高等教育数字化转型中的云平台构建与应用

王永培

（南京审计大学，江苏南京 211815）

一、引言

随着大数据、云服务、机器学习等数字技术的发展和应用，人类社会正经历着前所未有的数字化变革，众多领域面临着全面而系统的数字化转型。鉴于教育在人类技术和文明发展延续中的关键作用，联合国教科文组织向全球发出“使用信息技术实现教育2030”倡议，在全球范围内推动各层次教育数字化转型。我国作为数字大国，肩负着以教育数字化实现数字中国建设的历史重任。高等教育在培养各领域现代化人才上发挥着基础性作用，选择恰当的教育云平台模式，以资源节约、效率增进和安全可靠为依归，推动高等教育数字化转型，是未来评价高等教育成效的重要指标。

二、高等教育数字化转型中的“云”兴起

党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”。高等教育更是肩负着培养符合中国式现代化要求的高素质人才的历史重任。随着数字技术的不断发展和广泛应用，以教育云为核心的高等教育数字化转型加速推进，引领高等教育教学方式的变革。新冠疫情促使高等院校接受在线教学，客观上进一步加速了高等教育数字化转型的进程，推动了云技术在高等教育中的大范围应用。云计算在高等教育中最流行的用途之一是大学生可以通过虚拟教室进行在线学习。事实上，相关研究表明，越来越多的高校正在或计划在未来五年内使用基于云的解决方案进行在线教学。就国内外教育发展趋势来看，越来越多的高校也正在远离传统的学生信息系统，尝试采用基于云的替代方案。

高等教育数字化资源越来越丰富，这也给高校数字化教育资源管理带来较大挑战，如数字化管理的预算成本、数字资源许可问题，以及软件和硬件的集成和管理问题等。在克服这些挑战并提供一种以经济、高效的方式操作信息系统的替代方法时，云计算发挥着巨大的作用，是推进高等教育数字化转型、促进高等教育资源优化配置的重要途经[1]。在具体应用和软件平台建设方面，云技术已经成为高等教育数字化变革的核心技术，在全球范围内快速推广。Dropbox、GoogleAppsforEducation、Microsoft 365 等提供了广泛应用于教育的云应用程序。联合国教科文组织曾推荐一些在线应用程序，如黑板、Century-Tech、ClassDojo 和Google Classroom，这些应用程序也可用于教育领域。国内的中国大学MOOC（慕课）、学堂在线、超星、智慧树、腾讯课堂、网易云课堂等云教育平台也为高等教育提供了大量的云服务。

高等教育中云计算技术的大范围应用在个性化学习、经济性、弹性、可测量性、可访问性、低碳排放和标准化等方面具有众多益处，但在安全性、合规性、可靠性、隐私保护及云技术的复杂性等方面面临众多挑战。高校正经历着云计算信息服务革命的关键时期，选择合适的云教育和云服务模式，高效地嵌入一体化的教育体系，是适应新时代教育方式变革的重要前提和关键所在。

三、高等教育云平台构建模式

目前，云技术在具体应用中主要有4 种模式：公共云模式、私有云模式、社区云模式和混合云模式。基于高等教育办学层次和规模，以及一些影响云服务成功的关键因素，即云数据安全性、可用性和可靠性、可定制服务级别协议、网络带宽、兼容性、技术支持、管理支持、人力和资源准备、复杂性、成本灵活性和易用性等，研究人员为高校提供了3 种教育云模式，即大学私有云模式、大学城社会云模式和大学混合云模式。

（一）大学私有云模式

所谓私有云模式，是指数据和流程将在每所大学内进行管理。每所大学都可以通过自己的IT 资源建立。这种结构是现代高校最常用的云模式。私有云模式由其所属高校私有，因此，所提供的是私有云服务。通过大学私有云，高校能够向其云用户提供SaaS、PaaS 和IaaS 云服务。云用户包括高校的教师、学生、研究人员、IT 员工和管理员等，他们只在自己的高校范围内提供或接受云服务，共享云资源。在当前技术背景下，高校可以根据其用户需求在面向服务的体系结构中开发云服务。在这种云结构中，高校自己制作信息服务的内容，并在技术上使用校内数据库、Web 服务器等IT 结构[2]。在大学私有云模式中，云服务/应用程序的优先级将由高校根据自身的网络能力、容量、事务等级等实际情况自主选择。

在具体实践方面，许多高校建立了专属私有云平台。例如，武汉大学建设共享服务器云平台——“珞珈云”，不断扩大云平台虚拟机在教育资源管理中的份额，以超融合架构方式建设共享服务器群，通过校内数以百计的应用系统支撑千台虚拟机资源，达到网络、存储和资源计算的统一、全面虚拟化，实现关键核心业务云上配置；南京理工大学通过超融合技术建设、优化学校私有云平台，将老旧设备替换为虚拟化平台，着重存储、计算和网络资源的全过程虚拟化，通过私有云提高资源利用率，保障信息安全性和可靠性。

（二）大学城社会云模式

大学城是高等教育资源的集聚区，是推动高等教育现代化的主战场。大学城社会云模式是一个涵盖大学城中成员大学信息服务的社区云。有且仅有大学城社会云模式中的用户拥有通过框架中提供的门户结构使用云服务/应用程序的权限。通过使用自己的IT 资源，大学城社会云模式提供选定的分类SaaS、PaaS 和IaaS 云服务。大学城社会云模式成员可以与其他成员共享任何云服务/应用程序。何时及如何共享云服务/应用程序取决于大学城社会云模式成员签订的共同协议。大学城社会云模式的云用户包括大学城范围内各高校的教师、学生、研究人员、IT 员工和管理员等，他们是社区云结构的成员[3]。该模式将提供属于高校全体成员的云服务。这种社区云结构允许高校在云成员之间共享资源。灾难恢复和备份过程等技术问题将由大学城中成员共同实施。该结构包括选定的社会云服务/应用程序和其他云服务/应用程序，能够促进大学城高等教育资源的优化配置。

大学城社会云模式的最大优势在于实现大学城内的高等教育资源共享，整合大学城内优势资源，避免重复建设导致的资源浪费。例如，深圳大学城云计算公共服务平台是全国首个大学城社会云模式的云计算平台，面向大学城内的科研机构、高校及其他相关教育科研机构等提供云计算服务；基于5G 搭建的信息基础设施，上海松江大学城建设全国首个“5G+无边界大学城”，在云计算、人工智能，以及元宇宙等技术支撑下实现高校人才的复合化培养。以新型基础设施为支撑实现大学城内资源的集约化管理，通过云共享平台提供业务应用、数据服务等方面的基础技术支撑，达到教育资源的融合共享，形成汇聚知识、技术和创新元素的大学城资源池，为数字中国、创新中国做出突出贡献。

（三）大学混合云模式

混合云包含两个或多个私有、社区或公共云结构的组合，因此具有更复杂的结构。作为云计算的一种形态，混合云能够协同私有云和公有云，能够全面提高跨云资源优化利用，协同优化跨云、跨地域的IT 基础设施。教育部等六部门发布《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》（以下简称“意见”）。该“意见”明确指出要构建新型数据中心，支持省级教育行政部门通过混合云模式建设教育云。混合云模式借助“5G 多域专网+高校混合云”平台，在5G 网络和“三云”基础设施的支撑下，在智慧教学资源服务、智慧教学环境及教学服务、智慧校园管理服务，以及校园信息化基础设施升级服务等领域全面提升教育数字化、智能化管理水平。

混合云集成公有云、私有云的双重优势，既能实现云计算系统的规模经济效益，又能使数据安全性得到有效保障。在云计算普及率不断提高的趋势下，高校虚拟化平台成为资源分配的主流，混合云平台能够带来资源统一和管理简化、安全与便捷的双重收益。在混合云平台中，高校仍然负责统一管理网络资源，具有资源管控的绝对主导权，不同的是，通过混合云平台可以实现资源申请审批流程的快速化、批量化处理，在网络技术中心统一分配调度下减少网络堵塞。对于高校来说，混合云中的公有云模块主要负责学校敏感度低、保密要求不高的非关键业务。混合云中的私有云模块主要负责学校敏感度高、保密层级高的业务[4]。例如，华云数据为高校搭建校园混合云平台，采用计算存储网络融合部署、多节点集群、全冗余架构、单点故障自动迁移等技术，支撑不同高校的灵活弹性、安全可靠等特性需求。其所构建的混合云管理平台支持异构资源统一管理、PaaS 资源一体化、虚拟数据中心管理、公有云纳管、统一身份认证、多集群的监控管理、裸机纳管、多芯多栈弹性部署等，可以满足复杂的计算场景需求。

四、高等教育云平台应用的几个关键问题

一是高校云教育平台的资源集成和安全风险问题。高校将教育数据存储在云中，实际上就是将其委托给第三方。第三方的安全和隐私保护能力决定着数据安全。许多高校还面临着解决云系统与现有系统的集成和互操作性问题。如何安全可靠地将云系统与高校的学生管理系统、学习管理系统和电子邮件系统集成，是云教育模式建设需要考虑的重要问题。由于云解决方案是通过互联网提供的，需要能够与高校已经使用的软件和硬件一起工作。高校已有信息系统必须能够与即将使用的云系统对接。但是，不同的系统通常具有不同的规范和要求，因此，这可能很难实现。高校教育资源迁移到单一的基于云的平台需要找到一种方法将所有资源集成到一个一体化平台上。选择不同的云模式面临着更多的资金和人力成本，也承担着不同的风险等级和数据安全问题。

二是高校教职人员和在校大学生云教育技术培训成本问题。获得可靠的支持和培训是高等教育云计算应用面临的巨大挑战。非计算机专业的高校教职人员很难全面了解不同云服务模式的所有特性和功能，开展全面系统的培训需要大量的资金支持。云供应商提供的支持和培训方法并不适用于某些高校的人才结构，比如，一些以文科为主的高校，在接受云教育技术培训上需要克服更多困难。尽管云供应商通常提供现代技术驱动的支持服务，包括在线手册和教程、电话和电子邮件支持，以及虚拟培训课程等，但在具体实践中的实际效果并不佳。因此，针对不同的云教育模式开展高校教职人员和在校大学生的云技术培训，是部署云技术平台和服务必须考虑的重要因素。

三是高等教育基于异质性云模式的协调管理和优化治理问题。迁移到云计算平台需要很多剧变和变化。对于有很多复杂系统和流程需要考虑的高校来说，需要大幅度变更管理模式甚至组织机构。高等教育中云计算环境治理在高等教育环境中决定云服务的使用过程。其核心在于确定谁有权做出决定，以及如何做出这些决定。在传统的IT 环境中，权力属于IT 部门，而在基于云的环境中权力可能在学校或地区管理部门。在行业层面克服该挑战的方法是与教育部门联合起来组建联合体。该联合体将负责制定治理标准，并确保所有成员遵守这些标准。这种社会云模式负责管理其成员的共享资源。但考虑到这种类似“校园联盟”的方式也将带来数据安全和其他管理问题，需要高校之间相互协调，以及管理机构的协同指导[5]。

四是高等教育的云服务供应商锁定和退出成本问题。供应商锁定是许多高校面临的主要挑战。高校一旦与某个云供应商签订合同，就面临着被云服务供应商“成功锁定”的问题。高校会在一定时间内被锁定使用该供应商提供的服务，限制其在需要时切换到其他供应商的能力。当供应商拥有巨大的市场份额，以至于高校很难或不可能转向竞争产品时，其所带来的风险和成本不可估量。例如，如果高校的所有计算机都在运行MicrosoftWindows，一但高校决定切换到Google Chrome 操作系统，这就需要面临大量的迁移成本，尤其对于私有云模式的高校，这个问题更加严重。

五是高校教育云模式选择中的教育质量提升问题。高校需要及时掌握学生、教职工情况和资源动态，以便提供优质教育，将科技文化融入理论教学[6]。但随着云计算的发展，这种控制水平越来越难以维持。在云教育模式下，高校必须放弃传统教学中对学生学习环境和教学材料的严格控制，学生过于依赖技术，难以批判性地思考或独立学习，由此阻碍教育质量提升。此外，如果高校的网络连接不可靠则会严重影响云平台的访问和使用。例如，由于网络不稳定，网上考试的质量并不理想，因此，需要实施云存储解决方案，允许脱机访问和编辑文件，然后在网络稳定时与云同步。

五、结束语

数字中国建设离不开数字人才和数字教育，而教育的数字化转型是培养数字人才和推动数字教育的基础和保障。高等教育云平台建设面临多重模式选择。各高校应根据自身的办学层次、办学条件及办学目标，制定适合自身发展的云平台建设思路，同时，加强高校之间的协调合作，最大限度利用和整合公共资源，打通资源共享的壁垒，充分发挥教育数字化带来的资源整合和效率增加作用，提高云平台的效能。此外，在云平台建设中，还应解决技术培训成本、供应商锁定、资源集成的安全风险，以及教育质量提升力度不够等问题，全面提升高等教育云平台构建质量。