李偉林，陳 戍

(嘉興廣播電視大學(xué)，浙江嘉興 314000)

廣播電視大學(xué)云計算教學(xué)平臺的構(gòu)建探索

李偉林，陳 戍*

(嘉興廣播電視大學(xué)，浙江嘉興 314000)

現(xiàn)有的電大在線教學(xué)平臺教學(xué)資源共享性差，使用效率低，存在資源重復(fù)建設(shè)、系統(tǒng)擴充能力弱、維護成本高的不足。而云計算以其獨特的優(yōu)勢成為信息技術(shù)發(fā)展的方向，也是未來網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的基本環(huán)境與平臺。本文通過研究云計算在教學(xué)中的優(yōu)勢，設(shè)計了基于云計算的新型在線遠程教學(xué)平臺的平臺架構(gòu)及運作模式，以期促進電大網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境的改善，提高電大辦學(xué)水平。

云計算;電大在線;教學(xué)平臺;構(gòu)建

1999年6月教育部啟動了“中央廣播電視大學(xué)人才培養(yǎng)模式改革和開放教育試點”項目的研究工作，為了改變傳統(tǒng)的遠程教育模式，適應(yīng)試點項目的需要，廣播電視大學(xué)于2001年利用計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了“中央—省?！中！比壃F(xiàn)代遠程教育教學(xué)平臺——電大在線遠程教學(xué)平臺(以下簡稱“電大在線”)。10年來，作為開放教育的教學(xué)和學(xué)習(xí)支持服務(wù)的主要平臺，電大在線發(fā)揮了重要的作用。然而，隨著計算機技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，基于互聯(lián)網(wǎng)的各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)有的電大在線平臺已跟不上技術(shù)發(fā)展的需要。在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010－2020年)》中也明確指出，將廣播電視大學(xué)的教育信息化建設(shè)納入國家信息化發(fā)展整體戰(zhàn)略，并提出要“大力發(fā)展現(xiàn)代遠程教育，建設(shè)以衛(wèi)星、電視和互聯(lián)網(wǎng)等為載體的遠程開放繼續(xù)教育及公共服務(wù)平臺，為學(xué)習(xí)者提供方便、靈活、個性化的學(xué)習(xí)條件”。因此，進一步提高電大信息化水平，構(gòu)建基于云計算的電大在線遠程教學(xué)平臺(以下簡稱“電大在線云”)勢在必行。

一、云計算的內(nèi)涵

根據(jù)百度百科上的解釋，云計算是指通過網(wǎng)絡(luò)把多個成本相對較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的完美系統(tǒng)，并借助SaaS(Software－as－a－Service，軟件即服務(wù))、PaaS(Platform －as－a－Service，平臺即服務(wù))、IaaS(Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、MSP(Managing Successful Programme，成功的項目群管理)等先進的商業(yè)模式把這強大的計算能力分布到終端用戶手中。云計算的一個核心理念就是通過不斷提高“云”的處理能力，進而減少用戶終端的處理負擔(dān)，最終使用戶終端簡化成一個單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強大計算處理能力。

云計算在遠程教育中已經(jīng)逐步得到應(yīng)用，近年來，國內(nèi)外很多高校都在探索利用云計算提供的服務(wù)來輔助教育教學(xué)活動的開展。2007年10月，Google和IBM聯(lián)合宣布推廣“云計算”的計劃，包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校在內(nèi)的多所高校都參加了該項計劃。［1］2008 年初，Google率先與國內(nèi)的清華大學(xué)展開了云計算教育研究，隨后其它IT巨頭也推出了相應(yīng)的云計算教育項目，例如:IBM的“藍云”計劃，Amazon的“云計算開放式基金”等，這類研究為企業(yè)與教育之間搭建了合作的橋梁，促進云計算在教育領(lǐng)域中的推廣。

云計算的基本原理是［2］:用戶所需的應(yīng)用程序并不需要運行在用戶的個人電腦、手機等終端設(shè)備上，而是運行在互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模服務(wù)器集群中。用戶所處理的數(shù)據(jù)也并不存儲在本地，而是保存在互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心里面。無論是企業(yè)還是個人，都能在云上實現(xiàn)隨需隨用。用戶終端的功能被大大簡化，而諸多復(fù)雜的功能都將轉(zhuǎn)移到終端背后的云中去完成。從云計算的應(yīng)用情況來看，如果客戶端分布廣泛且數(shù)量眾多，則云計算是一種最為合適的選擇，而電大是一個全國性的辦學(xué)網(wǎng)絡(luò)，電大的老師和學(xué)生分布在全國各個角落，使用云技術(shù)之后，將消除距離這個概念，所有的電大師生都可以通過較簡單的設(shè)備享受較為強大的云服務(wù)，并在云中開展學(xué)習(xí)與交流。因而，云計算的出現(xiàn)，對于我們建立一個統(tǒng)一、開放靈活的電大在線云平臺有著重要的意義。

二、電大在線教學(xué)平臺現(xiàn)狀

電大在線平臺是一套基于網(wǎng)絡(luò)的遠程教育教學(xué)系統(tǒng)。前臺為網(wǎng)站的公開頁面，主要完成用戶的注冊、學(xué)員的選課、學(xué)習(xí)和考試、文章的發(fā)布和瀏覽、討論區(qū)及答疑室等功能，其系統(tǒng)入口為網(wǎng)站的首頁。后臺功能有文章的發(fā)布、用戶的管理、教師組卷、教務(wù)管理和網(wǎng)站統(tǒng)計等。

電大在線于2001年開發(fā)的，由于受當(dāng)時的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，以及各教學(xué)點受資金、技術(shù)人員缺乏等條件的限制，電大在線教學(xué)平臺采用了“中央—省校—分?！比壗虒W(xué)平臺互相獨立的教學(xué)模式(如圖1所示)，這種模式目前來說存在著以下幾方面的問題:

圖1 電大在線平臺三級教學(xué)模式

(一)三級平臺相互獨立，使用效率低

首先，對于學(xué)生和各級教師而言，如果要進入不同的教學(xué)平臺進行學(xué)習(xí)或查看教學(xué)情況，需要分別在不同的平臺上進行注冊，很不方便。其次，對于教學(xué)管理人員來說，由于三級平臺互相獨立，也不便于對教師在各級平臺上的教學(xué)情況進行統(tǒng)一的統(tǒng)計分析，增加了教學(xué)管理與教學(xué)檢查的難度。此外，對于中央電大教師而言，由于在整個電大體系中，每個省級電大及其下屬的眾多分校電大，他們都已安裝了相應(yīng)的教學(xué)平臺，因此，在所有的教學(xué)平臺上進行注冊并進行教學(xué)輔導(dǎo)是比較困難的。

(二)資源共享性差，重復(fù)建設(shè)比較普遍

由于三級平臺互相獨立，各級平臺的資源建設(shè)采用自定義的資源格式，不便于與其它系統(tǒng)進行資源的互換與交流，也不便于省、分校教學(xué)平臺之間教學(xué)資源的共享，學(xué)生需要登錄到不同的上級平臺去獲取更多的學(xué)習(xí)資源，不便于學(xué)生的學(xué)習(xí)，資源建設(shè)效率不高。此外，各級電大老師往往出自教學(xué)或單位內(nèi)部考核的需要，埋頭建設(shè)各自平臺的課程資源，資源重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象較為普遍，從而導(dǎo)致各級電大人力、財力上的浪費。

(三)平臺維護難度高，系統(tǒng)可擴充性差

首先是平臺維護難度高。體現(xiàn)在:一是數(shù)據(jù)導(dǎo)入比較煩瑣，每學(xué)期上級電大下發(fā)的教學(xué)計劃數(shù)據(jù)包必須由基層電大通過手工導(dǎo)入到各自的電大在線中，而導(dǎo)入過程技術(shù)含量較高，教學(xué)平臺維護難度比較大;二是數(shù)據(jù)備份過程麻煩，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)備份模塊，增加了基層電大技術(shù)人員的工作難度;三是平臺中部分功能不夠完善。如學(xué)生行為統(tǒng)計功能與實際需要存在較大距離，課程討論區(qū)頁面單調(diào)，發(fā)貼回帖不夠方便等。其次是系統(tǒng)可擴充性差。如在線考試、在線備課、網(wǎng)上課堂等功能基本沒有實現(xiàn)，探究性和協(xié)作式學(xué)習(xí)、在線討論、虛擬實驗等新的功能有待開發(fā)，而且從現(xiàn)有的平臺框架來看，這些新的功能根本無法實現(xiàn)，系統(tǒng)的可擴充性不強。

(四)基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)投入嚴重，維護成本高

由于電大在線平臺相互獨立，各級電大包括分校或工作站，都必須購買服務(wù)器及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來安裝電大在線教學(xué)平臺，這必然會造成大量基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)投入，增加了基層電大的設(shè)施投入成本。同時，遍布全國電大系統(tǒng)的大量服務(wù)器及存貯設(shè)備給各級電大帶來了不小的維護成本。

三、云計算平臺在電大教學(xué)中的優(yōu)勢分析

(一)降低成本

由于云計算不需要用戶購買服務(wù)器等設(shè)備，所有的服務(wù)由云來提供，從而可以節(jié)省基層電大的經(jīng)費、人力等成本的投入，使得各級電大開展網(wǎng)上教學(xué)的成本和門檻更低。另外，由于云設(shè)施的維護由云服務(wù)商負責(zé)，穩(wěn)定性更高。

(二)提高教學(xué)效率

云平臺強大的計算能力、海量的存儲和巨大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，能夠滿足電大師生對計算機軟硬件和網(wǎng)絡(luò)性能的所有要求，輕松幫助各地電大教師構(gòu)建自己的個性化教學(xué)環(huán)境，支持教師的有效教學(xué)和學(xué)生的主動協(xié)作學(xué)習(xí)，促進學(xué)生高級思維能力和群體智慧發(fā)展，提高電大教學(xué)效率。

(三)對學(xué)習(xí)終端要求低，減輕學(xué)生負擔(dān)

在云計算中，大量的應(yīng)用程序在云端運行，對學(xué)習(xí)的終端設(shè)備要求很低，不需要學(xué)生承擔(dān)昂貴的設(shè)備購置、軟件使用、系統(tǒng)升級等費用，非常有利于移動學(xué)習(xí)的開展和普及。

(四)提高了資源的共享

云計算共享性非常強，一旦中央電大和各個省級電大將現(xiàn)有的硬件資源、軟件資源包括教學(xué)資源共同加入到云中，便可實現(xiàn)全國性的資源共享。同時，云用戶在具體的教學(xué)活動結(jié)束后，所有的資源全部保留在云端，供有需要的云用戶使用，從而大大提高了資源的利用效率。［1］

(五)云計算擴充能力強，新的應(yīng)用非常豐富

云計算具有較強的擴充能力，它給我們提供了非常豐富的教育應(yīng)用，如云在線Office、云協(xié)作學(xué)習(xí)平臺、Blog空間、云虛擬實驗室等。尤其是云虛擬實驗室的應(yīng)用，將云中大量的閑置計算機資源利用起來，加快實驗的完成時間，大大提高實驗效率。

四、基于云計算的電大在線遠程教學(xué)平臺的構(gòu)建

(一)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

電大在線云的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。由中央電大云服務(wù)中心(主云)與眾多省級電大區(qū)域云(子云)組成，通過各個區(qū)域云與主云的共享互聯(lián)從而構(gòu)成整個電大在線教學(xué)云平臺。電大在線云通過自動搜索新的資源并選擇最佳路徑來傳送數(shù)據(jù)，向全國電大用戶提供基于各種云端設(shè)備(包括個人計算機、平板電腦、移動3G終端、液晶電視等)的云計算服務(wù)，全國電大師生可以根據(jù)自己喜好選擇易于攜帶、方便使用的終端，并可隨時隨地通過云開展教學(xué)與學(xué)習(xí)，而且其操作簡單，人機之間的交互快捷方便。

圖2 電大在線云邏輯結(jié)構(gòu)

在云平臺的建設(shè)過程中，既要重點建設(shè)好中央電大主云，又要充分利用目前各省級電大的大量服務(wù)器資源，并使其成為全國電大在線云的重要組成部分。同時，有條件的地市或縣級電大也可利用現(xiàn)有的服務(wù)器或存貯設(shè)備構(gòu)建相應(yīng)的子云，以提高整個電大在線云的負荷能力。

(二)平臺架構(gòu)設(shè)計

參照云計算技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，基于云計算的全國電大在線教學(xué)云的平臺架構(gòu)應(yīng)該包括4個層次:基礎(chǔ)設(shè)施層、在線開發(fā)平臺、教學(xué)應(yīng)用層與師生訪問層。

1.基礎(chǔ)設(shè)施層(IaaS)。這是云計算平臺最基礎(chǔ)的部分，它由二大部分組成，一是物理基礎(chǔ)設(shè)施，包括硬件設(shè)施和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，如服務(wù)器主機、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等，這些設(shè)施中的大部分由中央電大和省級電大提供;二是虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施，包括系統(tǒng)軟件、管理軟件和虛擬軟件，如微軟的SystemCenter產(chǎn)品、Hyper－V產(chǎn)品等，通過這些軟件，把計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源通過虛擬化形成資源池，為用戶提供基礎(chǔ)的、靈活的運算和存儲服務(wù)，并對云計算平臺中的所有資源進行統(tǒng)一管理。中央電大IaaS通過虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施，包括云虛擬計算、云虛擬存貯等為全國電大師生提供云服務(wù)。由于IaaS作為一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計算模式，對服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同運作有非常高的要求，因此，中央電大和各省級電大應(yīng)充分注重基礎(chǔ)設(shè)施間的分工與協(xié)同，以便使設(shè)備能發(fā)揮更好的作用。

2.在線開發(fā)平臺(PaaS)。在線開發(fā)平臺在基礎(chǔ)設(shè)施層之上，通過分布式計算環(huán)境和分布式存貯環(huán)境(即分布在全國電大系統(tǒng)的服務(wù)器群和存貯系統(tǒng))提供了海量文件系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、大規(guī)模消息系統(tǒng)等服務(wù)。電大在線云通過在線開發(fā)平臺將操作系統(tǒng)、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境等平臺級產(chǎn)品以Web服務(wù)的方式提供給教師。對于教師而言，在線開發(fā)平臺如同一臺安裝過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、消息中間件系統(tǒng)等的計算機，在此之上可直接開發(fā)教學(xué)應(yīng)用軟件。教師可以通過PaaS將自己的應(yīng)用程序部署并運行在云中，借助API調(diào)用PaaS提供的各種共享服務(wù)，還可以在云中進行快速應(yīng)用開發(fā)。因此，基層電大教師或技術(shù)人員可以不購買服務(wù)器的情況下開發(fā)新的應(yīng)用程序，降低了設(shè)備投入及后續(xù)維護費用，緩解了基層電大的成本壓力。

3.教學(xué)應(yīng)用層(SaaS)。SaaS是云計算領(lǐng)域發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的服務(wù)。教學(xué)應(yīng)用層是直接為電大教師和學(xué)生提供服務(wù)的教育教學(xué)相關(guān)的應(yīng)用軟件的集合，如在線文檔平臺、在線課件制作平臺、在線測試平臺、虛擬實驗室平臺，以及在線教務(wù)、教學(xué)管理平臺等等。教學(xué)應(yīng)用層中的軟件安裝、維護與升級等全部由中央電大主云和省級電大區(qū)域云負責(zé)，各級電大教師可以在任何時間、任何地點進行訪問，并安全地將數(shù)據(jù)存儲在云系統(tǒng)中。由于軟件是安裝在云中的服務(wù)器上，減輕了基層電大的管理與維護壓力，可靠性也更高。

4.師生訪問層(CaaS)。CaaS指的是客戶端，它面向終端用戶，幫助用戶隨時隨地獲取云計算服務(wù)。在云計算中，提供計算及資源給云用戶最普遍的形式是虛擬機，因此，電大在線云將操作系統(tǒng)、各類中間件產(chǎn)品以及應(yīng)用程序集中到虛擬機來運行，全國電大師生通過CaaS便可直接獲取虛擬機服務(wù)，就象操作本地計算機一樣簡便。在這一層中，電大云平臺向用戶提供統(tǒng)一的接口，任何一個授權(quán)用戶都可以通過標(biāo)準的接口來登錄云系統(tǒng)享受服務(wù)。本著方便用戶的角度，電大在線云應(yīng)借助Web2.0技術(shù)中的B/S結(jié)構(gòu)，使教師和學(xué)生只需要用瀏覽器便可進行訪問，大大方便用戶使用。

(三)管理與運作模式

在平臺管理上，電大在線云的基礎(chǔ)設(shè)施層由中央電大主云和各個省級電大子云共同建設(shè)和管理;在線開發(fā)平臺由云平臺的各個管理機構(gòu)共同協(xié)商制定，并最終實現(xiàn)標(biāo)準化［1］;教學(xué)應(yīng)用層可由中央電大和各省級電大及相關(guān)的教育管理機構(gòu)根據(jù)具體的需要，進行自行開發(fā)或委托開發(fā);師生訪問層必須統(tǒng)一，以便用戶有一個標(biāo)準的訪問或登錄頁面。

在運作模式上，電大在線云必須采用分工和協(xié)作相結(jié)合的運作模式，從而發(fā)揮整體效能。主云和眾多區(qū)域云之間要加強協(xié)調(diào)，合理分工，充分發(fā)揮云中服務(wù)器群的作用，采用分布式計算和冗余存儲系統(tǒng)來處理數(shù)據(jù)，當(dāng)一臺服務(wù)器或一片區(qū)域云發(fā)生故障時，實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向其它服務(wù)器或其它云來進行工作，保證數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，從而使有限的電大硬件資源發(fā)揮最大的作用。［3］

在資源規(guī)劃上，為實現(xiàn)資源的充分利用，電大在線云平臺應(yīng)對云中的各種資源進行描述并建立索引庫，資源訪問者不需要知道資源在何處，使用統(tǒng)一的資源列表就可以任意訪問，不再受地域、時間的限制，實現(xiàn)教學(xué)資源的就近訪問。對于任意的一個資源訪問者，系統(tǒng)可以自動分析IP確定路由，尋找離他最近的資源，并建立好連接，從而提供最快最好的訪問。由于云上的資源眾多，資源之間存在聯(lián)系，因此云資源索引庫必須充分考慮其合理性和方便性，從而提高用戶檢索的準確性和高效性。在用戶管理上，云平臺可以實現(xiàn)一次注冊即可共享全部資源服務(wù)器的功能，徹底解決了原有電大在線中各級平臺相互獨立所帶來的不便。

五、結(jié)束語

云計算作為一種新興的分布式計算技術(shù)，尚處于初級發(fā)展階段，其體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)管理、資源管理、編程模型以及云安全等很多關(guān)鍵問題有待深入研究。云計算在電大教學(xué)平臺中的應(yīng)用也存在一定的困難，一是云計算迄今還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準和實現(xiàn)方式，需要建立一個中央電大主云與各省電大區(qū)域云的連接標(biāo)準;二是對現(xiàn)有電大在線中的大量教學(xué)資源進行基于云的整合還存在一定的難度，如對現(xiàn)有資源如何進行合理規(guī)劃，現(xiàn)有平臺中大量重復(fù)資源如何進行取舍等等。盡管有各種各樣的問題和困難，但云計算以其獨特的優(yōu)勢，必將會在電大教育中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

［1］章澤昂，鄔家煒.基于云計算的教育信息化平臺的研究［J］.中國遠程教育，2010，(6):66 －69.

［2］管剛，楊濤.淺談云計算對職業(yè)教育的影響［J］.中國集體經(jīng)濟，2010，(4):177 －178.

［3］劉曉剛，徐紅麗.云計算在遠程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用探索［J］.現(xiàn)代遠距離教育，2010，(5):64 －67.

An Exploration on the Construction of Cloud Computing Teaching Platform in Radio and TV University

LI Wei－lin，CHEN Shu

The current TVU －Online Teaching Platform is insufficient in teaching resource sharing and inefficient in using，also with the deficiency of resource duplication，low expandability of system and high maintenance cost.Cloud computing has become the trend of information technology development and the basic environment and platform of future e－learning because of it unique vantages.By adopting the advantage of cloud computing in teaching，this article designs a new TVU －Online teaching platform with its operating mode，hoping to promote the learning environment of RTVU and enhance its level of running a school.

cloud computing;TVU－Online;teaching platform;construction

G434

A

1009－5152(2012)01－0005－04

2012－01－03

李偉林(1967－ )，男，嘉興廣播電視大學(xué)教育技術(shù)處處長，講師;陳戍(1980－ )，男，嘉興廣播電視大學(xué)講師。