門成立教育信息化云空間建設工作領導小組，統一領導，安排部署好各自學校的教育云空間資源共享建設工作，下設辦公室負責各項具體工作。二是設立試點學校。試點學校要爭取早出成果，推廣成功的經驗，在試點學校取得初步成果的基礎上再進行全面推行，通過精心的組織實施和積極的探索，爭取打造校校有平臺、人人有空間的環境，并實現所有平臺空間的互聯互通和共建共享。三是要加強政策和經費保障。建設工作領導小組可以研究制定加快推進高校教育云空間建設的政策措施和評比獎勵辦法，組織對各試點學校的建設成果進行評審，對成果突出的學校給予一定的經費獎勵和支持。各試點高校也要加大經費的投入，以保證各項工作順利的開展和運行。四是加強資源知識產權保護對教學資源運用數字資源知識產權管理技術加以技術保護，如數字簽名技術、訪問控制技術、水印技術、入侵檢測技術、數據加密技術、CA認證技術等。

參考文獻

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作者簡介：郭曉夢（1985—），女，山東濟南人，助教，濟南職業學院電子工程系輔導員。