云計算在遠程教學信息系統中的應用研究

虢莉娟

（益陽廣播電視大學 湖南 益陽 413000）

1 引言

“云”主要指的是運行于互聯網之上、可伸縮的、可管控的、以服務形式為人們提供運算、存儲資源以及安全數據存儲需求的計算。在過去較長一段時間里，由于學校與學校之間缺乏統一的遠程教學信息系統，師生之間、不同遠程教學信息系統之間信息數據難以實現有效交互，由此讓各個遠程教學信息系統成為了一個個信息“孤島”，違背了遠程教育的初衷。而隨著云計算的發展應用，為解決以上問題提供了可靠的技術支持[1]。因而，人們不斷對基于云計算的遠程教學信息系統展開探索研究，并有效解決了遠程教育面臨的諸多難題。

2 云計算概述

2.1 云計算

關于云計算的定義多種多樣，諸如IBM、微軟、谷歌等美國廠商對云計算都給出了自己的定義。其中，相對而言得到廣泛認可的是，IBM從廠商角度出發，將云計算定義為網絡計算與虛擬化技術的融合。云計算中的“云”作為一個虛擬化的概念，如同一個龐大的計算機資源池。不管是軟件還是硬件都屬于計算機資源范疇，同時被整合成服務，用戶可依據自身實際需求通過互聯網進行訪問、使用。作為云計算的一大表現形式，計算機資源服務化可幫助用戶解決大規模數據處理、數據中心管理、應用程序部署等問題。用戶無需掌握相關專業知識或嫻熟駕馭基礎結構，云計算涉及的平臺、軟件、架構等均是以服務的形式提供給用戶[2]。并且從用戶角度出發，這些服務都是無限的，也就是可基于用戶需求轉變實現不斷的擴展、配置。另外，盡管這些計算機資源在物理層面是以分布式的共享形成存在的，但在實際的邏輯層面則是以單一整體形式呈現。基于此，用戶無需對這些計算機資源進行自主管理，僅按需獲取云中的資源，并按需付費即可。

2.2 云計算的特征

相較于傳統計算技術，云計算表現出以下幾方面特征優勢：一是成本低，云計算擁有比以往集中式系統更突出的性價比，計算中心無需投入極大成本即可實現高性能計算。二是高可靠性，冗余是網絡信息技術所需具備的一項重要性能，云計算下，因為數據計算、存儲均是通過“計算云”實現的，而“計算云”是一個高度的彈性系統，所以具備可靠的冗余性能。三是高協同性，云計算的諸多應用均可是分布式的，針對同一任務不同部門可不受時空限制，完成協作，由此可顯著提升協同性。四是高靈活性，云計算下，可實現對不同廠商硬件產品的有效兼容，并且包括兼容低配置設備以實現高性能計算。五是高自治性，依托自動化配置管理服務，可按需自動提供服務，以及依據實際需求自動調節服務數量。

3 云計算在遠程教學信息系統中的應用意義

3.1 依托云服務平臺，降低成本投入

依托云計算可投入少量的成本獲取可靠的硬件支持，并且無需顧慮技術更新、產品升級等問題，如同始終配置最先進的硬件設備，由此可有效減少前期系統建設及維護成本，并將資金投入優秀教學資源開發設計等方面。另外，教學工作者也可借助云計算的簡單虛擬終端開展自主學習，進而一定程度降低地域差異及經濟發展不平衡對師資遠程培訓造成的影響。

3.2 基于云計算環境構建網絡資源庫

為構建一個擁有多樣豐富內容的資源庫，技術人員可將本地教育資源傳輸至云計算平臺，轉化成云服務，擴展資源庫參與面。教學工作者亦可將相關有益于教學活動的資源傳輸至云計算平臺，一同參與到網絡資源庫的構建中。如此一來，網絡資源庫不僅可收錄專家學者的研究成果資源、課程培訓資源等，還可囊括教學工作者在教學實踐中積累的豐富教學經驗，實現網絡資源庫的多樣化建設。與此同時，云存儲還可結合資源傳輸數量，適時擴充自身的存儲容量。傳輸結束后，云計算相關服務運營商會對各項資源開展全面管理，并開展相應的分析處理，構建開放共享的資源庫，為用戶檢索獲取自身需求的資源創造極大便利。

3.3 推進教學工作者協作學習

基于云計算環境，可實現不受時空限制的交流互動，進而可推進不同地區教學工作者之間、教學工作者與專家學者相互間的協作學習。同時，云計算環境下的協作學習可適時記錄每個協作學習者的參與情況，如此一來，一方面可對學習者學習過程開展監督管理，另一方面還可提高培訓質量，切實提升教學工作者的專業素養。

4 基于云計算的遠程教學信息系統設計

4.1 云計算下遠程教學信息系統的邏輯結構設計

因為網絡環境還不足夠規范，加之集中式訪問對網絡、服務器提出了極大的考驗，為此，我國遠程教育機構普遍建設多臺校外學習中心分流服務器，校本部建設中央教學資源服務器，裝置課件供由學生上網學習[3]。而這一模式存在學習資源種類繁雜、信息資源傳輸不暢、一些學習中心資源缺失或更新緩慢等不足，另外還要求學習者反復注冊，操作不便。而基于云計算的遠程教學信息系統則能夠有效彌補以上不足。基于云計算的遠程教學信息系統主要由邏輯結構、核心模塊、數據安全設計等模塊構成，其中，云計算下遠程教學信息系統的邏輯結構，如圖1所示。通過將各遠程教育學習中心的資源構建出云，使遠程教學信息系統可自主采集新的資源，并選取理想路徑開展資源傳輸，倘若某臺服務器出現無法正常運行狀況，則可自動轉至其他服務器；各模塊設計可實現高效便捷的資源共享，用戶通過統一的資源列表并可實現對各資源服務器的自由訪問，并且不受時空束縛；另外，系統還可實現一次注冊所有資源服務器共享注冊信息的功能。綜上，基于云計算的遠程教學信息系統憑借云中的硬件、軟件資源，可為廣大用戶提供多元化的配置服務。

圖1 云計算下遠程教學信息系統的邏輯結構示意圖

4.2 云計算下遠程教學信息系統的整體結構設計

云計算下遠程教學信息系統的整體結構設計主要分為基礎層設計和應用層設計，其中，基礎層作為遠程教學信息系統的資源地，主要是支持資源數據的傳輸、存儲，依托虛擬化手段，讓用戶可自主獲取資源，表現出突出的自主性、靈活性[4]。與此同時，依托虛擬化技術及超虛擬化技術，云系統可實現全方位面向服務的、可靠的計算與通信功能。應用層作為遠程教學信息系統的核心部分，其重要作用在于支持各項資源的交互，依托為用戶提供功能式接口，憑借控制、管理、電子審核等模塊，讓用戶可實現對各模塊的自主管控，實現對自身需求資源的有效獲取。

4.3 云計算下遠程教學信息系統的調度機制設計

云計算所配置的服務主要分為基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）以及軟件即服務（SaaS），其中，IaaS涉及計算機的內存、存儲及CPU等，屬于是最底層提供基礎服務的設施部件；PaaS是服務于用戶個性化需求所建立的主機服務平臺，諸如谷歌搜索引擎等；SaaS則作用于為用戶提供其實際需求的應用，諸如Web服務等[5]。遠程教學信息系統的SaaS的應用結構主要由用戶接口層、平衡層、應用邏輯層以及數據庫層構成。首先，用戶經由用戶接口層登錄遠程教學信息系統，然后平衡層保證系統的可伸縮性，接著應用邏輯層為用戶提供外觀服務、配置服務及安全保障，最后數據庫層進一步確保資源數據的安全性。

4.4 云計算下遠程教學信息系統的數據安全設計

對于云計算下遠程教學信息系統的數據安全設計，可采用數據隔離方式，其包括有以下幾種隔離方案：一是，構建專門的數據庫，每位用戶均擁有自身的數據庫，如此一來，可實現對數據的有效隔離，并確保其安全性，但這一做法存在成本過高的不足，不適用于中小型遠程教學信息系統。二是共享數據庫與數據模式的隔離，即為多用戶共享一個數據庫，但每位用戶均掌握獨立的數據模式。這一隔離方案可實現數據隔離，且成本相對較低，但隔離程度不及第一種方案，且實際管理存在一定復雜性，要求多人對數據庫及數據模式開展管理。三是數據庫與數據模式共享，即為所有用戶共用一個數據庫及數據模式，依托用戶ID的差異來實現用戶間的數據隔離，這一做法成本最低，但倘若發生問題，數據備份及重組卻將面臨極大難度[6]。

5 結語

總而言之，我國土地廣袤、人口眾多，因而遠程教育市場有著十分廣闊的發展前景。云計算作為一項新型網絡技術，將其與遠程教學信息系統進行有效結合，不僅可實現對一系列教學資源的優化整合，提升資源有效使用率，還可很大程度上提高教學質量、效率。