基于云计算的校园教学云平台建设

引言

进入21世纪以来，随着信息化技术、计算机网络的迅速繁荣发展，信息技术越来越多地融入人们的学习生活中，国家在教育领域的改革也在逐步深入。云计算的出现，打开了校园信息化的新纪元，尤其是在以学习、科研、发展为重心的高校中，更要大力发展信息化。面对目前发展的新趋势，研究探索以云计算技术平台为基础的校园信息化建设，希望借助云平台帮助教师和学生提高学习质量和效率。

1云计算及其特点

早期的云计算概念是比较模糊的，主要指一种通过共享有限的软硬件资源，将信息提供给计算机和其他设备的计算方法。随着互联网的出现和飞速发展，以及高性能计算技术的进步，云计算依托现代互联网成为了重要的信息共享手段,它描述了一个基于互联网来增加应用和传递IT服务的新模型,一般通过互联网提供动态、可扩展和虚拟化的资源。

云计算包括基础设施、平台、应用三个逻辑层次，相应地提供基础设施即服务（laaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）等三个服务„IaaS包括计算和储存能力，用户可以通过互联网租赁或者搭建自己的应用系统；PaaS构建在云基础设施之上，为云应用程序开发者提供应用服务平台；SaaS是基于云平台开发的各类应用服务以及根据特定需要通过多重租用作为一项服务提供的完整应用程序。

云计算的特点主要包括超大规模、虚拟化、高可靠性、多功能性、高可扩展性等几个方面。

2目前高等教育信息化所面临的问题

目前在云计算方面，教育信息化所面临的主要问题：一是基础设施快速的更新速度和滞后的技术应用问题。虽然大多数高校的校园网络已经建成，但是有相当一部分仍然在闲置状态，没有充分利用。二是优质教育资源的缺乏以及分配不平衡。目前，我国大量高质量资源分布在个别众所周知的学校里，其他学校缺乏资源和其他共享传输条件，教育信息化的差距逐渐拉大。三是高校实验室分配全面，但实验室环境趋于传统化，无法全面培养学生的自主创新能力。

3校园教学云平台

3.1教育云

教育云是指将教育信息化所需的一切硬件资源利用虚拟化技术构建成一个巨大的虚拟资源池，以资源池为基础搭建面向学校和学生的服务平台。未来的教育需要信息技术的支持，教育云的出现打破了传统的信息技术化格局，其中资源管理者对现有的基础设施进行整合分配，使改造后的基础设施利用率大大提高。

根据高校教学环境的需求，结合三种服务模式，将高校教学云架构分为基础设施层、虚拟资源服务层、平台服务层、软件服务层和用户接入叫其中，基础设施层和虚拟资源服务层是整个教学云架构的基础。基础设施层[8]包括服务器、存储器和网络设备，由这些硬件组成数据中心，存储各种资源。平台服务层不仅提供了开发测试环境、公用API、Web服务API，还支持高校的课程改革、实验平台和创新能力培养工作。软件服务层应用各种工具软件简化工作流程，提高校园工作的效率。用户接入层可以应用各种PC机和终端浏览使用资源,享受云计算提供的便捷服务。

3.2校园教学云平台建设

利用laaS构建教学云服务。这种方式适合校园原有信息化服务比较完善的情况，如学校已经部署好管理系统、学生信息系统、学习管理系统等服务。由于想减少硬件更新升级和持续的维护费用，把这些已有的运转良好的服务迁移到云平台。这样学校就不必扩大数据中心，只需用云平台提供的基础设施服务就可以。

利用PaaS构建教学云服务。这种方式适合学生需要学习各种软件开发的高校。由于软件开发平台的购买和部署复杂昂贵，所以高校开始选择利用云计算中部署好的开发环境来教学。这样一间计算机实验室，就适合多种的软件开发教学,同时云计算能虚拟出各种操作系统来供软件作品的调试，节省了成本。

利用SaaS构建教学云服务。这种方式适合学校信息化程度不高的情况。SaaS云服务提供商已经搭建好了各种软件和应用，学校只需根据自身需求购买相应服务即可为师生提供更好的教学支持。

根据各高校的实际情况以及期望达到的目标，可以利用上述其中一种或综合利用它们共同建设校园云平台。目前，各高校在建设信息化校园过程中面临前文提到的问题，下面我们将一一解决这些问题。

由于教学中有很多的课程实验需要在不同的硬件物理结构、不同的操作系统和应用软件平台上进行，所以要求学校具备满足教学要求的实验设施。如果这些不同的软硬件平台都去购买的话，将是一笔极大的开支，并且在后续的管理和升级维护也将面临困难，甚至有的使用几次就闲置不用。基于云计算的教学实验平台可以提供三个层次的云计算服务（laaS、PaaS和SaaS）,正好可以满足在教学实验中对不同硬件、不同操作系统和平台、不同软件应用的需求。

因此，可以对基础设施进行虚拟化，形成动态的虚拟资源池。虚拟资源服务层利用虚拟机技术在软、硬件之间引入虚拟化层。虚拟化层可以应用独立的运行环境，避免因为硬件资源差异引起的问题，同时支持硬件资源的共享和多次利用，为教师和学生提供个人的独立环境，对于管理人员来说也节省了很多麻烦。服务器的虚拟化是将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台，不受物理上的界限，从而提高基础设施层资源的利用率，简化系统管理。存储虚拟化将物理存储虚拟化成逻辑存储，用户只访问逻辑存储，从而实现对分散的不同级别的存储系统整合。网络虚拟化是使用基于软件的抽象从物理网络元素中分离网络流量的一种方式，在一个物理网卡上虚拟出多个逻辑独立的网卡，使每个虚拟网卡具有独立的MAC地址。

在虚拟化技术基础上高校整合收集资源，建立校园私有云平台，方便教师和学生的学习生活。但是，现阶段国内大部分高校缺乏优质教育资源和平等的教育机会，教育信息资源分配不平衡。为解决这一普遍存在的教育问题，高校可以采用SaaS模式的云服务，只需要按月付费，不仅消除了额外的硬件、软件授权、安装、设置、维护和维修的成本，还为学生提供了基于网页的学习管理应用和教育资源，改善了数字信息化教学水平，提高了资源利用率。

高校教学过程中，学生要做课程的相关实验就得去相应的实验室，规定了时间地点，无法给学生自主创新的实验条件。基于校园云平台环境下，为学生建设虚拟桌面，学生获得自己的账号密码，就可以随时随地地进入校园网络，实验软件、实验进度都是学生自己之前保留的，不需要重新下载、重新安装，可以激发学生的创新能力。

4结语

本文探讨了基于云计算的校园教育云平台的架构，提出了面向教师和学生对教学资源使用的功能平台。通过高校全面统一地构建该平台，可以使校园里的各类资源得到有效利用，提高学生学习的效率和质量。此外，教育行业应大力发展校园教育云，实现资源的有效整合及共享，从根本上解决网络教育及传统教育面临的难题。

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