教育云生態體系的構建與應用策略研究*

宋曉光

（沈陽市教育研究院現代教育技術中心，遼寧 沈陽110031）

教育云生態體系的構建與應用策略研究*

宋曉光

（沈陽市教育研究院現代教育技術中心，遼寧 沈陽110031）

云計算作為各種新興技術產業重要的信息基礎，已被各個國家列為政策重點扶持的對象。在信息技術已經進入“云時代”的背景下，沈陽教育城域網數據中心摒棄傳統數據中心建設思路，以“云化”硬件設施為基礎、以“生態化”應用系統和資源平臺為手段，促進信息技術與教育教學融合發展。

云生態體系；虛擬化；門戶網站；網絡教學；身份認證；大數據

沈陽市較早建成了自己的教育行業專網，擁有了功能完備的市級數據中心，這為我市教育信息化的起步和發展提供了良好的環境基礎。現階段如何繼續發揮這一優勢，使教育信息化的應用效益最大化，實現教育信息化的可持續發展，推動教育教學和管理的深層次變革，便成為我們的工作重點。

一、問題的提出

城域網及數據中心建成后，我們便開始著手進行教育信息化由建設向應用的轉變，并在相當長的一段時間里，嘗試使用各種技術手段整合軟硬件資源，并在此基礎上尋求資源與服務的按需分配、動態擴展和綜合利用，結果卻不甚理想。究其原因是我們在經歷由信息化“建設階段”向“應用階段”過渡時，錯誤地定位了信息技術在教育中的作用，仍然把信息化的重心放在技術層面，閉門造車，忽視信息技術支持下的人的活動，忽視人對教育信息化的實際需求，進而導致信息技術與教育實踐嚴重脫節。我們開始意識到在信息化工作重點轉向應用后，信息技術雖然仍是信息化應用的重要組成部分，但是卻不再處于核心地位，而信息化應用核心是信息技術支持下的教學與管理活動。基于上述認識，我們提出了“教育云生態體系”的構建思路與應用策略。

“教育云生態體系”是由緊密圍繞教育的管理者、科研人員、教師、學生及社會公眾的應用需求，而構建出的五種不同的云應用所構成的生態整體。我們稱這五種不同的云應用為“五朵云”，它們分別是：云中心、云門戶、云認證、云教學和云數據。它們相互獨立、各司其責，但又相互關聯、銜接互通。其如見圖1所示。

圖1　沈陽教育云生態體系層次關系

其中云中心處于底部云層，提供軟硬件支撐；云門戶和云教學處于中間云層，提供滿足基本應用需求的業務服務；云認證作為服務對象與各業務應用之間銜接互通的接口；云數據處于頂部云層，作為數據的提煉與加工工具，為大數據及教育決策提供數據支持。每個“云層”都具有開放性，可以無限擴展、相互滲透、持續進化；云層間由下至上提供支撐，進而維系整個系統的平衡。

二、教育云生態體系具體構建與應用策略

1.云中心（C-DC：Cloud-Data Center）

沈陽教育城域網數據中心 （簡稱市級數據中心）始建于1999年。16年里，我們始終秉承科技引領、服務創新的建設宗旨，使其逐漸成為我市教育信息化建設的支撐核心。

2012年為我國云計算元年，人們對于云計算的實踐和思考更趨于成熟。這使得我們對數據中心建設也有了更多的理性思考與警惕。各級數據中心的建設，都在承受著機房空間、能耗成本、綠色環保等多重壓力，這一切都在要求數據中心建設必須做出相應的改變。而大規模的虛擬化改造，便成為我們向集約化、均衡化的綠色數據中心轉變所邁出的第一步。同時，這也成為教育云生態體系形成的起點和根基。

為達到集約化的目的，在2011年我們借助數據中心搬遷，完成了對所有軟硬件及應用系統摸底評估。隨即在2012年啟動小規模虛擬化改造，以求積累經驗。2013年虛擬化改造全面啟動，通過整合網絡、計算和存儲設備，改造機房結構、電力環境和環控系統，使市級數據中心90%的應用實現虛擬化，設備利用率提高29.7%，機架空間節省89.6%，設備能耗降低65.3%，環境能耗降30%。至此，將數據中心推向“云端”。

在解決市級數據中心自身問題的同時，我們也兼顧區縣及學校數據中心的建設與應用。我們以“運用信息技術手段解決城鄉教育均衡發展”作為突破口，著重解決薄弱區縣和學校在教育信息化建設中對數據中心的需求問題。我們延續市級數據中心建設思路，著手構建“四郊四縣”區域化虛擬數據中心（RVDC：Regional Virtual Data Center）。今年市級數據中心首先為我市四個縣建立4個RVDC，每個RVDC包含15～20臺虛擬服務器和20TB共享存儲，滿足縣教育局及直屬單位信息技術應用基本需求。同時計劃2016年將RVDC建設擴展到4個郊區。2017年底前按實際需求完成四郊四縣約300所學校，每校3～5臺虛擬服務器和10TB共享存儲的RVDC建設，滿足郊縣學校對信息技術應用基本需求。

經過三年的建設，云中心將在滿足市級數據中心自身及四郊四縣教育單位信息技術基本應用需求的同時，完成教育城域網IaaS層服務體系的建設。

2.云門戶（C-PW：Cloud-PortalW eb）

在過去相當長的一段時期里，無論是沈陽教育門戶網站建設，還是各個學校的學校網站建設，都在建設目標、需求、內容、標準、技術、安全、成本和管理等方面遇到了許多問題，進而導致我市教育網站建設嚴重滯后于基礎設施及應用系統建設。為解決上述問題，我們提出云門戶的構建與應用策略。

我們為云門戶設定了4個核心構成組件，它們是沈陽教育網門戶及微網門戶、沈陽基礎教育階段學校網站群及微網站群。并在建設與應用過程中嚴格遵循“一級建設，兩級應用”、“集中匯總，雙網拓展”原則。

“一級建設，兩級應用”是指將云門戶作為一套獨立的應用系統，由市級數據中心負責統一建設。建成后要求各級教育局及直屬單位、學校兩級用戶，通過其統一開展Web應用；“集中匯總，雙網拓展”是指由云門戶負責全市各級信息的匯總、整理，而后以各級單位網站為信息出口，面向傳統互聯網發布。同時以各級微網站為移動互聯網信息出口，面向移動互聯網發布，實現信息出口由顯示器向移動智能終端的延伸。

3.云教學（C-TL：Cloud-Teaching&Learning）

為使教育云生態體系能夠切實服務于教學，我們重新整合已有舊系統，建立起一套全新的“4+2知識供應體系”。

（1）“4”是指構成云教學的4個應用平臺

1）公益學堂

公益學堂是2013年為從源頭治理亂補課，切實減輕學生過重的課業負擔和家長的經濟負擔，而由市教育局主辦、市教育研究院承辦、全市名校名師傾力打造的品牌項目。我們將其整合入云教學，負責知識講授。它將課堂教學搬入網絡中，并以課程體系為綱，以細致入微的課程講授、提綱挈領的單元總結、把握全局的綜合拔高為內容，面向學生開展全學科的網絡授課。

2）微課系統

微課系統源于2014市政府為城鄉群眾辦實事工作內容中的“千節微課”項目，我們將其整合入云教學，負責知識強化。它以知識點為對象，將各學科的知識點獨立出來，分別用10～15分鐘的時間逐一講解、深度剖析，最終以微課的形式呈現給學生，同時它也是對公益學堂的授課形式與內容的補充。

3）慕課平臺

慕課平臺是我市2013數字校園關鍵技術攻關與示范項目，我們將其整合入云教學，負責知識擴展。它以開放式的組織形式（任何教師、學生，甚至家長均可參與慕課資源的建設），多元化的內容設置（課程的范圍不受限制，覆蓋了科技，社會和人文學科），為學生提供豐富知識、拓寬眼界的途徑。

4）人人通平臺

人人通平臺是我市落實“三通工程”的最后一個環節，我們將其整合入云教學，負責知識管理。它為師生提供空間功能和資源管理功能，幫助師生收錄、組織、分類、分析來自公益學堂、微課系統和慕課平臺的資源、信息和數據，最終為師生形成個性化的知識體系。

（2）“2”指的是我們依托云教學結起的兩張“知識體系網”

系統的功能體現一個系統與外部環境之間的功能變換，而決定系統具體功能的是系統的結構。為使云教學真正發揮指導教師教學與引導學生學習的功能，我們重新設計了它的資源結構，使其擺脫以往單純地充當資源平臺的角色，真正成為一個教與學的平臺。為此，我們在云教學中，拆分原有課程資源，將課程作為網元，并利用課程內容之間的關聯，結起了一張“知識體系網”，進而使知識的供給不再是“顆粒狀”的視頻資源，而是“網片狀”的知識體系。

第二張網來自學生在使用云教學各項應用的過程中，逐漸形成的“個人知識體系網”。它借助了人人通平臺的知識管理功能，收錄學生的學習行為軌跡，并對這些軌跡信息進行組織、分類和分析，最終為每個學生呈現出其獨有的知識體系網。學生可以通過這張網，了解自己的知識結構。

具備了“4+2知識供應體系”的云教學摒棄了單純的資源建設與應用方式，強化了資源間的相關性，進而能夠將網絡教學優勢充分發揮。

4.云認證（C-ID：Cloud-Identity）

教育云生態體系，始終將資源使用者、服務享用者——“人”置于核心位置。雖然人始終不變，但是人的角色會在其穿行于各個云應用之間時發生改變。那么如何在眾多角色中識別人，便成為教育云生態體系必須解決的問題。

為此，我們引入了云認證。云認證本身包含兩層含義：云認證中的“認證”體現其功能性，即身份認證的功能。它打通了教育云生態體系內云應用之間的通道，為處于云中的“人”提供應用的便利。這種便利不僅體現在“單點登錄”，更重要的是它將人與應用、服務、資源連接起來，明確了角色劃分、應用獲取、服務享用和資源歸屬，進而“盤活”了整個生態系統；云認證中的“云”體現其應用廣泛性，它為生態體系之外的應用向內整合，提供便利的途徑，進而使得諸如圖書借閱、宿寢管理、考勤簽到、場所準入、評價與檢測、師生個人信息關聯與管理等校內應用，以及公益場館、健康體檢、公共交通和定點消費等校外應用，納入教育生態體系之中成為可能。

云認證的核心構成組件是教育基礎數據庫和電子學生證融合平臺。前者為云認證提供底層數據支持，后者除本身即是一項獨立應用外，還扮演著“層間接口”的重要角色。總之，云認證將軟硬件平臺、應用系統、數據資源與其使用者聯系起來，使教育云生態體系中的“生態”特性得以發揮。

5.云數據（C-BD：Cloud-Big Data）

人類只要活動就會產生信息。人在整個教育云生態體系中的各種活動，勢必會產生大量的信息。對這些信息進行有目的地跟蹤、搜集和整理所得到的材料，將成為大數據應用的基礎，進而成為支持教育決策的重要依據。

目前，我們對于云數據的應用研究還處于起步階段，借助于教育云生態體系這個“信息容器”，我們構建了四個模型作為大數據應用的研究對象，寄希望于此，探索云數據支持大數據應用的可行性。這個四個模型分別是：通過云中心的RVDC運行數據，推演區域教育信息化實際應用水平；通過云門戶的內容與流量數據，推演特定時期公眾對教育的關注焦點和輿論熱點；通過云教學的資源應用數據，嘗試分析特定階段的學生對知識的整體需求和掌握程度，進而推演教學環節中是否存在問題；通過云教學的知識管理功能，獲取“個體大數據”，進而嘗試有針對性的知識推送。

雖然此項研究目前還處于探索階段，所建立的模式還不甚成熟。但是我們有理由相信，隨著建設的持續深入和功能的不斷完善，云數據終將成為我市教育大數據應用，以及教育決策支持的重要支撐。

目前沈陽教育云生態體系已初具雛形，雖然它還有諸多的不足，但是隨著我市教育信息化的深入發展，必能促使該體系更加完備。

［1］余勝泉，陳莉.構建和諧“信息生態”，突圍教育信息化困境［J］.中國遠程教育，2006（5）：19-24.

［2］余勝泉，趙興龍.基于信息生態觀的區域教育信息化推進［J］.中國電化教育，2009（8）：33-40.

［3］宋曉光.區域基礎教育階段學校網站站群系統的建設與應用［J］.中國現代教育裝備，2014（5）：10-11.

［4］宋曉光.網絡教學模式在信息技術教學中的應用與效果［J］.中國信息技術教育，2014（12）：129-130.

（編輯：楊馥紅）

G434

A

1673-8454（2016）03-0029-03

*本文為遼寧省教育科學規劃青年科研骨干專項重點課題 “信息技術與教學深度融合的推進策略研究”（課題編號：JGZXQCA002）研究成果。