云計算在教育領域的應用

李政奇

（廣西師范學院，廣西 南寧 530023）

云計算在教育領域的應用

李政奇

（廣西師范學院，廣西 南寧 530023）

隨著云計算的迅猛發(fā)展和普及，將云計算和教育相結合應用于教育領域，進一步完善教育信息化建設，提高教育與教學質(zhì)量，對于現(xiàn)代教育至關重要。文章在云計算和其服務方式的基礎上，重點分析了云計算在教育領域的應用現(xiàn)狀以及教育云服務平臺架構。

云計算；教育云；計算框架；服務模型

隨著云計算技術的發(fā)展和普及，教育技術信息化的進一步深入為教育領域注入了新的生命力，為未來教育領域的發(fā)展方向指明了道路。將云計算技術應用到教育教學當中，就是一種新的嘗試。

云計算概念自2007年提出后，最近幾年更是引起人們的關注和熱捧。云計算技術以其強大的功能和特點迅猛發(fā)展，并且已經(jīng)在一些商業(yè)領域得到了實際應用。比如2006年Amazon推出的彈性計算云。企業(yè)可以通過“租賃”來獲得Amazon提供的計算容量和處理能力來運行該企業(yè)的應用程序；Google公司也推出了基于瀏覽器的企業(yè)云計算應用服務；除此之外，還有IBM、雅虎、微軟等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)使用云計算平臺構建自己的業(yè)務系統(tǒng)。由此不難看出，云計算對于商業(yè)領域的發(fā)展有著積極的促進作用。對于教育領域，相信隨著云計算和教育的結合，云計算技術也將對教育領域產(chǎn)生重要影響，促進教育教學的發(fā)展。

1　云計算及其特點

1.1 云計算的概念

最早的云計算可以追溯到效用計算，是計算機科學家John McCarthy于1961年提出的概念：“如果未來我倡導的計算模式能夠得到使用，那么有一天，計算也可能像電話一樣成為公用設施……計算機應用（computer utility）將成為一種全新的、重要的產(chǎn)業(yè)基礎。”雖然云計算思想是在這時候提出來的，但是卻沒有得到實質(zhì)性的應用。隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，直到2006年，云計算才真正開始應用并進入商業(yè)領域。對于云計算，目前還沒有一個統(tǒng)一而準確的定義。廣義上講，云計算可以看作是一種模型，其通過Internet實現(xiàn)隨時按需地從云端（通過網(wǎng)絡整合的分布式計算機存儲、計算、操作系統(tǒng)、服務平臺等虛擬的資源池）獲取所需的資源（例如，服務器、應用軟件、操作系統(tǒng)、存儲及相關計算機應用和資源），該資源可以被用戶快速地使用和釋放，大大降低了服務提供者和管理者的工作量。

1.2 云計算特點

云計算模型由5個基本特征、4種部署模型和3種服務模型構成。其特點主要如下：（1）按需使用。只要配置好之后用戶就可以自動獲取和訪問云資源而不需要云提供者的再次介入。（2）泛在接入。云計算通過不同的架構和協(xié)議、接口等來對潛在的未知用戶的不同需求提供特性化的定制。（3）多租戶。一個服務程序或者資源池里的資源可以服務于不同的用戶，用戶之間相互隔離，也就是多租戶。（4）虛擬化。通過虛擬化技術云計算為租戶（用戶）提供各種IT資源，比如存儲、應用程序、計算機軟件和硬件等。

2　教育云相關概念及現(xiàn)狀

2.1 教育云的概念

云計算在教育領域中的遷移和推廣被稱為“教育云”，是未來教育信息化的發(fā)展方向和基礎架構。教育云一般包括“云計算輔助教學”（CCAI）和“云計算輔助教育”（CCBE）等多種形式。

云計算輔助教學是指學校和教師利用云計算支持的教育“云服務”，構建個性化的教學環(huán)境，充分利用云計算所帶來的便利為教學提供更加高質(zhì)和高效的教育條件；云計算輔助教育屬于計算機科學和教育科學的交叉領域，是一個新興的學科概念，它是指在教育的各個領域中，利用云計算提供的技術支持來輔助教育教學活動。

2.2 教育云的發(fā)展和研究現(xiàn)狀

目前，國外對于云計算在教育領域的應用以Google協(xié)作平臺，IBM“藍云”和Amazon的“云計算開放式基金”等單一系統(tǒng)為代表，服務功能相對單一。對于國內(nèi)云計算在教育領域的應用有一定發(fā)展，但還亟待完善。這方面的代表主要有：在線課程（網(wǎng)易公開課為代表）、精品課程系統(tǒng)、網(wǎng)絡資源（比如各種云盤分享）和學校貼吧、BBS等交流分析平臺?，F(xiàn)在的系統(tǒng)或者平臺在目前的狀況下無非就是簡單的資源分享、報名培訓或者是視頻授課，但是對于未來教育，云計算這些遠遠不夠。

未來云計算在教育系統(tǒng)的應用應該更加深入和細化，在教育云中應該包括教育信息化所必需的一切軟硬件資源，將這些資源虛擬化構建成的統(tǒng)一云服務平臺為用戶提供服務，用戶多元化，不僅僅是老師和學生還有學校行政人員等都在這個平臺的服務對象之中。對于普通用戶學習者來說，可以根據(jù)自己需要，利用教育云服務平臺提供的資源，選擇和組合適合自己的學習方式和學習內(nèi)容；教育管理機構和科研人員可以通過技術在云端對教學資源科學管理，設計出更好的教學方法和教學過程；通過教育云服務可以為學習者和老師以及管理者提供在線交流、在線學習以及在線資源管理等功能，并且利用云計算多用戶的框架可以提供更多更豐富的資源和服務給用戶。

2.3 教育云平臺基礎架構

教育云平臺是在云計算的迅猛發(fā)展和網(wǎng)絡速度的大步提升之下出現(xiàn)的，其根本目的是服務于教育，而云計算是其技術基礎，其基本的工作方式如圖1所示。從圖1可以看出，教育云平臺類似云計算的基礎架構一樣，自下而上分為4層：物理資源池層、虛擬層（資源池層）、中間件層和接口層。

如圖1所示，最底層的物理資源池層主要由各種物理硬件設施組成，包括存儲器、服務器等設備。它們之間是物理連接方式，是教育云計算的基礎設施。

資源和設施虛擬化，提供虛擬環(huán)境、虛擬平臺、虛擬系統(tǒng)以及各種學習資源等服務功能。中間件層主要提供對于教育云資源和程序的統(tǒng)一配置和調(diào)度，規(guī)范不同的用戶行為，比如負載均衡管理、權限管理、訪問管理、網(wǎng)絡管理和登錄驗證等。接口層主要負責用戶設備的接入，處理用戶的發(fā)送和請求服務，并對所有操作標準化處理，為用戶和其他程序提供功能和交互接口。

資源池層是虛擬的一層，通過技術手段對物理資源池層所提供的各種當實際運作的時候，通過將教育的各種軟硬件資源虛擬化的置于云端，組成教育云，然后供用戶訪問和操作。

當用戶通過終端賬號登錄云計算系統(tǒng)訪問云中的資源時，由云計算資源管理系統(tǒng)為云用戶自動分配滿足計算性能需求的計算機，自動收索教育云中的資源并選擇最佳路徑來發(fā)送數(shù)據(jù)，當一臺服務器發(fā)生故障時，能自動轉向其他服務器，實現(xiàn)對已有教育資源的全局分配和管理。用戶使用云端的資源時并不知道當前訪問的資源處在何處的哪臺服務器上，只要擁有網(wǎng)絡和設備終端，就能隨時隨地進行訪問，不再受地域和時間的限制。對于任意的一個云計算用戶，教育云系統(tǒng)都能夠自動分析用戶的IP地址、確定路由、尋找距離當前訪問最近的資源，并與之建立連接，提供最快最佳的訪問服務，充分利用教育云的軟硬件資源，提供強大的服務能力。

圖1　教育云平臺架構

3　結語

云計算作為一種越來越重要的新興技術，它的低成本和高效性得到了用戶的肯定和接受。當云計算和教育相結合，在教育領域，勢必會給教育的發(fā)展帶來新的機遇，極大地降低教育成本，提高教育普及速率，改善教學質(zhì)量。雖然目前我國的云計算還處于起步階段，但云計算的優(yōu)勢和特性一定會使得其在教育領域大放異彩。未來開發(fā)人員應該更加努力地投入到教育云系統(tǒng)平臺的應用開發(fā)之中，更加細化云計算在教育領域的應用，實現(xiàn)系統(tǒng)自由化、個性化、多元化和自動化功能，隨時隨地為學習者推薦和組合學習資源，提高學習效率和質(zhì)量。

The Application of Cloud Computing in the Field of Education

Li Zhengqi
（Guangxi Teachers Education University， Nanning 530023， China）

With the rapid development and popularization of cloud computing， it is very important for modern education to combine the cloud computing with education and applied it to the field of education， further improve the educational information construction and the quality of education and teaching. On the basis of cloud computing and its services， this paper focuses on analysis of the application of cloud computing in the field of education and education cloud services platform architecture.

cloud computing； education cloud； computing framework； service model

李政奇（1990— ），男，陜西咸陽，碩士；研究方向：數(shù)據(jù)挖掘與服務計算。