基于云計算的遠程教育研究與設計

孫鳴悅++劉陽

摘 要：中國疆域廣大、人口眾多，遠程教育的應用前景非常廣闊。把云計算的技術與方法運用到遠程教育系統的建設中，可以整合教學信息資源、提高資源的利用率、提升教學水平。該文討論了云計算技術的基本概念和使用背景，并對云計算技術可以解決的遠程教育問題進行了探討，最后在構建云計算技術下遠程教育學習環境提出了設計方案，為基于云計算的遠程教育系統的具體實現提供了有力支持。

關鍵詞：云計算技術 遠程教育 學習環境

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0099-02

隨著科學技術和經濟的快速發展，人們的求知欲望越來越高，希望通過知識來提升自己。為了滿足各類人群對于不同教育的需求，出現了越來越多樣化的教育模式。遠程教育就是在這個背景下誕生并取得長足發展，它填補了日常課堂教育的缺乏，在教育領域占據了關鍵地位。多年來這種教育一直發展迅速，但也遇到了技術上的局限，現在云計算技術的崛起并在遠程教育中得到應用，對于發展遠程教育提出了新的方向。

1 云計算的概述

1.1 云計算的概念

云計算的維基百科定義為：云計算將為用戶提供IT相關的能力服務，允許用戶在沒有相關技術知識和不具備設備操作能力基礎上，通過因特網獲得需要的服務。云計算包括因特網提供的用戶所需的服務和數據中心中提供應用服務的軟硬件設施，軟硬件設施組合起來即為云。目前在學界尚沒有對云計算進行一個全面的定義，但云計算的架構可以概括為：動態計算基礎設施；提供IT服務的目標；用戶自主獲得服務；云服務用戶平臺；計費功能。云計算的基本思想可以概括為：通過對于數字中心的計算資源整合，將計算資源虛擬化，向用戶提供計服務。

1.2 云計算體系結構

云計算平臺包含了大量并發的網絡計算服務的提供，利用虛擬化技術擴展每個服務器的容量，是一個巨大而且復雜的服務網絡。云計算平臺包括云端服務器、系統管理服務器以及資源監控系統等服務節點。云計算平臺提供各類用戶所需求的資源，通過云端服務器進行對數據的處理和存儲工作，并由云端服務器所在的數據中心負責集群管理數據。用戶可以通過Web瀏覽器進行云計算平臺的注冊、登錄以及資源配置。用戶注冊以后，獲取相應的權限，可以對于自己所需的服務進行服務定制。用戶確定好所需服務后，將服務請求發送到系統服務器。系統管理服務器對接收到的用戶申請服務的請求進行驗證，在驗證通過后分派計算資源，進行資源的智能化配置。資源監控系統實時監控云平臺資源的使用情況。為了確保資源平滑高效地分配到適當的用戶，資源監控系統需要做到各用戶需求資源的負載配置均衡。

1.3 云計算應用于遠程教育的背景

目前，我國各地區日益增長的學習需求在教育資源的不合理配置下不能得到滿足，主要是因為我國教育資源分布存在區域差異，同一地區存在重復建設的現象。同時，在技術上，現有的遠程教育系統存在使用方面的問題。面對日益增長的學習需求，這些問題嚴重阻礙了我國教育的發展，國家教育資源需要進一步整合集群管理。

1.3.1 學習需求不斷增長，同時學習資源不足

整個社會目前都在提倡終身學習的理念，人們對于學習的需求不斷增長，體現為多元化學習和靈活時間的學習。不僅是在校生接受教育，對于已經工作的社會人士甚至退休的老年人，都在尋求自身的知識完善，具有強烈的求學欲望。上海和太原等地逐漸引入了關于終身教育的地方性法律法規，鼓勵地方上繼續教育機構的建設，尋求滿足人們對學習的巨大需求。這些舉措是支持終身學習的好方法，但仍然不能滿足人民群眾學習需求的快速增長。對學習日益增長的需求和缺乏協調的學習資源是互相矛盾的，基于云計算的遠程教育系統是連接它們的紐帶。

1.3.2 教育資源分散

我國教育區域發展不平衡，教育資源配置較為集中，如中西部地區高等教育資源的缺口較大，如上海市就有10所211高校，南京也有8所211高校，12個中西部省份一省僅有一所211。這種教育資源配比的嚴重失衡造成了地區、大學間教育水平的區域差異。面對這種情況，基于云計算的遠程教育系統可以實現區域和機構之間的資源整合和共享，在一定程度上可以解決這種問題。

1.3.3 重復建設導致資源浪費

各地的繼續教育機構在政府的扶持下投入了大量資金，以滿足人們的教育需求，從而豐富學習資源。但一般來說，遠程教育資源規劃并不科學，其中存在的最嚴重的問題就是教育機構的重復性建設較多。同時，在線教育資源由于重復上傳，導致網絡帶寬相對較為緊張，接收教育資源的效率非常低。另外，由于學習資源不及時更新，使得高質量的教育資源不能共享，一定程度上降低了遠程教育的質量。

1.3.4 技術服務支持比較落后

遠程教育作為開放教育，對于遠程教育技術服務，最重要的是技術環境建設即硬件和軟件系統的建設。硬件、軟件系統包括遠程學習平臺和基于網絡的教育支持軟件。目前，用戶在登錄遠程教育資源服務器時需要多次登錄，想瀏覽相應的資源，必須逐級登錄服務器。這種多次登錄的形式使得使用網絡資源是非常麻煩和低效的。另外，由于資金面和技術的原因，部分地區的硬件和軟件建設仍然相對落后，遠遠不能滿足當前的需求。

2 基于云計算技術的遠程教育設計

（1）遠程教育的云計算系統建設。云計算系統的建設分為五級制。第一級是基礎設施建設所需的硬件和軟件設施，整合現有學校和教育培訓機構的節點數據，形成相對較大的數據資源中心，由基礎網絡設備、服務器終端和其他資源設備構成。第二級是虛擬資源池的業務應用，即基礎設施服務。它實現了對于第一級基礎設施軟硬件設施層的統一管理，包括數據計算服務、信息存儲和網絡通信的管理。第三級是用戶獲取平臺即服務所需的平臺服務。相應的軟件開發人員構建虛擬網絡資源池，為教育和教學應用軟件的開發測試環境，并構建數據庫，并兼容公共API、Web服務協議API平臺和接口。第四級為具體用戶服務所需要的軟件服務，即軟件服務。用戶通過自身的選擇操作來滿足自身的需求，如進行網絡教學視頻的點播，模擬實驗，查詢教學資源、論文文獻資源，參加教學會議和自身教學評估等。第五級為用戶授權，為各種用戶提供軟件的root權限和用戶的http協議。

（2）遠程教育下云計算技術的運行環境直接連接到被動和主動服務器。被動和主動服務器連接到負載均衡控制器，負載均衡控制器確定哪個服務器處于活動狀態。負載均衡控制器還確定哪個服務器需要管理負載，例如用戶的服務需求到來后由哪個服務器負責進行云計算。主動和被動服務器連接到存儲區域網絡和集群網絡架構。從存儲區域網絡服務器接收并處理的需要進行云計算的數據，并將所有初步計算后判斷有效的數據轉發到集群網絡架構，從而進行下一步計算。集群網絡架構具有大量的互連的計算機節點。這些節點中包含普通節點和控制節點，控制節點又確定哪些節點應當執行數據計算。一旦計算出數據，最終信息就會發回給用戶。如果控制節點出現故障并且無法正常工作，則另一個普通節點將成為控制節點。此種遠程教育的云計算模型的優點是不僅可以在校園內網提供云計算服務滿足遠程教育的需求，也可以讓用戶在家里通過操作電腦設置操縱手機或者IPAD來實現移動設備的登錄。這是云計算中心在遠程教育平臺不同媒介下的成果。統計計算的云數據通過使用云計算中心連接到遠程教育平臺和內網云數據庫。云計算中心內集群架構的最大優勢是它能讓需要獲得遠程教育的人通過在移動設備或筆記本電腦上運行云計算，獲取遠程教育。此模型的另一個優點是它提供遠程教育服務的連續性。

（3）云計算技術應用于遠程教育系統時，通過云計算中心和云數據庫進行數據管理，不再由學校本身進行管理維護，由外包的云計算中心的運營商進行。在遠程教育中應用的云計算技術完全基于互聯網產生作用。這種情況下用戶所有的互動和數據都需要通過互聯網，因此數據具有很高的安全風險。雖然遠程教育系統沒有對安全具有極高要求，但是教師和學生的信息，課程、課件、個人成績等私人數據或產生版權作用的作品，不可以對外泄露。這需要我們必須采用更可靠的技術和手段來確保云計算技術下遠程教育平臺的數據安全。在開發軟件的過程中，將用戶數據與軟件分離，并且在軟件運行之后，將用戶的新數據存儲在非軟件本地數據庫之下，例如，一個由用戶自己設置的隔離數據庫，并且不告知軟件服務運營商，可以對用戶的敏感數據提供保障。

3 結語

科學技術的發展促進了遠程教育模式的發展，云計算的發展為中國當代遠程教育的發展提供了技術支持。通過對云計算概念及其特征的分析和解釋，認為當前遠程教育中應用云計算技術是必須的。通過對遠程教育背景下云計算技術環境構建的說明，展現了新技術在遠程教育教學中的系統構建方法。未來云計算技術的前景十分廣闊。

參考文獻

[1] 田立鵬.基于云計算的遠程教育系統設計[J].電大理工，2013（2）：46-47.

[2] 李益騏，吳佳麗.基于云計算的新型遠程教育系統設計[J].西北大學學報：自然科學版，2012，42（1）：42-46.

[3] 徐春香.基于移動Agent的智能遠程教育系統的研究[J].黑龍江教育學院學報，2010，29（11）：50-51.

[4] 金敏.遠程教育系統的設計和實現[J].計算機光盤軟件與應用，2015（2）：271-272.

[5] 崔新會，何志強，趙秀明.云計算在提高遠程教育資源可用性方面的應用[J].制造業自動化，2011，36（6）：158-161.

[6] 楊海軍.基于云計算的遠程教育平臺的設計與應用[C].西南財經大學信息技術應用研究所，2011.