孔曉榮

摘要：目的，利用云計(jì)算平臺(tái)提升當(dāng)前高校教學(xué)管理和優(yōu)化整合教學(xué)資源。方法，采用云計(jì)算主要技術(shù)建設(shè)教學(xué)信息資源服務(wù)綜合平臺(tái)為學(xué)校提供海量存儲(chǔ)、資源共享和超強(qiáng)計(jì)算能力。結(jié)果，顯著降低高校在教學(xué)管理和教學(xué)資源方面的軟硬件投入成本，拓寬了教學(xué)資源的范圍和內(nèi)容，解決了目前教育資源共享的實(shí)際問題，促進(jìn)當(dāng)前教學(xué)管理和教學(xué)模式的改革。 結(jié)論，通過對(duì)云計(jì)算技術(shù)在高校教學(xué)管理與教學(xué)資源建設(shè)中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)的研究，進(jìn)一步闡述云計(jì)算平臺(tái)解決了高校教學(xué)管理與教學(xué)資源建設(shè)方面投入成本大，重復(fù)建設(shè)多，教學(xué)信息數(shù)據(jù)共享難度大、科技力量薄弱等諸多實(shí)際問題，并且云計(jì)算提供了多種服務(wù)模式實(shí)現(xiàn)高校云平臺(tái)建設(shè)，充分說明云技術(shù)在高校信息化建設(shè)中的應(yīng)用是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；教學(xué)管理；教學(xué)資源；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）35-0007-03

Research on the Optimization of Teaching Management and Resources in University Rely on Cloud Computing

KONG Xiao-rong

（Department of Computer Technology，College of Computer Information，Inner Mongolia Medical University，Inner Mongolia，Hohhot 010050， China）

Abstract： Objective： Using cloud computing platform to improve teaching management and the optimized conformity of teaching resources. Methods Using cloud computing technology to build a comprehensive platform for teaching information resources services， providing massive storage， resource sharing and super computing capabilities for universities. Results： Significantly reduce the cost of hardware and software investment in teaching management and teaching resources in universities. Broaden the scope and content of teaching resources and the practical problems of educational resource sharing are solved. and promoting the reform of current teaching management and teaching mode. Conclusion： By studying the advantages and characteristics of cloud computing technology play in the teaching management and teaching resource construction in universities， further elaborates the cloud computing platform to solve the university teaching management and teaching resources construction cost， repeated construction， difficulties in teaching information and data sharing， the weakness of science and technology and many other practical problems. Cloud computing provides a variety of service models to achieve the construction of cloud platforms in University. Fully explain the application of cloud computing in the information construction of university is an inevitable trend of development.

Key words： cloud computing；teaching management；teaching resources；teaching mode

1 概述

云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的一種全新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它具有云存儲(chǔ)及共享池模式、可以通過互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展的虛擬化資源，同時(shí)云計(jì)算也是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一。經(jīng)過十多年的發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)在國內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，在教育方面，目前國內(nèi)外許多大學(xué)在教學(xué)管理資源和計(jì)算模式方面都依托云計(jì)算技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到大學(xué)教學(xué)管理及校園軟硬件總體建設(shè)的各個(gè)方面，全力打造“智慧校園”的發(fā)展前景，已經(jīng)初見成效。在不久的將來，智慧校園的發(fā)展水平必定會(huì)隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的發(fā)展得到極大的提升。

2 云計(jì)算概念、特點(diǎn)及服務(wù)模式

2.1 云計(jì)算概念及特點(diǎn)

云計(jì)算是一種體現(xiàn)數(shù)據(jù)處理能力的密集型計(jì)算模式，它是基于互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展的一種資源，云承載計(jì)算任務(wù)，保證不同系統(tǒng)獲得足夠的存儲(chǔ)空間、超強(qiáng)的計(jì)算能力及豐富的軟件服務(wù)。云把網(wǎng)絡(luò)中各類資源虛擬成計(jì)算機(jī)終端向用戶提供所需要的資源。云計(jì)算結(jié)構(gòu)是利用互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將處理數(shù)據(jù)過程從用戶計(jì)算機(jī)或服務(wù)器遷移到互聯(lián)網(wǎng)上的超級(jí)計(jì)算機(jī)群中，計(jì)算機(jī)群由大量標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器組成，由專有的數(shù)據(jù)處理中心統(tǒng)一管理，為用戶提供海量存儲(chǔ)空間和極強(qiáng)計(jì)算能力。云計(jì)算是分布式計(jì)算、效用計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的結(jié)果[1]。

2.2 云計(jì)算的特點(diǎn)

云計(jì)算主要有可擴(kuò)展性、高可靠性、通用性、虛擬化、超大規(guī)模、按需服務(wù)及使用成本廉價(jià)等特點(diǎn)。

1） 可擴(kuò)展性：為滿足用戶的增長和需要，云計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和伸縮。

2） 高可靠性：云計(jì)算利用虛擬化技術(shù)將用戶的數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)在虛擬資源池中，有效地保證了數(shù)據(jù)的安全性。

3） 通用性： 在云技術(shù)支持下，可以實(shí)現(xiàn)各類功能的應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)同一個(gè)云可以運(yùn)行不同的應(yīng)用。

4） 虛擬化：用戶可通過不同的終端設(shè)備和位置向云服務(wù)平臺(tái)申請(qǐng)所需資源，無需了解資源的具體位置，也無需關(guān)心云的運(yùn)行位置。云計(jì)算利用虛擬化技術(shù)將異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)和資源統(tǒng)一存儲(chǔ)在數(shù)字中心。

5） 按需服務(wù)：云平臺(tái)可以提供龐大的資源池，供用戶服務(wù)，用戶可以根據(jù)自己所需購買相關(guān)的資源。

6） 運(yùn)行成本低： 通過非常廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成云體系，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集中管理方式，可以使管理中心數(shù)據(jù)的成本大幅降低，而資源的利用率顯著提升，企業(yè)及用戶無需支付數(shù)據(jù)中心更多的費(fèi)用，因此使用成本很低。

2.3 云計(jì)算的服務(wù)模式

云計(jì)算服務(wù)主要分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）。

IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。指基礎(chǔ)架構(gòu)的云計(jì)算服務(wù)，將計(jì)算機(jī)硬件資源、服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)備資源融合形成一個(gè)資源群體，為用戶提供存儲(chǔ)和虛擬化等服務(wù)。

PaaS（Platform-as-a-Service）：平臺(tái)即服務(wù)。主要是為用戶提供一個(gè)中間件平臺(tái)，用來完成可擴(kuò)展的事務(wù)處理中間件等服務(wù)，同時(shí)也提供管理服務(wù)。

SaaS（Software-as-a-Service）：軟件即服務(wù)。它是一種通過互聯(lián)網(wǎng)提供軟件的服務(wù)模式，把用戶所需的應(yīng)用軟件資源存儲(chǔ)在云服務(wù)器群中存儲(chǔ)，用戶無需購買軟件，也不需要在電腦上安裝應(yīng)用軟件，可以根據(jù)需求向云服務(wù)器提出申請(qǐng)，所有的軟件資源維護(hù)管理操作都在信息中心云服務(wù)器上進(jìn)行[2]。

根據(jù)云計(jì)算的部署模式也分為公有云、私有云和混合云三種方式：

公有云：將建設(shè)好的云資源池放到互聯(lián)網(wǎng)上，有使用權(quán)限的用戶可以按需使用；

私有云：企業(yè)或組織在自己內(nèi)部數(shù)據(jù)中心單獨(dú)組建的專用云服務(wù)，或由云服務(wù)提供商根據(jù)用戶需求進(jìn)行組建后整體租給某一組織，其他用戶無法使用。

混合云：指公有云和私有云的混合形式，在私有云組建好之后，有些資源缺乏，需要通過申請(qǐng)使用公有云作為私有云的補(bǔ)充，混合云是公有云和私有云兩者結(jié)合的一種解決方案。

圖1為云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)模式。

3 云計(jì)算在優(yōu)化高校教學(xué)資源中的應(yīng)用及特點(diǎn)

3.1 有效解決當(dāng)前教學(xué)資源服務(wù)面臨的實(shí)際問題

利用云計(jì)算的特點(diǎn)可以構(gòu)建以教學(xué)資源為主的共享型服務(wù)平臺(tái)，依托IaaS和PaaS，可以提供面向?qū)W校行政和教學(xué)等各類人員的教學(xué)資源服務(wù)綜合平臺(tái)，采用開放式架構(gòu)，把學(xué)校教學(xué)服務(wù)和他公共服務(wù)進(jìn)行有效優(yōu)化整合，能夠很好地解決教學(xué)資源共享建設(shè)中遇到的問題。例如：傳統(tǒng)的教學(xué)資源平臺(tái)建設(shè)及教學(xué)管理方面存在投入資金大，重復(fù)建設(shè)多，設(shè)備更新需求過快、教學(xué)信息數(shù)據(jù)共享難度大、科技力量薄弱等實(shí)際困難，而利用云計(jì)算技術(shù)建設(shè)教學(xué)信息資源服務(wù)綜合平臺(tái)，能夠有效緩解上述實(shí)際問題[3]。

3.2 顯著降低教學(xué)資源使用成本實(shí)現(xiàn)最大資源共享

高校為滿足不斷增長的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，必須經(jīng)常對(duì)各類計(jì)算機(jī)設(shè)備和運(yùn)行軟件進(jìn)行更新?；谠朴?jì)算建設(shè)起來的教學(xué)管理和教學(xué)資源云平臺(tái)，能夠?qū)⒏黝愋偷能浻布?yōu)化整合到云平臺(tái)，采用虛擬化技術(shù)建立硬件基礎(chǔ)設(shè)施共享資源池[4]，進(jìn)行集中式管理調(diào)度以及按需分配，這樣避免了設(shè)備的重復(fù)建設(shè)，顯著降低了教學(xué)管理和資源平臺(tái)運(yùn)行的軟硬件成本，同時(shí)還有效降低了人工維護(hù)成本。同時(shí)由于云平臺(tái)建設(shè)是全球范圍的，可以匯聚世界各地的優(yōu)質(zhì)教育資源，因此充分利用云構(gòu)建平臺(tái)及時(shí)更新云端教學(xué)資源內(nèi)容，能夠動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)國際教育與社會(huì)需求的接軌，讓學(xué)校教學(xué)管理更加高效信息化，教學(xué)資源更為豐富全面，本校教師和學(xué)生能夠通過云平臺(tái)共享資源，這些教學(xué)資源并不局限一個(gè)區(qū)域，甚至一個(gè)國家，可以來自全球最新的共享資源，這樣極大拓展了學(xué)生的專業(yè)視野，能夠?qū)W到更具有前沿性、博廣性的專業(yè)知識(shí)[5]。

3.3 有力促進(jìn)現(xiàn)行教學(xué)方法和教學(xué)模式的改革

學(xué)生通過云計(jì)算平臺(tái)能夠快速獲取所學(xué)專業(yè)的前沿知識(shí)，無疑對(duì)高校傳統(tǒng)教學(xué)模式形成巨大的沖擊[6]。在云平臺(tái)環(huán)境下，以教師講授為主，學(xué)生聽課為輔的傳統(tǒng)教學(xué)模式以及教學(xué)內(nèi)容己無法滿足學(xué)生求知欲，這樣課堂教學(xué)方式會(huì)讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。對(duì)此教師要充分利用云平臺(tái)所提供的教學(xué)綜合資源，改變以往教學(xué)方法，采用更科學(xué)、更先進(jìn)的教學(xué)模式來適應(yīng)和帶動(dòng)學(xué)科發(fā)展要求，例如教師可以通過云平臺(tái)所提供的豐富資源及各種實(shí)用功能和學(xué)生建立互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，還可以利用云平臺(tái)下的網(wǎng)絡(luò)課程中心，MOOC（慕課）以及翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)模式，與學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)溝通[7]，及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容理解的程度。同時(shí)，學(xué)生可以在云平臺(tái)上進(jìn)行學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)分享與討論，進(jìn)一步促進(jìn)了師生在學(xué)習(xí)方面的交流與溝通，教師和學(xué)生都能從中受益匪淺。

3.4有力確保學(xué)校教學(xué)資源的安全可靠性

構(gòu)建的采用分布式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)塊單元形式將教學(xué)資源存儲(chǔ)在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)中，采取數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、多副本備份以及計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換方式，保障服務(wù)的高可靠性和確保數(shù)據(jù)的完整性[8]。學(xué)校還可以采用私有云計(jì)算技術(shù)，只為學(xué)校內(nèi)部提供服務(wù)，通過防火墻或者路由器將內(nèi)外網(wǎng)分隔，不對(duì)校外用戶提供服務(wù)，這樣有力地保障了學(xué)校內(nèi)部數(shù)據(jù)資源的安全性。

4 教學(xué)信息資源服務(wù)云平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法

在高校教學(xué)資源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，可以采用Hadoop（分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸，運(yùn)用云存儲(chǔ)技術(shù)整合高校資源[9]；還可以采用混合云的服務(wù)模式構(gòu)建高校教學(xué)資源管理服務(wù)平臺(tái)，在公有云中存儲(chǔ)各類教學(xué)資源，使用云服務(wù)商現(xiàn)成的各種應(yīng)用軟件。在私有云中向本校師生及教學(xué)管理人員提供校內(nèi)資源與服務(wù)，存放學(xué)校內(nèi)部使用的重要敏感數(shù)據(jù)，例如用微軟公司的Windows Azure完成公有云的部署，再采用System Center實(shí)現(xiàn)高校的私有云平臺(tái)建設(shè)；可以采用基于Openstack的云計(jì)算管理開源項(xiàng)目構(gòu)建高校教學(xué)管理與資源云服務(wù)平臺(tái)，由于OpenStack支持幾乎所有類型的云環(huán)境，能夠提供實(shí)施簡單、可大規(guī)模擴(kuò)展的、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的云計(jì)算管理平臺(tái)，還通過各種互補(bǔ)服務(wù)提供基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）的解決方案，實(shí)現(xiàn)資源的彈性分配、快速擴(kuò)展以及網(wǎng)絡(luò)隔離與共享等諸多功能，因此很適合構(gòu)建面向高校的教學(xué)資源管理服務(wù)平臺(tái)[10]。以上這些方法在許多高校已經(jīng)開始實(shí)施建設(shè)并取得一定的成效。

5 結(jié)束語

高校在傳統(tǒng)教學(xué)管理和教學(xué)資源建設(shè)中，往往需要投入大量的人力與財(cái)力，而云平臺(tái)的構(gòu)建，顯著降低了學(xué)校信息化建設(shè)方面的軟硬件投入成本，基于云計(jì)算的平臺(tái)能夠更好地實(shí)現(xiàn)學(xué)校教學(xué)管理的高效性，還可以達(dá)到教學(xué)資源共享的最大化，而實(shí)現(xiàn)全球化的教育資源共享是云計(jì)算技術(shù)在高校信息化建設(shè)中的主要應(yīng)用目標(biāo)。在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)這些前沿技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)高校信息化建設(shè)的發(fā)展水平能夠起到不可或缺的重要作用，從長遠(yuǎn)角度來看，采用云計(jì)算技術(shù)建設(shè)教學(xué)管理和教學(xué)資源平臺(tái)，是高校教學(xué)改革發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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