云計算在高校教育中的應用研究

黃麗芳，曾健民，高 薇，王 慧

(閩南理工學院信息管理系，福建石獅 362700）

云計算是一種新的計算模式。它以虛擬化技術實現大規模的虛擬資源池，通過網絡傳遞各類虛擬化計算資源提供服務，用戶則通過網絡跨越地理空間的限制，隨時獲取各類計算資源。云計算實現了計算資源的實現形態、計算服務的應用模式的根本性變革，它的到來意味著信息產業面臨著一場新的革命。各國政府、IT產業界及研究領域正掀起云計算熱潮。高校教育行業同樣也受到云計算的影響，越來越多的高校正根據自身特點，將云計算技術應用到教育管理中。福州大學城文獻提供了云圖書館建設，采用 VMware的vSphere云操作系統，構建了自己的文獻私有云，部署了百鏈超星云圖書館系統，開展文獻服務，提高了存儲資源和服務器等硬件設備的利用率。

1 云計算的關鍵技術

1.1 虛擬化技術

虛擬化技術是一種管理資源的技術。它是將計算機網絡、服務器、存儲及內存等各種各樣的資源抽象、轉換，使得用戶可以更好地使用這些資源。虛擬化技術可以提高系統的靈活性，降低用戶的成本，改善服務水平等。

1.服務器虛擬化。服務器虛擬化技術即一臺服務器可以虛擬化成幾個服務器來使用，硬件的使用率提高了，降低了硬件購買成本和能源的耗費。數據的自動化管理水平提高了很多，管理方面的投入也大大的減少了，管理也更加方便快捷了。

2.存儲虛擬化。存儲虛擬化即統一管理云計算系統存儲的所有資源，用戶可以使用統一的存儲空間。

3.網絡虛擬化。網絡虛擬化是一個物理網絡能虛擬出多個邏輯上的網絡，使用者可以體驗和獨享物理網絡一樣，網絡虛擬化提高網絡的安全性，提升網絡和業務的可靠性。

4.應用虛擬化。應用虛擬化安裝在一個虛擬環境中，與操作系統隔離，擁有與應用程序的所有共享資源，極大地方便了應用程序的部署、更新和維護。通常應用虛擬化與應用程序生命周期管理結合起來使用效果更好。

5.桌面虛擬化。桌面虛擬化將眾多終端的資源集合到后臺數據中心，以便對用戶成百上千個終端統一認證、統一管理，實現資源靈活調配。終端用戶通過特殊身份認證，登錄任意終端即可獲得相關數據，繼續原有業務，極大的提高使用的靈活性。

1.2 分布式計算技術

分布式計算是一種把需要進行大量計算的數據分割成若干塊，由多臺計算機分別計算，再上傳運算結果后，將結果合并起來得出最后結果的計算方式。也就是說，分布式計算一般指通過網絡將多個獨立的計算節點(即物理服務器）連接起來共同完成一個計算任務的計算模式。

1.Hadoop系統。Hadoop是由Apache基金會開發的，設計用來由通用計算設備組成的大型集群上執行分布式應用的基礎架構，以Hadoop分布式文件系統(HDFS）和MapReduce分布式計算框架為核心。HDFS應用與大量數據的存儲，而MapReduce則用于大量數據的計算。

2.HDFS。HDFS作為一個分布式文件系統，具有高容錯的特點，它可以部署在廉價的通用硬件上，提高吞吐率的數據訪問，適合需要處理海量數據的應用程序。它提供了基于Hadoop抽象文件系統的API，支持以流的形式訪問文件系統中數據。

3.MapReduce。MapReduce是一種編程模型，用于大規模數據集(大于1TB）的并行運算。它極大地方便了編程人員在不會分布式并行編程的情況下，將自己的程序運行在分布式系統上。

2 高校教育中應用云計算類型分析

2.1 云計算在高校教學中的應用

高校的教育資源分布不均，各個高校的資源各有特色，為了能很好的整合高校資源，可以采用集中的方式，搭建高校資源云平臺，為各個高校的師生提供很好的服務，可以提高高校資源的利用率，促進各高校資源的共享，也可以增進高校之間的友誼。云平臺提供統一的教學資源管理、考試測評、遠程教育等優質服務。在考試測評中，學生可以在通過帳號登入到相應的云平臺，在校園的任何一處，只要通過網絡，就能很好的進行自我測試，提高考試成績。學生還可以隨時隨地打開手機或者電腦，在線查看老師講授的知識，也可以便捷地進行師生互動，提高教學的質量。

2.2 云計算在高校實驗室的應用

實驗是教學重要的環節。學生可以通過實驗來獲取直接的感知和知識。高校的實驗室的器材許多時候無法滿足每個學生人手一套件。為了讓每個學生都能有一臺儀器設備，教師可以通過云計算來分享資源和遠程桌面控制的方式，以虛擬方式滿足每個學生人手的一臺設備。特別是在高校的一些實驗中，一些實驗的軟件特別大，或者安裝特別麻煩，為了免去安裝軟件的煩惱，也為了能提高計算機的速度，延長計算機的使用壽命，可以將一些較大的或者是較難安裝的軟件安裝在云服務器上，用戶只要通過云端接入設備和相應帳號直接使用相關軟件。還有一些高校自己搭建基于Hadoop的云平臺，自行開發學生作業提交系統，避免了下課學生同時交作業造成作用提交不上來，電腦卡機等現象的發生。

2.3 云計算在教輔中的應用

教育云在高校的行政管理中也發揮著很好的作用。教育云可以整合高校辦公自動化系統、學生管理信息系統、圖書管理系統、教學效果評估系統等的各類型的信息管理系統，將各種信息系統進行有效的整合，有利于高校的管理者更好的掌握高校的運行情況，提高辦事效率。這樣既方便了師生，學校資源的利用率相應地得到提高。

3 云計算在福建高校教育中的應用情況

本課題組通過現場訪問、問卷調查、文獻法等方式對廈門大學、福州大學、福建師范大學等13所高校的專家、教師、在校生進行專題調研。調查研究發現這些高校在選擇云計算供應商、應用云計算技術所處的階段、應用的領域也各有特色。

廈門理工學院私有云上運行的應用主要為數字化校園系統、郵件系統以及各院系網站系統等。廈門理工學院自從部署了學校私有云后，通過使用云終端，學校在計算機維護方面的投入大大降低。云終端與傳統PC總擁有成本TCO對比情況如表1所示。

表1 云終端與傳統PC TCO對比表

福州大學與思科，星網銳捷等公司合作，學校把云計算技術應用與數字化校園的建設中，福州大學網絡架構得到了優化，數據中心的數據處理能力大大提高了，網絡數據吞吐能力也得到了擴展。福州大學積極參與數字福建云計算工程建設，對云計算技術形成新的產業集群起到積極作用，也為海峽西岸的經濟繁榮作出重要貢獻。廈門大學與工信部移動云計算教育培訓中心、Adobe共建移動云計算RIA聯合實驗室，為我國東南部地區移動云計算領域，RIA交互設計方向注入新血液。廈門大學與聯想集團建立的移動云計算實驗室，為我國東南地區云計算和移動應用開發領域培養高技術人才。泉州師范學院引進云計算平臺系統軟硬件及服務給學校的教學帶來了方便，提高了教學質量，也節約教學成本。泉州師范學院與多家企業組建泉州市云計算物聯網公共服務中心，該中心將為企業打造大數據平臺，企業不用花巨資自己架設服務器，不用繁瑣的日常維護，只需租用一片“云”，就能實現ERP、供應鏈、客戶關系、產品數據、財務、產品數據等企業信息的大數據整合。企業只需租用中心服務器的一個空間，便能實現云儲存和運算服務。三明學院采用云計算技術后，提高了數據中心資源的利用率，減少管理和成本，資源和應用服務的效率和質量提高了。福建工程學院將私有云應用與學校公共機房的管理中，機房的建設及使用成本降低了，系統維護的工作量減少了，減少了計算機病毒，安全性提高了。閩南師范大學采用云計算平臺的多媒體教學實驗室(60人）所需費用大約是原來的四分之一，節約了成本。集美大學搭建Way Cloud虛擬化云平臺，計算能力是傳統數據中心的五倍以上;虛擬化技術提高了資源有效使用率，避免了重復建設，節約總成本。龍巖學院設立了龍巖學院云計算實驗平臺和云技能實訓平臺項目，該項目還在建設之中。

4 云計算給高校帶來的好處

4.1 促進學生自主學習

一些高校把云計算和虛擬技術結合，應用于實驗室的建設中。云計算為用戶提供實驗數據存儲，保障數據的安全性，學生可以在宿舍進行網上虛擬實驗，打破時間和空間上限制，提高學生的實驗效率，對提高學生的實驗興趣和提升學生綜合素質起到積極作用。學生也可以隨時隨地進行自主學習，有助于提高學生的成績。

4.2 降低軟硬件投入成本

隨著科學技術的發展，計算機的更新換代速度越來越快，一些新開發的軟件在舊的計算機上無法安裝，很多高校只能購買新的計算機設備。云計算技術的引入，能有效降低軟硬件成本，用戶只需按需付費，無需在自己的計算機上安裝軟件，省去軟件更新的麻煩，也省去軟硬件維護成本。用戶也可以方便自如地使用軟件，延長計算機的使用壽命。

4.3 便于教學資源的整合

各個高校的教學資源各有特色，如能將各高校各自云計算技術信息上網，便可實現資源的共享。某些高校為了提高錄播教室在各所學校的使用率，實現教育資源均衡化，引進了視頻云計算。視頻云計算的引進，學校間可以方便自如地實現遠程課堂、學生實訓電臺、紅色教育、安全教育等，實現高校教學資源的整合。

4.4 提升教師的教研水平

以往一些比較難安裝的軟件，或者對計算機配置要求高的軟件，教師自身的計算機不適合安裝教學相關軟件，為此，教師需要到實驗室進行備課。自引進云計算后，教師只要登錄云平臺，就可以使用相應的軟件，實現了在家里隨時隨地備課，不再受到時間、地點的限制，節約了備課時間，同時教師可充分利用資源條件，提升自身的教學和科研水平。

5 結束語

云計算技術作為現在新興技術產業中最熱門的技術之一，目前云計算在虛擬化技術、分布式技術在高校中應用類型很多。其中VMware虛擬化技術在教學機房中和圖書館服務器整合中的應用、桌面虛擬化技術在高校機房中和高校圖書館中的應用、Hadoop技術在數字圖書館中的應用等方興未艾。可以預見，未來云計算技術在我國高校中的應用將會有越來越寬廣。云計算技術應用整合了各種軟硬件資源，教學資源，加快我國高校信息化建設的進程，推進高校數字圖書館的建設，降低了成本，提高了教學質量和效率。總之，云計算技術將會對我國高校教學和科研帶來巨大的影響。

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