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基于云计算的高校教学综合管理平台方案设计

2016-07-15刘玉华陈建国张春燕

长春师范大学学报 2016年6期
关键词:云计算

刘玉华,陈建国,张春燕

(福建工程学院软件学院,福建福州 350003)



基于云计算的高校教学综合管理平台方案设计

刘玉华,陈建国,张春燕

(福建工程学院软件学院,福建福州 350003)

[摘要]云计算技术是计算机科学领域的一种热门前沿技术,将云计算和云服务技术运用于教育信息化改革中能够优化教育信息化建设,有效节约各种资源,提高教学质量和教学管理水平。本文立足于福建省高校教学建设,提出一种基于云计算的高校教学综合管理云平台方案,包括教学综合管理云平台总体架构设计,以及网络课程云、实验环境云和教学管理云等教学资源云的方案设计。并对该平台的管理机制提出一些建设性意见。

[关键词]教学综合管理;教学云平台;教学资源云;云计算

1课题研究背景

随着计算机科学技术、云计算技术的快速发展,教育领域的信息化改革力度不断加大,各高校都在尝试利用先进的互联网技术,构建符合自身学校特色的现代化教学环境和教学管理系统。当今,云计算技术是计算机科学领域的一种热门前沿技术,云计算技术能够给人们带来一种新的无障碍网络服务和弹性资源服务[1-3]。将云计算和云服务技术运用于教育信息化改革中能够优化教育信息化建设,有效节约各种资源,提高教学质量和教学管理水平[4-5]。

福建省教育厅充分利用云计算技术、在全省范围内推广实施教育信息化改革,建设具有福建特色的教育云平台[6]。该教育云平台采用虚拟化等核心技术实现各种教育资源的有效整合,对各类教育资源进行动态管理,并且根据各项业务的实际需求进行弹性分配资源。

本文立足于福建省高校教学建设,在分析该省高校教育信息化建设现状的基础上,提出一种基于云计算的高校教学综合管理云平台方案,以期为进一步促进该省高校教育信息化可持续发展提供参考和建议。

2研究目的及意义

基于云计算的高校教学综合管理平台依托云计算技术和云服务模式,将会为高校教育信息化领域的建设带来新的发展和探索。

2.1共享优质教学资源

目前,福建省大部分高校基本都建设有不同规模和层次的网络教学平台,用于日常教学和管理工作。本课题所提出的教学综合管理云平台能够利用虚拟化技术将各个高校的优质教学资源进行充分整合,包括教学课程资源和实验设备资源等,通过云服务模式向各高校师生提供服务,使师生十分方便地获取这些资源进行教学和学习,同时鼓励师生不断创新,持续更新及创建优质教学资源。

2.2开展实验教学和科研建设

各个高校根据各自教学计划安排,向云平台申请所需要的实验环境,云平台的弹性资源分配技术进行调度和分配,在一定程度上消除高校间的隔阂,避免各自学校部分实验设备的闲置。同时,也有能力为高校的科研工作提供高质量的科研环境,促进高校实验教学和科研建设的开展。

2.3降低教学经费投入

云平台的构建能够充分利用各高校现有的教学资源和实验设备资源,利用硬件虚拟化技术和集群管理技术对这些资源进行有效整合,形成统一的云资源。各高校在实际教学中能够利用的教学资源不再是自身学校的现有资源,而是云平台的统一资源。师生可以通过各种终端访问云平台,根据实际需要申请并使用相应的教学资源和服务。这在一定程度上降低了各个高校为采购和管理这些教学资源和设备的费用。

3云计算及其在高校教学的应用

3.1云计算技术

云计算技术是一种构建在互联网技术之上的,对各种计算资源进行虚拟化,将互联网中的计算资源汇集成一个统一、高效的平台,并采用并行和分布式计算方式,根据用户实际业务需求提供相应的计算资源和服务的一种运营模式。云计算技术的主要特征是资源共享和资源弹性供给[7]。下面对云计算的关键技术进行简要阐述。

3.1.1虚拟化技术

通过硬件和软件虚拟工具,将互联网中的计算资源进行管理,进而汇集成一个统一、高效的平台,实现平台上的软件应用与底层的物理硬件相互透明[8]。

3.1.2数据分布存储技术

云平台由大量计算资源通过虚拟化组成,云平台采用分布存储的方式将数据保存在多个计算资源中,同时采用冗余机制,为确保数据存储的安全性和容错性,同时满足海量数据的存储需求[9]。

3.1.3资源弹性调度技术

弹性是云计算的最主要的特征,云平台能够根据用户实时变化的计算资源需求,通过资源调度、负载均衡管理等方法,尽可能及时地为用户分配足够而不浪费的计算资源,确保业务正常运作[10]。

3.2云计算在教育领域的应用

由于云计算具有资源有效整合、弹性调度和按需分配等优势,已被广泛应用于各个领域,包括教育领域[11-12]。云计算在教育领域的应用主要概括如下:(1)云计算能够对高校的所有实验设备进行虚拟化成实验资源云,也可以将多个高校之间的实验设备及其它教学资源进行有效整合,构建区域教育资源云平台,实现各高校之间的教育资源共建共享[13]。(2)省市教育部门或者企业可以统一购买教育领域的商业软件,并将其部署到云平台上。多个高校能够充分利用云平台进行应用软件租用服务,无需各自购买商业软件,同时也减少了维护和管理这些软件的人力成本和其它费用。(3)云计算技术能够为各个高校提供统一的数据存储平台,同时确保数据的安全性和容错性。各个高校只需要管理各自的隐私数据,而将大量数据存储在云平台,降低数据管理成本[14-15]。

4教学综合管理云平台设计

4.1总体架构设计

本研究根据福建省高校教育信息化建设现状,提出一种基于云计算的高校教学综合管理云平台方案,实现高校优质教学资源的共享,在一定程度上促进各高校教学质量的提高。基于云计算的福建省高校教学综合管理云平台技术架构如图1所示。

高校教学综合管理云平台由基础设施层、教学资源层和应用服务层构成。

(1)基础设施层:基础设施层位云平台的底层,将各个高校的计算机、服务器、实验设备、网络设施、存储设备等资源进行互联和整合管理,通过硬件和软件虚拟技术汇集成一个统一、稳定、高效的云平台基础设施环境;(2)教学资源层:在基础设施层的基础上,将各个高校的教学资源(网络课程资源、实验环境资源和教学管理资源等)进行汇总、筛选、分类和标准化等管理操作,形成统一的教学资源,以便于为各个高校提供云服务;(3)应用服务层:云平台根据各个高校的实际教学及管理需求,对资源层的教学资源进行调度,向高校分配所需的资源。云平台提供的服务包括:资源访问、在线学习、模拟实验、资源管理、教学交流和教学管理等。

图1 基于云计算的福建省高校教学综合管理云平台架构

4.2网络课程云

由福建省教育厅组织,福州大学、厦门大学、福建师范大学等各个高校积极响应,将各自学校的优秀课程资源共享到教学综合管理云平台。同时,还可将一些企业的技能训练课程,互联网上的国内外优秀课程引入云平台,构建成网络课程云资源。福建省高校教学综合管理云平台中的网络课程云的资源结构如图2所示。

图2 网络课程云资源结构

网络课程云资源的主要组成内容有:(1)院校课程:包括各个院校的精品课程、远程教育课程、在线课堂等优秀课程资源。由福建省教育厅统一组织规划,各市教育局及相关管理部门负责协调,全省各个高等院校根据课程云资源建设方案,积极将本院校的精品课程等课程资源发布到网络课程云平台中,并提供后续的更新和维护工作。全省各高校师生可以通过该网络课程云平台进行课程在线学习,并能够在线交流讨论;(2)企业课程:包括相关企业的专业技能培训课程、考试培训课程、传统文化课程等资源。充分利用社会资源,积极鼓励各培训单位共享;(3)互联网课程:包括互联网上的各种国内外院校、单位的免费或收费课程资源。

教学综合管理云平台通过各种权限管理,将网络课程云资源开放给相应的高校或者单位。各高校的广大师生就可以十分方便地使用这些课程资源进行学习和研究,不受时空限制。课程资源云并不是简单地将课程录制成视频上传到云平台,更需要各高校及单位实时维护和管理。学生访问课程资源云,参加课程学习后,能够与该课程的指导教师通过网络进行互动,包括提问、完成作业及参与考核等。

同时,各高校在制定培养方案和教学计划时,可以充分利用这些网络课程云资源,实施网络课程选修学分制。学生也可通过学习这些网络课程,通过考核得到相应的学分。这样可以扩大学生选修课程的选择范围,开拓学生的学习视野,同时也减轻学校教学管理的工作压力,提高教学质量。

4.3实验环境云

实验教学是高校教学中十分重要的一个环节,学生在实验环节中能够对理论知识进行验证,提高实践动手能力,进而对完善对理论知识的认知。

目前,福建省大部分高校都拥有较为悠久的办学历史,积累了丰富的办学经验,建设有各自学校特色的品牌学科和专业。例如:厦门大学的工商管理、应用经济学、生态学、统计学等专业是中国一流学科专业;福建师范大学的美术学、地理学等专业,福建农林大学的风景园林学、植物保护、作物学等专业属于中国高水平学科专业;福州大学的化学工程与技术、机械工程、建筑学、土木工程等专业属于中国知名学科专业。各个高校根据省教育厅的组织安排,将各自学校的品牌专业的先进实验教学资源进行统一配置,通过虚拟化技术和集群管理技术,将这些资源构建成统一的实验环境云资源。实验环境云的资源结构如图3所示。

图3 实验环境云资源结构

实验环境云资源主要通过对各高校的特色专业实验教学设备的标准化、虚拟化配置,完成统一实验室环境建设。实现不同高校之间的实验设备共享、实验教学资源共享。根据各高校的实际教学需求和相应的资源访问权限,向高校提供十分便捷和稳定的服务。通过实验环境云的建设,能够充分发挥各个高校特色专业的优势,有效提高全省范围内各高校实验教学资源的利用率,实现实验教学资源的整合和平衡,降低各高校实验室建设成本,提高实验教学质量。

4.4教学管理云

由福建省教育厅或者相关企业统一购买教育领域的商业软件,并部署到云平台上。教学管理云的资源结构如图4所示。

图4 教学管理云资源结构

教学管理资源主要包括各种教学管理软件和教学管理数据。教学管理软件主要包括办公自动化系统、教学管理系统、教育评估系统、电子邮件系统和学生信息管理系统等。教学管理数据主要包括院校基础数据、学生学籍数据、专业培养方案和教学过程管理数据等。各个高校能够充分利用云平台进行应用软件租用服务,无需各自购买商业软件,减少了维护和管理这些软件的人力成本和其他费用。教学管理云资源的充分利用能够有效提高高校的教学管理工作效率。

5教学综合管理云平台的管理机制

福建省高校建设教学综合管理云平台之后,为了使其良好运营,并充分发挥其相应的功能,需要有一套行之有效的、可操作的管理机制。本文对教学综合管理平台的管理机制提出一些建设性意见,分别从教育管理部门、高校管理部门、合作企业单位、广大师生等方面进行阐述。

5.1教育管理部门

福建省、各市县等教育管理部门在该教学综合管理云平台的建设和运营过程中起着领导和监督的重要作用。在平台建设阶段,由省教育厅统一部署工作,制定平台建设的总体目标和各阶段目标。根据平台建设计划,组织相关部门、企事业单位和高校参与平台建设工作,并进行合理分工。协调并解决平台建设过程中遇到的各种困难和问题。制定平台建设标准,组织对平台进行验收。在平台运营阶段,要统筹协调各级参与单位进行平台内容的上传、审核、维护和各种管理工作,监督各级参与单位的工作进度和工作质量。制定相应的激励机制和工作规章制度,确保平台建设和运营工作的顺利开展。

5.2高校管理部门

全省各个高校管理部门在该教学综合管理云平台的建设和运营过程中起着组织建设的重要作用。

在平台建设阶段,各高校管理部门根据省市教育领导部门的统一部署工作,根据本校所承担的任务以及现有教学资源,积极参与平台进行建设。组织各教学院系整理课程视频、各种教学材料等资源,组织各教学院系及实验中心统计各项实验设备,重新制定在教学综合管理云平台环境下的教学工作计划和实验设备使用计划。各高校之前取长补短,充分发挥各个高校的专业特色。

在平台运营阶段,组织并鼓励各教学及管理部门、广大师生积极参与该平台的使用和维护。制定相应的激励机制和工作规章制度,向学生开放相关课程选修功能,鼓励学生通过平台进行课程学习并取得相应学分。鼓励教师将自己的优秀教学课程及资料共享到平台中,并通过平台与学生积极互动交流,并将其计入教师工作绩效考核中。从而确保该教学综合平台达到“取之于高校,用之于高校”的作用,共同建设具有活力、竞争力的教学综合管理平台。

5.3合作企业单位

社会企业单位在该教学综合管理云平台的建设和运营过程中起着积极参与的重要作用。各企业单位可以根据企业自身经营内容及实力,充分参与到该平台的建设中。各专业技术培训机构(如各种职业技能培训、外语培训、普通话培训、考研培训、公务员培训等)可以将培训课程发布到平台中,采取合理的收费标准或者免费共享的方式,供师生学习使用。各种教学设备提供商可以通过在线方式或者实体方式向全省各高校师生提供实验设备、实验软件和实验数据等教学资源。各相关企业单位可以根据自身业务需求及校企合作框架向师生提供各种实习、实践机会,使得企业、高校、师生通过该平台达到共赢的效果。

5.4广大师生

全省各高校广大师生在该教学综合管理云平台的建设和运营过程中充当建设者和受惠者的双重作用。在平台的建设和运营过程中,广大师生积极发布分享各种教学资源,通过平台交流、讨论、相互学习。学生通过该平台可以学习到各个高校以及企业的宝贵课程知识,拥有更丰富的实验环境,得到更多企业实践实习机会;教师通过平台可以拥有更丰富的教学和科研环境,促进自身的成长。

总之,只有在省市各级教育管理部门、高校管理部门、合作企业单位和广大师生积极建设、共同努力下,才能使该高校教学综合管理系统成功建设和健康运营,在高校教学及管理过程中充分发挥作用。

6结语

综上所述,本文阐述了云计算技术及其在教育领域的应用,根据福建省高校教育信息化建设现状,提出一种基于云计算的高校教学综合管理云平台方案,包括云平台总体架构设计,以及网络课程云、实验环境云和教学管理云等教学资源云的资源结构设计,实现了高校优质教学资源的共享,能够在一定程度上促进各高校教学质量的提高。

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The Scheme Design of University Teaching Management Platform Based on Cloud Computing

LIU Yu-hua, CHEN Jian-guo, ZHANG Chun-yan

(Software College, Fujian University of Technology, Fuzhou Fujian 350003, China)

Abstract:Cloud computing is a hot technology in the field of computer science. With the application of the cloud computing and cloud services technology in education information reform, the construction of education information will be optimized, the resources will be saved, and the level of teaching quality and management will be improved. This paper focuses on the university teaching construction of Fujian Province, and proposes a scheme of integrated university teaching management platform based on cloud computing. The scheme contains the architecture of the cloud platform, the network curriculum, the experimental environment, the teaching management cloud and other teaching resources cloud. Then, some constructive suggestions are provided on the management mechanism of the platform.

Key words:teaching management; teaching cloud platform; teaching resource cloud; cloud computing

[收稿日期]2016-03-04

[基金项目]福建省教育科学“十二五”规划课题“基于云计算的区域教育资源公共服务模式研究”(2014CG1363)。

[作者简介]刘玉华(1985- ),女,助教,从事软件工程、云计算研究。

[中图分类号]TP31;G642

[文献标识码]A

[文章编号]2095-7602(2016)06-0054-06

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