云计算在移动学习中的应用探究

云计算在移动学习中的应用探究 【摘要】云计算是在分布式计算、并行计算、网格计算的基础上提出的一种新型计算模型,它提供了可靠安全的数据存储、强大的计算能力和方便快捷的互联网服务。作为一种全新的互联网应用模式,云计算将成为未来人们获取服务和信息的主导方式,将给IT行业带来重大的变革,同样将对教育领域产生重要而深远的影响。应用于教育领域,云计算为新的学习方式移动学习,提供新的发展思路。本文介绍了云计算的含义、特点和研究现状,分析了云计算在移动学习中的关键技术,对云计算在移动学习中的应用进行了初步探究。 【关键词】云计算;移动学习;开源教育 引言 21世纪是信息主宰一切的时代,尤其是在新一代互联网技术Web2.0的推动下,互联网上的信息量正以指数级速度迅速膨胀着。面对如此海量的信息,如何高效的处理并为用户提供快捷、有效的网络服务,成为互联网发展面临的首要问题。云计算正是在这样一个发展背景下应运而生的。在云计算模型下,互联网服务商利用“云”(超级计算机群),为用户提供安全、快捷的信息存储和网络服务。应用于教育领域,云计算为新的学习方式移动学习,提供新的发展思路:其大型存储器聚合的海量教育信息为的整合奠定了坚实的基础;其实现了C/S结构向B/S结构真正意义上的转变,使得移动学习过程中对学习者终端硬件的要求大幅降低,甚至只需一台支持浏览器技术的移动设备(如手机、PDA等)即可进行移动学习。云计算将是未来移动学习的主要支撑平台,也将推动移动学习的发展。 云计算的含义及特点 1.什么是云计算 根据Wiki网站上的解释,“云是指因特网,因为过去一直将因特网画成一朵云”。云计算是xx年第4季度才开始兴起的一个名词,到目前为止还没有一个统一的定义,云计算是并行计算(Parallel Computing)、分布式计算(Distributed Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。 云计算的基本原理是,用户所需的应用程序并不需要运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上,而是运行在互联网的大规模服务器集群中。用户所处理的数据也并不存储在本地,而是保存在互联网的数据中心里面。这些数据中心正常运转的管理和维护则由提供云计算服务的企业负责,并由他们来保证足够强的计算能力和足够大的存储空间来供用户使用。在任何时间和任何地点,用户都可以任意连接至互联网的终端设备。因此,无论是企业还是个人,都能在云上实现随需随用。同时,用户终端的功能将会被大大简化,而诸多复杂的功能都将转移到终端背后的网络上去完成。这样,用户只需使用电脑、手机、PDA等终端设备接入互联网,便可获取需要的信息服务。由于信息存储和数据计算都发生在“云”端,云计算突破了传统的以个人计算机为核心的硬件限制,集合了信息聚合和设备聚合的全新Web服务,将从根本上改变人们获取信息、沟通交流的方式。 2.云计算的特点 (1)以数据为中心 数据是云计算最主要的方面,拥有了数据,就拥有了互联网。云计算依托分布式数据处理技术,有效地解决了当前网络中海量信息的检索、存储和管理等问题,数据变得更加智能化。 (2)以服务为中心 优秀的云服务是吸引用户的关键,云计算一方面是技术的竞争,更重要是安全、人性化的服务竞争。 (3)以用户为中心 用户是云服务的对象,让数据和服务围绕着用户,你只要明白自己的意图,便可以把剩下的工作交给计算机或其他终端。 3.云计算的优势 (1)可靠,安全的数据存储中心。用户可以将数据存储在云端,不用再担心数据丢失,病毒入侵的麻烦,因为在“云”里有世界上最专业的团队来帮你管理信息。同时,严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。这样,你不用花钱就可以享受到最好、最安全的服务。 (2)快速、便捷的云服务。无数的软件和服务置于云中,使用起来方便、快捷。软件在云端,无须下载,动态的升级。你只需要一台连上Inter的电脑和浏览器,就可以随时随地获取云服务。 (3)经济效益。教育机构和企业不用购买昂贵的硬件设备,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,无论从硬件、软件上都可以达到效益的最大化。 (4)超强的计算能力。云服务中成千上万的计算机,形成一个超强的服务器,为用户提供强大的计算和数据处理能力,而这些在个人电脑上是难以实现的。 云计算的研究现状 60年代的麦卡锡:早在60年代麦卡锡(John McCarthy)就提出了要把计算能力作为一种象水和电一样的公用事业提供给用户。云计算的第一个里程碑是,1999年IBM提出的通过一个网站向企业提供企业级的应用的概念。 Amazon:Amazon使用弹性计算云(EC2)和简单存储服务(S3)为企业提供计算和存储服务。收费的服务项目包括存储服务器、带宽、CPU资源以及月租费。月租费与电话月租费类似,存储服务器、带宽按容量收费,CPU根据时长(小时)运算量收费。Amazon把云计算做成一个大生意没有花太长的时间:不到两年时间,Amazon上的注册开发人员达44万人,还有为数众多的企业级用户。有第三方统计机构提供的数据显示,Amazon与云计算相关的业务收入已达1亿美元。云计算是Amazon增长最快的业务之一。 Google:Google当数最大的云计算的使用者。Google搜索引擎就建立在分布于200多个地点、超过100万台服务器的支撑之上,这些设施的数量正在迅猛增长。Google地球、地图、Gmail、Docs等也同样使用了这些基础设施。采用Google Docs之类的应用,用户数据会保存在互联网上的某个位置,可以通过任何一个与互联网相连的系统十分便利地访问这些数据。目前,Google已经允许第三方在Google的云计算中通过Google App Engine运行大型并行应用程序。Google值得称颂的是它不保守,它早已以发表学术论文的形式公开其云计算三大法宝:GFS、MapReduce和BigTable,并在美国、中国等高校开设如何进行云计算编程的课程。 IBM:IBM在xx年11月推出了“改变游戏规则”的“蓝云”计算平台,为客户带来即买即用的云计算平台。它包括一系列的自动化、自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件,使全球的应用可以访问分布式的大型服务器池。使得数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。IBM正在与17个欧洲组织合作开展云计算项目。欧盟提供了1.7亿欧元做为部分资金。该计划名为RESERVOIR,以“无障碍的资源和服务虚拟化”为口号。xx年8月, IBM宣布将投资约4亿美元用于其设在北卡罗来纳州和日本东京的云计算数据中心改造。IBM计划在xx年在10个国家投资3亿美元建13个云计算中心。 微软:微软紧跟云计算步伐,于xx年10月推出了Windows Azure操作系统。Azure(译为“蓝天”)是继Windows取代DOS之后,微软的又一次颠覆性转型通过在互联网架构上打造新云计算平台,让Windows真正由PC延伸到“蓝天”上。微软拥有全世界数以亿计的Windows用户桌面和浏览器,现在它将它们连接到“蓝天”上。Azure的底层是微软全球基础服务系统,由遍布全球的 _数据中心构成。 云计算在教育中应用的技术 1.虚拟化技术:虚拟化是云计算的最主要的特征。虚拟化技术实现了软件和硬件的分离,用户只需要在虚拟层运行自己的软件,而不需要考虑后台硬件的实现。而且虚拟化还允许资源在服务器上迁移,当一台服务器超载时,就会迁移到另一台服务器上,在教育信息化当中,就可以解决有的服务器过载,而有的服务器闲置的问题,最大化的利用效率。 2.安全技术:在云端,有全世界最先进的数据中心来帮你保存数据,有着强大的技术管理团队来帮你管理提交的数据和程序,在教育信息化过程中,我们不必再花费大量的时间来管理数据,可以把更多的精力投入到课程的设计当中来。 3.SaaS:SaaS(Software as a Service,软件即服务)就是以服务的形式访问网络上的软件,人们不必再购买软件,只需租用软件,服务商通过浏览器就可以把软件传递给用户,这样就为中国的教育信息化节省了大量的资金。我们可以直接租用网络上的软件,而且还有很多是的,如:Google Docs和Zoho Office就是类似的服务。 云计算在移动学习中的应用 1.构建个人移动学习环境 在Web2.0环境下,个人使用更多的是网络学习和非正式学习,构建个人移动学习环境就显得尤为重要。在云时代,学习者可以根据云服务的类型,自由地选择学习内容和学习方式。网络中有大量的Web2.0工具,如:使用iGoogle我们可以个性化自己的网络空间,Diigo创建个人的美味书签,Sakai管理网络课程等,这些Web2.0工具都属于云服务的范畴。在云时代,我们就可以轻松、自如地创设人性化的移动学习环境。 2.改变移动学习模式 根据不同的应用技术、不同的通信协议,移动学习的模式有两种:基于短信息服务(SMS)和通过建设WAP教育站点,分别是基于点播和基于浏览的移动学习。而两种模式都各有其不足:SMS模式下,学习者通过定制短信息进行学习,服务端短信息一般都是完成后通过短信平台传播给学习者的,学习者无法与教学者进行实时的交流,即使将问题以短信息方式回复给教育者,教育者也很难在第一时间进行回答。而且,短信息的发送、接收受信息堵塞、网络是否通畅等诸多因素的影响。WAP教育站点模式下,一是目前建立的WAP教育站点不多,学习资源有限;二是该方式基于WAP浏览协议,数据传输速率不高,使得学习者学习效率不高;此外,其收费比较高,甚至超过个人计算机条件下的网络学习,因此很难得以普及。移动学习现有模式的诸多不足,使得移动学习很难形成大众化的趋势,也在根本上限制了移动学习的发展。云计算的出现,将通过技术弥补这些不足,带来移动学习模式的变革。云背景下,大量将存储于云服务器中,学习者无需再通过短信或WAP站点点播方式,只需使用移动设备通过浏览器即可接入“云”端存储器自行选择学习内容进行学习;而且云计算整合了多方计算机、互联网新技术,突破了单一WAP协议的限制,加之目前支持协议的智能手机、PDA的平民化发展,学习者将得以使用低价的移动设备、廉价的网络收费与云服务器进行快速的通信。 3.云计算与开源教育 云计算的发展,为开源软件的推广应用提供了新的契机。云计算的SaaS(软件即服务)、以服务为中心等理念都与开源软件提倡的软件、以服务的形式付费的观点不谋而合,而且开源软件的可扩展性和灵活性也完全符合云计算的发展趋势。今后云计算平台要搭建在开源软件上,而且大部分的应用都是基于开源软件。Gartner公司最新发布的报告中就认为,削减成本的压力将推动大多数软件服务提供商以某种方式采用开源软件的创新技术。在今后两年的时间里,90%的软件服务将以某种方式以开源软件为基础。我们教育信息化要紧跟云时代的发展,必须要大力推广开源教育,促进开源软件在中小学当中的应用,摆脱当前中小学信息技术教育的单一性,充分挖掘开源,培养创新型的人才。目前,在我国一些地方已经开始开源教育的尝试,如Ubuntu开源操作系统在中小学信息技术课中的推广,Moodle课程管理系统的应用等,对开源软件推入到教育中是一个很好的尝试,这将是我国教育信息化的一个重大的转变。 4.整合最丰富的教育信息资源 互联网最大的优势在于资源的聚合,云计算根本出发点就是信息的融合、存储并通过网络服务进行共享,这使得教育者可以最大限度地整合。在现行的移动学习模式下,教育者都是按照既定的教学大纲要求,编排学习内容、设计教学过程并通过网络手段向学习者传授知识,学习内容的广度和深度在很大程度上仍受教学大纲和教育者本身知识体系的限制,教育者传授多少学习内容,学习者只能得到多少知识,无法形成知识的迁移。而在云计算时代,由全世界范围内的教育者提供的大量将聚合到“云”端的存储服务器中,学习者只需输入关键词,即可获取世界各地的,然后根据需要自由地选择学习内容进行学习,就像使用搜索引擎那么简单,教育者要做的仅仅是对进行归类、管理和制定相应的访问规则。同时,在学习过程中,学习者和教育者还可以在既定的规则下对既有的学习内容进行补充和修改,从而不断地完善资源库。 5.创建自主、多元的虚拟学习社区 随着互联网技术的进步,互联网技术教育应用在信息处理和交流协作方面的优势日益显现。为了更好地交流协作,以形成共有文化和学习共同体为目标的虚拟学习社区大量出现并发挥着重要作用。虚拟社区实质上是一种特殊的学习环境,学习者根据自己的需要有方向地选择适合自己的社区,发展自己的特长并和社区成员之间分享知识、互助合作。然而,由于技术和资源方面的原因,目前虚拟学习社区的构建仍依托于某特定的教学机构,其辐射范围、学习者构成、学习内容、学习策略等往往受该教学机构的控制,学习者个性并没得到充分展示,社区成员间的知识共享、交流协作还是受约于教学机构。在云计算下,所有资源和应用程序都将整合在“云”端,每个学习者都可以利用这些资源和应用程序自由的创建虚拟社区,构建自己的虚拟学习环境,跟具有共同学习目标的其他学习者一起进行协作学习。由于这些虚拟社区由学习者自主创建,没有特定的教学引导者或社区意见领袖,共同的学习目标是对学习者秩序的唯一约束准则,因而学习者可以充分发挥其特长,展示其个性,自由地交流;再者,由于是基于网络,学习者构成突破了现行虚拟社区辐射范围的限制,世界各地、不同国家、不同文化背景的人,都可以进入社区共同学习和讨论,相互取长补短,借鉴学习经验和丰富学习内容,实现了多元化的文化知识交流。 6.对移动学习设备要求大幅降低 目前,移动学习设备存在的问题仍然是制约移动学习发展和普及的重要因素。主要存在问题如下: (1)信息处理能力低,计算速率远不及普通计算机; (2)链接不同类型装置时有困难,移动设备对器件性能要求很高; (3)大部分移动设备还不支持协议,只能访问基于WAP协议的服务器,多媒体资源的传输受限制。 云计算技术的出现,为这些问题提供了很好的解决之法。云计算下,所有的数据存储和处理都将在“云”端的计算机群进行,其强大的计算能力不但使处理速度比个人计算机快很多,而且还能完成一些个人计算机无法应付的数据处理任务。由于所有的数据处理都在“云”端进行,学习者只需通过浏览器便可进行类似于在个人计算机上的一切操作,如一些应用程序的安装和使用等。所有这些操作都无需硬件系统的