基于云計算的區域高校教育云平臺的構建

劉凌冰 鄭愛彬

[摘 要] 高校信息化建設存在戰略規劃不健全、資源配置不合理、共享性差、設備使用效率低下、信息不安全等問題。基于云計算技術構建的區域高校教育云平臺，可有效解決上述問題。文章從技術、資源和管理3方面論證構建該云平臺的可行性，提出了構建的設計思路和基本框架，對建設過程中可能出現的組織管理、技術支持、資源共享與知識產權保護、信息安全等4個關鍵問題進行分析并提出對策建議。

[關鍵詞] 高校信息化；云計算；區域教育云平臺

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 18. 086

[中圖分類號] G434 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）18- 0141- 04

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020）》（簡稱《綱要》）將教育信息化的重要性提升到了前所未有的高度，《綱要》指出“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”。

1 我國高校信息化建設存在的問題

我國高校的信息化建設始于20世紀90年代，20年來發展迅猛，各高校普遍建立了校園網絡、教育信息化管理平臺、數據庫資源等信息化應用系統，但信息化建設仍存在一些問題。

1.1 缺乏戰略指導和統一規劃

很多高校信息化建設的設想、規劃、決策、實施等環節全部由技術部門操控，沒有從教育和戰略的高度指導信息化建設，使得信息化建設缺少統一的規劃和標準，校際之間、校內各部門、各院系擁有的各自獨立的信息系統建設時間不一致，應用功能不相同，導致系統的開發軟件不一致，數據接口標準多樣性，部門、院系之間的數據流動困難，形成“信息孤島”現象。

1.2 教育資源配置不合理且共享性差

由于學校規模、資源建設及應用情況、管理體制等因素的影響，區域范圍內教育資源配置不均衡，各高校的信息化建設水平參差不齊。以遼寧省為例，2014年1月，課題組調查統計了遼寧省內全部省屬以上63所普通本科高校的信息化資源情況。統計數據顯示，同樣是上萬在校生規模的高校，有的高校服務器和交換機數量多達上百臺，而有的高校卻只有幾臺；再如教學軟件，以會計學專業為例，有的高校有十幾種會計、財務及相關管理類數字教學資源，而有的高校卻只有一種。此外，高校教學資源只有在校園局域網覆蓋范圍內才有權限查看和使用，無法實現共享。

1.3 設備使用效率低下，信息安全問題凸顯

高校在信息化建設過程中會普遍出現重復投資或投資過度現象，大量主機、服務器使用效率低下。據調查，很多高校采用一臺服務器裝載和使用一個物理服務器操作系統的方式，這種方式下，每臺服務器平均CPU利用率僅為10%左右。同時，相當一部分高校完成硬件投資后，由于安全意識不高或財力所限，缺乏相應的信息安全資金投入，使得網絡安全問題突出。

綜上所述，改變目前這種非集成和非協調式的投資和發展模式，已成為突破高校信息化建設和發展的“瓶頸”的關鍵。云計算技術的出現，為解決這一問題提供了契機。

2 構建區域高校教育云平臺的可行性分析

目前的技術、高校資源及建設前后的組織管理等條件足以保障區域高校教育云平臺的順利建設實施。

2.1 技術條件分析

就現有的云計算技術而言，無論是在理論原理上，還是在實踐經驗上，已趨近成熟水平。

2.1.1 云計算技術的理論特征

簡單來講，云計算就是將以前那些需要大量軟硬件投資以及專業技術能力的應用，以基于 Web 服務的方式提供給用戶使用。教育云則是云計算在教育領域的遷移應用。云計算的理論研究成果豐碩，為云平臺的構建提供了扎實的理論基礎。首先，云計算可以幫助高校構建統一的數據標準和規范體系的教育信息平臺，將校際、校內的各種教育教學資源有效地整合；其次，云計算能夠充分利用高校現有的基礎設施，通過虛擬化、負載均衡等技術，提高設施的綜合利用率；最后，云計算可以提供安全、可靠的數據存儲服務。

2.1.2 教育領域實踐經驗分析

目前，美國高校教育云平臺的實踐較為深入和廣泛。例如，北卡羅來納州州立大學與IBM合作推出“虛擬計算實驗室”云計算平臺；卡耐基梅隆大學卡塔爾分校、卡塔爾大學、德州農工大學卡塔爾分校3所大學推動的“卡塔爾云計算計劃”；麻省理工大學設計并實現的云計算教育平臺。

在國內，高校云計算方面的實踐應用起步相對較晚，但也已取得了一些成果。例如，北京工業大學與IBM公司聯合打造中國首例科教云計算實驗平臺云計算輔助教學平臺；中科院與廣東省聯合開展研究項目設立了中國科學院云計算中心；上海華師京城高新技術有限公司的區域教育云等。

可見，我們可以通過借鑒國內外成功案例的經驗，從我國高校信息化建設的基礎和特色出發，構建區域高校教育云平臺。

2.2 資源條件分析

近年來，高校信息化建設在校園網基礎設施建設、信息系統建設、信息資源開發與整合以及信息化人才培養等方面都有了長足的進步。以遼寧省為例，63所省屬以上普通本科高校擁有服務器總數為948臺，其中，近5年采購的占比超過了50%，交換機數量為2 545個，擁有100個以上的高校占13%；所有擁有會計學科的高校均擁有會計或管理類教學軟件，種類在1～12類不等。

可見，近幾年來國內高校信息化建設水平提升較快，多數區域高校的設備和網絡基礎較好，數字資源豐富。因此，在一些教育發達、高校眾多的地區，構建區域高校教育云平臺完全可以利用現有資源，最大程度地實現現有資源的利用和共享。

2.3 管理組織條件分析

要基于現有高校信息化資源構建區域教育云平臺，管理組織是一個關鍵問題。從目前情況看，區域高校教育云平臺的構建組織和人員條件是具備的。

一方面，各級教育主管部門可以利用行政管理的有利條件，協調各高校相關機構和人員共同研究云平臺的搭建問題，組織供應商的選擇和開發后期的維護、更新問題。另一方面，很多高校都成立了網絡信息中心，這為區域高校教育云平臺的建設及后期應用、維護、發展提供了管理和技術人員保障。

3 區域高校教育云平臺的設計方案

通過可行性分析發現，以區域為單元構建高校教育云平臺的條件已經成熟，在借鑒國內外教育云平臺建造經驗的基礎上，提出區域高校教育云平臺的設計思路和內容，并初步設計了構建流程。

3.1 總體設計思路

區域高校教育云平臺可以以省或地區為單位來設計，構建的原則是“政府牽頭，統籌規劃，統一標準，共同建設”。充分利用教育管理部門的領導、組織、管理優勢，高校豐富的資源和研發優勢，以及供應商的技術服務和開發經驗優勢。將高校現有資源進行整合優化，借鑒國內外先進的案例經驗和開發模式，結合區域高校自身實際情況，建設一個具有區域特色的、高效實用的區域高校教育云平臺。

3.2 基本框架

依據高校教育的特點，基于云計算的結構體系和應用服務，區域高校教育云平臺的基本框架可分為3個層次：SaaES、PaaES和IaaES，如圖1所示。

3.2.1 SaaES 層次

SaaES（Software as a Education Service）位于教育云構架的最上層，是一種通過互聯網以服務形式交付和使用軟件的業務模式。它主要有兩大類應用：“云管理”和“云資源”。“云管理”主要提供區域各高校的信息和資源的查詢以及云平臺使用的服務，包括用戶使用流量統計及計費功能。“云資源”包括所有區域內高校可共享教育資源，如數據庫的訪問，云課程的注冊和使用，遠程仿真實驗室的注冊和使用，應用程序的共享等。在SaaES模式下，用戶無需購置軟硬件設備和維護系統，便可通過互聯網在任何時間、任何地點輕松使用軟件并按約定付費。

3.2.2 PaaES層次

PaaES（Platform as a Education Service）為解決供應商獨立云服務接入教育云的問題而提出的一個服務接入開放框架，其構架在SaaES層面之下。包括表示層、管理層和中間件層等3個部分，為開發人員提供開發環境平臺和公用的API。

3.2.3 IaaES層次

IaaES（Infrastructure as a Education Service）處于構架的最底層，它通過虛擬化和集群技術把內存、I/O設備、存儲和計算能力匯集成一個虛擬的資源池，呈現為一種平臺虛擬化環境，支撐起整個虛擬數據中心，為整個網絡提供服務。用戶無需管理或控制任何基礎設施，便能控制操作系統的選擇、儲存空間、部署的應用。

綜上所述，借助云計算的服務模式，可以突破時間和空間的限制，將區域內的教師、學生、學習資源、學習工具等和應用服務有效、有序地結合起來，實現教育資源利用最大化。

3.3 構建流程

區域高校教育云平臺構建流程包括籌備、實施和后期維護3個階段。

3.3.1 籌備階段

（1）建立云平臺建設領導小組，專門負責云平臺建設的組織和管理工作，確定總體戰略方針，任務部署，規章制度，資金預算，經費管理，利益分配，供應商招標、審議建設規劃及方案等，統籌、協調、保障各部門及供應商按照戰略部署順利完成任務。

（2）組織調研高校資源現狀及應用需求。評估現有資源狀況，在此基礎上進行需求分析、評審與備案。

（3）通過公開招標的形式選擇技術先進、管理規范、經驗豐富的供應商負責高校教育云平臺的開發建設。

3.3.2 實施階段

實施階段應按照“方案設計、審定、平臺開發、試運行、部署、安裝調試、驗收”的基本流程來部署實施。

（1）供應商基于區域高校環境、資源的特點以及構建云平臺的目的和需求擬定總體實現方案及各階段具體計劃，根據已通過審定的方案進行平臺開發實現工作。

（2）對高校各系統Web接入服務器及非核心數據庫進行云化改造，對完成虛擬化改造的系統設備進行IaaES整合，將原有的系統遷移到云平臺。

（3）運行通過后，實現平臺應用層基礎設施的全面云化，推動各模塊資源池的云建設與整合。在人員、基礎設施、數據已經準備好的基礎上，將平臺安裝到各大高校，并進行一系列的調試活動。

（4）在供應商完成必要的用戶化工作進入現場運行之前驗收，以確保云平臺的實施質量。

3.3.3 后期維護階段

由各個高校信息中心負責定期更新、升級和維護支撐平臺的基礎設施和系統，以滿足用戶的使用需求。此外，數據庫資源的更新應納入到政府采購計劃，由教育主管部門從高校教育經費預算中撥付專款支付。

4 區域高校教育云平臺建設中的關鍵問題

在云平臺的建設過程中以及建成后的維護、可持續發展等環節要注意4個關鍵問題：組織管理、技術支持、資源共享與知識產權保護和信息安全。

4.1 組織管理問題

區域高校教育云平臺的構建既涉及硬件設備、資源庫等資源的建設，還包括政府行政人員、供應商、高校管理人員、技術人員、教師和學生等“人”的組織管理工作，需做到統一規劃、統一部署、統一管理。因此，建設區域高校教育云平臺的最關鍵問題是解決好管理和協調的問題。

解決該問題的關鍵在于主管部門發揮好牽頭、組織、協調和管理工作。做好權責利的分配，以實現共享系統內各要素的協調，調動參與者的積極性；逐漸培育一支專門從事平臺管理與技術服務的人才隊伍；采取合理有效的利益補償措施，以確保各參與高校在投入后能獲取合理的回報，從而促進云平臺共建共享的積極性和持久性。

4.2 技術支持問題

由于區域內教育資源具有分散性，各高校的數據中心的基礎設施種類繁多，質量參差不齊，管理人員能力差異較大。

要解決技術支持問題，最佳的途徑就是委托具有較好資質的云技術服務供應商參與平臺建設，提供技術支持。

4.3 資源共享與知識產權問題

各高校在共享建設過程中的投入與產出的不對等導致一些高校對資源的共享持消極態度。此外，電子資源共享服務中的信息權利問題已成為制約共享系統可持續發展的問題。要解決此問題，首先，廣泛宣傳，樹立資源使用者尊重、保護知識產權的意識；其次，制定嚴格的知識產權保護法規，保障知識產權擁有者的利益；最后，制定合理的付費制度，如政府直接對共享體系中貢獻較大的高校給予財政撥款，或實行有償資源使用制度，制定合理的資源交換價格等。

4.4 信息安全問題

教育云的應用，將逐步使教育資源信息和私人信息等大量數據得以集中。盡管云存儲、云管理方式更加方便、安全，但存儲在云端的數據仍存在諸如數據泄露、丟失、損壞等風險。

要控制區域高校教育云平臺存在的信息安全風險，不僅要解決技術層面的問題，還應在管理層面下功夫，明確各方的責任，安全的數據存儲與管理策略的制定和監管要及時更新升級。

5 結束語

基于云計算的教育云平臺能夠解決統一規劃、統一部署，消除信息孤島現象，最大程度地實現教育資源的整合與共享，從而改善區域教育資源發展不平衡等問題，還能夠更加安全、便捷、靈活地應對需求的發展變化，實現資源的動態、可持續發展。教育部在2012年3月發布的《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》中，提出了建設云服務平臺的任務和計劃，為教育云平臺的發展指明了方向。我們相信，今后幾年教育云必將成為教育信息化建設的方向。

主要參考文獻

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