混合云模式下智慧教育生態構建研究

【摘要】本文對混合云模式的概念、特點進行闡述，認為技術創新已成為現代教育走向智慧化的重要驅動，混合云作為云計算的未來主流，能夠在構建智慧教育生態過程中發揮關鍵作用，提出智慧教育混合云生態構建思路和運用智慧教育混合云生態的保障措施。

【關鍵詞】教育信息化 混合云 智慧教育生態

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）24-0126-04

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》提出，“信息技術對教育具有革命性影響，必須予以高度重視”，將教育信息化作為實施國家信息化宏觀戰略部署的重要一環。“智慧教育”概念自2014年被提出后，掀起了現代教育與科學技術高度融合的研究與實踐熱潮，推動了教育理念的進步與教育技術的發展。隨著人工智能、大數據、云計算、物聯網等諸多高新網絡技術的發展，教育領域開始有序引入先進技術，為教育信息化建設提供了強大助力。混合云模式是云計算未來發展的主流選擇，其特有屬性與應用優勢得到了教育領域的認可，為合理構建智慧教育生態提供了可行方案，成為提高教育質量、破解教育困局、推動教育公平的重要舉措。

一、混合云模式概述

（一）混合云的內涵

混合云是云計算充當企業的基礎性IT架構設施的發展新階段，可通過融合公有云和私有云，在兩個及以上的環境中最大程度利用云資源，發揮云計算優勢，滿足不同程度的工作要求。在混合云模式中，企業既可放心選擇并使用私有云的數據安全服務，實效控制數據及其安全性和服務質量，又可公平共享公有云中的各種計算資源，建立上游服務提供方與下游用戶之間的公有價值鏈條，從而實現公有云與私有云之間的無縫銜接，確保工作負載的混編、移植、匹配和管理的高效與便捷。

（二）混合云計算模式的特點

第一，兼具公有云與私有云的典型特征。云計算發展初期，網絡用戶普遍認為私有云具有遠高于公有云的安全性，公有云集聚了私有云所無法企及的海量計算資源。隨著混合云的出現，同一工作需求可同時使用公有云和私有云，因而可在私有云中放心存儲重要數據，并共享公有云的計算資源，從而有利于解決實際工作難題。

第二，具備較強的可擴展性。混合云的應用將進一步顯現公有云的可擴展性，并打破私有云普遍存在的硬軟件功能瓶頸，通過轉移原私有云內的非機密功能至公有云，積極釋放私有云的匹配計算壓力，從而提高計算能力和計算效率。

第三，體現出色的成本節約能力。混合云計算模式融合公有云與私有云以完成工作，企業作為云服務使用者，可在各類云上選定合適的平臺設置程序并存放數據，以“即用即付”理念消費云計算資源，減少對基礎設施的增設需求，從而壓縮成本，優化工作環境。

第四，可實現多元訪問效果。混合云模式中的公有云能夠發揮出優于本地基礎設施的可用性。混合云增強了公有云和私有云的內部鏈路與外部通道，便于更多國家和地區的云使用者選擇各種位置擴大訪問。

第五，擁有靈活性和敏捷性優勢。混合云計算模式具有較高的靈活性，云使用者在匹配計算資源和編排管理工作負載的過程中可自由在云與本地之間實現遷移。通過混合云的應用，開發者不需要運維人員的協助就可獨立完成虛擬機以及應用程序的開發和測試。云中已內嵌了物聯網等不同服務，使用者可直接調用而無需重復構建。而且，混合云還能夠滿足不同目的的彈性需求，諸如將公有云視為私有云的災難遷移平臺以達到恢復目的。

二、混合云模式下智慧教育生態的構建

現階段，國內外學者對“智慧教育”的研究熱度持續增長。國際教育領域習慣以“smart education”來命名“智慧教育”。有學者認為，智慧教育并不等于依托智能終端實施的教育，而是具有一系列特征的教學活動，包括實現自我指導、激勵驅動、科學定制、資源充裕、技術沉浸等特征。國內對智慧教育也尚未形成權威定義，綜合現有研究成果來看，智慧教育可定位為一種新穎教育模式或形態，應是遵循現代教育理論，引入先進信息化技術所創造的模式，應充分體現個性化、泛在化、智能化、情景化，有效關聯教育領域的管理者、教師、學生、家長以及相關社會參與者，在教學、管理等方面實現智慧化。

（一）智慧教育生態構建要素

目前，智慧教育生態的構建、實現及應用的相關研究理論體系正在持續完善。作為一個穩定的運行系統，智慧教育生態需要由多類因素進行融合組建，主要包括教育活動、教育主體、教育參與者、教育資源、教育設備、教育工具等。其中，教育活動應作為智慧教育的核心;教育主體即學生等在教育活動中體現教育效果的主體角色;教育參與者應包括教育領域的管理者、教師、家長、相關社會參與者等可參與教育活動并推動教育發展的群體;教育資源應包括教育主體所需的學習資源和教育參與者所匹配的管理資源;教育設備以及教育工具應包括可對智慧教育活動發揮智慧化媒介作用的硬軟件。

（二）智慧教育混合云生態系統的構建

混合云模式下，云計算的安全性和計算資源應用效率得到提升，智慧教育新生態系統的構建將著眼于為教育活動提供更多的智能決策支撐，提供教育管理的可視化方案，推動智慧教育獲得成效。本文擬構建智慧教育混合云生態系統，其總體框架如圖1所示，為實施智慧教育營造穩定和諧的教育環境。

圖1所示的智慧教育混合云生態系統中，共設計了六層框架，各層之間的功能、關系以及作用解析如下。

1.感知層

感知層是智慧教育混合云生態系統的信息輸入層，主要利用在校園內廣泛裝設的視頻探頭對所監測監控的場景畫面進行錄入，或利用校園一卡通、傳感器等帶有射頻識別技術的外接裝置完成對校園內人或物活動的整體感知，從而為系統采集到足量、多元的數據信息。

2.網絡層

網絡層是智慧教育混合云生態系統的數據傳輸技術支撐。其中通過打造“智慧泛在網絡”提升網絡通信質量，實現數據信息的快速傳輸。“泛在網”顧名思義就是廣泛存在且互聯的網絡，因此可達到“4A（anytime，anywhere，anyone，anything）”通信的目標，即不區分時間、地點、人、物的通信，目前可在網絡層中運用移動通信網技術、互聯網技術、物聯網技術、傳感網技術等，以上幾種技術之間的關系如圖2所示。如今，5G技術作為先進的移動通信網絡技術，與互聯網融合后組成了移動互聯網。在智慧教育生態的構建中，泛在網絡可有效拓展教育主體的學習時間與空間，而物聯網在VR技術、增強現實技術、傳感器網絡的相互協作中也進一步為智慧教育生態系統數據傳輸與學習建立了新情境。

3.數據層

數據層是智慧教育混合云生態系統的數據集合存儲單元。以大數據中心作為陣地，可不斷吸收海量智慧教育的數據，形成穩定的數據融合體。由于大數據擁有海量信息，使用一臺計算機很難進行處理，因此可在數據層建立分布式架構，對巨量數據進行挖掘后在混合云平臺上實施分布式處理、存儲以及完成虛擬化操作。隨著現代教育的發展，智慧教育可擁有更多豐富的基礎數據和教育資源，這些數據與資源多以數字化形式存在。如網課資源、慕課資源、電子教案、精品課程音視頻資源、電子書包等。

4.混合云平臺

混合云平臺是智慧教育混合云生態系統的數據存儲和計算核心層。按照《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》要求，建設教育云平臺應以創新性的教育服務技術提升教育影響力。學校可以通過租用或免費使用混合云平臺上的云資源或云服務，開展智慧化的教學、學習、管理、科研、評價、服務等智慧教育核心業務。在智慧教育混合云生態系統中，混合云平臺直接訪問或控制數據層的大數據中心存儲的資源，明確不同用戶的信息服務需求，針對性提供各種智能化服務。隨著對用戶以及大數據的挖掘，實時捕捉教育主體的學習動態、學習效果，并智慧評估學生等教育主體的現有知識層次與技能水平，從而在云計算中生成智能診斷報告，便于解決各類教育問題。

5.應用層

應用層是智慧教育混合云生態系統的基礎智能體驗層。在混合云平臺處理數據完成智能分析后，結果會直接進入應用層或終端展示層，以“信息找人”的方式營造智慧教育環境，幫助學生等教育主體增強個性化的學習體驗。不僅在教育活動中實現了語言識別、人臉識別、學情診斷、教學干預，還能智能化生成有助于分析教育主體行為、促進綜合管理的一體化資源，讓智慧教育生態更能滿足教育教學深度應用的需求。

6.終端展示層

終端展示層是智慧教育混合云生態系統的結果反饋層。在終端用戶使用終端設備接入智慧泛在網絡后，教育主體就可以在任何時空條件下使用不同設備進行移動式學習，只需要通過簡單的指令就可以利用混合云平臺的云計算快速調出所需要的資源，并將計算和檢索結果展示在用戶面前，增強了便利性，解決了教育資源分配不公平等現實問題。

三、應用智慧教育混合云生態的保障措施

智慧教育作為新的教育形態，具有強大的生命力。基于混合云計算模式構建智慧教育生態，可以推廣信息技術理念，為促進教育發展做出貢獻。為了讓智慧教育混合云生態可以開發和衍生出更多的智慧教育應用，有必要通過有效的保障措施推動智慧教育混合云生態系統的應用。

第一，做好思想觀念保障。隨著現代教育理論的發展，人們已經清晰地認識到教育的目的和意義在于促進人類個體實現個性化成長與發展。面對新形勢下的人才需求，我國傳統的應試教育已轉變為素質教育，如今又進一步發展為智慧教育。為了有效運用混合云模式下的智慧教育生態，教育工作者應該堅持以學生為主體，培養個性獨立、思維活躍的人才，轉變思想觀念，遵循教育規律，因材施教，確保教育公平。

第二，做好建設投資保障。教育信息化是我國信息化建設重要戰略，在城市信息化、智慧化建設的過程中理應重視智慧教育的建設，因此必須凝聚多方共識，構建現代化的智慧教育服務體系。政府要堅持貫徹落實好國家多年來陸續出臺的支持教育信息化的政策，重視智慧教育生態的建設，適當在經費預算和投入方面給予傾斜，保障學校可以購買到構建智慧教育混合云生態系統的各種軟硬件。教育主管部門和學校要統籌協調在智慧教育生態建設中的各種人、財、物、技等投入。

第三，做好資源整合保障。混合云模式下智慧教育生態及系統的建設，需要不斷整合數據資源。無論是科研工作者還是教育工作者，都要主動為構建層次豐富、類型多元、結構立體的數字化資源體系共享數據資源。為了確保新的智慧教育生態系統可以及時科學地為教育主體智能推送符合其需求的數據資源，應在資源整合工作中注重數據資源建模，使用先進且可靠的技術對不同類型的信息進行聚合、梳理、提取、融合，使得數據可在存儲、查詢、計算、分析、轉化等處理中為用戶提供有效幫助。

第四，做好智慧教育生態維護。混合云模式下的智慧教育生態系統的構建和應用，并非一個靜態工程，而是需要在不斷的應用和維護中完善和優化。因此，日常的生態維護十分重要。要進一步掌握有關混合云計算、泛在網、物聯網、移動互聯網、大數據、人工智能等先進技術的概念與特征，要讓智慧教育混合云生態系統增強自身的虛實結合特性，確保數據信息的無縫流轉。應主動思考將智慧教育中的教育主體和教育參與者深度連接，使二者保持互動、增進協作，共同打造智慧教育生態的和諧秩序。

如今，智慧教育理念已經深入人心，得益于信息技術的快速發展，教育已經從單一數字化互動升級為多維智能化交互。使用混合云計算模式構建智慧教育生態系統，為教育教學實踐創造高速互聯的網絡、優質共享的數字資源、泛在個性的學習環境，是未來教育的重要發展方向。

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注：本文系2021年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目“基于移動終端的畢業設計管理平臺的研究”（2021KY1421）、廣西教育科學規劃2021年度學前教育職教集團辦學研究專項課題“基于智慧職教云平臺學前教育專業《計算機應用基礎》教學資源庫建設的研究”（2021ZJY797）的研究成果。

作者簡介：胡鐘月（1979— ），廣西河池人，廣西現代職業技術學院副教授，研究方向為計算機應用技術。

（責編 雷 靖）