基于云计算教育服务平台的研究与设计

唐铁斌 郝秋燕

（长沙民政职业技术学院，湖南长沙410004）

1.引言

随着云计算应用范围的不断扩大，云计算已经成为了各行各业信息化发展的一个重要助推器，也为我国现代教育的基础设施和服务建设提供了契机。2012年被认为是我国现代教育改革发展的“机遇之年”，“十二五规划”中提出了我国教育产业与信息化产业相结合的指导方针，要求全国教育系统范围内切实做好教育产业《云计算服务创新发展试点示范》的工作，云计算将成为我国教育人才培养与创新教育理念的核心技术。

云教育服务平台的建设已经在国内外引起多方关注。教育组织、大学与公司协作相继开发了多个云教育计算项目，如Google与高校图书馆合作推出了数字图书馆计划、OCLC“基于云的服务”项目、CALIS数字图书馆云服务平台、世界大学城（www.worlduc.com）职教新干线网络平台等。教育部于2011年印发《教育信息化十年发展规划（2011年-2020年）》，提出实施“中国数字教育2020”，建设云教育资源平台。广州大学、清华大学、云南大学等高校纷纷响应该规划并构建自己的云教育平台，湖南高职院校率先依托世界大学城提供的云服务平台为载体，构建网络资源开放课程[1]。云计算在辅助教学、协作学习、构筑开放式个性化学习环境等方面具有巨大的潜力。然而，目前教育领域云计算应用只是停留在初始教学应用的单一层面上，多数使用公司的计算资源，缺乏系统性发展规划以及对云服务非技术因素安全性的考虑。

针对湖南教育信息化建设的现状，结合当前工作实际，构建一个“全面覆盖、设施完备、功能齐全、应用广泛、安全可靠”的云教育信息化服务平台系统，实现教育内容、方法、手段和管理的现代化，增强教育信息公共服务能力、教育信息技术应用能力和先进文化传播能力，为全省教育事业科学发展提供强力支撑。

2.云计算与现代教育

本文在云计算与教育行业紧密结合这一背景和趋势下，针对目前湖南省云教育建设所面临的问题和挑战，构建一个基于云计算的教育服务平台，打造若干面向教育的特色服务，如仿真模拟类教学服务、学生在线评测服务、教师录播服务、家长社区服务等，为教育管理部门、学校、教师、学生和家长提供一站式、个性化的按需服务。该服务平台一方面强调教育软硬件资源和应用服务的“云”化，即将各类软硬件资源集中化、虚拟化，统一在云端进行分配、调度和管理；另一方面为方便各类教育用户灵活、便捷地获取各类云端服务[2]。

教育服务平台是进行教育信息化、智能化的基础。由于发展规模、地域分布、基础设施等因素的限制，当前的服务存在平台功能少、分散性强、耦合度高、用户类型单一等缺点，这样，就很容易形成“功能孤岛”，很难满足多种用户复杂的教育服务需求。

针对这一现象，集成化的应用功能集成教育服务平台开发，则为这一瓶颈提供了一个可行的解决方案。集成化的教育服务平台基于统一的标准进行开发、面向多种类型用户进行设计，提供海量分类明确的功能应用服务。与此同时，再加上与云平台的深度集成，这些都为我省教育信息化提供了可能的集成手段，必将大大提高全省教育信息化的水平[5]。

云计算平台[3]是一个“云”网络，连接了大量并发的计算和服务，可利用虚拟化技术扩展到每一个服务器的能力，将各自的资源通过云计算平台集合起来，提供超级计算和存储能力。在“云”端之上建设大规模的共享教育资源库，构建新型图书馆，打造教育科研“云环境”，创建网络学习平台，教育资源通过云计算和云存储提供给用户，可以节省投资，提高硬件系统的利用率、降低管理成本、扩大资源的使用范围，有利于资源的聚类、共享、升级、推送，解决了教育资源分布不均、更新速度慢、共享程度低等问题，促进我省教育资源的均衡发展。

3.云计算教育服务平台总体方案设计

在湖南省教育厅的大力推动下，充分利用我省世界大学城等已有的教育信息化平台与成果，在消化吸收、集成融合的基础上构建云教育平台。

图1：基于云计算的智能教育服务总体架构图

本系统主要从“云服务端”和“教育终端”两个方向开展研究。

3.1.云服务端

在教育私有“云”中，平台拟采用将IAAS（平台即服务）、DAAS（数据即服务）、SAAS(软件及服务)和用户认证管理四大部分无缝结合[1]，构建高效、安全、拓展性强的私有云。对于私有云外部的共有云，采取“适配器”或者插件技术，保持私有云对公有云的无缝对接，从而实现私有云对公有云的持久化访问。

3.1.1 基础设施管理

教育服务平台需要为平台使用者提供处理、存储、网络等基本计算资源。使用者可以根据自己的需要申请和使用日常教学硬件，而无需考虑因此涉及到的安全问题和性能维护问题，为了确保能够对平台进行安全、高速的访问。

3.1.2 数据管理

教育服务具有资源数据量大、分散、异构以及自治等特点。为了实现分布式海量信息数据管理与更深层次的开发利用，需要对不同类型数据进行融合，如影音数据、文本数据等；面对教育资源中的海量异构同构数据，通过研究服务中的数据仓库与数据资源增量更新技术，提供数据合理高效的信息存储；根据用户的个性化需求，通过提取数据之间隐含的关系和规律，智能化地挖掘推荐有价值的知识和信息；为解决复杂网络中的帧频缺失和数据延迟，采用创新化的教育多媒体资源高效传输技术，保障点播、录播等视频服务在较差网络中的传输有效性；通过采用并行化多线程分块语义化检索技术，经过语义推理，返回用户满意的搜索结果。

3.1.3 服务管理

教育服务平台通过互联网为平台使用者提供各类教育服务，使用者不再需要购买软件或服务，而是以租用的方式使用独立提供商的软件或服务，且无需对此进行维护。例如常用的教学软件、视频点播和直播系统、数据统计等服务。平台不仅提供服务目录、QoS(服务质量)保障、服务生命周期管理以及服务调度等传统基础服务，面向现代教育的特殊需求，而且推出了录播服务、评测服务、社区服务、移动同屏服务等特色服务。

3.2.教育终端

“端”作为云的客户端的一部分，分为交互式互动一体机、录播系统、高清视频展示台和同屏设备四个主要部分，在端的部分，我们采取了创新性的多媒体高速传输技术，多目标跟踪自动化采集技术，开发了沉浸式的智能交互软件，多种设备交互使用，提升用户体验。

4.云计算教育服务平台的优势与意义

云计算向教育领域的迁移，将不可避免地带来一场教育模式的变革，这种变革将打破传统教育模式的限制，推动现代教育的发展。云教育的建设对现代教育的意义可总结为如下三方面[4]：

（1）实现教育资源整合。借助云技术，可以整合教育资源，达到优势互补的目的。如果能够把来自不同地区的优势教育资源整合起来，形成一个强大的云教育，那么在家中就可以聆听全国范围内各校名师的讲课视频，查阅各地的报纸、期刊，访问所有的在线图书馆，从而达到学习方便、高效、费用低廉、节约时间和成本的作用。

（2）变革学生学习方式。由于云计算具有资源丰富、操作简单、弹性高、扩展性强和基于Web的服务器、存储、数据库等优点，所以对于学生来说，便于其从“云”端选择自己所需要的各种资源，也便于其根据自己的实际情况选择适合的学习进程、学习时间和学习方式。因此，将学生从过去传统的死板的教学模式中解脱出来，有利于接受能力、认知能力强的学生缩短自己的学习进程，获取更多的知识，还有利于其形成举一反三、推陈出新的能力。

（3）推动教师教学改变。云技术的使用要求广大教师也应该具备良好的信息技术使用能力，否则教育资源难以发挥其应有的作用。因此，云教育的建设和应用促使教师利用多媒体技术，逐步实现电子备课和网络教案，最终实现和云技术的全面对接。

5.总结

随着我国信息化建设的不断推进，我们相信云教育的建设将成为我国今后教育信息化的重要举措。然而，当前云计算在教育领域能否成功落地也面临着诸多困难与挑战，如云教育缺乏明确的建设、应用、运行机制、缺乏云教育相关标准、难以形成统一的资源管理、发布和应用、云计算本身的网络流量、数据存储、应用加速及能耗等问题。因此，云教育的建设是一项复杂的系统工程，需要不断地进行探索和尝试。

[1]胡伏湘.基于云平台的网络资源开放课程建设方法研究[J].湖南行政学院学报,2013,(2):28-32.

[2]袁磊,程美,刘丹等.我国云计算教育应用的现状与发展趋势[J].现代远程教育研究,2011,(6):42-46.

[3]胡万祥.“云端教育”——教育信息化下的云计算[J].西江月,2013,(21):83-83.

[4]苏治中,刘竹松.基于云计算的开放式教育信息服务平台设计[J].现代计算机(下半月版),2012,(18):78-80.

[5]林冬青.省级教育数据中心引进云计算的探索[J].中国教育信息化（基础教育版）,2012,(6):4-8.