高等教育數字化轉型中的云平臺構建與應用

王永培

（南京審計大學，江蘇南京 211815）

一、引言

隨著大數據、云服務、機器學習等數字技術的發展和應用，人類社會正經歷著前所未有的數字化變革，眾多領域面臨著全面而系統的數字化轉型。鑒于教育在人類技術和文明發展延續中的關鍵作用，聯合國教科文組織向全球發出“使用信息技術實現教育2030”倡議，在全球范圍內推動各層次教育數字化轉型。我國作為數字大國，肩負著以教育數字化實現數字中國建設的歷史重任。高等教育在培養各領域現代化人才上發揮著基礎性作用，選擇恰當的教育云平臺模式，以資源節約、效率增進和安全可靠為依歸，推動高等教育數字化轉型，是未來評價高等教育成效的重要指標。

二、高等教育數字化轉型中的“云”興起

黨的二十大報告指出，“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐”。高等教育更是肩負著培養符合中國式現代化要求的高素質人才的歷史重任。隨著數字技術的不斷發展和廣泛應用，以教育云為核心的高等教育數字化轉型加速推進，引領高等教育教學方式的變革。新冠疫情促使高等院校接受在線教學，客觀上進一步加速了高等教育數字化轉型的進程，推動了云技術在高等教育中的大范圍應用。云計算在高等教育中最流行的用途之一是大學生可以通過虛擬教室進行在線學習。事實上，相關研究表明，越來越多的高校正在或計劃在未來五年內使用基于云的解決方案進行在線教學。就國內外教育發展趨勢來看，越來越多的高校也正在遠離傳統的學生信息系統，嘗試采用基于云的替代方案。

高等教育數字化資源越來越豐富，這也給高校數字化教育資源管理帶來較大挑戰，如數字化管理的預算成本、數字資源許可問題，以及軟件和硬件的集成和管理問題等。在克服這些挑戰并提供一種以經濟、高效的方式操作信息系統的替代方法時，云計算發揮著巨大的作用，是推進高等教育數字化轉型、促進高等教育資源優化配置的重要途經[1]。在具體應用和軟件平臺建設方面，云技術已經成為高等教育數字化變革的核心技術，在全球范圍內快速推廣。Dropbox、GoogleAppsforEducation、Microsoft 365 等提供了廣泛應用于教育的云應用程序。聯合國教科文組織曾推薦一些在線應用程序，如黑板、Century-Tech、ClassDojo 和Google Classroom，這些應用程序也可用于教育領域。國內的中國大學MOOC（慕課）、學堂在線、超星、智慧樹、騰訊課堂、網易云課堂等云教育平臺也為高等教育提供了大量的云服務。

高等教育中云計算技術的大范圍應用在個性化學習、經濟性、彈性、可測量性、可訪問性、低碳排放和標準化等方面具有眾多益處，但在安全性、合規性、可靠性、隱私保護及云技術的復雜性等方面面臨眾多挑戰。高校正經歷著云計算信息服務革命的關鍵時期，選擇合適的云教育和云服務模式，高效地嵌入一體化的教育體系，是適應新時代教育方式變革的重要前提和關鍵所在。

三、高等教育云平臺構建模式

目前，云技術在具體應用中主要有4 種模式：公共云模式、私有云模式、社區云模式和混合云模式。基于高等教育辦學層次和規模，以及一些影響云服務成功的關鍵因素，即云數據安全性、可用性和可靠性、可定制服務級別協議、網絡帶寬、兼容性、技術支持、管理支持、人力和資源準備、復雜性、成本靈活性和易用性等，研究人員為高校提供了3 種教育云模式，即大學私有云模式、大學城社會云模式和大學混合云模式。

（一）大學私有云模式

所謂私有云模式，是指數據和流程將在每所大學內進行管理。每所大學都可以通過自己的IT 資源建立。這種結構是現代高校最常用的云模式。私有云模式由其所屬高校私有，因此，所提供的是私有云服務。通過大學私有云，高校能夠向其云用戶提供SaaS、PaaS 和IaaS 云服務。云用戶包括高校的教師、學生、研究人員、IT 員工和管理員等，他們只在自己的高校范圍內提供或接受云服務，共享云資源。在當前技術背景下，高校可以根據其用戶需求在面向服務的體系結構中開發云服務。在這種云結構中，高校自己制作信息服務的內容，并在技術上使用校內數據庫、Web 服務器等IT 結構[2]。在大學私有云模式中，云服務/應用程序的優先級將由高校根據自身的網絡能力、容量、事務等級等實際情況自主選擇。

在具體實踐方面，許多高校建立了專屬私有云平臺。例如，武漢大學建設共享服務器云平臺——“珞珈云”，不斷擴大云平臺虛擬機在教育資源管理中的份額，以超融合架構方式建設共享服務器群，通過校內數以百計的應用系統支撐千臺虛擬機資源，達到網絡、存儲和資源計算的統一、全面虛擬化，實現關鍵核心業務云上配置；南京理工大學通過超融合技術建設、優化學校私有云平臺，將老舊設備替換為虛擬化平臺，著重存儲、計算和網絡資源的全過程虛擬化，通過私有云提高資源利用率，保障信息安全性和可靠性。

（二）大學城社會云模式

大學城是高等教育資源的集聚區，是推動高等教育現代化的主戰場。大學城社會云模式是一個涵蓋大學城中成員大學信息服務的社區云。有且僅有大學城社會云模式中的用戶擁有通過框架中提供的門戶結構使用云服務/應用程序的權限。通過使用自己的IT 資源，大學城社會云模式提供選定的分類SaaS、PaaS 和IaaS 云服務。大學城社會云模式成員可以與其他成員共享任何云服務/應用程序。何時及如何共享云服務/應用程序取決于大學城社會云模式成員簽訂的共同協議。大學城社會云模式的云用戶包括大學城范圍內各高校的教師、學生、研究人員、IT 員工和管理員等，他們是社區云結構的成員[3]。該模式將提供屬于高校全體成員的云服務。這種社區云結構允許高校在云成員之間共享資源。災難恢復和備份過程等技術問題將由大學城中成員共同實施。該結構包括選定的社會云服務/應用程序和其他云服務/應用程序，能夠促進大學城高等教育資源的優化配置。

大學城社會云模式的最大優勢在于實現大學城內的高等教育資源共享，整合大學城內優勢資源，避免重復建設導致的資源浪費。例如，深圳大學城云計算公共服務平臺是全國首個大學城社會云模式的云計算平臺，面向大學城內的科研機構、高校及其他相關教育科研機構等提供云計算服務；基于5G 搭建的信息基礎設施，上海松江大學城建設全國首個“5G+無邊界大學城”，在云計算、人工智能，以及元宇宙等技術支撐下實現高校人才的復合化培養。以新型基礎設施為支撐實現大學城內資源的集約化管理，通過云共享平臺提供業務應用、數據服務等方面的基礎技術支撐，達到教育資源的融合共享，形成匯聚知識、技術和創新元素的大學城資源池，為數字中國、創新中國做出突出貢獻。

（三）大學混合云模式

混合云包含兩個或多個私有、社區或公共云結構的組合，因此具有更復雜的結構。作為云計算的一種形態，混合云能夠協同私有云和公有云，能夠全面提高跨云資源優化利用，協同優化跨云、跨地域的IT 基礎設施。教育部等六部門發布《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》（以下簡稱“意見”）。該“意見”明確指出要構建新型數據中心，支持省級教育行政部門通過混合云模式建設教育云。混合云模式借助“5G 多域專網+高校混合云”平臺，在5G 網絡和“三云”基礎設施的支撐下，在智慧教學資源服務、智慧教學環境及教學服務、智慧校園管理服務，以及校園信息化基礎設施升級服務等領域全面提升教育數字化、智能化管理水平。

混合云集成公有云、私有云的雙重優勢，既能實現云計算系統的規模經濟效益，又能使數據安全性得到有效保障。在云計算普及率不斷提高的趨勢下，高校虛擬化平臺成為資源分配的主流，混合云平臺能夠帶來資源統一和管理簡化、安全與便捷的雙重收益。在混合云平臺中，高校仍然負責統一管理網絡資源，具有資源管控的絕對主導權，不同的是，通過混合云平臺可以實現資源申請審批流程的快速化、批量化處理，在網絡技術中心統一分配調度下減少網絡堵塞。對于高校來說，混合云中的公有云模塊主要負責學校敏感度低、保密要求不高的非關鍵業務。混合云中的私有云模塊主要負責學校敏感度高、保密層級高的業務[4]。例如，華云數據為高校搭建校園混合云平臺，采用計算存儲網絡融合部署、多節點集群、全冗余架構、單點故障自動遷移等技術，支撐不同高校的靈活彈性、安全可靠等特性需求。其所構建的混合云管理平臺支持異構資源統一管理、PaaS 資源一體化、虛擬數據中心管理、公有云納管、統一身份認證、多集群的監控管理、裸機納管、多芯多棧彈性部署等，可以滿足復雜的計算場景需求。

四、高等教育云平臺應用的幾個關鍵問題

一是高校云教育平臺的資源集成和安全風險問題。高校將教育數據存儲在云中，實際上就是將其委托給第三方。第三方的安全和隱私保護能力決定著數據安全。許多高校還面臨著解決云系統與現有系統的集成和互操作性問題。如何安全可靠地將云系統與高校的學生管理系統、學習管理系統和電子郵件系統集成，是云教育模式建設需要考慮的重要問題。由于云解決方案是通過互聯網提供的，需要能夠與高校已經使用的軟件和硬件一起工作。高校已有信息系統必須能夠與即將使用的云系統對接。但是，不同的系統通常具有不同的規范和要求，因此，這可能很難實現。高校教育資源遷移到單一的基于云的平臺需要找到一種方法將所有資源集成到一個一體化平臺上。選擇不同的云模式面臨著更多的資金和人力成本，也承擔著不同的風險等級和數據安全問題。

二是高校教職人員和在校大學生云教育技術培訓成本問題。獲得可靠的支持和培訓是高等教育云計算應用面臨的巨大挑戰。非計算機專業的高校教職人員很難全面了解不同云服務模式的所有特性和功能，開展全面系統的培訓需要大量的資金支持。云供應商提供的支持和培訓方法并不適用于某些高校的人才結構，比如，一些以文科為主的高校，在接受云教育技術培訓上需要克服更多困難。盡管云供應商通常提供現代技術驅動的支持服務，包括在線手冊和教程、電話和電子郵件支持，以及虛擬培訓課程等，但在具體實踐中的實際效果并不佳。因此，針對不同的云教育模式開展高校教職人員和在校大學生的云技術培訓，是部署云技術平臺和服務必須考慮的重要因素。

三是高等教育基于異質性云模式的協調管理和優化治理問題。遷移到云計算平臺需要很多劇變和變化。對于有很多復雜系統和流程需要考慮的高校來說，需要大幅度變更管理模式甚至組織機構。高等教育中云計算環境治理在高等教育環境中決定云服務的使用過程。其核心在于確定誰有權做出決定，以及如何做出這些決定。在傳統的IT 環境中，權力屬于IT 部門，而在基于云的環境中權力可能在學校或地區管理部門。在行業層面克服該挑戰的方法是與教育部門聯合起來組建聯合體。該聯合體將負責制定治理標準，并確保所有成員遵守這些標準。這種社會云模式負責管理其成員的共享資源。但考慮到這種類似“校園聯盟”的方式也將帶來數據安全和其他管理問題，需要高校之間相互協調，以及管理機構的協同指導[5]。

四是高等教育的云服務供應商鎖定和退出成本問題。供應商鎖定是許多高校面臨的主要挑戰。高校一旦與某個云供應商簽訂合同，就面臨著被云服務供應商“成功鎖定”的問題。高校會在一定時間內被鎖定使用該供應商提供的服務，限制其在需要時切換到其他供應商的能力。當供應商擁有巨大的市場份額，以至于高校很難或不可能轉向競爭產品時，其所帶來的風險和成本不可估量。例如，如果高校的所有計算機都在運行MicrosoftWindows，一但高校決定切換到Google Chrome 操作系統，這就需要面臨大量的遷移成本，尤其對于私有云模式的高校，這個問題更加嚴重。

五是高校教育云模式選擇中的教育質量提升問題。高校需要及時掌握學生、教職工情況和資源動態，以便提供優質教育，將科技文化融入理論教學[6]。但隨著云計算的發展，這種控制水平越來越難以維持。在云教育模式下，高校必須放棄傳統教學中對學生學習環境和教學材料的嚴格控制，學生過于依賴技術，難以批判性地思考或獨立學習，由此阻礙教育質量提升。此外，如果高校的網絡連接不可靠則會嚴重影響云平臺的訪問和使用。例如，由于網絡不穩定，網上考試的質量并不理想，因此，需要實施云存儲解決方案，允許脫機訪問和編輯文件，然后在網絡穩定時與云同步。

五、結束語

數字中國建設離不開數字人才和數字教育，而教育的數字化轉型是培養數字人才和推動數字教育的基礎和保障。高等教育云平臺建設面臨多重模式選擇。各高校應根據自身的辦學層次、辦學條件及辦學目標，制定適合自身發展的云平臺建設思路，同時，加強高校之間的協調合作，最大限度利用和整合公共資源，打通資源共享的壁壘，充分發揮教育數字化帶來的資源整合和效率增加作用，提高云平臺的效能。此外，在云平臺建設中，還應解決技術培訓成本、供應商鎖定、資源集成的安全風險，以及教育質量提升力度不夠等問題，全面提升高等教育云平臺構建質量。