教育云生态体系的构建与应用策略研究

摘 要：云计算作为各种新兴技术产业重要的信息基础，已被各个国家列为政策重点扶持的对象。在信息技术已经进入“云时代”的背景下，沈阳教育城域网数据中心摒弃传统数据中心建设思路，以“云化”硬件设施为基础、以“生态化”应用系统和资源平台为手段，促进信息技术与教育教学融合发展。

关键词：云生态体系；虚拟化；门户网站；网络教学；身份认证；大数据

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）03-0029-03

沈阳市较早建成了自己的教育行业专网，拥有了功能完备的市级数据中心，这为我市教育信息化的起步和发展提供了良好的环境基础。现阶段如何继续发挥这一优势，使教育信息化的应用效益最大化，实现教育信息化的可持续发展，推动教育教学和管理的深层次变革，便成为我们的工作重点。

一、问题的提出

城域网及数据中心建成后，我们便开始着手进行教育信息化由建设向应用的转变，并在相当长的一段时间里，尝试使用各种技术手段整合软硬件资源，并在此基础上寻求资源与服务的按需分配、动态扩展和综合利用，结果却不甚理想。究其原因是我们在经历由信息化“建设阶段”向“应用阶段”过渡时，错误地定位了信息技术在教育中的作用，仍然把信息化的重心放在技术层面，闭门造车，忽视信息技术支持下的人的活动，忽视人对教育信息化的实际需求，进而导致信息技术与教育实践严重脱节。我们开始意识到在信息化工作重点转向应用后，信息技术虽然仍是信息化应用的重要组成部分，但是却不再处于核心地位，而信息化应用核心是信息技术支持下的教学与管理活动。基于上述认识，我们提出了“教育云生态体系”的构建思路与应用策略。

“教育云生态体系”是由紧密围绕教育的管理者、科研人员、教师、学生及社会公众的应用需求，而构建出的五种不同的云应用所构成的生态整体。我们称这五种不同的云应用为“五朵云”，它们分别是：云中心、云门户、云认证、云教学和云数据。它们相互独立、各司其责，但又相互关联、衔接互通。其如见图1所示。

其中云中心处于底部云层，提供软硬件支撑；云门户和云教学处于中间云层，提供满足基本应用需求的业务服务；云认证作为服务对象与各业务应用之间衔接互通的接口；云数据处于顶部云层，作为数据的提炼与加工工具，为大数据及教育决策提供数据支持。每个“云层”都具有开放性，可以无限扩展、相互渗透、持续进化；云层间由下至上提供支撑，进而维系整个系统的平衡。

二、教育云生态体系具体构建与应用策略

1.云中心（C-DC：Cloud-Data Center）

沈阳教育城域网数据中心（简称市级数据中心）始建于1999年。16年里，我们始终秉承科技引领、服务创新的建设宗旨，使其逐渐成为我市教育信息化建设的支撑核心。

2012年为我国云计算元年，人们对于云计算的实践和思考更趋于成熟。这使得我们对数据中心建设也有了更多的理性思考与警惕。各级数据中心的建设，都在承受着机房空间、能耗成本、绿色环保等多重压力，这一切都在要求数据中心建设必须做出相应的改变。而大规模的虚拟化改造，便成为我们向集约化、均衡化的绿色数据中心转变所迈出的第一步。同时，这也成为教育云生态体系形成的起点和根基。

为达到集约化的目的，在2011年我们借助数据中心搬迁，完成了对所有软硬件及应用系统摸底评估。随即在2012年启动小规模虚拟化改造，以求积累经验。2013年虚拟化改造全面启动，通过整合网络、计算和存储设备，改造机房结构、电力环境和环控系统，使市级数据中心90%的应用实现虚拟化，设备利用率提高29.7%，机架空间节省89.6%，设备能耗降低65.3%，环境能耗降30%。至此，将数据中心推向“云端”。

在解决市级数据中心自身问题的同时，我们也兼顾区县及学校数据中心的建设与应用。我们以“运用信息技术手段解决城乡教育均衡发展”作为突破口，着重解决薄弱区县和学校在教育信息化建设中对数据中心的需求问题。我们延续市级数据中心建设思路，着手构建“四郊四县”区域化虚拟数据中心（RVDC：Regional Virtual Data Center）。今年市级数据中心首先为我市四个县建立4个RVDC，每个RVDC包含15～20台虚拟服务器和20TB共享存储，满足县教育局及直属单位信息技术应用基本需求。同时计划2016年将RVDC建设扩展到4个郊区。2017年底前按实际需求完成四郊四县约300所学校，每校3～5台虚拟服务器和10TB共享存储的RVDC建设，满足郊县学校对信息技术应用基本需求。

经过三年的建设，云中心将在满足市级数据中心自身及四郊四县教育单位信息技术基本应用需求的同时，完成教育城域网IaaS层服务体系的建设。

2.云门户（C-PW：Cloud-Portal Web）

在过去相当长的一段时期里，无论是沈阳教育门户网站建设，还是各个学校的学校网站建设，都在建设目标、需求、内容、标准、技术、安全、成本和管理等方面遇到了许多问题，进而导致我市教育网站建设严重滞后于基础设施及应用系统建设。为解决上述问题，我们提出云门户的构建与应用策略。

我们为云门户设定了4个核心构成组件，它们是沈阳教育网门户及微网门户、沈阳基础教育阶段学校网站群及微网站群。并在建设与应用过程中严格遵循“一级建设，两级应用”、“集中汇总，双网拓展”原则。

“一级建设，两级应用”是指将云门户作为一套独立的应用系统，由市级数据中心负责统一建设。建成后要求各级教育局及直属单位、学校两级用户，通过其统一开展Web应用；“集中汇总，双网拓展”是指由云门户负责全市各级信息的汇总、整理，而后以各级单位网站为信息出口，面向传统互联网发布。同时以各级微网站为移动互联网信息出口，面向移动互联网发布，实现信息出口由显示器向移动智能终端的延伸。

3.云教学（C-TL：Cloud-Teaching & Learning）

为使教育云生态体系能够切实服务于教学，我们重新整合已有旧系统，建立起一套全新的“4+2知识供应体系”。

（1）“4” 是指构成云教学的4个应用平台

1）公益学堂

公益学堂是2013年为从源头治理乱补课，切实减轻学生过重的课业负担和家长的经济负担，而由市教育局主办、市教育研究院承办、全市名校名师倾力打造的品牌项目。我们将其整合入云教学，负责知识讲授。它将课堂教学搬入网络中，并以课程体系为纲，以细致入微的课程讲授、提纲挈领的单元总结、把握全局的综合拔高为内容，面向学生开展全学科的网络授课。

2）微课系统

微课系统源于2014市政府为城乡群众办实事工作内容中的“千节微课”项目，我们将其整合入云教学，负责知识强化。它以知识点为对象，将各学科的知识点独立出来，分别用10～15分钟的时间逐一讲解、深度剖析，最终以微课的形式呈现给学生，同时它也是对公益学堂的授课形式与内容的补充。

3）慕课平台

慕课平台是我市2013数字校园关键技术攻关与示范项目，我们将其整合入云教学，负责知识扩展。它以开放式的组织形式（任何教师、学生，甚至家长均可参与慕课资源的建设），多元化的内容设置（课程的范围不受限制，覆盖了科技，社会和人文学科），为学生提供丰富知识、拓宽眼界的途径。

4）人人通平台

人人通平台是我市落实“三通工程”的最后一个环节，我们将其整合入云教学，负责知识管理。它为师生提供空间功能和资源管理功能，帮助师生收录、组织、分类、分析来自公益学堂、微课系统和慕课平台的资源、信息和数据，最终为师生形成个性化的知识体系。

（2）“2”指的是我们依托云教学结起的两张“知识体系网”

系统的功能体现一个系统与外部环境之间的功能变换，而决定系统具体功能的是系统的结构。为使云教学真正发挥指导教师教学与引导学生学习的功能，我们重新设计了它的资源结构，使其摆脱以往单纯地充当资源平台的角色，真正成为一个教与学的平台。为此，我们在云教学中，拆分原有课程资源，将课程作为网元，并利用课程内容之间的关联，结起了一张“知识体系网”，进而使知识的供给不再是“颗粒状”的视频资源，而是“网片状”的知识体系。

第二张网来自学生在使用云教学各项应用的过程中，逐渐形成的“个人知识体系网”。它借助了人人通平台的知识管理功能，收录学生的学习行为轨迹，并对这些轨迹信息进行组织、分类和分析，最终为每个学生呈现出其独有的知识体系网。学生可以通过这张网，了解自己的知识结构。

具备了“4+2知识供应体系”的云教学摒弃了单纯的资源建设与应用方式，强化了资源间的相关性，进而能够将网络教学优势充分发挥。

4.云认证（C-ID：Cloud-Identity）

教育云生态体系，始终将资源使用者、服务享用者——“人”置于核心位置。虽然人始终不变，但是人的角色会在其穿行于各个云应用之间时发生改变。那么如何在众多角色中识别人，便成为教育云生态体系必须解决的问题。

为此，我们引入了云认证。云认证本身包含两层含义：云认证中的“认证”体现其功能性，即身份认证的功能。它打通了教育云生态体系内云应用之间的通道，为处于云中的“人”提供应用的便利。这种便利不仅体现在“单点登录”，更重要的是它将人与应用、服务、资源连接起来，明确了角色划分、应用获取、服务享用和资源归属，进而“盘活”了整个生态系统；云认证中的“云”体现其应用广泛性，它为生态体系之外的应用向内整合，提供便利的途径，进而使得诸如图书借阅、宿寝管理、考勤签到、场所准入、评价与检测、师生个人信息关联与管理等校内应用，以及公益场馆、健康体检、公共交通和定点消费等校外应用，纳入教育生态体系之中成为可能。

云认证的核心构成组件是教育基础数据库和电子学生证融合平台。前者为云认证提供底层数据支持，后者除本身即是一项独立应用外，还扮演着“层间接口”的重要角色。总之，云认证将软硬件平台、应用系统、数据资源与其使用者联系起来，使教育云生态体系中的“生态”特性得以发挥。

5.云数据（C-BD：Cloud-Big Data）

人类只要活动就会产生信息。人在整个教育云生态体系中的各种活动，势必会产生大量的信息。对这些信息进行有目的地跟踪、搜集和整理所得到的材料，将成为大数据应用的基础，进而成为支持教育决策的重要依据。

目前，我们对于云数据的应用研究还处于起步阶段，借助于教育云生态体系这个“信息容器”，我们构建了四个模型作为大数据应用的研究对象，寄希望于此，探索云数据支持大数据应用的可行性。这个四个模型分别是：通过云中心的RVDC运行数据，推演区域教育信息化实际应用水平；通过云门户的内容与流量数据，推演特定时期公众对教育的关注焦点和舆论热点；通过云教学的资源应用数据，尝试分析特定阶段的学生对知识的整体需求和掌握程度，进而推演教学环节中是否存在问题；通过云教学的知识管理功能，获取“个体大数据”，进而尝试有针对性的知识推送。

虽然此项研究目前还处于探索阶段，所建立的模式还不甚成熟。但是我们有理由相信，随着建设的持续深入和功能的不断完善，云数据终将成为我市教育大数据应用，以及教育决策支持的重要支撑。

目前沈阳教育云生态体系已初具雏形，虽然它还有诸多的不足，但是随着我市教育信息化的深入发展，必能促使该体系更加完备。

参考文献：

[1]余胜泉，陈莉.构建和谐“信息生态”，突围教育信息化困境[J].中国远程教育，2006（5）：19-24.

[2]余胜泉，赵兴龙.基于信息生态观的区域教育信息化推进[J].中国电化教育，2009（8）：33-40.

[3]宋晓光.区域基础教育阶段学校网站站群系统的建设与应用[J].中国现代教育装备，2014（5）：10-11.

[4]宋晓光.网络教学模式在信息技术教学中的应用与效果[J].中国信息技术教育，2014（12）：129-130.

（编辑：杨馥红）