云应用现状及高校教育云架构模式研究

[摘           要]  在线教育也称远程教育、在线学习，一般指的是一种基于网络的学习行为，但目前在线教育的企业，仅擅长某一领域，尚不具有综合优势。全国大、中、小学仓促寻找直播系统进行教学，因资源平台与直播系统分割，需频繁切换，延时卡顿常见，还有学情监督、成本高等诸多问题。提出构建“5G+云计算+AI”的高校云教育模式，在云端上搭建教学平台，嵌入“AI教师”和“VR直播”的入口。抓住数字技术发展的引擎，从教育本质出发，为教育服务。

[关    键   词]  云计算;AI;在线教育;教育云

[中图分类号]  G434                   [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2020）07-0170-02

2020年全国大、中、小学延期开学，线下教育以及体制内的教育纷纷使用在线教育。

线上教育必须依托平台和软件开展直播或其他教学形式，资源丰富、播放流畅是对它最重要的考验，云计算在此时作为技术支撑，发挥了巨大的作用。

一、云计算的定义、特点、生态产业链及常见应用场景

云计算是一种服务，由一个可配置的共享资源池组成，用户能够按需使用资源池中的网络、服务器、存储设备、应用和服务等资源，让用户能够像使用水、电、煤气一样使用IT基础服务。[1]提供这些资源的网络即为云，具有高弹性和易扩展性，通过算法实现IT资源优化及规模效应最大化。

2009年阿里云成立，经过10余年的发展及企业上云的深化，各厂商深耕细分各领域。云生态产业链中，上游云服务设备及网络供应商包括DELL、华为、联想等企业;中游云服务平台提供商，大型IaaS包括阿里云、腾讯云、百度智能云，综合PaaS包括百度云BAE、新浪BAE等;下游云服务使用者包括滴滴出行、小红书、新东方等。[2]

云计算的应用场景主要有：（1）提升城市管理效能的智慧城市;（2）促进工业柔性生产的智能制造;（3）重塑交通出行体验的智慧交通;（4）优化设施管理的智慧能源;（5）变革业务流程的智慧金融;（6）完善资源配置的智慧医疗;（7）颠覆人机交互方式的智慧文娱。教育属于第七类的文化产业，发展前景很大[3]。

二、教育云应用现状

在线教育模式得到普及和推广，不少在线教育龙头企业纷纷推出免费课程，响应号召的同时争取未来客户。

（一）从在线教育不同模式的视角

将目前A股上市公司中涉及在线教育的不同方式，划分为以下几大类型。

1.软硬件结合企业，具有输入、供给端优势。在课程制作环节提供便捷可用的移动终端，为教育提供视频内容生产、课堂记录、互动教研、质量监控、教学评估等过程性技术支撑，如三爱富旗下奥威亚。

2.通信设备、电视网络、终端等设备供应方，具有通道优势，如华数传媒。

3.屏幕、平板等显示设备厂商，具有接收、需求端优势，如TCL集团旗下的奥鹏教育。

4.办公视频会议（包括办公用品）供应商，低成本提供极大规模的多场景应用，如钉钉、ZOOM。

5.文化产业企业跨界，把握服务对象特点，提供不同年龄层教育服务，增加业务范围和黏性。如珠江钢琴。

6.教学服务提供商，传统培训经验和口碑，如紫光学大的学大网校。

7.出版传媒公司，具有内容资源优势，如凤凰传媒的凤凰学易。

8.软件技术、系统集成与云服务商，教育信息化代表，如科大讯飞的智学、智课、智校、智考、区域云平台。

目前在线云教育中的企业都只擅长某一领域，尚未有全能型选手形成。

（二）从教育不同层级的视角

培训机构较早布局在线教育，学而思等机构的网校规模都不小。中小学因为本次疫情，被迫启用了在线课堂教育。全国高校最近几年均开展了线上线下混合式教育，但线上以资源库建设为主，教学平台较少建设在公有云上，也不擅长在线课堂教育。

1.培训机构

典型企业：新东方;合作机构：腾讯云。2015年在云计算和音、视频领域合作，2018年在人工智能、全链路智能营销与服务体系等领域合作。其中“全链路在线教育智能服务和营销系统”，支持营销、质量监控、学情分析等教育服务。

优势：（1）升级换代的在线课堂技术实现互动直播、互动白板、视频转码、录播技术优化等功能，且直播系统稳定、可靠。（2）小班教学，一对几十学生数量级的连麦，低延时互联。

劣势：（1）直播切换PPT、视频时会出现卡顿。（2）直播系统新东方云教室不提供其他课程资源。

2.中小学

示例：杭州部分中小学，使用平台：钉钉。建立班级群后，老师可以下发课程资料、作业，发布打卡任务、批改作业、发送录播、直播信息等;资料可下载、转发或发钉邮。

优势：（1）支持手机、平板电脑、电脑同一账号不同系统登录。（2）在线会议模式设计，容量经受住市场的考验。（3）支持选择多个群，一对成百学生数量级的直播。

劣势：（1）直播连麦容易出现噪音、卡机。（2）聊天群设计模式，没有资源库，也未提供搜索引擎。

3.高校

浙江省高校常用在線平台为浙江省高等学校在线开放课程共享平台、职教云、超星等。本质是课程教学资源库平台，支持看课件、视频、做题，以及其他在线管理。

优势：课程可建系统化、丰富性的资源库，提供在线作业、测试等功能。

劣势：（1）平台嵌套的直播功能在疫情期间还在开发中。（2）登录平台的学生人数多，不仅视频播放卡顿，甚至平台功能崩溃。

以上仅仅列举纯技术上的问题，若对中小学生来说，在线教育还面临一对多、教学效果和评价的问题;中小学生长期面对电子设备，影响视力的问题;特别是小学生自制能力差，全靠家长监督、指导、上传作业。所以从长期来说，在线教育不会在中小学大规模开展。

近几年全国高校都在开展线上线下的教育试点，所以高校开展在线教育还是有基础的。但高校擅长的是课程资源建设，而不是直播授课，所以直播功能，需要教师在教学平台的基础上，再辅助使用免费的腾讯课堂、钉钉等载体，没有统一模式。因为不是专门定制的直播软件，多人连麦、发言屏蔽、共享软件等缺少细节功能。上课需要经常切换系统，系统时延浪费时间。前阵子浙江大学公众号发表的《浙大学子网课学习桌》，文中显示的电脑、平板、手机、外接摄像头、耳麦、触摸板、还有备用白板、荧光笔，都是目前上好网课的工具，暴露两大问题：一设备多、耗时多;二成本高、费用高。

三、未来高校教育云架构设计

从在线教育应用现状分析来看，培训机构必将如火如荼地布局在线产业，而其在高等教育的应用必将继续推进。故下文以高校為例，来设计教育云架构模式。

教育云架构设计必须考虑以下因素：（1）教学资源（课件、视频、试题等）能否支撑线上教学;（2）能否对学生线上学习过程进行有效监控，保证教学效果;（3）能否有效组织答疑和讨论;（4）网络带宽和延迟是否支撑终端和中央的无缝联接;（5）能否模拟还原真实课堂场景等。

随着技术日趋成熟，“5G+云计算+AI”模式逐渐颠覆人机交互的模式，势必会在教育领域有着广泛的应用。本文构建“5G+云计算+AI”的高校云教育模式（详见下图）。在原有教学平台资源库的基础上，建议将教学平台搭建在云端上，避免因教学平台服务器扩容和释放而付出较大成本。依托人工智能在云上搭建“AI教师”，教学平台嵌入功能口，解决一对多线上教育，教师不能顾及学生个性化问题的困境。5G速度、计算能力转嫁、高清视频流存储云端，视频即时传输和交互，成为VR仿真教室的技术保障。类似2019年央视主持人大赛，线上大众评委由人工智能形成高仿真的虚拟人像，在教师和学生界面显示如同教室的座位和相应的虚拟人像，教师点名、学生举手，连线学生则出现真实画面。不仅教师的屏幕可以分享，学生的屏幕也可分享，在线小组讨论和汇报将无障碍。

四、未来高校教育云发展建议

高校教育云发展紧跟“5G+云计算+AI”融合创新发展的时机。5G速度、云容量，解决底层连接和数据传输问题，使AI虚拟仿真教育得到保障。同时期待资费的降低，让在线教育更普惠。

高校教育云发展还面临很多技术瓶颈，选择云平台必须谨慎。“5G+云计算+AI”还没有统一标准，人工智能精确度需接受检验，还有其他自主研发的核心技术亟待突破。

高校教育云发展要从教育本质出发，为教育服务。云是技术，技术为教育服务，教育的本质仍然是传授知识、答疑解惑，并不改变。正如德国哲学家雅斯贝尔斯的名言：“教育本质上意味着一棵树摇动另一棵树，一朵云推动另一多云，一个灵魂唤醒另一个灵魂。”高校教师要从课程本身出发，设计好课程，用好新技术新方法。待到疫情全面结束，在线课堂的形式可以在校级选修课、实习指导等教学场景使用，真正把技术的长处发挥得淋漓尽致。

参考文献：

[1]吴庆念，傅凌燕，姚建锋.互联网金融基础[M].北京：机械工业出版社，2018：191.

[2]易观.2019年中国云生态市场综合报告[R/OL].[2019-09 -10]https：//www.analysys.cn/article/detail/20019456.

[3]国务院发展研究中心国际技术经济研究院.中国云计算产业发展与应用白皮书[R/OL].[2019-10-12]https：//www.useit.com.cn/thread-25014-1-1.html.

◎编辑 王海文