混合云模式下智慧教育生态构建研究

【摘要】本文对混合云模式的概念、特点进行阐述，认为技术创新已成为现代教育走向智慧化的重要驱动，混合云作为云计算的未来主流，能够在构建智慧教育生态过程中发挥关键作用，提出智慧教育混合云生态构建思路和运用智慧教育混合云生态的保障措施。

【关键词】教育信息化 混合云 智慧教育生态

【中图分类号】G64 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2022）24-0126-04

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》提出，“信息技术对教育具有革命性影响，必须予以高度重视”，将教育信息化作为实施国家信息化宏观战略部署的重要一环。“智慧教育”概念自2014年被提出后，掀起了现代教育与科学技术高度融合的研究与实践热潮，推动了教育理念的进步与教育技术的发展。随着人工智能、大数据、云计算、物联网等诸多高新网络技术的发展，教育领域开始有序引入先进技术，为教育信息化建设提供了强大助力。混合云模式是云计算未来发展的主流选择，其特有属性与应用优势得到了教育领域的认可，为合理构建智慧教育生态提供了可行方案，成为提高教育质量、破解教育困局、推动教育公平的重要举措。

一、混合云模式概述

（一）混合云的内涵

混合云是云计算充当企业的基础性IT架构设施的发展新阶段，可通过融合公有云和私有云，在两个及以上的环境中最大程度利用云资源，发挥云计算优势，满足不同程度的工作要求。在混合云模式中，企业既可放心选择并使用私有云的数据安全服务，实效控制数据及其安全性和服务质量，又可公平共享公有云中的各种计算资源，建立上游服务提供方与下游用户之间的公有价值链条，从而实现公有云与私有云之间的无缝衔接，确保工作负载的混编、移植、匹配和管理的高效与便捷。

（二）混合云计算模式的特点

第一，兼具公有云与私有云的典型特征。云计算发展初期，网络用户普遍认为私有云具有远高于公有云的安全性，公有云集聚了私有云所无法企及的海量计算资源。随着混合云的出现，同一工作需求可同时使用公有云和私有云，因而可在私有云中放心存储重要数据，并共享公有云的计算资源，从而有利于解决实际工作难题。

第二，具备较强的可扩展性。混合云的应用将进一步显现公有云的可扩展性，并打破私有云普遍存在的硬软件功能瓶颈，通过转移原私有云内的非机密功能至公有云，积极释放私有云的匹配计算压力，从而提高计算能力和计算效率。

第三，体现出色的成本节约能力。混合云计算模式融合公有云与私有云以完成工作，企业作为云服务使用者，可在各类云上选定合适的平台设置程序并存放数据，以“即用即付”理念消费云计算资源，减少对基础设施的增设需求，从而压缩成本，优化工作环境。

第四，可实现多元访问效果。混合云模式中的公有云能够发挥出优于本地基础设施的可用性。混合云增强了公有云和私有云的内部链路与外部通道，便于更多国家和地区的云使用者选择各种位置扩大访问。

第五，拥有灵活性和敏捷性优势。混合云计算模式具有较高的靈活性，云使用者在匹配计算资源和编排管理工作负载的过程中可自由在云与本地之间实现迁移。通过混合云的应用，开发者不需要运维人员的协助就可独立完成虚拟机以及应用程序的开发和测试。云中已内嵌了物联网等不同服务，使用者可直接调用而无需重复构建。而且，混合云还能够满足不同目的的弹性需求，诸如将公有云视为私有云的灾难迁移平台以达到恢复目的。

二、混合云模式下智慧教育生态的构建

现阶段，国内外学者对“智慧教育”的研究热度持续增长。国际教育领域习惯以“smart education”来命名“智慧教育”。有学者认为，智慧教育并不等于依托智能终端实施的教育，而是具有一系列特征的教学活动，包括实现自我指导、激励驱动、科学定制、资源充裕、技术沉浸等特征。国内对智慧教育也尚未形成权威定义，综合现有研究成果来看，智慧教育可定位为一种新颖教育模式或形态，应是遵循现代教育理论，引入先进信息化技术所创造的模式，应充分体现个性化、泛在化、智能化、情景化，有效关联教育领域的管理者、教师、学生、家长以及相关社会参与者，在教学、管理等方面实现智慧化。

（一）智慧教育生态构建要素

目前，智慧教育生态的构建、实现及应用的相关研究理论体系正在持续完善。作为一个稳定的运行系统，智慧教育生态需要由多类因素进行融合组建，主要包括教育活动、教育主体、教育参与者、教育资源、教育设备、教育工具等。其中，教育活动应作为智慧教育的核心;教育主体即学生等在教育活动中体现教育效果的主体角色;教育参与者应包括教育领域的管理者、教师、家长、相关社会参与者等可参与教育活动并推动教育发展的群体;教育资源应包括教育主体所需的学习资源和教育参与者所匹配的管理资源;教育设备以及教育工具应包括可对智慧教育活动发挥智慧化媒介作用的硬软件。

（二）智慧教育混合云生态系统的构建

混合云模式下，云计算的安全性和计算资源应用效率得到提升，智慧教育新生态系统的构建将着眼于为教育活动提供更多的智能决策支撑，提供教育管理的可视化方案，推动智慧教育获得成效。本文拟构建智慧教育混合云生态系统，其总体框架如图1所示，为实施智慧教育营造稳定和谐的教育环境。

图1所示的智慧教育混合云生态系统中，共设计了六层框架，各层之间的功能、关系以及作用解析如下。

1.感知层

感知层是智慧教育混合云生态系统的信息输入层，主要利用在校园内广泛装设的视频探头对所监测监控的场景画面进行录入，或利用校园一卡通、传感器等带有射频识别技术的外接装置完成对校园内人或物活动的整体感知，从而为系统采集到足量、多元的数据信息。

2.网络层

网络层是智慧教育混合云生态系统的数据传输技术支撑。其中通过打造“智慧泛在网络”提升网络通信质量，实现数据信息的快速传输。“泛在网”顾名思义就是广泛存在且互联的网络，因此可达到“4A（anytime，anywhere，anyone，anything）”通信的目标，即不区分时间、地点、人、物的通信，目前可在网络层中运用移动通信网技术、互联网技术、物联网技术、传感网技术等，以上几种技术之间的关系如图2所示。如今，5G技术作为先进的移动通信网络技术，与互联网融合后组成了移动互联网。在智慧教育生态的构建中，泛在网络可有效拓展教育主体的学习时间与空间，而物联网在VR技术、增强现实技术、传感器网络的相互协作中也进一步为智慧教育生态系统数据传输与学习建立了新情境。

3.数据层

数据层是智慧教育混合云生态系统的数据集合存储单元。以大数据中心作为阵地，可不断吸收海量智慧教育的数据，形成稳定的数据融合体。由于大数据拥有海量信息，使用一台计算机很难进行处理，因此可在数据层建立分布式架构，对巨量数据进行挖掘后在混合云平台上实施分布式处理、存储以及完成虚拟化操作。随着现代教育的发展，智慧教育可拥有更多丰富的基础数据和教育资源，这些数据与资源多以数字化形式存在。如网课资源、慕课资源、电子教案、精品课程音视频资源、电子书包等。

4.混合云平台

混合云平台是智慧教育混合云生态系统的数据存储和计算核心层。按照《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》要求，建設教育云平台应以创新性的教育服务技术提升教育影响力。学校可以通过租用或免费使用混合云平台上的云资源或云服务，开展智慧化的教学、学习、管理、科研、评价、服务等智慧教育核心业务。在智慧教育混合云生态系统中，混合云平台直接访问或控制数据层的大数据中心存储的资源，明确不同用户的信息服务需求，针对性提供各种智能化服务。随着对用户以及大数据的挖掘，实时捕捉教育主体的学习动态、学习效果，并智慧评估学生等教育主体的现有知识层次与技能水平，从而在云计算中生成智能诊断报告，便于解决各类教育问题。

5.应用层

应用层是智慧教育混合云生态系统的基础智能体验层。在混合云平台处理数据完成智能分析后，结果会直接进入应用层或终端展示层，以“信息找人”的方式营造智慧教育环境，帮助学生等教育主体增强个性化的学习体验。不仅在教育活动中实现了语言识别、人脸识别、学情诊断、教学干预，还能智能化生成有助于分析教育主体行为、促进综合管理的一体化资源，让智慧教育生态更能满足教育教学深度应用的需求。

6.终端展示层

终端展示层是智慧教育混合云生态系统的结果反馈层。在终端用户使用终端设备接入智慧泛在网络后，教育主体就可以在任何时空条件下使用不同设备进行移动式学习，只需要通过简单的指令就可以利用混合云平台的云计算快速调出所需要的资源，并将计算和检索结果展示在用户面前，增强了便利性，解决了教育资源分配不公平等现实问题。

三、应用智慧教育混合云生态的保障措施

智慧教育作为新的教育形态，具有强大的生命力。基于混合云计算模式构建智慧教育生态，可以推广信息技术理念，为促进教育发展做出贡献。为了让智慧教育混合云生态可以开发和衍生出更多的智慧教育应用，有必要通过有效的保障措施推动智慧教育混合云生态系统的应用。

第一，做好思想观念保障。随着现代教育理论的发展，人们已经清晰地认识到教育的目的和意义在于促进人类个体实现个性化成长与发展。面对新形势下的人才需求，我国传统的应试教育已转变为素质教育，如今又进一步发展为智慧教育。为了有效运用混合云模式下的智慧教育生态，教育工作者应该坚持以学生为主体，培养个性独立、思维活跃的人才，转变思想观念，遵循教育规律，因材施教，确保教育公平。

第二，做好建设投资保障。教育信息化是我国信息化建设重要战略，在城市信息化、智慧化建设的过程中理应重视智慧教育的建设，因此必须凝聚多方共识，构建现代化的智慧教育服务体系。政府要坚持贯彻落实好国家多年来陆续出台的支持教育信息化的政策，重视智慧教育生态的建设，适当在经费预算和投入方面给予倾斜，保障学校可以购买到构建智慧教育混合云生态系统的各种软硬件。教育主管部门和学校要统筹协调在智慧教育生态建设中的各种人、财、物、技等投入。

第三，做好资源整合保障。混合云模式下智慧教育生态及系统的建设，需要不断整合数据资源。无论是科研工作者还是教育工作者，都要主动为构建层次丰富、类型多元、结构立体的数字化资源体系共享数据资源。为了确保新的智慧教育生态系统可以及时科学地为教育主体智能推送符合其需求的数据资源，应在资源整合工作中注重数据资源建模，使用先进且可靠的技术对不同类型的信息进行聚合、梳理、提取、融合，使得数据可在存储、查询、计算、分析、转化等处理中为用户提供有效帮助。

第四，做好智慧教育生态维护。混合云模式下的智慧教育生态系统的构建和应用，并非一个静态工程，而是需要在不断的应用和维护中完善和优化。因此，日常的生态维护十分重要。要进一步掌握有关混合云计算、泛在网、物联网、移动互联网、大数据、人工智能等先进技术的概念与特征，要让智慧教育混合云生态系统增强自身的虚实结合特性，确保数据信息的无缝流转。应主动思考将智慧教育中的教育主体和教育参与者深度连接，使二者保持互动、增进协作，共同打造智慧教育生态的和谐秩序。

如今，智慧教育理念已经深入人心，得益于信息技术的快速发展，教育已经从单一数字化互动升级为多维智能化交互。使用混合云计算模式构建智慧教育生态系统，为教育教学实践创造高速互联的网络、优质共享的数字资源、泛在个性的学习环境，是未来教育的重要发展方向。

参考文献

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注：本文系2021年度广西高校中青年教师基础能力提升项目“基于移动终端的毕业设计管理平台的研究”（2021KY1421）、广西教育科学规划2021年度学前教育职教集团办学研究专项课题“基于智慧职教云平台学前教育专业《计算机应用基础》教学资源库建设的研究”（2021ZJY797）的研究成果。

作者简介：胡钟月（1979— ），广西河池人，广西现代职业技术学院副教授，研究方向为计算机应用技术。

（责编 雷 靖）