云計算平臺在高校的開發與應用研究

商娟葉，張麗敏

（西安外事學院 陜西 西安 710077）

云計算是一種基于互聯網的、大眾參與的計算模式，用戶可以通過網絡以按需，可擴展方式獲得其所需的計算機資源（硬件、軟件、平臺），提供資源的網絡被稱為“云”。平臺即服務是指利用一個完整的基礎設施平臺，包括應用設計、應用開發、應用測試和應用托管，并將這些資源作為一種服務提供給客戶。云計算平臺主要包含三方面的含義：一方面是底層構建的云計算平臺基礎設施，是用來構造上層應用程序的基礎；第二方面是構建在基礎設施平臺上的云計算應用程序；第三方面即服務，是將大量用網絡連接的計算資源統一管理和調度，構成一個開放、共享的計算資源池向用戶按需服務。

Google由于在于其在技術、商業各層面的開放態度，也正是谷歌最先提出云計算概念的原因。云計算概念提出后，能夠使得計算成本和存儲成本大幅度下降，是其可以獲得普及的最大看點。隨著云計算技術的迅速發展，越來越多的學校、教育機構和個人把信息處理遷移到“云”上，國內外已有許多高校將云計算應用于教育和科研中，云計算在網絡教育領域有著廣闊的發展前景[1]。

對于學習者來講，其信息需求將獲得極大的滿足，通過云計算技術，他們可以通過網絡連接在任意地域、任意時間實時地從存儲在云中的海量網絡課程資源中獲取自己所需要的學習資源和服務，甚至可以和老師就某方面的問題進行實時地互動交流，從而實現虛擬化的教與學。云計算平臺意味著更低的IT基礎設施成本，相關機構可以使用云計算能力來補充和取代內部的計算資源，云的通用性使資源利用率大幅提升，從總體上大幅降低成本。云計算平臺消除了對特定設備的依賴，加入公共的云服務平臺將會成為今后學習者最經濟、最有效的選擇。

1 高校部署云計算平臺的必要性

把云計算機技術應用到教學信息系統中，是高校信息資源應用的一種新型模式，這種模式使得學校在使用網絡構架，應用程序時非常方便快捷。我校擁有良好的教學、實驗環境和條件，校園網覆蓋面廣，數字化校園的建設為構建云計算環境打下良好的基礎。在現有的教育網絡上部署云是一種可行的選擇。我們充分挖掘云計算的資源和服務，以大學計算機基礎課程為例，整合現有的教學資源和教學系統，構建創新、實用的基于云計算的教學環境，更好地為教學服務[2]。

學生的生源地差異性很大。雖然我校大部分學生來自大城市，在教學的時候，發現大部分學生在小學、初中、高中都學過計算機應用基礎這門課程；但對于來自于其他偏遠地區的學生，由于學校基礎設施、學校課程安排重點不一樣，雖然在高中開設了計算機基礎課程，但由于為了學校的升學率，大部分學校的計算機基礎課程都被其他課程占掉了，形同虛設。在課堂上機時，因為有固定的實驗任務，要掌握的新知識較多，而且通常是一周的時間才上一次機，學生總是不能把前面的知識和當前所學的內容很好的結合起來，經常是學了后面，忘了前面，很難融會貫通所學知識，不是所有的同學都能在當堂課內掌握所有的內容。由于學生基礎差異大，導致老師在課程重點的安排上很難找到一個平衡點，既兼顧到計算機基礎較差的學生，也兼顧到基礎較好的學生，因此教學效果大打折扣。

我校計算機基礎課程進行嵌入式教學改革，將全國計算機軟件水平資格考試初級信息處理技術員 （以下簡稱 “軟考”）嵌入在平時課堂授課中講解，期末考試直接參加 “軟考”，知識點多，任務重，加上將原本不是很富裕的72學時壓縮為54學時，上機練習時間更少。在當前的形勢下，加上高校之間教學資源分布不均，大部分地方院校，由于資金來源有限，設備老化，實驗室資源不足，教學資源更新速度慢。大學的計算機基礎課程如何教才能更加合理、高效地使用教學資源，減少教學成本，進一步提高教學質量？這是我們高校部署云計算平臺進行開發和應用所需研究的重要課題。為此我們就云計算平臺在高校的開發和應用研究進行了一些探索和實踐。

2 云計算平臺的功能設計

我校基于云計算的基礎架構了一個外事睿思云計算公共信息服務平臺網（http://rs.xaiu.edu.cn），積極的利用云計算平臺，彌補課堂教學的不足，為學生營造一個理想的個性化學習環境。在云計算環境下，學生只需要注冊一個賬號即可登陸在線協作學習，整個教學環節、實踐活動都可以通過云服務來實現。在課程教與學的過程中，學生可以充分體現出主體性，能夠真正實現自主學習，教師則真正起到引導者的作用，隨時觀察學生的學習進展情況，可以時時指導學生，嘗試開展基于云計算的協作學習模式[3-5]。

2.1 用戶的注冊和登錄

用戶通過唯一的ID進行注冊，同時要給出用戶在服務平臺中的用戶名，密碼，Email。系統驗證通過后，接收用戶成為合法用戶。注冊成功后，通過登錄頁面，即可登陸進入服務平臺中進行資源查詢和課程學習。

2.2 資料的下載

教師可以在服務平臺上發布課程信息、教學信息（包括視頻教程、教學課件、講稿、學習資料、電子圖書、各類工具軟件等）、習題庫，學生可以根據自己的學習情況和需要，選擇適合自己的內容學習。師生充分利用云計算平臺共同努力，不斷地充實、動態更新教學資源庫，實現資源共享和優化利用，可以有效提高學生的綜合能力和素質。

2.3 在線學習、在線答疑

學生可以通過云計算服務，制定符合自身知識水平的學習計劃和學習資源，而不需要與所有學生步調一致，學習同樣的內容。不是所有的同學都能在當堂課內掌握所有的內容。對于基礎比較差的同學，如果上課有什么地方沒有聽懂，也可以通過在線學習再學一遍，加深理解。在線學習在時間度上比較自由，也提高了學生的自學能力。教師可以通過郵箱或課后輔導留言與學生互動交流，及時為學生答疑解惑，了解學生的意見和建議，以合理改進課堂的教學。

2.4 在線測試、評分

該服務平臺中設計了在線測試模塊。管理員主要負責對教師信息，學生信息的添加，刪除修改操作，教師主要負責日常的教學工作，包括考試作業的安排，查詢學生考試作業情況，查詢錯題次數等。因為權限較大，訪問地址是不公開的，只有教師自己知道即可。學生可以通過學號和密碼來登錄考試系統進行考試。試題保存在教師節點和服務器上，通過對帳戶權限的設置使得學生無法將試題下載到本機上，而只能夠在線完成。學生通過客戶端在規定時間內完成試題并提交，測試成績和答案解析會發送到學生客戶端。

2.5 論 壇

教師和學生之間可以實時或非實時的交互，以文字或語音的形式來交流自己的觀點。教師節點與學生節點都可以發起討論，討論的發起者首先將討論主題發給服務器，服務器將檢索現有的討論主題，如果該主題已存在，則返回給發起者該版塊主題的地址，若沒有該討論主題，則返回一個允許信息，發起者建立鏈接并發起討論，以便師生互動交流。

2.6 附件功能

建立課程FTP站點，讓學生上交老師布置的大作業：對于計算機基礎課程的教學，教師可以在課堂上布置一到兩個大作業，如Word的綜合排版等，Word的綜合排版要求學生運用在Word的學習中掌握的各種方法，自行選擇一篇文章進行排版設計（獨立完成）。提高了獨立思考、解決問題的能力，綜合知識的使用能力。也可以小組形式協作完成排版設計比賽等，培養學生的團隊合作能力。

3 云計算平臺在高校中的應用研究

作為一項新興的技術，云計算受到了眾多云計算服務提供商的追捧，大部分應用于商業的目的，只有少數針對教育的項目資源。如果直接采用現有的云計算方案，固然短期成本低，實施簡單，但原有信息系統的移植和高校原有的計算能力的處理將會成為主要的問題，所以在現有的教育網絡上部署云將是一種可行的選擇[6-7]。

3.1 建立標準化的通用信息平臺

云計算迄今還沒有統一的標準和實現方式。現有的網絡課程建設和遠程教育中，需要各高校投入大量的人力、物力建立起屬于各高校的獨立的網絡信息平臺，使得各高校的信息平臺獨立承擔著較大的運行壓力，面臨著安全等各種問題。如果將網絡課程信息平臺建設、服務器的配置、課程資源的存儲與管理等工作都交給云服務提供，就可以令現有分散的、自成一體、本地化的網絡信息平臺轉變成一個以成千上萬的云服務器為依托，擁有著極其強大的計算功能、海量的網絡資源的統一通用信息平臺。將云計算數據接口的API標準化，不同的供應商都需按統一標準提供數據導入導出的接口API，提高云計算平臺的互操作性。使現有的網絡課程建設中存在的軟、硬件資源重復投入、虛擬化教學設備運行能力支持等問題將迎刃而解。

3.2 必然的降低了成本

將現有的網絡課程建設在云服務通用信息平臺基礎之上，令高校只需投入一些管理終端和網絡接入設備，而云計算模式中對客戶終端的配置并無特定要求，終端升級投入可以忽略。并且本地服務器已建立在“云”中，原來必須經常對服務器、計算機等設備進行的維護、升級等工作幾乎降至最低，管理成本、人員成本也相應可以大大降低，從而使得各高校的成本大幅度降低。

3.3 加強了資源共享

在云計算模式中各高校之間的可以構筑共同的信息共享空間，并通過云平臺統一共享進一步的實現教學資源的整合、統一教學的目的。對于學習者來講，其信息需求將獲得極大的滿足，通過云計算技術，他們可以通過網絡連接在任意地域、任意時間實時地從存儲在云中的海量網絡課程資源中獲取自己所需要的學習資源和服務。

3.4 提高了數據安全性

云計算技術還處于成長期，存在優先訪問權、管理權限、數據隔離、數據恢復等多種風險，“云”端有專業的技術人員負責數據的安全保密工作，云計算的數據對外具有較高的安全性。但是沒有人能確保數據安全可靠，因此，提高機制保證數據的安全性就顯得至關重要。

4 結束語

云計算是當前熱門的研究領域，把云計算技術應用到高校課程教學中，提出了基于云計算平臺的設計框架，并實現了在線的云計算教育服務平臺。不僅可以優化教學環境，節省高校實驗室的建設與維護成本，有效整合教學資源，提高教學資源的利用率，還可以為云計算拓展新的應用領域。盡管云計算技術還處于成長期，在實際應用中還面臨著一定的挑戰，但隨著技術和應用的日漸成熟，必將在不遠的將來展示出強大的生命力，對教育領域產生重大的影響。師生可以利用“云服務”理念，將校內、本地服務的教育資源拓展為更多師生服務的“云”資源，充分發揮學生和學科自身的特點，達到教學與學習的最優化[8]。相信隨著云計算的普及和不斷發展完善，將會對教育環境、資源建設和教學模式變革產生更深遠的影響。

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