面向云計算的應用型本科人才培養模式探討

王守強

摘要：目前云計算技術得到了快速發展和廣泛的應用，產業界對云計算人才需求巨大。但高校對于云計算人才的培養仍略顯滯后。針對這個問題，本文對應用型本科在開展云計算人才培養方面的課程體系組成、實踐能力培養等方面進行了探討，并且對云計算教學團隊的構建給出了建議。

關鍵詞：云計算；人才培養；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）45-0064-03

一、引言

“云計算”概念最早由Google公司提出。自云計算概念提出以來，亞馬遜、谷歌、微軟百度、阿里巴巴、騰訊等國內外互聯網巨頭相繼推出自己的云計算平臺，可為用戶提供方便快捷的服務和靈活計費方式。2010年10月，國務院推出了《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，該決定將“云計算”列為戰略性新興產業重點，國家制定了一系列指導及規劃促進云計算發展，隨后各省市也發布了云計算戰略規劃、行動方案或實施工程。因為云計算平臺能為作戶提供無線擴展的在線存儲、數據共享和數據計算等服務，所以受到越來越多的個人用戶和企業的青睞。近幾年來，云計算技術及其與云計算相關的服務市場呈現高速增長的勢態。2016年，中國云服務市場規模超過500億元，達到516.6億元，預計2017年中國云計算市場份額將達到690億元以上。面對需求日趨強烈的云計算市場，目前從業人員的短缺已經開始成為阻礙該行業發展的一大障礙。截止2015年底，全球對云計算人才需求達到1400萬。中國對云計算人才需求640萬，需求增長率保持在每年26%以上。這一趨勢預計在2017年底將達到1000萬以上，2018年達到1300萬以上，未來幾年我國云計算對人才的需求將會更加迫切。高校特別是應用型本科高校如何應對云計算發展的時代需求，培養和提升云計算人才的規模和質量，也就成為一個非常緊迫和現實的問題。為適應目前云計算行業的對人才迫切需求，IDC認為可以通過對現有從事IT技術人員再培訓，鼓勵學生報考云計算相關專業或者參加與云計算相關的資質的培訓。目前國內IT專業課程體系中與云計算相關的主要課程包括編程語言、數據結構、數據庫、計算機網絡等課程。這些課程為云計算領域的人才培養奠定了很好基礎，但為了更好地培養云計算領域的專業人才，需要討探在這些課程基礎之上設置面向云計算方向的課程群，同時還需要確定課程與課程之間的關聯性、課程之間內在聯系以及開課的順序。

二、面向云計算人才培養的基本思路

1.課程體系建設。傳統的IT課程體系主要側重于培養基于C/S和B/S模式的軟件開發人才，它主要是以數據庫和軟件開發為主的人才培養模式。與之相比，基于云平臺的軟件開發則具有不同的模式和方法，需要設計新的課程體系。首先需要在本科IT專業培養中進行定位，現有云計算技術有三層結構：IaaS（Infrastructure as a service）、PaaS（Platform as a service）、SaaS（software as a service），考慮應用型本科IT各專業學生所學知識與能力，面向云計算人才培養主要還是在SaaS和IaaS層上進行應用培養。而在云計算的中間層上應用，如云操作系統的自適應研究和中間件的開發等則超出本科學生能力范圍，不適應于應用型本科的人才培養。所以應用型本科云計算人才培養目標設計為培養掌握云計算平臺構建與部署、使用與應用服務開發、平臺管理等高級技術人才，具體為：①能夠設計、構建、應用、管理和維護私有云。②初步具有基于云平臺開發工具進行云計算開發的能力。基于以上培養目標，按照整體性、層次性和開放性原則，本文梳理了云計算課程理論教學內容體系。具體來說，面向云計算方向培養的課程體系建設需要分為以下幾個層次：第一層次是方向導論課—云計算導論，該課程主要介紹云及其相關概念和云平臺的應用，使學生對云計算技術形成一個初步的認識。第二層次是IT基礎核心課程，主要包括程序設計語言C、數據結構及算法、數據庫原理及應用、操作系統、計算機網絡，該類課程是IT專業基礎課，主要目標是培養學生的軟件設計及應用能力，為其將來從事云計算平臺的設計、構建、開發、應用打下堅實的基礎。第三層次是方向核心課，包括JAVA程序設計、Linux操作系統、網絡工程技術、數據存儲技術、數據倉庫以及虛擬化技術等。該類課程主要是讓學生理解和掌握云的搭建、開發、管理和維護能力。第四層是實踐課程，包括云計算平臺部署、云平臺的應用開發等。通過實踐課讓學生掌握和提高云的應用開發和維護能力，具體描述見表1。

2.實踐能力培養。作為實踐性比較強的學科，云計算教育在培養方案設置上要求教學應注重強化學生實踐能力的培養，它主要涉及到云教學平臺搭建、實驗內容構建、實踐教學組織以及實踐教學評價等內容。云教學平臺搭建可以通過構建私有云或租用公有云的形式，在課程設計和綜合實訓階段可借助商用云平臺進行租用或試用，也可選擇開源的云計算平臺，建議選用開源云計算平臺。目前主要的開源平臺有：Openstack、Hadoop、Eucalyptus、AbiCloud等。但由于搭建云平臺成本較高、技術比復雜，條件暫時不具備時可以租用，也可以采用校企合作、定向培養形式，借助于企業在平臺構建、配置開發環境、部署與發布等方面進行云層次的教學實踐。由于云計算關鍵技術覆蓋虛擬化、數據存儲、資源管理、網絡管理、云計算編程等內容。為提高學生對云計算的應用和開發能力，在實踐教學內容上應以覆蓋云計算的關鍵應用技術為主，在內容選擇上要選擇主流的云平臺應用開發課程，如云計算編程語言、Hadoop或Ceph的云存儲、Hadoop或OpenStack的云平臺搭建、面向云計算的網絡構建、基于云平臺的數據庫安裝與維護、面向云平臺應用開發及云安全等。具體而言，面向云平臺實驗內容包括以下幾個模塊：①虛擬機環境建設模塊，通過虛擬機構建一個云計算的實驗集群，目標是通過該模塊實驗使學生掌握LINUX操作技能，理解虛擬化概念。由于虛擬化集群實驗具有快照功能能夠保存實驗狀態，這樣可使得此后橫跨多學時綜合實驗的持續性得到一定的保證。②云存儲系統實踐模塊。本模塊以Hadoop的HDFS或Ceph分布式文件系統為實驗對象，通過構建和應用實踐體會云存儲的冗余性、可伸縮性以及可靠性等特性，使學生更好地理解和掌握云存儲的關鍵技術。③面向云計算的網絡實踐模塊。本模塊基于構建云計算平臺的網絡所需交換機與路由器為實驗對象，通過二層交換、三層路由技術以及SDN技術實踐與實驗，使學生更好地理解和掌握云平臺搭建以及數據中心概念。④分布式海量數據處理實踐模塊。構建基于MapReduce的處理環境，通過分析實例代碼和運行步驟，熟悉MapReduce的容錯方法和內部技術細節達到理解和海量數據處理的基本原理、掌握海量數據處理方法的目的。⑤基于云計算編程實踐模塊。本模塊的主要目的在于讓學生熟悉云計算模式編程框架，學會利用該編程模型編寫簡單的并行計算程序來實現特定的需求。由于學生之間能力的差異性，在具體實際實踐教學過程中可分層次實施教學，其中的1—3個模塊是必做模塊。針對基礎知識扎實、學習能力較強的學生，除完成1—3個模塊外，還可從4、5模塊中選擇一個或二個。由于云計算具有多服務器組建集群、協同配合等特點，而單人實驗完成比較困難，因此可組建云計算實踐項目團隊，每個團隊可選擇一個或多個項目，通過搭建云計算平臺，進行項目設計、開發、服務的部署與發布。為促進學生所學知識與企業崗位需求相結合，有利于學生畢業后就業，應鼓勵學生參加云計算認證考試。目前最受社會歡迎認證有：VMware虛擬化專家認證；云專家認證Cloudschool.com；IBM Certified Solution Architect 認證；思科（Cisco）設計專家認證；CompTIA Cloud Essentials 認證；CCSK（云安全聯盟）等。在對學生的知識與能力的評價上，要注重考察學生的云操作及應用技能。在教育教學研究上，要基于云平臺與云資源，開展云的教學研究，促進云教學的創新研究。

3.師資隊伍建設。云計算作為一門新興的專業學科，對教師知識結構、知識能力以及技術技能都提出了新的要求，教師需要具有較高知識技能和較強的云平臺應用與開發能力。為更好地培養云計算的專業人才，必須構建一個適應當前云計算技術需求的教學團隊，但目前大部分高校在云計算方面普遍存在師資不足現象。為解決此問題，一方面將企業工程師引進課堂，把企業工程師的市場聯系的緊密性和實踐技能的應用性與課堂教學相結合，使學生在較短時間掌握云平臺相關知識與技能，從而提高其培養效果；另一方面也要鼓勵教師利用假期和業余時間積極充電學習，參加企業和社會組織的培訓，條件許可的話可安排教師到云計算企業參與實踐鍛煉，將教師學習列入考核指標。另外，還需推動建立校企合作的云計算人才培養機制，構建具有較齊全的專業領域和層次結構優化的教學與科研團隊。

三、結語

作為一種新興技術，云計算為IT行業開辟了一種新的服務與計算模式，它也為高等教育提出了新的挑戰和提供了新的機遇。應用型高校IT專業如何改革來滿足云計算快速發展需求，培養面向云計算的應用、管理、開發與維護人才，是值得我們探討的一個問題。筆者對基于云計算人才培養的課程體系、實踐內容和師資建設進行了探討，提出了一些設想。當然，云計算人才培養實踐活動要與國家產業政策、經濟發展導向和行業對人才需求相結合，積極進行云計算人才培養探討，提高教學質量，培養和造就具有較高素質和全新技能的云平臺服務人才。

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