广播电视大学云计算教学平台的构建探索

李伟林，陈 戍

(嘉兴广播电视大学，浙江嘉兴 314000)

广播电视大学云计算教学平台的构建探索

李伟林，陈 戍*

(嘉兴广播电视大学，浙江嘉兴 314000)

现有的电大在线教学平台教学资源共享性差，使用效率低，存在资源重复建设、系统扩充能力弱、维护成本高的不足。而云计算以其独特的优势成为信息技术发展的方向，也是未来网络学习的基本环境与平台。本文通过研究云计算在教学中的优势，设计了基于云计算的新型在线远程教学平台的平台架构及运作模式，以期促进电大网络学习环境的改善，提高电大办学水平。

云计算;电大在线;教学平台;构建

1999年6月教育部启动了“中央广播电视大学人才培养模式改革和开放教育试点”项目的研究工作，为了改变传统的远程教育模式，适应试点项目的需要，广播电视大学于2001年利用计算机网络构建了“中央—省校—分校”三级现代远程教育教学平台——电大在线远程教学平台(以下简称“电大在线”)。10年来，作为开放教育的教学和学习支持服务的主要平台，电大在线发挥了重要的作用。然而，随着计算机技术和通讯技术的飞速发展，基于互联网的各种新技术不断涌现，现有的电大在线平台已跟不上技术发展的需要。在《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020年)》中也明确指出，将广播电视大学的教育信息化建设纳入国家信息化发展整体战略，并提出要“大力发展现代远程教育，建设以卫星、电视和互联网等为载体的远程开放继续教育及公共服务平台，为学习者提供方便、灵活、个性化的学习条件”。因此，进一步提高电大信息化水平，构建基于云计算的电大在线远程教学平台(以下简称“电大在线云”)势在必行。

一、云计算的内涵

根据百度百科上的解释，云计算是指通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助SaaS(Software－as－a－Service，软件即服务)、PaaS(Platform －as－a－Service，平台即服务)、IaaS(Infrastructure as a Service，基础设施即服务)、MSP(Managing Successful Programme，成功的项目群管理)等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力，进而减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力。

云计算在远程教育中已经逐步得到应用，近年来，国内外很多高校都在探索利用云计算提供的服务来辅助教育教学活动的开展。2007年10月，Google和IBM联合宣布推广“云计算”的计划，包括卡内基梅隆大学、斯坦福大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校在内的多所高校都参加了该项计划。［1］2008 年初，Google率先与国内的清华大学展开了云计算教育研究，随后其它IT巨头也推出了相应的云计算教育项目，例如:IBM的“蓝云”计划，Amazon的“云计算开放式基金”等，这类研究为企业与教育之间搭建了合作的桥梁，促进云计算在教育领域中的推广。

云计算的基本原理是［2］:用户所需的应用程序并不需要运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网的大规模服务器集群中。用户所处理的数据也并不存储在本地，而是保存在互联网的数据中心里面。无论是企业还是个人，都能在云上实现随需随用。用户终端的功能被大大简化，而诸多复杂的功能都将转移到终端背后的云中去完成。从云计算的应用情况来看，如果客户端分布广泛且数量众多，则云计算是一种最为合适的选择，而电大是一个全国性的办学网络，电大的老师和学生分布在全国各个角落，使用云技术之后，将消除距离这个概念，所有的电大师生都可以通过较简单的设备享受较为强大的云服务，并在云中开展学习与交流。因而，云计算的出现，对于我们建立一个统一、开放灵活的电大在线云平台有着重要的意义。

二、电大在线教学平台现状

电大在线平台是一套基于网络的远程教育教学系统。前台为网站的公开页面，主要完成用户的注册、学员的选课、学习和考试、文章的发布和浏览、讨论区及答疑室等功能，其系统入口为网站的首页。后台功能有文章的发布、用户的管理、教师组卷、教务管理和网站统计等。

电大在线于2001年开发的，由于受当时的计算机技术、网络技术的限制，以及各教学点受资金、技术人员缺乏等条件的限制，电大在线教学平台采用了“中央—省校—分校”三级教学平台互相独立的教学模式(如图1所示)，这种模式目前来说存在着以下几方面的问题:

图1 电大在线平台三级教学模式

(一)三级平台相互独立，使用效率低

首先，对于学生和各级教师而言，如果要进入不同的教学平台进行学习或查看教学情况，需要分别在不同的平台上进行注册，很不方便。其次，对于教学管理人员来说，由于三级平台互相独立，也不便于对教师在各级平台上的教学情况进行统一的统计分析，增加了教学管理与教学检查的难度。此外，对于中央电大教师而言，由于在整个电大体系中，每个省级电大及其下属的众多分校电大，他们都已安装了相应的教学平台，因此，在所有的教学平台上进行注册并进行教学辅导是比较困难的。

(二)资源共享性差，重复建设比较普遍

由于三级平台互相独立，各级平台的资源建设采用自定义的资源格式，不便于与其它系统进行资源的互换与交流，也不便于省、分校教学平台之间教学资源的共享，学生需要登录到不同的上级平台去获取更多的学习资源，不便于学生的学习，资源建设效率不高。此外，各级电大老师往往出自教学或单位内部考核的需要，埋头建设各自平台的课程资源，资源重复建设的现象较为普遍，从而导致各级电大人力、财力上的浪费。

(三)平台维护难度高，系统可扩充性差

首先是平台维护难度高。体现在:一是数据导入比较烦琐，每学期上级电大下发的教学计划数据包必须由基层电大通过手工导入到各自的电大在线中，而导入过程技术含量较高，教学平台维护难度比较大;二是数据备份过程麻烦，缺乏统一的数据备份模块，增加了基层电大技术人员的工作难度;三是平台中部分功能不够完善。如学生行为统计功能与实际需要存在较大距离，课程讨论区页面单调，发贴回帖不够方便等。其次是系统可扩充性差。如在线考试、在线备课、网上课堂等功能基本没有实现，探究性和协作式学习、在线讨论、虚拟实验等新的功能有待开发，而且从现有的平台框架来看，这些新的功能根本无法实现，系统的可扩充性不强。

(四)基础设施的重复投入严重，维护成本高

由于电大在线平台相互独立，各级电大包括分校或工作站，都必须购买服务器及相关的网络设备来安装电大在线教学平台，这必然会造成大量基础设施的重复投入，增加了基层电大的设施投入成本。同时，遍布全国电大系统的大量服务器及存贮设备给各级电大带来了不小的维护成本。

三、云计算平台在电大教学中的优势分析

(一)降低成本

由于云计算不需要用户购买服务器等设备，所有的服务由云来提供，从而可以节省基层电大的经费、人力等成本的投入，使得各级电大开展网上教学的成本和门槛更低。另外，由于云设施的维护由云服务商负责，稳定性更高。

(二)提高教学效率

云平台强大的计算能力、海量的存储和巨大的网络吞吐量，能够满足电大师生对计算机软硬件和网络性能的所有要求，轻松帮助各地电大教师构建自己的个性化教学环境，支持教师的有效教学和学生的主动协作学习，促进学生高级思维能力和群体智慧发展，提高电大教学效率。

(三)对学习终端要求低，减轻学生负担

在云计算中，大量的应用程序在云端运行，对学习的终端设备要求很低，不需要学生承担昂贵的设备购置、软件使用、系统升级等费用，非常有利于移动学习的开展和普及。

(四)提高了资源的共享

云计算共享性非常强，一旦中央电大和各个省级电大将现有的硬件资源、软件资源包括教学资源共同加入到云中，便可实现全国性的资源共享。同时，云用户在具体的教学活动结束后，所有的资源全部保留在云端，供有需要的云用户使用，从而大大提高了资源的利用效率。［1］

(五)云计算扩充能力强，新的应用非常丰富

云计算具有较强的扩充能力，它给我们提供了非常丰富的教育应用，如云在线Office、云协作学习平台、Blog空间、云虚拟实验室等。尤其是云虚拟实验室的应用，将云中大量的闲置计算机资源利用起来，加快实验的完成时间，大大提高实验效率。

四、基于云计算的电大在线远程教学平台的构建

(一)逻辑结构设计

电大在线云的逻辑结构如图2所示。由中央电大云服务中心(主云)与众多省级电大区域云(子云)组成，通过各个区域云与主云的共享互联从而构成整个电大在线教学云平台。电大在线云通过自动搜索新的资源并选择最佳路径来传送数据，向全国电大用户提供基于各种云端设备(包括个人计算机、平板电脑、移动3G终端、液晶电视等)的云计算服务，全国电大师生可以根据自己喜好选择易于携带、方便使用的终端，并可随时随地通过云开展教学与学习，而且其操作简单，人机之间的交互快捷方便。

图2 电大在线云逻辑结构

在云平台的建设过程中，既要重点建设好中央电大主云，又要充分利用目前各省级电大的大量服务器资源，并使其成为全国电大在线云的重要组成部分。同时，有条件的地市或县级电大也可利用现有的服务器或存贮设备构建相应的子云，以提高整个电大在线云的负荷能力。

(二)平台架构设计

参照云计算技术的体系结构，基于云计算的全国电大在线教学云的平台架构应该包括4个层次:基础设施层、在线开发平台、教学应用层与师生访问层。

1.基础设施层(IaaS)。这是云计算平台最基础的部分，它由二大部分组成，一是物理基础设施，包括硬件设施和基础网络，如服务器主机、存储设备、网络等，这些设施中的大部分由中央电大和省级电大提供;二是虚拟化的基础设施，包括系统软件、管理软件和虚拟软件，如微软的SystemCenter产品、Hyper－V产品等，通过这些软件，把计算、存储和网络资源通过虚拟化形成资源池，为用户提供基础的、灵活的运算和存储服务，并对云计算平台中的所有资源进行统一管理。中央电大IaaS通过虚拟化的基础设施，包括云虚拟计算、云虚拟存贮等为全国电大师生提供云服务。由于IaaS作为一种基于互联网的超级计算模式，对服务器、存储、网络等基础设施的协同运作有非常高的要求，因此，中央电大和各省级电大应充分注重基础设施间的分工与协同，以便使设备能发挥更好的作用。

2.在线开发平台(PaaS)。在线开发平台在基础设施层之上，通过分布式计算环境和分布式存贮环境(即分布在全国电大系统的服务器群和存贮系统)提供了海量文件系统、海量数据库系统、大规模消息系统等服务。电大在线云通过在线开发平台将操作系统、应用开发环境等平台级产品以Web服务的方式提供给教师。对于教师而言，在线开发平台如同一台安装过数据库系统、消息中间件系统等的计算机，在此之上可直接开发教学应用软件。教师可以通过PaaS将自己的应用程序部署并运行在云中，借助API调用PaaS提供的各种共享服务，还可以在云中进行快速应用开发。因此，基层电大教师或技术人员可以不购买服务器的情况下开发新的应用程序，降低了设备投入及后续维护费用，缓解了基层电大的成本压力。

3.教学应用层(SaaS)。SaaS是云计算领域发展最成熟、应用最广泛的服务。教学应用层是直接为电大教师和学生提供服务的教育教学相关的应用软件的集合，如在线文档平台、在线课件制作平台、在线测试平台、虚拟实验室平台，以及在线教务、教学管理平台等等。教学应用层中的软件安装、维护与升级等全部由中央电大主云和省级电大区域云负责，各级电大教师可以在任何时间、任何地点进行访问，并安全地将数据存储在云系统中。由于软件是安装在云中的服务器上，减轻了基层电大的管理与维护压力，可靠性也更高。

4.师生访问层(CaaS)。CaaS指的是客户端，它面向终端用户，帮助用户随时随地获取云计算服务。在云计算中，提供计算及资源给云用户最普遍的形式是虚拟机，因此，电大在线云将操作系统、各类中间件产品以及应用程序集中到虚拟机来运行，全国电大师生通过CaaS便可直接获取虚拟机服务，就象操作本地计算机一样简便。在这一层中，电大云平台向用户提供统一的接口，任何一个授权用户都可以通过标准的接口来登录云系统享受服务。本着方便用户的角度，电大在线云应借助Web2.0技术中的B/S结构，使教师和学生只需要用浏览器便可进行访问，大大方便用户使用。

(三)管理与运作模式

在平台管理上，电大在线云的基础设施层由中央电大主云和各个省级电大子云共同建设和管理;在线开发平台由云平台的各个管理机构共同协商制定，并最终实现标准化［1］;教学应用层可由中央电大和各省级电大及相关的教育管理机构根据具体的需要，进行自行开发或委托开发;师生访问层必须统一，以便用户有一个标准的访问或登录页面。

在运作模式上，电大在线云必须采用分工和协作相结合的运作模式，从而发挥整体效能。主云和众多区域云之间要加强协调，合理分工，充分发挥云中服务器群的作用，采用分布式计算和冗余存储系统来处理数据，当一台服务器或一片区域云发生故障时，实现自动转向其它服务器或其它云来进行工作，保证数据的安全性和可靠性，从而使有限的电大硬件资源发挥最大的作用。［3］

在资源规划上，为实现资源的充分利用，电大在线云平台应对云中的各种资源进行描述并建立索引库，资源访问者不需要知道资源在何处，使用统一的资源列表就可以任意访问，不再受地域、时间的限制，实现教学资源的就近访问。对于任意的一个资源访问者，系统可以自动分析IP确定路由，寻找离他最近的资源，并建立好连接，从而提供最快最好的访问。由于云上的资源众多，资源之间存在联系，因此云资源索引库必须充分考虑其合理性和方便性，从而提高用户检索的准确性和高效性。在用户管理上，云平台可以实现一次注册即可共享全部资源服务器的功能，彻底解决了原有电大在线中各级平台相互独立所带来的不便。

五、结束语

云计算作为一种新兴的分布式计算技术，尚处于初级发展阶段，其体系结构、数据管理、资源管理、编程模型以及云安全等很多关键问题有待深入研究。云计算在电大教学平台中的应用也存在一定的困难，一是云计算迄今还没有统一的标准和实现方式，需要建立一个中央电大主云与各省电大区域云的连接标准;二是对现有电大在线中的大量教学资源进行基于云的整合还存在一定的难度，如对现有资源如何进行合理规划，现有平台中大量重复资源如何进行取舍等等。尽管有各种各样的问题和困难，但云计算以其独特的优势，必将会在电大教育中得到越来越广泛的应用。

［1］章泽昂，邬家炜.基于云计算的教育信息化平台的研究［J］.中国远程教育，2010，(6):66 －69.

［2］管刚，杨涛.浅谈云计算对职业教育的影响［J］.中国集体经济，2010，(4):177 －178.

［3］刘晓刚，徐红丽.云计算在远程教育系统中的应用探索［J］.现代远距离教育，2010，(5):64 －67.

An Exploration on the Construction of Cloud Computing Teaching Platform in Radio and TV University

LI Wei－lin，CHEN Shu

The current TVU －Online Teaching Platform is insufficient in teaching resource sharing and inefficient in using，also with the deficiency of resource duplication，low expandability of system and high maintenance cost.Cloud computing has become the trend of information technology development and the basic environment and platform of future e－learning because of it unique vantages.By adopting the advantage of cloud computing in teaching，this article designs a new TVU －Online teaching platform with its operating mode，hoping to promote the learning environment of RTVU and enhance its level of running a school.

cloud computing;TVU－Online;teaching platform;construction

G434

A

1009－5152(2012)01－0005－04

2012－01－03

李伟林(1967－ )，男，嘉兴广播电视大学教育技术处处长，讲师;陈戍(1980－ )，男，嘉兴广播电视大学讲师。