基于云计算的高校教育信息化平台建设研究

摘要：云计算的出现，为高校教育信息化平台带来了新的建设和应用模式。分析了云计算三种服务模式及其关系；阐述了目前高校教育信息化平台建设中存在的问题；给出了基于云计算的高校教育信息化平台的架构体系；通过一个典型案例说明了教育云平台的构建内容。

关键词：云计算；教育信息化；架构体系；服务模式；虚拟化

中图分类号：tp393 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2016）17-0134-02

1 引言

在教育信息化平台建设中，各高校在基础设施的建设、软硬件设备的购置上，投入了大量的人力财力，在一定程度上促进了高校教育资源的均衡与共享，提高了信息化教学环境和管理水平。而随着高校教学改革的深入，越来越重视学生的个性化需求。完全学分制、创新教育、慕课等新的管理和教学形式的引入，对高校的教育信息化平台建设提出了新的要求。“互联网+”的提出，云计算、大数据、移动计算等技术的出现，为解决此问题提供了新的技术途径和模式，云计算又是其中的核心和基础。

2 云计算服务模式

云计算的一个重要特点就是面向服务的。云计算安全联盟（cloud security alliance）曾指出了云计算的本质[1]，云计算是一种服务提供模型，通过该模型用户可不受时空的限制，根据自身需要，通过网络选择资源池中的共享资源；同时这些资源的分配是动态的和弹性的，可以在不同用户之间灵活划分。云计算提供了三种服务模式，即iaas（基础设施即服务）、paas（平台即服务）和saas（软件即服务）。iaas将底层的物理资源，如cpu、存储器、网络资源等，利用虚拟化技术进行整合，通过特定接口透明地提供给用户，用户可以按需申请资源。paas为用户提供完整的软件开发与运行环境，用户在获取到相应的虚拟化平台后，不必从零开始配置，而是可以直接进行应用的开发或部署。saas属于顶层服务，它面向的主要是应用软件的使用者，用户无需安装对应的软件，而是由云平台对用户软件和数据统一管理，按需提供服务，可伸缩性强。此三种服务模式的关系如图1所示：

3 高校教育信息化平台建设存在的问题

目前，高校教育信息化平台建设取得了长足的进展。校园网、智慧校园的兴起、在线学习平台的普及等，提高了教育资源的共享和利用率，促进了高校管理手段和教学方式的变革。但这其中暴露出的一些问题也不容忽视，关系着教育信息化平台的可持续发展。

3.1 软硬件设施分散，管理维护成本高

高校的各二级院系在信息化平台的建设中，一般会自购硬件设备和相应的教学软件，比如服务器、在线教学平台等。为了保证兼容性和稳定性，一台服务器上通常只运行1到2个应用，硬件资源的利用率不高。有些教学软件在功能上具有通用性，但仅供院系内部使用，软件资源的共享性也不足。同时，机房为了满足不同的教学需求，在每台机器上都安装了大量的软件[2]。为了维护软硬件资源的正常运行，每个院系都需要安排专门的人员进行管理，工作量较大，效率较低。

3.2 信息化教学资源日新月异，现有设施更新速度慢

随着信息化教学的深入开展，数字化学习资源越来越丰富。慕课（mooc）、微课等教学模式的涌现，对于软硬件水平提出了更高的要求。比如在慕课建设和运行中，会存储大量的教学视频和各类学习资源，学习者对服务器会产生大规模的并发数据访问，慕课平台会实时动态生成大量的学习和统计数据。这就需要服务器等硬件设施具备更高数据处理能力，网络设备具备较高的数据吞吐量等。而二级院系现有的设备，通常已经运行多年，由于当初设计和自然损耗等原因，已不能跟上最新的需求。若独自更新相关软硬件，则需经历新一段规划与建设周期，耗时较长。

3.3 管理水平参差不齐，专业化不足

在教育信息化平台管理中，有些高校的二级学院没有配备专门的技术管理人员，而是由相关行政人员或专业教师兼为管理。而这些非专门技术人员，对平台软硬件的日常维护，停留在服务器的启停、后台数据的备份等功能性维护上，而对于性能优化、运行安全、负载均衡等专业技术层面的维护往往不足，导致平台在长时间运行后，出现反应迟缓、系统宕机等问题。

4 云计算与高校教育信息化平台的结合

在高校教育信息化平台建设中，使用云计算技术，可以有效利用现有的硬件基础设施，通过整合充分发挥它们的潜能；将各类型的教育资源和应用软件，统一进行管理，形成教育资源池，促进资源的共享；同时，这种集约化方式将促进管理方式的专业化，降低运维成本。

4.1 基于云计算的教育信息化平台架构体系

在架构体系设计上，以大规模高性能计算能力为保证，以资源虚拟化、管理统一化为基础，以按用户需求提供可伸缩性的稳定服务为目标。架构体系如图2所示。

服务平台层之上是软件服务层。该层利用服务平台层上的环境，搭建类型丰富的教学应用程序与管理软件。比如慕课、虚拟实验等在线学习平台，讨论区等在线互动平台，教学课件等学习资源平台，在线测试、统计分析等教学评价与管理平台等。这些平台经过有机整合，能根据实际需要服务于高校教育的各个方面。该层也采用“混合云”模式，主要使用者是校内师生和校外的社会学习者。通过瘦客户端的b/s模式、虚拟桌面等技术，使用者可根据服务目录，选择所需应用，即可进行相关教学活动，无需在客户端安装大量的应用软件，所有软件都运行于云端。若要增删或更新服务，可在云端统一执行，客户端立即能反映出结果。真正做到了按需服务，统一管理。用户可利用多种终端设备访问云平台，既可以是传统pc，也可以是移动设备，摆脱了访问的时空限制，促进了移动学习、泛在学习等学习方式的变革。

4.2 应用案例

慕课又称大规模网络开放课程[6]，其应用越来越广泛。从理论上说，它能承担大量的学习者同时参与教学，数目可达成千上万，甚至十数万。其全部教学活动都通过网络在线进行，所有教学资源、互动信息、作业测试、跟踪统计等数据，都存储于网络并根据学习者需求快速响应和反馈。因此，慕课的运行需要高性能的服务器和网络环境的支持。从传统方式来说，若要开设慕课，需要新购置服务器和存储器等硬件设施，开发慕课服务和管理软件，安排专业技术人员对整个系统进行专门维护。这种方式前期投入高、开发周期长、后期成本大，但资源的共享和利用率不高，功能扩展不方便。若使用云计算平台架构，则能充分利用已有的硬件资源，进行弹性分配，其大规模分布式计算和存储能力可较好满足慕课运行的需要。软件环境也不用重新购买和配置，可按需申请，自动部署。开发者可将主要精力放在教学资源的开发和教学活动的设计等方面。其后期的维护也无需安排专门人员，而由云端统一完成，降低了成本，提高了效率。其架构简图如图3：

5 结束语

基于云计算的高校教育信息化平台，能有效利用高校现有软硬件设备，通过虚拟化技术统一建设和管理，充分发掘基础设施的潜能。使用者可按需申请服务，合理利用资源。云计算的大规模分布式计算能力，能为海量服务请求提供稳定高效的支持，能适应高校信息网络部门、各二级学院、老师与学生等不同层次和不同角色的服务需求，在降低成本的基础上，充分提高资源的利用率和共享率，促进管理水平的专业化。