基于云计算区域民办高职院校教学资源整合模型研究

2017-10-12欧志亮

武汉轻工大学学报 2017年3期

关键词：民办虚拟化教学资源

欧志亮

(福州黎明职业技术学院，福建福州 350001)

基于云计算区域民办高职院校教学资源整合模型研究

欧志亮

(福州黎明职业技术学院，福建福州 350001)

民办高职院校在教学资源建设方面存在诸多不良因素。教学资源分布不均，呈现“离散式”；校与校之间存在竞争，形成“数据壁垒”；民办高校在经费投入比例也各不相同，资源存在重复建设，使用低效，教学资源无法有效共享，存在严重浪费。基于云计算对民办高职院校的教学资源进行整合，能有效解决教学资源共享难题。文章提出了构建教学资源整合框架模型，从教学资源云的部署方式和教学资源云平台的架构两方面着手研究，并针对民办高职院校的教学资源的使用和建设机制进行了简要分析。

教学资源；数据壁垒；云计算；云部署模式；架构模型

Abstract：There are many defects in the construction of teaching resources in private higher vocational colleges. The teaching resources are unevenly distributed, showing "discrete" form; The competitions between colleges are constantly emerging, forming "data barriers" phenomenon; The proportions of investing funds in private colleges are also different, teaching resources are redundantly constructed, inefficiently used and unable to share effectively, which is a serious waste. Based on the cloud computing, the teaching resources of the private higher vocational colleges are integrated, which can effectively solve the teaching resource sharing problem. This paper puts forward the framework of constructing the teaching resource integration form, and starts from the aspects of the cloud deployment of teaching resources and the frame of cloud platform for teaching resources, and makes a brief analysis of the use and construction system of teaching resources of private higher vocational colleges.

Key words：teaching resources; data barriers; cloud computing; cloud deployment model; framework model

1 引言

随着科技的日新月异和社会的不断进步，信息技术(IT)已经在各行业中得到广泛的应用，在社会中所起的作用越来越重要，同样IT在教育领域所发挥的作用尤为突出。它成为丰富教学手段，努力提高教学质量，增进师生互动的重要方式。

云计算、云存储的极速发展与技术的日趋成熟，国内外高校逐渐开始注重本校的教学资源的建设与共享，优秀的教学资源是一个学校的名片之一，可以快速提升学校的知名度。这就促使国内外高校联合开发的网络课程资源得以高速建设。比如当前比较热门的MOOC，全称是大型开发式网络课程，它注重开放学习过程，彻底颠覆了传统的教学方式、组织方式和学习方式，让高等教育观念发生根本性转变。MOOC课程在促进学生自学、探索，培养学生的创新意识、创新思维、创新能力[1]等方面优势比较突出。国际上比较知名的MOOC有Coursera、edX、Udacity等。MOOC是属于网络课程的一种，但却有别于早期的网络课程。它汇集了众多国际顶尖学府的优质教学课程资源，是各高校共同努力建设的成果。 MOOC本质上就是基于云计算的，是云计算的产物。

2 当前福建省高职院校教学资源建设现状

职业教育以服务区域经济为主要目标，随着国家提出全面重点发展职业教育，尤其是福建省海西经济的建设与发展，促进了各个地区职业教育的飞速发展与壮大，各高职院校纷纷开设了一系列具有区域特色的专业。办好专业，突出自己的办学特色，成了高职院校发展的关键。各高职院校纷纷大幅度提高了在教学资源建设方面财力、物力、人力的投入。

民办高职院校与公办高职院校相比，在各方面投入上还是有很大的差距。在教学资源建设问题上尤为突出。福建省高职院校中也就几所公办学校真正意义上建设大型规模的教学资源。当前福建省民办高职院校大部分属于民营企业投资、自筹经费办学。与公办高职院校相比，民办高职院校的教学资源建设由于办学规模、经费投入、师资队伍、教学模式等众多因素制约影响，整体上处于较为弱势状态。教学资源建设水平参差不齐、教学资源过于分散、访问效率低下、共享困难等问题已是普遍存在。

2.1 “离散式”教学资源分布

公办高职院校的教育经费充足，在软件、硬件方面的建设有着独天得厚的优势，可以享受优质的教学资源。然而民办高职院校属于自筹资金独自办学，也决定了民办高职院校在教育经费投入方面各不相同。再加上各民办高职院校所处的地理位置比较分散。这就导致了教学资源的分割严重，缺乏统一规划管理，总体上呈“离散式”。

2.2 教学资源存在“数据壁垒”

高校图书馆、现代教育技术中心、教师个人等成了教学资源的主要建设者。教学资源虽然很多，但是由于建设系统异构、组网技术复杂等原因，教学资源仅局限于低层次的互联[2]，在技术上很难实现有效共享。另外，民办高职院校之间存在“防御”，竞争激烈。教学资源无形间形成了人为的“数据壁垒”。只要存在竞争，这个“防御”就难以消除，“数据壁垒”就难以打破。本质上难以形成一个有效共享机制，来促进民办高职院校间教学资源的真正共享。

2.3 资源重复建设、应用低效

教育信息化的软硬件建设投入、后期管理维护更新等资金需求量大。民办高校所开设的专业，除特设专业外，很多专业相同，直接导致了教学资源建设重复，资源雷同严重。教学资源的共享低效，也间接影响高校间的建设合作。

高校都有属于自己的局域网，在局域网的基础上建设教学资源，优先考虑校园内部访问，其次是互联网访问。但是访问往往设置权限，非合法用户是无法访问本单位的资源，无法发挥教学资源的高效应用，资源合作就更谈不上了。教学资源“过剩”、访问低效，资源整合困难，难以协同工作等弊端日趋明显。

2.4 访问模式单一、可扩展性单差

当前高校教学资源的访问，还仅仅局限于计算机访问网络。访问模式过于单一，教学资源得不到充分利用。随着互联网与通信技术的结合，4G用户(5G技术也即将流行)、移动阅读终端(包括手机)用户数量明显增长，用户信息的获取方式呈现多样性，“漫游式”的移动式阅读成为当前获取信息的主流方式之一。为了让远程教育与信息化教育服务等到充分体现，“漫游式”的移动访问无疑成了必然的选择。当前民办高校的教学资源访问平台的种类较为单一，支持移动“漫游式”的访问方式更是少之又少[3]。主要原因归结于其开发成本过于庞大。

以上弊端如果无法根除，随着时间推移，各高校之间的差距会越来越大，教育信息化发展将整体失衡。因此，如何整合民办高职院校的教学资源迫在眉睫，也是协调民办高职院校的教学资源建设与发展是当前所面临的新难题。

3 基于云计算的高校教学资源整合可行性分析

随着云计算的普及与发展，会有越来越多的高校愿意将自己的教学资源和信息处理迁移到“云”端，这一举措要求资源建设者的战略眼光具备前瞻性，考虑信息化教育的整体发展策略之时，做到教学资源合理地配置；充分考虑并着手研究“云计算”对教学资源整合框架的设计问题，还要思考其相对于传统建设方式、教学方式所带来的影响，以及“云计算”资源平台机制等问题。

基于云计算的高校教学资源整合有着以下几点优势：

(1)节省经费，大幅度降低民办高校的不必要的软硬件成本投入；

(2)教学资源使用者可以随时随地访问教学资源，完全不受时间、地点、访问终端等因素限制；

(3)“云计算”将提供高效、专业、便捷的数据存储服务，能够确保数据信息的安全；

(4)共建与共享优质的课程资源、实验环境和信息化教育，促进教学资源建设的发展均衡。

4 云计算定义及相关概述

4.1 云计算定义

目前云计算的定义并没有一个公认的标准。IBM、微软公司、SUN公司、谷歌公司等都有属于自己的云，功能与服务也不大一样，其对云的定义和实施标准也各不相同，用户对云计算的认知更是存在一定差异。综合众多观点，维基百科给出了一个比较易于理解的定义。

云计算是一种以互联网为基础，为用户提供虚拟化的资源计算服务方式，这种虚拟化的资源可弹性分配、易于扩展[4]。云用户可以实现随时随地、便捷地、按需地从可配置计算资源共享池中获取所需的软、硬件资源(例如：服务器、存储空间、数据库、网络、软件和分析等计算服务)，资源的快速供给与释放，帮助服务提供者以最少的工作量介入和管理[5]。而用户无需关心云内部的细节，甚至不需要掌握云内部的技术知识。云计算融合了互联网技术、分布式计算、大规模资源管理等技术；它是一种全新的计算方式，亦是一种模型，它基于互联网，以一种特殊资源形式存在与发展。

4.2 云计算核心服务模型

所谓云服务模型是指云服务提供商提供的特定的、预先打包的IT资源组合。当前云计算定义中公认的和被形式化描述了的服务模式有三种，即：基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。

4.2.1 基础设施即服务(IaaS)

用户通过云服务的接口和工具访问管理以基础设施为中心的IT资源。这些IT资源由硬件、网络、连通性、操作系统以及一些“原始的”IT资源构成。用户无需再花重金购买服务器、软件系统等网络设备，即可以“消费”形式使用处理器、存储、网络和各种基础运算资源，部署和执行操作系统或应用软件等。

IaaS中的IT资源通常是虚拟打包好的，用户无需关心基础设施的底层管控(不掌控云技术架构)，而直接进行更高层次的资源配置和使用。用户在IaaS环境中掌控存储空间、操作系统、已部署的应用程序以及防火墙、负载平衡器等网络组件。

4.2.2 平台即服务(PaaS)

云用户直接在预先定义好的“就绪可用”的环境中工作，这个环境一般由已经部署和配置好的软件开发平台(编程语言，框架，库，服务和工具)组成。在PaaS环境中，云用户无需关心如何管理和控制基础设施，包括网络、服务器、操作系统和存储。它支持软件开发应用的整个生命周期(包括设计、开发、测试和运维等阶段)，省去了购置、建立和管理维护软硬件以及部署应用和IT基础设施的成本负担。很大程度上简化了工作过程中的复杂度，大大降低了在基础设施建立和配置过程中产生的人为错误，减少不必要的麻烦和影响。

平台服务具备高效性是高效交付给用户的根本保障。在 PaaS 模式中，平台服务通常基于自动化技术的，通过虚拟化的形式交付给用户，在运行时，自动化，自优化等技术也将被广泛应用，以确保实时动态地满足应用生命周期内的各种功能和非功能需求。

4.2.3 软件即服务(SaaS)

SaaS是互联网的基础上把软件序定位为共享的云服务。SaaS服务模式实际上是一种软件运营，专为网络交付而设计，便于用户通过互联网托管、部署及接入。

SaaS服务模式通常是提供“全包式”便捷服务，云商家事先搭建好软件系统运行平台。软件系统所需的网络基础设施、软硬件运行环境都有商家提供，包括后期维护、安全管理等。用户以租赁软件服务的方式，通过基于web平台实现自身企业管理活动。只需支付一定费用，省去了企业购买、构建和维护基础设施和应用程序的大笔费用。

4.3 云计算的部署模型

云计算的部署模型常见的主要有三种：公用云、私有云和混合云。除此外还有社区云、移动云等其他模型。每一种云都有独特的功能一边满足不同用户的需求。尤其是移动云是未来的发展趋势。

4.3.1 公用云(Public Cloud)

云提供商多半以免费或低廉价格的方式为云用户提供存储、应用程序、资源或其他计算服务。当然部分资源有时候也按需按使用量支付费用。公用云的访问模式仅局限于互联网的访问与使用，用户不拥有云计算资源。但个人信息和数据安全在这种模式下有一定的保障。此部署模型通常提供可伸缩的云服务，并且可以高效配置。

4.3.2 私有云(Private Cloud)

私有云是为用户专属使用而单独部署的，可以有效控制数据、安全性和服务质量。公有云拥有的优点，例如弹性、适合提供服务等，私有云都有。两者的区别在于私有云一般部署在企业数据中心的防火墙之后，其数据和程序皆在企业内部管理与运行。所以企业内部用户可以非常稳定的访问私有云，几乎不会受网络带宽、安全顾虑等因素制约影响。

此外，私有云可以提供高度的资源共享。这种高度的资源共享需要私有云拥有者能掌控IT架构，掌握高度虚拟化技术。这种虚拟化不单单是服务器虚拟化，还包括存储虚拟化、网络虚拟化和桌面虚拟化等。

4.3.3 混合云(Hybrid Cloud)

混合两种或两种以上的云计算模式都称为混合云。私有云在数据安全方面是公用云所不能超越的，但是私有云在计算资源方面又没有公用云丰富。将公用云和私有云混合形成混合云，混合云可以解决这个矛盾。让企业的拥有私有云的安全同时又获得公用云的计算能力，可以便捷的完成各项工作。混合云可以将多种云计算模型的各自优势发挥至极致。

5 基于云计算的区域高职院校教学资源整合框架模型

5.1 区域民办高职院校教学资源云的部署模式

目前福建省民办高职院校使用的依旧是基于校园网的教学资源。各校所采用的校园网系统缺乏统一的标准与管理规划，校园网系统之间无法做到完全兼容，很难实现校与校之间的教学资源共享。因此，在云计算模式上来构建区域内的民办高职院校教学资源库，即各民办高校采用分布式共建、共享、共用教学资源库的模式[6]。它可以很好解决院校系统一致性、兼容性、共享性等问题。具体部署模型如图1所示。

图1 区域民办高校教学资源云的部署模式

此外，“混合云”的模式宜适用于区域民办高职院校教学资源建设的云部署模式。区域内的民办高职院校在“混合云”的模式下都是“受益”主体，他们既是教学资源云的使用者，亦是教学资源云的开发者和建设者。各高职院校之间可以使用共同的资源存储空间，分享“云端”的基础设施，无需再购买服务器等设备。

在“混合云”模式下，区域民办高职院校在教学资源建设方面有着众多优势。首先，区域内各民办高职院校无需承担独立开展“云建设”的重任，在建设过程中大大降低了风险；其次，可以形成教学资源建设优势互补、互通有无的局面，有利于汇集区域特色资源，有利于突出区域核心优势，有利于构建民办高职院校进阶的多维教学资源格局[7]。

5.2 区域民办高职院校教学资源云平台的架构模型

在云计算环境下，区域民办高职院校教学资源云平台架构模型的设计为四层：物理资源层(IaaS)、数据资源层(PaaS)、应用服务层(SaaS)和服务接口层，如图2所示。

图2 教学资源云平台架构模型

5.2.1 物理资源层

该层为教学资源云平台提供硬件基础设施物理资源，如：服务器、网络设备、存储设备、云终端接口等。将民办高职院校的各类物理资源连接到网络中，能有效解决云平台物理层系统运行时所必需的各种硬件设施、网络传输设备和存储设备。同时该层借助VMware、KVM、Xen、Wine等虚拟化工具引入虚拟化技术，实现硬件虚拟化和应用虚拟化。虚拟化技术具有资源有效共享、自动化管理、负载动态优化、解决平台依赖问题的等优势，确保物理资源层提供可用性、安全性、灵活性、可扩展性等服务。

5.2.2 数据资源层

该层负责各高职院校教学资源系统各个数据库的建立、运行和管理维护。教学资源库系统存储的是各民办高职院校最优质的教学资源。教学资源数据库涵盖了多媒体教学课件库、教师教案库、职业资格库、多媒体素材库、试题库、考试题库等多种类型。

数据资源层同时负责数据处理，对数据资源中具有相同类型的教学资源，将其组成同构或接近同构的资源库[8]。其目的是对不同类型的教学资源进一步逻辑性整合与组合。它是对数据进行“信息化”的过程，整合后的教学资源是统一类型的资源库，可是使用到各种相关的信息化应用中。

5.2.3 应用服务层

应用服务层采用软件即服务(SaaS)的模式部署教学资源系统各个具体的应用系统，提供各种应用服务。这些系统包括教学课堂系统、作业管理系统、虚拟实验系统、设备共享系统、实验教学体系系统、交流社区系统、用户注册登录系统、资源编辑系统、资源检索系统等。各个系统完成不同的功能任务，为用户提供相应的功能服务。各系统应具备良好的交互性，提供友好的人机界面，便于用户使用操作等优点。

5.2.4 服务接口层

服务接口层服务于各区域民办高职院校的多类用户，每一类用户所需要功能服务各不相同，用户接入云终端的方式也多种多样。包括单位接入应用门户、个人接入应用门户、混合终端应用门户、统一认证应用门户等。

服务接口层为用户提供接入端口访问平台，支持的方式应该是多样性的。用户可以通过本校的校园局域网接入；也可以使用移终端(手机、笔记本、IPAD等)通过Internet、4G、VPN、无线网络等方式接入，实现漫游式访问服务。接口层访问方式应该是设计成通过Web浏览器访问，用户登录进去所呈现的界面就如同在本地计算机上访问一样。

5.3 区域民办高职院校教学资源云的使用和建设机制探讨

在教学资源云环境下，区域内民办高职院校的海量优质教学资源统一存储到“云端”。各民办高校应积极参与教学资源云的开发与建设。民办高职院校即是云资源的开发者和提供者，更是使用者，所以不应存在“私心”，要有“奉献”精神。兄弟院校之间不应存在隔阂，要从本质上打破“数据壁垒”，实现教学资源的有效共享，共同建设共同进步。

教学资源云本身兼具 “私有性”和“公有性”的两面特征。参与建设者应纳入“内部人员”范畴，可以“免费”使用云计算服务；区域外非建设者(校外人员)则属于“外部人员”范畴，对适应具有“私有性”的云教学资源应支付一定比例费用。所收取的资金可用于教学资源云的建设。当然，也可开放部分“公益性”的云资源给享有特定搜索权限的校外人员，用以促进彼此之间的交流，进而更好的提升教学资源云的质量与使用率。

虽然教学资源在建设过程中是基于云计算的，但一样存在资源建设“过剩”的问题。如果各民办高职院校对某一类的教学资源重复建设，而另一类教学资源又没人建设，势必导致某些教学资源“过剩”甚至是浪费，而某类教学资源又“匮乏”甚至“枯竭”。教学资源的建设与共享不是简单的通过一个系统实现，它要求各高校在建设过程中能够有效的规划资源建设，建立一个合理的统筹管理机制。组织者政策的支持、有效的体制机制支撑两者缺一不可。