云计算在高校教育信息化中的应用研究

1、    云计算在高校教育信息化中的应用研究    摘要：云计算（cloud computing）是一种全新的计算服务模式，其安全可靠、易扩展的数据存储和计算能力，对我国高等教育信息化建设将会产生积极的影响。本文首先介绍云计算及其特点和模式，然后结合当前高校信息化建设中仍然存在的问题，分析了云计算在高校教育信息化建设中的助推作用以及面临的挑战，最后从云计算技术本身与应用环境两个方面给出了相应对策。关键词：云计算，计算服务模式，高校教育信息化一、引言教育信息化是指在教育与教学领域的各个方面，全面深入地应用计算机、多媒体和网络信息技术等现代信息技术，开发教育资

2、源，优化教育过程，加速实现教育现代化的过程，使之适应信息化社会对教育发展提出的新要求。高校作为高等教育的主要载体，教育过程的信息化需求尤为迫切。而信息本身的传承优势、质量优势、成本优势与交流优势，以及现代信息技术的高速发展，也为高校教育信息化提供了有力保障。而云计算1是一种全新的服务交付和使用模式，以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快捷的数据存储和计算服务。2提供数据存储和计算服务等资源的网络被称为云。在云计算的模式中，用户应用并不运行在用户的终端设备上，用户所处理的数据也并不存储在本地。云计算的服务提供商负责管理和维护这些数据中心的正常运转，保证足够强的计算能力和足够大的存

3、储空间可供使用。用户只需在任意时间、任意地点，用任意接入方式来访问这些服务。这样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云上完成。云计算的系统架构示意如图1所示。云计算的特点主要体现在：（1）超大规模的数据存储能力和网络计算能力；（2）所提供的服务是虚拟的，亦即对于用户来说是透明的；（3）通过多种接入方式便捷使用，按需服务；（4）服务的高可靠性、高可用性和高安全性；（5）高扩展性，云的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要；（6）经济性，用户无需一次性大量投资，根据使用服务的种类、质和量来付费。云计算具有多种模式，如基础设施即服务（infrastructure as a

4、 service, iaas）、平台即服务（platform as a service, paas）、软件即服务（software as a service, saas）等。1云计算作为一种全新的计算模式，在社会生产和生活的各个领域中应用愈来愈广泛，其所具有的安全快捷、经济高效等特点，将助推高校教育信息化的再次飞跃发展。图1 云计算的系统架构二、高校教育信息化目前存在的问题目前，信息技术在我国高校已经得到了广泛的应用，高校教育信息化已经具有一定的发展规模和程度。通过利用校园信息管理与办公系统，各高校已经初步实现了校务以及教务活动的网络化；通过多媒体网络交互及课件技术，实现了师生之间顺畅的知识传

5、承和思想沟通；通过闭路电视系统或校园网络点播等方式，为师生提供了可靠的网络教学与资源共享平台；通过专业的高性能计算与模拟系统，实现了科学实验的虚拟化。高校教育信息化示意如图2所示。图2 高校教育信息化示意有学者曾指出教育信息资源建设的三个误区：“重技术，轻内容”、“重初次建设，轻二次开发与深入整合”、“重建设，轻应用”。3笔者认为除此之外教育信息化建设的问题主要表现为：第一，过于注重硬件的投入，而忽视软件的配套，造成硬件系统过度闲置，缺乏充分利用。重硬件投入、轻软件建设是目前多数高校信息化建设过程中普遍存在的问题，为了更快、更好地进行信息化建设，同时也为了提高高校本身的信息竞争力，高校往往大量

6、购置信息基础设施，大大加重了本校的经济负担。而软件建设相对滞后，导致了大量硬件设施的闲置浪费或利用非常不充分。第二，过于注重软件系统本身的采购，而忽视了对充分应用软件的新模式的探索和尝试，导致作为知识集散地的高校中存在严重的知识产权问题。对于软件的构建，基本上就是招标采购来构建独立的系统。对于一些常用软件如办公软件、开发软件以及安全防护软件等，由于需要的拷贝量巨大而无法全面覆盖，形成了要么无法使用相应应用软件的全部或部分功能，要么就是使用盗版软件的不良现状。特别是在安全防护软件方面尤甚，导致校园成为了计算机病毒、木马等恶意攻击的温床。第三，过于注重事务管理方面的系统构建，而忽视教学与科研资源的

7、整合和共享，导致高校教育信息化的层次不高。当前高校在学校办公管理和信息化方面走在了前面，基本上实现了校务和教务工作的网络化，但对于教学资源（如教学课件、教学辅导材料等）和科研成果的共享，严重滞后甚至于缺乏，这与高校作为知识传承与共享基地的主旨不符。第四，过于注重各学科或研究方向的科研设施的孤立建设，而忽视大学科或交叉学科之间的融合，造成各个学科之间信息化建设的极度不平衡。由于教育经费的不足，使得国家只能选择部分基础比较好、潜力比较大的某些高校中的某些前沿学科进行重点建设，而一些普通院校的一般学科的信息化则被严重忽视，作为大多数的普通院校及学科的师生无法充分分享先进的信息化建设成果。第五，过于注

8、重高校教职工所需的信息化建设，而忽视学生的学习需求，造成了作为大多数的学生游离于高校信息化建设的边缘。大多数高校的信息化建设主要是从作为教学主体的教职工的需求角度出发，在办公和教学方面投入的精力较多。由于资源不足，经费预算有限，高校教育信息化建设过程中对于作为教学客体的学生的需求则缺少均衡考虑。另外学习软件往往是训练答疑式的，适合学生交互式学习的教学资源很少。以上问题若得不到理性的面对和合理的解决，高校教育信息化建设的效果和投资回报率将大打折扣，所以一直困扰着高校的管理层乃至教育规划相关部门。虽然有关方面为此提出过许多改进措施，但收效不太大，或者说没能从根本上解决上述问题，而目前最热的技术话题

9、“云计算”将为解决高校教育信息化的这些问题提供一种全新的思路。三、云计算对于高等院校教育信息化建设的作用云计算模式能极大降低教育信息化建设的成本，并能够以其天然具有的可扩展性来满足教育信息化的快速成长和服务多元化要求。高校数据中心、网络中心的相关任务将可以选用云计算模式来完成，通过云计算提供的it基础架构，可以节约成本，不用再投资购买昂贵的硬件设备，负担频繁的维护与升级；同时，云计算也将有效地消除教育信息系统中的“孤岛”现象。除了向外需求服务购买外，在高校内部的信息化建设中也可以采用云计算模式，一方面可以减轻基础设施一次性投资的巨大负担，另外云计算技术可以有效消除高校内各个部门、院系、系统之间

10、的信息孤岛现象，实现资源的虚拟化以达到最大化的资源整合与共享。总的来说，就是在技术管理方面可以利用云计算提供的一切平台服务，实行技术管理“外包”化。云计算模式在教育信息化中的作用如图3所示。其中私有云是指高校内部资源以云的形式供高校内部教职工、学生共享；内部云是指在教育网内部以云的形式，选择性地将部分资源与兄弟院校或研究机构共享；外部云则是高校信息资源以云服务的形式发布到internet上供其他大众或机构共享。4图3 云计算模式在教育信息化中的作用示意而云计算对高校信息化建设的影响主要表现在以下四个方面：1大大减少高校在软硬件等基础设施方面的一次性资金投入为了应对日益增长的高校信息化需求，以及

11、维持现有基础it设施的运转，高校常常需要一次性地投入大量资金。通过云计算的应用，可以有效整合高校现有的数据与计算资源，或者选择性地将部分服务外包给专业云计算服务提供商。特别是对于一些常用办公软件、杀毒软件等，可选择云计算的服务模式以减少需要许可证的购买量，进而可以节省下来资金供高校其他方面的建设使用。2促进高校教育信息资源共享，真正实现资源整合基于云计算，可将繁重的高校教育信息的存储与管理等工作外包出去，这样现有分散孤立的、本地化的网络信息平台将转变成为一个与具体it基础设施无关的强大的统一的通用信息平台。以成千上万的云服务器为依托，该平台将拥有极其强大的计算功能、海量的网络资源，而现有的高校

12、信息化建设中资源重复投入、虚拟化教学设备运行缺乏支持、子系统各自为政等问题将迎刃而解。3促进高等教育远程化，提供全天候且高质量的教育服务这就是所谓的远程教育云5，是云计算技术在远程教育领域的迁移，是未来远程教育的基础架构，包含了从事远程教育所必需的一切软硬件计算资源。利用云计算技术，学校可以提供经济灵活的、定制可扩展的租用式教育服务，有利于提高高校信息化资源的利用率。利用云计算技术，高校可以为远程教育机构以及终端学生提供多种形式的、全天候的、高质量的服务，如大规模在线流媒体应用、移动微型学习、虚拟实验室等。4能以较低的投入保证高校师生数据信息的可靠与安全一方面，基于云计算的自身特点，如服务对于

13、用户来说是透明的、服务在云端进行集中的调度和管理，可为高校的教职工、学生等提供安全可靠的计算服务和数据存储服务。另一方面，校园网内尤其在多媒体教室及计算机实验室内的计算机病毒防控一直是一个十分棘手的问题，而杀毒软件授权使用费用对高校来说也是一笔不小的开支。利用云计算技术，可通过购买服务（亦即云杀毒服务6）而不是购买软件许可证的方式来实现校园内部的计算机病毒防控工作。四、云计算在高校信息化应用中的挑战与对策云计算的应用能够很好地促进高校信息化建设的经济性、有效性、便捷性、安全性等，但仍然面临一定的挑战。针对高校教育信息化的云计算的技术构成及周边支撑如图4所示。除了iaas、paas和saas各层

14、中的相应技术构成因素之外，诸如安全支撑技术，法律、法规、标准，产业链协作，意识革新等周边环境因素也至关重要。以下就从云计算的技术构成和周边环境两个方面来对云计算在高校教育信息化建设中的诸多挑战进行说明。图4 针对高校教育信息化的云计算的技术构成及周边支撑1从云计算的技术层面来看（1）面临的挑战云计算的许多相关技术如资源虚拟化技术、针对海量数据的有效管理、密集计算的有效调度、数据及计算资源的安全保证等目前仍处于发展中。具体可以包括：以云计算模式提供的计算服务和数据存储服务的可用性（即服务的可靠性、及时性、自修复性等），确保高校教育业务的有效运转；针对云存储数据的丢失、破坏等的安全防范技术，保护相

15、关的教育数据；解决海量数据的传输瓶颈问题，实现高教用户对数据的透明使用；利用资源虚拟化技术，来应对高校用户需求的快速变化，经济有效并且可伸缩地实现服务品质协议（sla, service level agreement）。（2）相应的对策针对云计算技术的不成熟性，在高校信息化建设过程中引入云计算不能搞“大而全”、“一揽子工程”，需要极具针对性的对策。可选用多个云计算技术解决方案（对于在校内架设云计算环境）或多个云计算服务提供商（对于使用外包服务）。在使用云计算服务初期，对于数据云存储和传输仍保留传统运行备份，并随着实践和应用的深入而逐步减除。在一些迫切且可行的领域如校园计算机病毒防控以及高校教育

16、数据的存储，可自行架设云杀毒和云存储环境，或购买信息安全和数据存储云服务，经济有效地实现高校信息化安全和数据存储及共享。在实现步骤上，可优先实施高校的私有云，实现相近学科部门强关联的资源共享和充分利用（如对重点实验室中贵重实验设备的共享使用）；鼓励发展高校的内部云，实现全校资源的统一管理和整合，以及对于其他兄弟院校和教育机构的开放（如实现校际的资源协作）；条件许可则可以考虑实施外部云，有效承担起高校的社会教育责任（如实现开放课程教育7）。2从云计算周边环境来看（1）面临的挑战云计算既是一种新的技术，更是一种新的商业业务模式，即便是高校对于新生的云计算的认识也还存在一定的局限，对于租用式服务以及

17、托管业务数据等云使用方式还存在误区，特别是针对数据的安全性、服务的可靠性和收费的延续性等方面还有着很多疑虑。与其他传统产业类似，云计算涉及的参与方众多。除了终端用户的认同和配合之外，云计算中各个层级的技术支持商、应用提供商、业务运营商，需要相应的业务协作来最终为高校用户提供安全、可靠的教育信息化服务，这里行业规范和标准将起到至关重要的作用。另外，目前云计算面临的最大挑战还包括相关立法的滞后性。针对云计算服务提供和租用、数据保护等，需要相关法律来进行规范。云计算模式中软件的功用将通过大规模的计算能力和存储能力加以放大，软件不再是最主要的因素。传统针对软件类产品的版权保护模式已经不再适用，针对云计

18、算模式的软件许可证等制度亟待出台。（2）相应的对策针对对于云计算的认识误区，可以引导为主，最主要还是要利用云计算在高校教育信息化中的阶段成果和使用心得来消除疑虑。关于云计算服务提供和使用等方面的相关立法以及软件许可证制度等问题，作为云计算的实践主体，需要积极参与和探索，协助相关部门尽早出台一系列的法律、法规。云计算各个参与方的有效协作，还需要相关行业标准和规范来约束和指导。而作为云计算终端用户的高校，是云计算服务的使用者，同时也是教育内容的提供者，只有让高校教育信息在云环境中实现有效管理、流通以及共享，云计算在高校教育信息化中的助推作用才会得以完全体现。总之，针对上述云计算所面临的挑战，高校在信息化建设中引入云计算可以采取“充分调研、总体规划、分步实施、层层推进”的模式。对于高校信息化建设中迫切需要变革的方面进行突破，选择条件较为成熟的领域进行试点。为云计算在高校信息化建设乃至社会其他领