共用云计算支撑下的在线教育特征分析

马武彬，吴亚辉，王普周

（国防科技大学信息系统工程重点实验室 湖南 长沙 410073）

1 背景介绍

共用云计算中心是在传统公有或私有云的架构基础上提出来的具备整合能力更强的大型云基础设施架构，它将分散在不同地域、逻辑位置的云集中起来，采取统一的机制进行管理，主要包括基础设施同构改造、平台级集成、软件架构云原生开发、数据标准与体系集成化等关键步骤和技术。这些步骤和技术的实施能够将更多的云资源统一起来，实现多云管理和应用，用户可以在共用云架构的基础平台上实现最大限度的资源获取和共享，减少分散式的云计算中心带来的体制和标准异构性。

在共用云计算的建设基础上，传统的在线教育行业会受到很大的影响。老师和学生能够在共用云架构上更为方便和快速地获取相关的信息和应用。由于云原生应用的大规模开服与部署使用，基于微服务的应用将代替传统的单体式应用在共用云基础架构上被学生和老师广泛使用。老师可以根据自身个性化需求对微服务应用进行灵活的定制，学生也可以按照自己的需求对应用进行选择。与此同时，由于共用云架构后台强大的分析服务能力，学生的个性化在线学习情况分析将变得更加快速和全面。后台采用人工智能和大数据技术，通过学生平时作业和在线学习情况分析，能够为老师和同学推荐更为科学的学习方式方法，从而快速提高学生的学习效率和老师的在线授课效率。

2 现状分析

随着科技的发展，尤其是云计算、大数据、人工智能等先进科学技术的发展，对教育行业的软硬件设施的改造产生了巨大而深远的影响。当前，各大高校越来越重视在教学工作的软硬件设置的投入，尤其是云计算相关软硬件的建设。例如，某省教学研究中心，在2021年用于人才培养、科学研究的软硬设备投入巨大，已经达到千万级别，设备数量也达到千余台。某部委高校更是在教学工作上投入了上亿的软硬件设施，设备数量更是多达5000 余台。这些教育机构的大量投入为共用云支持在线教育提供了良好的支撑。但同时，这些粗旷式的发展同样也衍生出一系列的问题，需要大量学者对共用云如何高效、动态地支撑在线教育进行深入研究。

范颖等针对教学过程中云平台的使用性能问题，设计了一个基于云平台的在线教育课程资源共享平台。考虑了平台内部的组成部分，包括基础设施、系统服务和应用等层次，实现了相关业务逻辑活动，为老师和学生采用云平台进行在线和离线教学活动提供了支撑，实验证明，该平台在一定程度上增强了教学效果，这种基于云平台的教学也在某种意义上体现了教育的公平性。

石建国等人分析了基于云计算的课程在线教学基本思路，研究并提出在线教学课程中的异步在线教学方案，进一步提出了应对和实施策略。结合教学过程中的实际情况，尤其是在云计算中的在线教育实施情况，对教学过程存在的问题进行分析总结，分析了教学效果提升的有效措施。

许多学者对云计算条件下如何开展在线教育进行了研究与分析，但是对于共用云条件下，在线教育呈现出来的新特点、新思路研究较少。下文将从共用云架构带来的优势和特点分析该架构对在线教育的影响。

3 共用云计算支撑的在线教育特征

共用云架构带来了多个应用系统、教学资源的共享，使得学术、老师在任何地方、任何时间都能够通过连接上云的方式进行学习交流，广泛使用数据和应用资源。整个系统的后台是共用云计算进行支撑，与教育相关的所有软硬件资源，其中还包含了云计算中的数据分析服务、数据存储服务、应用部署服务等。所有与在线教育相关的应用都可以部署在该平台中，并且支持快速的检索和下载使用，数据用户之间通过某种安全机制可以实时共享。前端是传统的计算机终端、屏幕、iPad 等在线教育工具。

与传统的互联网条件下的在线教育模式，共用云架构下的在线教育模式主要有以下特点：

第一，共用云计算支撑下在线教育设备的应用获得更加容易。

由于共用云架构存在统一视图，应用的获取将更加便捷。现代共用云计算支撑下，系统支持秒级对100 万各应用进行检索和发现。老师可以非常方便地根据自身需求特点，以非常细微的任务分工发现在线教育应用，从而为自身的教学进行服务。

第二，共用云计算支撑下在线教育后台数据的分析能力更强。

由于共用云计算后台具备强大的数据分析能力，可以使得传统的在线教育迈向一个新的高度。老师可以通过相关的大数据应用分析出每一个学生的学习情况，对知识点的掌握情况，对老师的适应情况，甚至对环境的敏感度，对家庭的依赖度等，每一个细小的环境因素都可能导致学生在学习过程中出现注意力的转移，后台的大数据分析平台可以及时发现这些问题，为在线教育的老师提供决策支持。更为重要的是，后台的大数据分析平台还能够实时根据学生的作业情况、网络课程实时表现情况分析出学生的知识点掌握情况和上课的专心程度。

第三，共用云计算支撑下在线教育的个性化更为突出。

由于共用云计算后台强大的数据分析能力以及应用获取和发现能力，将会使得在线教育个性化更为突出。个性化主要包括两个层面，一是学生的个性化教育需求。通过数据分析成功为学生定制个性化的在线教育计划，使得老师能够因材施教，达到高效提升学生素质和能力的目的。二是老师的个性化需求。传统的在线教育并不是很看重教师的个性化需求，基本所有老师能够选择的软件和应用并不多，更谈不上根据自身的需求去定义和定制在线教育软件工具了。共用云架构强大的后台应用发现能力和基于微服务的应用组合能力能够解决该问题，使得老师能够根据自己的个性化需求发现自身需要的应用，甚至根据自身的特点需求，让微服务中细颗粒的服务组合定制成老师使用更加方便的新应用。

第四，共用云计算支撑下可供选择的在线教育应用更加复杂。

虽然共用云架构下，可供选择的应用非常多，但是，想要选择适合自身要求的专属应用却并不容易，需要高效的索引和匹配策略。由于在线教育平台众多，尤其是在微服务改造过程中，产生的细微化应用将会急剧增加，如何去选择适合老师和学生的个性化需求的在线教育服务将会带来巨大挑战。

第五，共用云计算支撑下的在线教育更快速与及时。

基于共用云架构下较为优势的数据存储服务，更多的在线教育资源将会被保存，学生可以在遇到问题时，通过云计算支撑下的在线教育平台快速获取教育资源。与此同时，共用云计算支撑下的在线教育平台可以依赖云计算模块，分析学生的听课喜好，从而推荐更符合学生的在线教育资源，节约学生搜索在线资源的时间。数据存储服务可以存储大量的在线教育资源，有效地保证学生在需要学习的时候，可以快速、便捷、及时地获取知识。

第六，共用云计算支撑下的在线教育更趋向专业化。

传统的在线教育只依赖于数据存储服务，通过对在线资源的存储，实时课程的转播等形式达到在线教育的目的，为获得更多的用户，不得不全方位支持各类学习资源，因此导致无法针对某一学科、某一专业进行专业化的在线教育服务。共用云计算支撑下的在线教育，依赖于云计算模块，可以为在线教育平台提供专业的计算服务，在线教育平台通过使用云计算服务，对自己的专业课程进行优化，提升课程的吸引力。在众多在线教育平台参与进来后，可以加速平台之间的竞争，使在线教育更趋向专业化。

第七，共用云计算支撑下的在线教育更刺激教育教学的发展。

传统的教育模式为了刺激教育教学的发展，往往采用听课的形式进行教师之间的交流，通过线下名师讲座等形式为广大教师提供教学学习。而名师讲座、听课等形式的活动受制于人员、时间等因素的影响，并不能按需举行，传统的在线教育模式并未真正的解决这个问题。共用云计算支撑下的在线教育有效地解决了这两个问题。在共用云架构支撑下的数据存储服务，存储了大量的优质学习资源，这些资源不仅对学生开发，同样对教师开放。教师通过在线教育应用访问在线资源，不再受人员、时间、空间等因素的影响，随时随地可以拿出终端设备进行访问、学习。同时，依赖云计算的大数据分析，可以针对名师课程、优质课程进行分析，通过采集学生、教师对这些课程的评价以及在实时课程中学生对教学内容、教学步骤的反应，分析出这类课程的优质之处。教师可以根据这些优质之处，对自己的教学内容、教学设计、教学步骤加以优化，从而推动教育教学的发展。

4 总结

当前社会科技高速发展，传统的单一式在线教育逐渐失去了市场价值，无法为用户带来便捷、多样的教育方法与内容。共用云计算支撑下的在线教育日益流行并逐渐成了在线教育的主要发展方向。面向未来的在线教育发展，本文从共用云计算支撑下的在线教育应用获取便捷、数据分析能力强、个性化突出、选择多样化等特点，分析了共用云计算对在线教育带来的影响，为教育者和学生在新时代共用云计算设计条件下如何提高在线教育效率提供决策支持。