云计算在高等教育信息化建设中的应用探讨

王凤领+张莉+李钰

摘要：云计算是当前重要的研究热点。基于此，通过对云计算、教育信息化的相关概念及特点的阐述，分析了云计算在高等教育中的应用现状，结合高等教育特点，提出一种高等教育云计算服务平台架构，并指出云计算为高等教育信息化建设带来的优势。

关键词：云计算；教育信息化；高等教育；教育信息化资源

中图分类号：G40-057文献标志码：A文章编号：1001-7836（2014）04-0019-03

随着高等教育信息化建设水平的逐步提升，云计算时代的到来，云计算的应用必将对高等教育领域起到重要的作用并产生深刻的影响，促进教育教学的发展。如何将云计算应用在高等教育中也正在成为目前研究的热点问题。在这种环境下，云计算结合到高等教育领域，对高等教育信息化建设有着一定的理论意义和实践意义。

1相关概念

1.1云计算

云计算（Cloud Computing）作为网格计算、分布式计算和并行计算的发展，使各种应用系统能够根据需要获取存储空间、各种软件服务和计算能力，能够将计算任务分布到众多计算机构成的资源池上[1]。云计算所具有的海量数据存储、高可用性、资源共享、强大计算能力等特点，是高等教育信息化建设演进的理想选择。

1.2教育信息化

教育信息化是指将以网络信息技术、计算机以及多媒体等技术为基础的现代信息技术运用到教育系统中，实现在教育教学活动中的数字信息化、网络虚拟化，从而提升高等教育教学质量。而教育信息化的实质就是在教育所涉及到的各个领域中使用先进的信息技术，促进教育发展和改革的一种过程。

1.3教育信息化资源

教育信息化资源就是指在教育信息化进程中所产生的共享、可存储、可传播、可进行再加工的信息集合。教学媒体和教学资源都包含于教育信息化资源中，这些信息是以视频、文字、图像和音频等多媒体信息方式存储于载体当中。信息与信息之间能够实现共享，以不同的渠道和方式加以传播和扩散，这是教育信息化过程中的核心要素。

1.4云计算的特点

（1）快速、便捷的云服务。只需要一台能上网的电脑和浏览器，即可以随时随地获取云服务。软件在云端，动态的升级，无须下载。无数的服务和软件置放于云中，用起来方便、快捷。

（2）安全，可靠的数据存储中心。严格的权限管理策略可帮助你放心地与指定的人共享数据。同时，在“云”里有最专业的团队来管理信息，用户可在云端存储数据信息，而不必担心数据丢失和病毒入侵的麻烦。这样，你不用花钱就可以享受到最安全、最好的服务。

（3）经济效益。只需租用云端的设备就能方便地构建自己的信息化教育平台，企业和教育机构不用购买昂贵的硬件设备，从硬件、软件上都能达到效益的最大化[2]。

（4）超强的计算能力。云服务中是由上万的计算机组成的，形成一个超强的服务器，这种服务器能够为用户提供强大的计算能力和数据处理能力，而这些在个人电脑上是难以实现的。

2云计算在高等教育中的应用现状

就目前来看，在高等教育领域中，云计算也已经开始初步的实验型应用，大型IT公司都推出了各种云计算服务。目前在高等教育信息化实践中，已经有一些个人和机构有选择地使用云服务，大学与公司协作、高等教育组织相继开发了多个教育云计算项目。2010年，微软和NSF宣布要选出一批研究人员和团体，让他们免费访问Windows Azure的云计算资源。加拿大大学CIO委员会也正在积极地工作，争取在加拿大立法框架通过一些隐私评估方案保障与云服务商协商合作。在英国，纽卡尔斯大学的Paul Wastson教授和他的团队开发了基于云计算技术的平台eScience Central，基于JISC资助的项目研究经验，该平台支持跨学科的研究活动。在美国，Kuali基金会发起诸如Kuali Ready等开源项目面向多所高校提供云服务。除此以外，谷歌、IBM、微软等一些云服务提供商也正在积极寻求与专业组织或高校进行合作，来推广其服务。也有以个人方式的学生和教师自由选择Eucalyptus、E-mail、Google Docs等多种云端服务辅助日常的存储和编辑，以及科学研究等工作。

3高等教育云计算服务平台构架

高等教育的云计算承载日益增多的海量学习内容，学习者根据需要安排自己的学习进度，选择学习内容，形成学习小组讨论与探究问题，在任何地点和任何时间通过一般配置网络终端获取学习资源，充分组织、开发和利用各种学习资源以拓展学习空间。就个人学习环境及网络学习环境的构建，需要一个可靠的技术平台来支撑。目前，提出了较完整的云基础设施体系结构构架主要有IT企业、学术界、开源组织，都具有各自的应用优势。依据提出的云基础设施体系结构模型与高等教育特点，将高等教育云计算服务平台可分为服务层、应用程序层、中间件服务层、基础管理层、虚拟服务器层和物理资源层六个层次[3]，如下图所示。

3.1服务层

高等教育云计算服务平台提供安全、便捷、快速的应用程序、计算和数据存储，用户以任何可以连接到互联网的终端设备来访问这些服务，不受时间和地点的限制，实现教学管理、实验教学、管理决策、科学研究、协同办公、网络学习、校务管理等多种事务。

3.2应用程序层

高等教育云计算服务体现高等教育相关的业务逻辑，不同于一般云计算的关键在于应用程序层。高等教育应用程序层主要包含内容：科研类软件系统、工程，包含建模与仿真环境、应用开发环境、工程实验环境、科学计算环境等程序；高等教育学习与管理程序，实现网络学习和管理业务、教育教学，如财务管理、学习管理、实验教学、互动交流、图书管理、教务管理、学生管理、协同办公等系统。

3.3中间件服务层

中间件是基础管理层和应用程序层之间的一类服务支持程序，而中间件服务层是为用户提供一系列的部署、应用开发、服务总线、运行、虚拟主机托管、工作流、数据存储等服务，是一个应用服务平台。专门分离出来的中间件服务层能够使编写和运行用于处理海量数据的应用程序变得更加简单容易，进而实现分布式存储和运算。技术成熟实用的有：Amazon提供的Dynamo框架、简单消息队列Simple Queuing Service、简单数据库管理SimpleDB，Google云计算平台的大规模分布式数据库BigTable、程序设计模式MapReduce、分布式锁机制Chubby，Windows Azure Service Platform提供的SQL服务、Dryad框架、Live服务、.NET服务，Hadoop对MapReduce的开源实现[4]。

3.4基础管理层

该层是云计算服务平台的关键层，主要由存储体系结构、虚拟化计算资源管理、服务处理与控制三类软件构成。云计算存储体系结构需与分布式数据处理的需求结合起来，才能获得最好的性能提升，不管是用户应用程序的数据或者是服务程序、硬件管理系统都保存在存储体系中。服务处理与控制系统监听处理来自中间件服务层的请求服务，并根据服务的等级协议提供计算费用和服务，根据虚拟机的能力来进行智能化分配任务，实现安全的访问控制。虚拟化计算资源管理硬件资源的变更事务、配置管理、异常处理、部署、虚拟化、运行监控等，以架设一个分布式、可信的资源结构。

3.5虚拟服务器层

当一台服务器超载时，迁移到另外服务器上，虚拟化技术实现了资源在服务器上的迁移。虚拟化技术实现了硬件和软件的分离，只需要在虚拟层运行自己的软件，用户则不需要考虑后台硬件的实现。云计算通过对如存储和计算的虚拟化、内存、I/O设备等硬件资源，向用户提供各种服务以租用虚拟机的方式，如Amazon提供的S3存储服务和EC2弹性计算云服务。

3.6物理资源层

云计算以数据为中心，采用管理数据资源和集群存储，调度计算任务到数据存储节点运行，形成由生产者到消费者模型，用户通过互联网获取云计算系统提供的各种数据处理服务。而将若干计算机集群或普通服务器连接在一起采用以太网等快速网络，把I/O设备资源、内存、计算能力和存储聚集起来，形成一个大的数据处理和存储中心[5]。

4云计算在高等教育信息化建设中的应用

在高等教育领域中，云计算的方便和廉价使更多的个人和学校把自己的信息处理都迁移到“云”上。要提前着手探索“云计算”时代对教学方式变化和教育资源建设的影响，使人们在考虑教育信息化的发展策略时具有一定的前瞻性，就目前的软、硬件建设“够用为宜”，来研究教育技术机构的重新定位、研究学校的网络中心、研究教育信息化的“云”机制[6]。

将云计算应用于高等教育教学领域的优势[7]，如：

（1）随时随地进行教学活动。只要通过可以上网的终端设备即可，教师可将教学任务带回家做；用户可以随时随地利用这些想要的资源，由于所有的数据都存储在“云端”，学生想学习教师讲过的知识，不受任何地点和任何时间的限制，通过笔记本电脑、PDA或者手机，在线查看教师的视频教学或电子教案。

（2）可大幅降低学校教育资源建设中的软硬件成本。只要拥有一个可以上网的终端设备和一个浏览器，云计算对用户端的设备要求很低，将终端设备接入互联网即可实现想做的任何事情。

（3）更有利于实现教育信息资源的共享和共建。将高等教育信息资源存储在“云”上，将云计算应用到高等教育领域中，这样更有利于实现教育信息资源的共享。目前，各级教育行政机构、教育企业和学校已经或者正在建设大量的教育信息资源。可以把多个不同学校现有的教育信息资源共同加入到一个“云”中，由于云计算扩展性非常强，可以实现真正意义上的资源共享，从而以减少单个院校的时间和资金上的投入。可利用云计算所提供的强大的协同工作能力使信息资源建设人员或各个教育机构实现教育信息资源的共建[8]。

（4）保证学校师生的数据安全。由云计算服务提供商提供安全、高效和专业的数据存储，云计算服务将数据存储在“云端”。因此，学校使用云计算，可极大地保证师生的数据安全可靠，师生无须再担心病毒和黑客的侵袭，以及由硬件损坏所造成的数据丢失问题。

云计算是一种更加灵活、高效、节能、低成本的信息运作方式，是信息技术长期发展和积累的结果，也是自互联网革命以来IT产业最深刻的变革。云计算将会成为高等教育未来发展的潮流和趋势，随着Internet的发展和技术的不断成熟，在高等教育信息化建设过程中，勇于研究和探索，统筹规划并循序渐进地坚定执行，以前瞻的思维把握时机与方向，云计算必将对高等教育领域产生重要的作用和影响。

参考文献：

[1]王继鹏.高等教育云计算服务平台构建策略初探[J].安阳师范学院学报，2011，（10）：82-86.

[2]曹泰峰，李端明.云计算在高校信息化建设中的应用研究[J].现代情报，2010，（8）：167-170.

[3]安军科.云计算对高校教育信息化建设的影响[J].信息与电脑：理论版，2011，（3）：173：175.

[4]耿学华，梁林梅，等.云计算在高等教育信息化中的应用与展望[J].现代教育技术，2012，（3）：5-9.

[5]万利平，陈燕.云计算在教育信息化中的应用探究[J].中国教育信息化，2009，（9）：74-77.

[6]章泽昂，邬家炜.基于云计算的教育信息化平台的研究[J].中国远程教育，2010，（6）：66-80.

[7]王亚希，周红春.高校现代化教学资源建设及应用的实践探索[J].中国电化教育，2010，（6）：79-82.

[8]王福成.基于云计算的高校教学资源整合研究[J].福建电脑，2011，（2）：33-35.

Abstract：Cloud computing is one of the important hot research issues. Therefore， based on the elaboration of cloud computing， information education related concepts and the characteristics， the present situation of cloud computing application in higher education is analyzed， and combined with the characteristics of higher education， this paper puts forward a kind of platform for higher education cloud computing service， and points out the benefits brought by cloud computing for the information construction of higher education.

Key words：cloud computing； education information； higher education； education information resources