基于云計算的教育平臺研究與設計

邱素貞

摘 要 本文針對教育信息化技術發展趨勢，運用云計算技術對教育平臺開發背景、設計思想、實現技術進行研究，對平臺架構進行設計，實現教育信息資源的整合與共享，促進教育公平發展、統籌發展。

關鍵詞 云計算 教育平臺 設計思想

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.07.006

隨著教育改革的不斷深化和信息化的全面推進，我國在教育信息化領域取得了一定的成就。在教育信息化領域建設過程中已開發眾多應用平臺，但由于平臺分散建設，資源分散，分布不均，無法實現共享利用，如何整合資源以適應新挑戰也就成為了進一步促進教育信息化發展不得不考慮的問題。目前教育信息化建設將面臨為區域所有用戶提供統一綜合的教育信息化服務的難題，而當今云計算技術的發展將使這些難題迎刃而解。

1 平臺開發背景

根據《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十二個五年規劃的建議》明確提出了“頂層設計”的思想，要求要重視改革頂層設計和總體規劃，在重點領域和關鍵環節取得突破。針對當前教育信息資源分散，缺乏整合的情況，按照“十二五規劃”要求，通過一個完整的頂層設計、一個完整的體系架構把基礎平臺構建起來，使得現有信息資源得以有效整合共享，這是教育發展的必然方向。

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》提出了今后十年我國教育改革發展要貫徹優先發展、育人為本、改革創新、促進公平、提高質量的方針。隨著教育云平臺的運行和模式推廣，將會推進教育行業的改革創新，提高學校的教育質量，促進教育朝著公平、均衡、可持續的方向發展。[1]

云計算熱潮的涌起帶給教育行業的也是革命性的變化。云計算的海量存儲、分布式計算、快速定制服務、集約化建設與管理等特色功能，使得云教育平臺能夠安全可靠、高效穩定地支撐整個城市乃至一個地區的教育服務需求。

如何按照“十二五”規劃要求，順應教育產業及云計算技術發展的潮流，實現教育資源的整合利用，為地區教育活動提供全面的信息化支持服務成為教育領域亟待解決的問題。

2 設計思想

統一開發云教育平臺，為全市、各區、各學校提供數字化校園、教育資源、教育管理、教育公共服務等四類應用服務，遵循“統建、統管、統用”的原則，在一個平臺上構建覆蓋“市—區—街道—學?！钡亩嗉壗逃芾眢w系，覆蓋各種教育模式的教育體系及教研體系，如基礎教育、成人職業教育、民辦教育、社區教育及家庭教育等教育服務體系。

利用云教育平臺，打造以資源為核心的良性生態鏈，通過云平臺的生態循環過程來反復地提高教育教學資源庫的質量，形成通過云平臺充分匯聚全市各類資源，再實現資源的柔性匯聚和演化，最終實現市、區、各校等不同等級的資源共享，以形成教育資源共建共享機制，從而快速豐富和完善教育教學資源庫。[2]

依托云教育平臺，采用“云+端”的技術模式，廣泛開展云教室、云書包的等云端應用。云端應用作為新的云服務消費體，帶動云內容、云服務的快速發展；云平臺有效提高云端設備的使用價值，快速推動云書包、云教室、教學軟件等教育應用及數字教材、電子教案、媒體資源等教育資源產業的發展，同時推動智能手機、平板電腦、電子白板等相關產業的發展，形成包括云應用服務、智能終端、教育應用軟件、教育內容為代表的創新產業鏈及產業集群。

3 總體架構

根據云教育平臺的設計思想，平臺開發采用“云+端”的方式進行，包括云教育平臺的服務平臺及云端服務兩部分組成，構成完整的云教育平臺服務生態鏈。其中云端服務包括云書包（同時供學生與老師使用）、云課堂及手機應用等；云服務平臺為各類用戶提供軟件即服務（SaaS）、平臺即服務（PaaS）、基礎設施即服務（IaaS）三層服務。

軟件即服務（SaaS）：這是提供給教師、教育管理者、學生、家長等用戶的應用服務，是云教育平臺開發重點和主要目標之一。主要提供包括教育服務四大應用服務體系的專有云服務及公有云服務。

平臺即服務（PaaS）：為云教育平臺提供必要的資源聚合支撐、共享交換支撐，數據支撐等。

基礎設施即服務（PaaS）：服務器、網絡、存儲、安全設備等組成，在此基礎上的基礎設施云化服務平臺實現在基礎設施的云化，為各類用戶提供虛擬機/來賓OS、應用容器服務、SQL數據存儲服務、NoSQL數據存儲服務、 虛擬平臺創建、虛擬平臺回收等服務。并實現IaaS層資源的運營。

云端服務：包括手機終端應用、云書包應用、云課堂應用等，擴展云平臺的服務范圍及能力，有效加強教學互動、擴展課堂空間等。

四個保障體系：包括云計算服務體系、云計算治理體系、云計算安全體系、云計算標準體系保障云教育平臺開發按規劃設計正常進行。

4 平臺詳細設計

4.1 云服務平臺設計

4.1.1 IaaS服務設計

在基礎設施平臺的建設中，采用業界成熟的“以虛擬服務資源池為中心，八項運維管理為保障”的P&M（servicepoolandmanagerment）模型。

虛擬服務資源池：包括虛擬化服務器、虛擬化存儲、虛擬化網絡、負載均衡、安全與備份設備等，以“虛擬一切資源”為目標，實現資源的整合，對工作負載的優化管理，流程的自動化，以及優化服務交付能力。對基礎設施的虛擬化，將計算能力、存儲能力等形成各類資源池，以此為基礎，按向租戶提供IaaS服務。

八項運維管理：包括云數據引擎、云應用引擎、云安全訪問網關、租戶溝通服務、租戶資費管理、租戶關系管理、云計算中心門戶、虛擬設備管理等。八項運維管理分二類，一類是對虛擬服務資源池的管理監控，一類是對租用虛擬服務資源池的租戶的管理和服務。

4.1.2 PaaS服務設計endprint

本平臺PaaS服務設計主要由云共享交換平臺、云資源聚合中間件平臺、云格網站群平臺、大數據計算平臺等構成。

云共享交換平臺主要由云服務總線、云資源目錄、云服務網關、云橋構成。云共享交換平臺提供云資源整合、云資源注冊編目、云服務生成、異構數據橋接、云資源共享、云服務治理、云服務部署等服務組成。

云聚合中間件平臺主要是針對組織應用集成和組織數據集成的需求，為教育信息化提供的符合SOA理念的、標準化、輕量級的解決方案。云聚合中間件平臺，由個人桌面門戶應用（ Portal Application）、基礎門戶架構（ Portal Foundation）和七大應用池（ Server）組成， 七大池分別為平臺用戶池、應用資源池、數據服務池、流程服務池、展現服務池、數據魔方池、代碼初始池。

云格網站群平臺采用新型的網站群格建設模式，基于SharePoint實現，依靠SharePoint Foundation技術為列表和庫、網站管理及網站自定義提供熟悉的一致框架。通過云聚合中間件平臺將各異構分系統的所有業務應用服務，整合到大門戶以及各分部站點里面，實現信息發布、信息互動、信息共享、資源管理、多類型信息接入等功能。

大數據計算平臺采用支持海量數據存儲的分布式Nosql數據庫和當前最流行、最先進、最穩定可靠的分布式計算基礎架構Hadoop進行開發。

4.1.3 SaaS服務設計

教育云平臺以SaaS服務方式實現教育的共性應用服務，以低價高質的服務來提高教育的教學、科研、管理水平。教育云平臺的SaaS服務由教育管理服務體系、云端校園服務體系、教育資源服務體系和教育公共服務體系等四大體系組成，通過聚合各類應用系統，實現教育應用服務的不同粒度的組合，形成區域教育應用中心，統一為用戶提供四大體系的SaaS層應用服務。

4.2 云端服務設計

云端服務的云書包主要是針對學生、教師，為其深度定制的專用平板電腦系統，以提高教育信息化，整合豐富的學習資源為目標，設計采用觸控效果，以達到操作更便捷、更人性化，還需提供更加豐富的教育信息化功能，如數字化教育、教學資源等，使其成為一個真正的“數字化書包”。云書包還可以使用WIFI、4G網絡，保持與教育云網絡聯通，通過REST形式的webservice與教育云對接，成為一個整合集成教育云社交網絡、教育教學資源社區以及數字化的課本、作業、考試等的智能學習交互平臺。

5 結束語

云教育平臺的建成將以信息化手段輔助各學校合理配置學校資源，通過教學資源的共享解決教學目標設計、教學資源配置、教學平臺開發、教學運行組織等制約教學質量的突出問題，將各種教育資源、課件資源、視頻教學等資源在整個區域公、民辦學校進行共享使用，實現教育資源的共用共享，實現教育資源網絡化、均衡化，使教育資源發揮最大效益。

參考文獻

[1] 中央政府門戶網站中國要聞URL：http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

[2] 錢文靜，鄧仲華.云計算與信息資源共享管理[J].圖書與情報，2009.4：23-26.endprint