云计算在高校群教务信息系统中的应用探讨

姚 双 良

(江苏科技大学 教务处,江苏 镇江 212003)

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出:构建国家教育管理信息系统，制定学校基础信息管理要求,加快学校管理信息化进程,促进学校管理标准化、规范化。整合各级各类教育管理资源,搭建国家教育管理公共服务平台,为宏观决策提供科学依据,为公众提供公共教育信息,不断提高教育管理现代化水平[1]。高校教务管理作为教学管理工作的一个重要环节,高校教务管理系统为高校教务管理服务提供了良好的支撑。随着教学改革和信息技术的发展,高校教务管理信息系统也不断的进行升级和换代,在给教学管理带来便利服务的同时,也带来了相关软件和硬件重复投入的资源浪费[2]。云计算在高校群教务信息系统中的应用,不少研究者对此都进行了研究。曾起域针对云计算给开放大学教务管理带来的变化,提出了云计算在教务管理中的应用策略[3]。于孟喜、段富分析和探讨了云计算在高校的教务管理、数字图书馆管理、资源共享以及教育信息化建设等方面的应用[4]。宋建功、冯文全引入了云计算概念和层次结构思想,根据已有云计算分类方法,进而提出了更细致的分类方法,为单位自建基于云模式的信息系统所采用架构提供了依据,论述了高校教务管理及信息系统云模式架构的设计思想[5]。笔者拟在前人研究基础上,结合我校教务信息系统运用云计算的实际展开进一步分析,为提高教务信息管理系统作出力所能及的贡献。

一、高校教务管理信息系统现状及存在的主要问题

目前高校教务管理信息系统发展模式主要有3种：1.高校依靠自身力量,组织相关技术人员进行开发,此种方式开发的教务管理信息系统个性化强,适用性和可移植性都非常弱,同时造成了很大的人力和系统硬件资源浪费。系统在运行后期,由于数据量的不断变化和教学改革的需要,给系统的稳定和后期的维护造成了很大的隐患;2.通过引进商业教务管理信息系统,目前市场上较成熟的教务管理系统有湖南青果软件公司、浙江正方现代教务管理系统、北京润乾软件技术有限公司等，采用的是教务系统框架加个性化修改并行模式,也是目前高校教务管理信息系统使用覆盖面最广的；3.以成立教务管理信息系统软件高校联盟,江苏省高等学校教学管理研究会通过了江苏省教务管理《江苏省高校教务管理系统软件联盟章程》,联盟的目标是整合省内高校教务管理计算机软件系统可利用的硬件和软件资源,降低联盟内高校教务管理系统开发和维护成本,目前只是进行了理论性的研究和探讨[6]。

教务管理信息系统真正运行的模式是前两种,也给教务管理工作和教学改革工作进展带来了一些制约。这两种模式的采用的更多是“各自为政”的模式,存在着以下问题：

第一,造成了资源的极大浪费。高校间教务管理工作具有一定共性,各个高校分别引进商业教务管理系统,使各高校重复投入使用教务管理软件和硬件,给资源带来了极大的浪费[7]。同时为确保教务管理系统顺利运行,学校也投入了较多的人力资源对系统进行维护使用,也造成了人力资源重复。

第二,给教务系统数据库带来了沉重压力。由于各个高校独自运行教务系统,无论从资金投入上,还是技术投入上,都非常有限。随着教务系统不断运行,产生的数据量不断增大,尤其是选课节点系统无法承受高并发的压力,经常导致系统瘫痪,给教务管理工作带来了很坏影响[8]。

第三,给高校间资源共享和学分互认在操作层面带来了一定的影响[9]。因各高校教务管理系统使用和数据接口的不一致,不利于高校教学改革进展以及高校间资源共享和学分互认,各高校的一些课程和学科的优势资源无法给各高校学生提供共享和服务。

二、云计算在高校教务管理系统中的价值体现

(一) 云计算的概念

IBM在其白皮书中对云计算进行了定义,即云计算用来描述一个动态的应用程序或系统平台。一个云计算的系统平台根据需要进行动态地配置(configuration)、部署(provision)、取消服务(deprivation)以及重新配置(reconfigure)等。云指的是提供ICT资源或信息服务的基础设施中心、平台和应用服务器等,提供的服务类型包括基础设施、平台和应用等[10]。图1中所示的“云”包含了这3个层面:基础设施层面由各种服务器、数据库、存储设备、并行分布式计算系统等组成;平台层面由运营、支撑和开发3个平台组成;应用层面提供软件、数据和信息等各种应用。这也分别对应3种云计算的服务模式,基础设施即服务IaaS、平台即服务PaaS和软件即服务SaaS。

图1 云计算的结构

(二)云计算在高校教务管理系统中的价值体现

高校教务管理信息系统是一个面向教务管理人员、老师和学生的复杂系统。其具有数据量大、业务流程复杂等特点,在设计教务管理系统时应考虑如何做到界面友好、如何做到系统设计最高效、如何提高资源利用率等问题。云计算的按需配置、快速弹性能力、虚拟化、及SaaS 的设计架构可以解决复杂的系统问题,具有以下优点。

(1)硬件资源按需配置。通过虚拟化硬件资源,对不同高校的教务管理子系统按需划分不同的计算能力、存储空间和信道带宽。如在某一高校教务系统选课时期,可以为其分配更多的硬件资源,解决了单独高校基层硬件设备的不足的问题,极大的提高硬件资源的利用率。

(2)教务管理适应各种教育需求成为现实。云计算可以通过云端为高校教务管理提供各种类型的计算服务,且无需经常进行基础设施更新和建设,只需购买云计算机平台提供的服务,学校师生就可以利用原有的计算机设备作为终端接入云服务。云计算平台提供的服务实现不同设备之间的数据和应用共享,提供了强大的计算能力,降低了系统的成本,高校无需在硬件上投入大量资本即可扩展。

(3)多平台优化组合。针对各高校的不同应用,云计算平台服务层(PaaS)可以提供不同的开发平台和服务平台。如可以将Oracle数据库安装到UNIX系统上,而同时又可以将SQL SERVER安装到Windows系统上,即将不同的数据库部署在不同的操作系统上,较之原来系统架构不合理的情况有了极大改善。

(4)信息更安全、服务更全面。云计算为存储和管理数据提供无限多的空间,采用分布式存储的方式存储数据,用冗余存储的方式保证数据的可靠性。在云端有专业化的团队来存储和管理信息,并有着严格的权限管理策略和防范各种病毒和各类网络非法攻击。

三、云计算在高校群教务管理信息系统的设计及应用

(一)教务管理信息系统云模式设计

从云计算技术的角度构建出教务管理信息系统框架(图2),第1层为基础设施层(IaaS)是教务管理信息系统的最低层,包括基础设施和基础服务,将虚拟化后的数据库服务器、应用服务器、网络设备和其它服务器提供给使用者。第2层为平台服务层(PaaS)位于基础设施层之上,将应用程序开发和部署平台作为服务提供给开发人员以便其使用该平台构建、部署和管理应用程序。第3层为软件服务层(SaaS),是运行在平台服务层上的应用集合,每一个应用都对应教务管理中的具体需求,实现一组特定的业务逻辑。

图2教务管理信息系统云模式框架

(二)云计算在高校群教务管理信息系统中的应用

2007 年10 月,Google 和IBM 联合宣布推广“云计算”的计划,包括卡内基梅隆大学、斯坦福大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校在内的多所高校都参加了该项计划, 我国的清华大学也于2008 年3 月加入了此项计划[2]。美国的北卡罗来纳州大学已经为他们的学生提供基于云的虚拟计算实验室(Virtual Computing Lab)。作为IBM 2009年11 月启动的“云”学院首批成员之一,北京工业大学为了在信息科学领域站得更高、看得更远,于2009 年启动北京工业大学云计算实验平台项目,搭建了新一代的基于云计算的高性能计算中心和数据中心。基于云计算高校群教务管理信息系统研究已具有良好借鉴的应用模式[11]。

目前高校教学管理IT 需求主要采取自身集中式建设方式来满足。但随着学校规模扩大以及业务量的增多,日益增长的教学管理IT 需求无法得到充分满足,成本不断提升。云计算的应用日趋成熟,通过探索“云计算”在高校群教学管理中的应用前景[12],希望满足高校群教学管理的IT 需求并提高工作效率;同时也能切实降低各高校教学管理的成本。

(1)构建基于云计算的数据标准。云计算具有的强大计算能力,通过云计算与数据挖掘技术的结合,可以从海量的教务数据中挖掘出有价值的教务管理信息,并进行标准化信息存储和管理,为各高校学分互认和资源共享提供了可能。为确保各高校信息交换的完整性、准确性与一致性提供依据,标准开放的接口支持系统的涉及突出了数据的核心位置,可以国标校标为基础,确保数据的完整性、一致性、连贯性,并能为数字化校园提供完备的数据接口,完美的实现与各高校数字化校园的无缝集成,最大化保护原有投资,实现数据、资源等信息与其他系统业务信息的高度同步和一致性,避免了数据多头采集、重复采集的现象。

(2)构建基于云计算的存储平台。通过网格技术、集群应用、分布式文件系统等功能,将高校区中大量不同类型的存储设备通过应用软件集合起来,并能够配合协同工作,共同对各高校提供数据存储和数据访问的完备系统。利用云计算的云存储概念不仅可以使各高校在教务管理过程中不断拓展大数据,同时也可合理的使用硬件存储设备,大大节约各高校的硬件投入。

(3)构建基于云计算的公共数据交换平台。采用主流的数据集成中间件,构建与维护各高校数字校园综合管理平台信息标准,在共享公共数据基础上整合与集成各种应用系统,通过数据驱动、事件驱动和服务驱动将公共数据从应用数据库抽取到中心数据库,通过向应用系统提供丰富接口实现公共数据向应用数据库的同步,确保数字各高校校园综合管理平台数据的完整性、准确性与一致性。

(4)构建基于云计算的安全策略。各高校在建立教务管理信息系统过程中,数据安全成为各高校信息化建设必须面对的一个重要问题,各高校经常遇到信息系统瘫痪、数据被恶意修改、硬盘损坏等问题,基于云计算的技术,围绕程序安全、数据存储安全、数据传输安全、权限安全、页面安全、日志安全、认证安全、定期数据校核等方面共同保障系统的安全性,以满足当前阶段复杂的安全环境。

高校教学质量是高校发展的生命线,高校教务管理作为教学管理工作的一个重要环节,高校教务管理系统为高校教务管理提供了良好的服务支撑。基于云计算技术的应用,结合高校大学城的建立,不断提升和整合高校间教务管理信息系统,全面提升高校教学管理效率,构建有效、共享、交流、互动的管理理念和系统平台，为提高我国高校的教学管理核心竞争力提供直接支撑。

参考文献:

[1] 王萍,张际平.云计算与教育技术[J].现代教育技术,2008,18(11):81-84.

[2] 章泽昂,邬家炜.基于云计算的教育信息化平台的研究[J].中国远程教育,2010(6):66-69.

[3] 曾起域.云计算在开放大学教务管理中的应用探讨[J].福建广播电视大学学报,2011(6):89-91.

[4] 于孟喜,段富.云计算理论在高校领域中的应用[J].计算机光盘软件与应用,2012(19):137-138.

[5] 宋建功, 冯文全.基于云模式的教务管理及信息系统架构[J]. 现代教育技术,2012(6):98-101.

[6] VELTE A T,VELTE T J,ELSENPETER R.Cloud Computing: A Practical Approach[M]. McGraw-Hill Companies, 2010.

[7] 陈全,邓倩妮. 云计算及其关键技术[J]. 计算机应用,2009,29(9):2562-2567.

[8] 王鹏,黄华峰,曹珂. 云计算:中国未来的IT战略[M]. 北京:人民邮电出版社,2010.

[9] MILLER M.Cloud Computing: Web-Based Applications That Change the Way You Work and Collaborate Online[M].us: Que corporation,2009.

[10] YANG Shengyuan, LEE Dongliang,CHEN Kune.Energy-Saving Information Multi-agent System with Web Services for Cloud Computing[J].Communication in Computer and Information Science,2011,243:300-307.

[11] 雷万云. 云计算:企业信息化建设策略与实践[M]. 北京:清华大学出版社,2010.

[12] 张亚明,刘海鸥.云计算研究综述——基于技术与商业价值双重视角[J].中国科技论坛,2010,8(8):126-133.