基于云计算的远程教育研究与设计

孙鸣悦++刘阳

摘 要：中国疆域广大、人口众多，远程教育的应用前景非常广阔。把云计算的技术与方法运用到远程教育系统的建设中，可以整合教学信息资源、提高资源的利用率、提升教学水平。该文讨论了云计算技术的基本概念和使用背景，并对云计算技术可以解决的远程教育问题进行了探讨，最后在构建云计算技术下远程教育学习环境提出了设计方案，为基于云计算的远程教育系统的具体实现提供了有力支持。

关键词：云计算技术 远程教育 学习环境

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0099-02

随着科学技术和经济的快速发展，人们的求知欲望越来越高，希望通过知识来提升自己。为了满足各类人群对于不同教育的需求，出现了越来越多样化的教育模式。远程教育就是在这个背景下诞生并取得长足发展，它填补了日常课堂教育的缺乏，在教育领域占据了关键地位。多年来这种教育一直发展迅速，但也遇到了技术上的局限，现在云计算技术的崛起并在远程教育中得到应用，对于发展远程教育提出了新的方向。

1 云计算的概述

1.1 云计算的概念

云计算的维基百科定义为：云计算将为用户提供IT相关的能力服务，允许用户在没有相关技术知识和不具备设备操作能力基础上，通过因特网获得需要的服务。云计算包括因特网提供的用户所需的服务和数据中心中提供应用服务的软硬件设施，软硬件设施组合起来即为云。目前在学界尚没有对云计算进行一个全面的定义，但云计算的架构可以概括为：动态计算基础设施；提供IT服务的目标；用户自主获得服务；云服务用户平台；计费功能。云计算的基本思想可以概括为：通过对于数字中心的计算资源整合，将计算资源虚拟化，向用户提供计服务。

1.2 云计算体系结构

云计算平台包含了大量并发的网络计算服务的提供，利用虛拟化技术扩展每个服务器的容量，是一个巨大而且复杂的服务网络。云计算平台包括云端服务器、系统管理服务器以及资源监控系统等服务节点。云计算平台提供各类用户所需求的资源，通过云端服务器进行对数据的处理和存储工作，并由云端服务器所在的数据中心负责集群管理数据。用户可以通过Web浏览器进行云计算平台的注册、登录以及资源配置。用户注册以后，获取相应的权限，可以对于自己所需的服务进行服务定制。用户确定好所需服务后，将服务请求发送到系统服务器。系统管理服务器对接收到的用户申请服务的请求进行验证，在验证通过后分派计算资源，进行资源的智能化配置。资源监控系统实时监控云平台资源的使用情况。为了确保资源平滑高效地分配到适当的用户，资源监控系统需要做到各用户需求资源的负载配置均衡。

1.3 云计算应用于远程教育的背景

目前，我国各地区日益增长的学习需求在教育资源的不合理配置下不能得到满足，主要是因为我国教育资源分布存在区域差异，同一地区存在重复建设的现象。同时，在技术上，现有的远程教育系统存在使用方面的问题。面对日益增长的学习需求，这些问题严重阻碍了我国教育的发展，国家教育资源需要进一步整合集群管理。

1.3.1 学习需求不断增长，同时学习资源不足

整个社会目前都在提倡终身学习的理念，人们对于学习的需求不断增长，体现为多元化学习和灵活时间的学习。不仅是在校生接受教育，对于已经工作的社会人士甚至退休的老年人，都在寻求自身的知识完善，具有强烈的求学欲望。上海和太原等地逐渐引入了关于终身教育的地方性法律法规，鼓励地方上继续教育机构的建设，寻求满足人们对学习的巨大需求。这些举措是支持终身学习的好方法，但仍然不能满足人民群众学习需求的快速增长。对学习日益增长的需求和缺乏协调的学习资源是互相矛盾的，基于云计算的远程教育系统是连接它们的纽带。

1.3.2 教育资源分散

我国教育区域发展不平衡，教育资源配置较为集中，如中西部地区高等教育资源的缺口较大，如上海市就有10所211高校，南京也有8所211高校，12个中西部省份一省仅有一所211。这种教育资源配比的严重失衡造成了地区、大学间教育水平的区域差异。面对这种情况，基于云计算的远程教育系统可以实现区域和机构之间的资源整合和共享，在一定程度上可以解决这种问题。

1.3.3 重复建设导致资源浪费

各地的继续教育机构在政府的扶持下投入了大量资金，以满足人们的教育需求，从而丰富学习资源。但一般来说，远程教育资源规划并不科学，其中存在的最严重的问题就是教育机构的重复性建设较多。同时，在线教育资源由于重复上传，导致网络带宽相对较为紧张，接收教育资源的效率非常低。另外，由于学习资源不及时更新，使得高质量的教育资源不能共享，一定程度上降低了远程教育的质量。

1.3.4 技术服务支持比较落后

远程教育作为开放教育，对于远程教育技术服务，最重要的是技术环境建设即硬件和软件系统的建设。硬件、软件系统包括远程学习平台和基于网络的教育支持软件。目前，用户在登录远程教育资源服务器时需要多次登录，想浏览相应的资源，必须逐级登录服务器。这种多次登录的形式使得使用网络资源是非常麻烦和低效的。另外，由于资金面和技术的原因，部分地区的硬件和软件建设仍然相对落后，远远不能满足当前的需求。

2 基于云计算技术的远程教育设计

（1）远程教育的云计算系统建设。云计算系统的建设分为五级制。第一级是基础设施建设所需的硬件和软件设施，整合现有学校和教育培训机构的节点数据，形成相对较大的数据资源中心，由基础网络设备、服务器终端和其他资源设备构成。第二级是虚拟资源池的业务应用，即基础设施服务。它实现了对于第一级基础设施软硬件设施层的统一管理，包括数据计算服务、信息存储和网络通信的管理。第三级是用户获取平台即服务所需的平台服务。相应的软件开发人员构建虚拟网络资源池，为教育和教学应用软件的开发测试环境，并构建数据库，并兼容公共API、Web服务协议API平台和接口。第四级为具体用户服务所需要的软件服务，即软件服务。用户通过自身的选择操作来满足自身的需求，如进行网络教学视频的点播，模拟实验，查询教学资源、论文文献资源，参加教学会议和自身教学评估等。第五级为用户授权，为各种用户提供软件的root权限和用户的http协议。

（2）远程教育下云计算技术的运行环境直接连接到被动和主动服务器。被动和主动服务器连接到负载均衡控制器，负载均衡控制器确定哪个服务器处于活动状态。负载均衡控制器还确定哪个服务器需要管理负载，例如用户的服务需求到来后由哪个服务器负责进行云计算。主动和被动服务器连接到存储区域网络和集群网络架构。从存储区域网络服务器接收并处理的需要进行云计算的数据，并将所有初步计算后判断有效的数据转发到集群网络架构，从而进行下一步计算。集群网络架构具有大量的互连的计算机节点。这些节点中包含普通节点和控制节点，控制节点又确定哪些节点应当执行数据计算。一旦计算出数据，最终信息就会发回给用户。如果控制节点出现故障并且无法正常工作，则另一个普通节点将成为控制节点。此种远程教育的云计算模型的优点是不仅可以在校园内网提供云计算服务满足远程教育的需求，也可以让用户在家里通过操作电脑设置操纵手机或者IPAD来实现移动设备的登录。这是云计算中心在远程教育平台不同媒介下的成果。统计计算的云数据通过使用云计算中心连接到远程教育平台和内网云数据库。云计算中心内集群架构的最大优势是它能让需要获得远程教育的人通过在移动设备或笔记本电脑上运行云计算，获取远程教育。此模型的另一个优点是它提供远程教育服务的连续性。

（3）云计算技术应用于远程教育系统时，通过云计算中心和云数据库进行数据管理，不再由学校本身进行管理维护，由外包的云计算中心的运营商进行。在远程教育中应用的云计算技术完全基于互联网产生作用。这种情况下用户所有的互动和数据都需要通过互联网，因此数据具有很高的安全風险。虽然远程教育系统没有对安全具有极高要求，但是教师和学生的信息，课程、课件、个人成绩等私人数据或产生版权作用的作品，不可以对外泄露。这需要我们必须采用更可靠的技术和手段来确保云计算技术下远程教育平台的数据安全。在开发软件的过程中，将用户数据与软件分离，并且在软件运行之后，将用户的新数据存储在非软件本地数据库之下，例如，一个由用户自己设置的隔离数据库，并且不告知软件服务运营商，可以对用户的敏感数据提供保障。

3 结语

科学技术的发展促进了远程教育模式的发展，云计算的发展为中国当代远程教育的发展提供了技术支持。通过对云计算概念及其特征的分析和解释，认为当前远程教育中应用云计算技术是必须的。通过对远程教育背景下云计算技术环境构建的说明，展现了新技术在远程教育教学中的系统构建方法。未来云计算技术的前景十分广阔。

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