教育云渐成气候
在教育领域,2011年被认为是全国高等院校及教育改革发展的“机遇之年”——十二五规划,提出了我国教育产业与信息化产业相结合的指示方针,要求全国院校切实做好教育产业《云计算服务创新发展试点示范》的工作,云计算将成为国内高等教育人才培养与创新教育理念的核心技术。
莽莽神州大地,人们对“云”的热情持续升温。各地政府积极推动,各大高校率先尝试,在这变幻多端的“云”世界中,缔造着一朵引人瞩目的教育云。
教育与云的联姻
“云”理念深入人心
云计算作为一种服务的交付和使用模式,宣告了低成本提供超级计算服务的可能。要追溯云计算的历史,也许我们无法真正划清时间节点。有业内人士表示,云概念其实从十几年前就逐步演进。云计算作为一种商业计算模型,是从2007年兴起的。最初较为明确地提出云概念的是Google公司。云计算被认为是以按需、易扩展的方式获得所需的服务,这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是其他任意的服务。随后,云计算由于能与提倡共建、共享、共赢的新一代社会网络完美组合,因而迅速成为业界的焦点。自从云计算名动天下以来,各路厂商不断加入阵营,花样百出的云产品和云技术充斥市场。
嚣的背后是云计算理念的深入人心,继而成为互联网下一代的核心技术之一。北京科技大学网络中心主任杨扬认为云计算之所以成为新技术发展的必然趋势,是社会需求的推动(资源、成本、能源)造成的,它为以需求为导向的网络环境提供了一种全新的按需租用资源的业务模式。云计算通过虚拟化 IT资源,对现有的硬件资源进行动态的分配和管理,以租赁的方式将IT资源提供给用户,在节省投入成本的同时,平台提供的虚拟机和相关应用的租用还可以节省用户的大量时间。这种节省成本和时间的技术模式得到用户的青睐,给平台带来巨大的应用前景。教育云、健康云、文化创意云、农业云、商务云、金融云、科研云等,承载了不同的服务模式和应用体系,也承载了生产力发展的新机遇。
“云”给教育带来新机遇
自从2003年麻省理工学院推出开放课程的视频以来,耶鲁、哈佛、斯坦福等名校相继启动开放课程网络视频的服务,至今在网络上广为流传的名校开放课程视频已经囊括每一个学科的在线资源。
资源建设是教育信息化能否实现的重要保障之一,对我国教育信息化的发展具有非常深远的战略意义。市场研究机构计世资讯的一份调查报告指出:云计算在教育行业的应用将推动教育信息资源共享的建设。目前,教育行业已开始实施一些云计算项目,例如广州大学的基于云计算基础架构平台的集中化管理解决方案,为广州大学的不同用户提供各种资源系统和服务。
从优质资源整合到教育云建设,作为一种新兴的IT服务模式,云计算正在和教育教学紧密结合。同时,承载形式的不同,也在改变着人们对教育资源的重新认定,基于云计算技术,教育资源的概念和范畴不断扩大化,计算力资源、平台资源、知识与技能、数据资源、经验和分析,都已经成为教育资源更加丰富的外延。今天的教育资源不再只是单纯的数字信息资源,而是包括了计算、效能和环境的资源,从物理的存储状态,转变为泛在的服务交付。教育信息化建设将出现一个全新的层面,那就是教育云对多种信息资源的重组与优化,最终实现大范围、高效率的资源共享。
教育云是什么?
虽然还没有形成一朵真正意义上的“教育云”,但是一些机构很早就开始对教育云的应用进行研究,随着各种阶段性成果“浮出水面”,教育云渐成气候。早在2008年,华东师范大学就关注云计算在教育中的应用,现在正与多家企业探索教育云的架构设计与构建,包括与IBM中国研究院合作,利用IBM的语音识别云服务构建教学视频资源库、与上海华师京城合作研究“绿色班班通”服务云,与DELL合作在国内选点构建教育服务云试点。北京师范大学正拟构建面向全国师范院校和部分中小学的“教师教育数字资源云服务平台”。佛山科学技术学院正在构建的“智慧校园”示范工程中,基于云计算的教育资源平台是重要的组成部分。还有不少高校在升级网络基础架构时考虑转换到IaaS。
尚无统一定义
“教育云的定义还没有统一的说法。”华东师范大学教育信息系统工程研究中心主任祝智庭说。
尽管如此,仍有不少业内人士提出见仁见智的看法。北京师范大学信息网络中心主任刘臻认为,教育云就是将教育服务的资源通过云计算的模式提供给用户。它实质上是与以前在高校信息化中建立集中化管理模式和资源整合,建立公共的IT服务及资源应用的平台是相关的,是一种集成和发展。
佛山科学技术学院教育科学学院系主任李新晖表示,教育云是一个教育信息化服务平台。通过“一站式”应用和“云”的理念,打破教育的信息化边界,让所有学校、教师和学生拥有可用的、平等的平台。
中山大学网络与信息技术中心主任郭清顺表示,教育云是将教育技术理念、学习支持服务的理念、创新思维的理念等多种思想和技术融合,为用户提供优质教育服务的平台和方式。
无论教育云穿上什么样的“外衣”,它的实质都是以云计算架构为基础,深度集成整合各种资源、系统、服务,按需向用户提供租用或免费服务,满足用户在学习、科研、管理、生活、娱乐、社交等方面的需求。用户只要拥有网络和终端设备,就能够像使用水和电一样,随时随地随需地信手拈来教育资源。
用户可以获取哪些资源?华南理工大学信息网络研究中心主任陆以勤表示:“国内高校的资源主要集中在科研、教学、教育管理、文体等。广义的教育资源还包括人力资源,非人力资源大致分为公共资源和专业资源,所有这些资源都适合放在“云”上。”
凡是可以在云平台上应用的资源和系统,都应该是教育云所覆盖的。教育云聚集众多的应用的目的是为用户提供服务。“将来还会有更多的现实应用向云平台上迁移。”刘臻说。
共享教育资源的价值
目前,从国家层面上看,东西部数字鸿沟巨大,教育资源流向明显差异化,对教育公平造成很大的障碍,对建设终身学习、全民学习型社会提出挑战;从学校层面看,信息化建设在成绩斐然的同时,也存在不少问题:低水平重复建设,信息系统“孤岛”现象严重,教育资源难以开放共享,投入大量的人力、物力、财力,却未获得相应的效益等。社会亟待一种实现高效、公平的资源共享方式,而高校信息化的发展也正走向以需求为引导,以用户为中心的服务之路。教育云的概念就是在这样的背景下应运而生。
教育云是实现学习型社会,促进信息化发展的技术基础。在“云”之上能够建设大规模共享教育资源库,构建新型图书馆,打造教学科研“云”环境,创建网络学习平台,教育资源通过云计算和云存储平台提供给用户,可以节省投资、提高硬件系统的利用率、降低管理成本、扩大资源的使用范围,有利于资源的聚类、共享、升级、推送,解决教育资源分布不均,更新速度慢,共享程度低等问题,促进教育资源的均衡发展。
教育云平台的核心
教育云的本质与云计算以服务为导向的特性无缝契合,使得选择云计算作为基础架构变得顺理成章。“云计算平台是一个强大的‘云’网络,连接了大量并发的网络计算和服务,可利用虚拟化技术扩展每一个服务器的能力,将各自的资源通过云计算平台结合起来,提供超级计算和存储能力。”杨扬说。
他介绍了云计算平台的通用体系结构。该结构一般分为:1.云用户端:提供云用户请求服务的交互界面。2.服务目录:在云用户端界面生成相应的图标或列表的形式展示相关的服务。3.管理系统和部署工具:提供对用户的管理和资源服务。4.监控:监控和计量云系统资源的使用情况并做出迅速反应。5.服务器集群:虚拟的或物理的服务器,负责提供计算能力、数据存储和应用服务。
在通用体系结构的基础上,人们提出了三种服务形式:基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务 (SaaS)。有些高校已经在公认的结构和服务模式上做了进一步的探索和实践。中山大学将IaaS分解出一个NaaS层,目的是使系统更加灵活,资源更加便于管理,可以更加方便地为用户提供个性化的可定制的服务,同时也更方便地与外部资源进行整合,为用户提供透明的打包式的服务。
除引入一般的云计算体系结构之外,要构建一个良好的教育云,“关键是‘按需部署’,必须解决资源的动态可重构、监控和自动化部署等,而这些又需要以虚拟化、高性能存储、处理器、高速互联网等技术为基础。特别注意研究资源的动态可重构、自动化部署、资源监控、虚拟化、高性能存储、处理器等关键技术。”李新晖说。
除此之外,资源池的建立,资源管理与调度,支持SaaS业务系统的软件平台(PaaS)和一些中间件平台等都是关键环节。
教育云的建设与应用构建模式
构建模式
“政府主导,整体规划,校企参与,这种构建教育云的模式是比较好的。”刘臻表示。
从美国、日本等国外政府对“云”的介入力度来看,政府主导的氛围已经形成。我国也已经明确了以云计算技术为技术手段,提倡以整体规划、区域示范为原则,建设优质教育资源共享公共服务平台,逐步建成覆盖全国的教育资源共享服务体系。据悉,厦门市教育局正面向教育系统牵头构建教育云。厦门各学校、校区将建立教育的“小云”,再由市教育局整合各校各区设备建立教育系统的“大云”,配合“台湾云”,让学生在“云”上自由驰骋,进行个性化的学习。“由政府主导的教育云的建设与运营将是一种机制创新,实际上每一个省都可建立相应的公共服务平台。”业内人士评价。
典型应用
在新技术、新服务模式的催生下,全新的,基于新一代网络的,倡导按需租用和共同维护的教育云横空出世。当前,教育云的典型应用在高性能计算和教学。
在进行高性能计算平台建设时,主要是解决资源共享的问题。很多学校的学院和学科都各自建立小型计算机集群系统,这就会造成软硬件投资浪费、使用不充分或者不够用等弊端。而教育云平台利用虚拟化技术,聚集和整合软硬件资源,弱化硬件、软件、数据、网络、存储等IT系统不同层面资源之间的物理依赖,达到集约化和透明化管理,实现动态调配和按需使用,提高计算资源的弹性和灵活重组,解决了资源共享的有效性、灵活性和易管理性。在这方面,北京工业大学的校园云平台是一个先行的例子。
据北京工业大学网格中心副主任邸瑞华介绍,该平台从2009年实施并已投入使用,为科研和教学服务,得到北京市的支持。
教学可以说是教育云最重要的应用之一。李新晖认为,教育云有希望解决“教育不平等”的问题。在高校间开展教学资源的整合,既可以应对高校扩招所形成的对教学资源需求的持续增长与教育投入增长不足、教学资源相对短缺所形成的矛盾,又可以提高优质教学资源的利用率,让更多的大学生获得优质的受教育机会。教育云将有助于构建学校教学环境(SLE)、群体学习环境(CLE)、学生个人自主学习环境(PLE)三类教学环境和教学信息自动传递系统、教师指导调控系统、学生自主学习系统三类教学系统。学习者可以通过云计算提供的环境、资源和服务,自由地选择学习内容和学习方式,实现网络学习。 “云计算”环境下的学习模式基本可分为三种:1.大规模实时互动知识传授;2.个性化自主学习;3.社区式交流讨论。佛山科学技术学院正在构建的“智慧校园”示范工程就充分体现了教育云的优势:随时随地的个性化学习,互动、协作、探究式的教学,及时的家校互通和智能化的学校管理等。
教育云的挑战之旅
教育云无疑是众望所归。虽然业界仍然存在一些争论,大体焦点都聚集在对“云计算”本身炒作过热的质疑。但是教育云的理念得到认同已无可争议。
然而,教育云毕竟是新生事物,对于教育界来说,走向教育云之路将有多坎坷更让人关注。
首先,教育云缺乏明确的建设、应用、运行机制。“如果能形成得到社会认可的规则,那么就有利于推进教育云,容易形成共建共享的默契。这不是一两年可以解决的。”刘臻说。
其次,教育云的标准还没有统一规范。云计算本身就缺乏统一的标准,在云平台上运行的应用系统又千差万别,难以有统一的资源管理、资源发布、资源应用。
目前,国内已经有一些高校在进行教育云上的创新应用的标准制定工作,比如,华东师范大学正领衔电子书包标准的制定工作,华中师范大学正在制定虚拟实验室的相关标准。
其三,存放在云平台上的数据存在各种安全风险。云平台本身的安全性,云平台如何保证业务正常运转,云平台管理方的信用的可靠程度如何鉴定,都是用户不得不保持谨慎态度的原因。亚马逊云数据中心近期出现大规模的服务中断事故,业内人士表示,该事件将促使许多机构重新考虑是否将他们的IT资源移植到那些他们无法控制的云计算数据中心。
教育云面临的其他挑战还包括:云计算本身的网络流量、数据存储、应用加速及能耗等技术问题,应用系统的部署和迁移问题,各个单位的利益与管理体制的差异而对系统协调形成的桎梏,商业软件构建云服务的高成本,三网融合、三屏融合等对教育云带来的新思考,新技术对旧有IT应用模式的冲击,寻找一种对参与方都有利的运营模式等。
教育云是一项复杂的系统工程,在前进的路上难免有各种“绊脚石”,但教育云已经离我们不远了。