云计算的高校教育信息化平台建设研究

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2016)17-0134-02

Abstract:Theemergenceofcloudcomputingbringsnewconstructionandapplica论文网tionmodefortheeducationalinformationplatformofhighereducation。Analysisofcloudcomputingthreeservicemodelsandtheirrelations,andexpoundstheproblemsexistingintheconstructionofuniversityeducationinformationplatform;andpresentsthearchitectureofcollegeeducationinformationplatformbasedoncloudcomputing;andthroughatypicalcase,illustratestheeducationcloudplatformconstructionofcontent。

Keywords:CloudComputing;EducationalInformationization;Architecture;ServiceModel;Virtualization

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(CloudSecurityAlliance)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。

最底层的基础设施层由服务器。存储器。网络设备等物理硬件构成,通过使用VMwareESX或XenServer等[3]虚拟化软件,将它们整合成一个资源池,组成虚拟服务器集群,根据高校各二级或职能部门的实际需求按需分配,并实时监控资源的动态变化,实现负载均衡。这样能统一管理不同部门甚至不同校区分散的基础设施资源,提高其利用率和管理质量。该层在服务权限上,一般使用私有云“[4]的形式,仅面向学校内部使用,保证安全性。

基础设施层之上是服务平台层。该层提供了通用的业务服务[5],比如Web服务。数据库服务。应用服务。管理服务等,以及相关资源的调度;同时,该层还提供了一套标准的应用程序开发和运行框架,便于众多教育应用软件的部署和管理。该层的实现可通过Hadoop等技术搭建分布式运行环境,利用混合云“模式,面向学校和社会提供不同等级的授权服务,其主要使用者是应用程序的开发和维护人员。

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

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。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。

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