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云計算在信息教育中的應用

2016-01-11 09:01:49
分類:他山之玉
云計算在信息教育中的應用
 
河北省保定雄縣中學電教室 李 艷

摘要:傳統的教育系統,在教學資源的分配上存在共享程度不高、使用效率低下、資源浪費嚴重、系統擴充性差等缺陷。隨著學習者對信息獲取和服務的要求不斷的增長,移動學習的發展進一步提出了更高的數據和服務要求。同時,學校和教育機構的信息中心和教育技術中心的軟硬件建設和維護成本在不斷上升。如何在有效的成本投資下最大程度的滿足學習對海量數據和服務的要求,成為信息化教育教學中逐漸引起關注的問題。在這種背景下,基于并行計算、分布式計算特別是網格技術的發展,產生了一種新型服務計算模型:云計算。

 

關鍵詞:云計算 互聯網 教育 信息化

 

引言

 

我國教育信息化歷經十余年發展,投資規模逐年加大。經過“211工程”“985工程”以及“面向21世紀的教育振興行動計劃”“農村中小學遠程教育工程”“西部大學校園網”和“校校通”等一系列的重大工程建設,有力的推動了我國教育信息化的進程。

 

雖然我國高校的信息化建設已經取得了卓著的成就,存在的問題也日趨嚴峻。越來越多的高校遇到以下問題:1.教育管理不統一;2.教學方式陳舊;3.投資費用過多,取得的效益較小。

 

適逢教育改革發展,推陳出新之際。信息化也正經歷“云”的變革。云計算作為IT行業的第四次革命,在教育行業也逐步落地,應用也日漸深入。各高校也相繼開展了云計算在教育系統的應用平臺,如:北京大學計算機科學技術研究所、中國傳媒大學、上海交通大學、清華大學信息網絡研究中心等

 

 

一、云計算概述

 

200689日,Google首席執行官埃里克·施密特(Eric Schmidt)在搜索引擎大會(SES San Jose 2006)首次提出云計算Cloud Computing)的概念。Google“云端計算源于Google工程師克里斯托弗·比希利亞所做的“Google 101”項目。

 

對于云計算的定義,目前尚未形成統一的結論。中國網格計算、云計算專家劉鵬給出如下定義:“云計算將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上,使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務”。

 

云計算既不是什么計算,也不是一項單純的技術概念,而是如何在現有的互聯網基礎上把所有硬件、軟件結合起來,充分利用和調動現有一切信息資源,通過構架一個新型服務模式,或者能夠提供服務的一種新的系統結構,為人們提供各種不同層次、各種不同需求的低成本、高效率的智能化服務及信息服務模式的改變。

 

二、云計算的基本原理

 

云計算是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網格計算(Grid Computing)的發展,通過使計算分布在大量的分布式計算機上,而非本地計算機或遠程服務器中,企業數據中心的運行將更與互聯網相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上,根據需求訪問計算機和存儲系統。是透過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序,把存儲在大量分布式計算機產品中的大量數據和處理器資源整合在一起協同工作。在任何時間和任何地點,用戶都可以任意連接至互聯網的終端設備。因此,無論是企業還是個人,都能在云上實現隨需隨用。同時,用戶終端的功能將會被大大簡化,而諸多復雜的功能都將轉移到終端背后的網絡上去完成。

 

云計算與傳統的IT服務相比具有以下優勢:

 

1.資源靈活:以并行計算為核心,按需調度計算任務、分配計算資源,并提供從數據導入、整合處理、計算模型設定到計算結果輸出、多形式展現、應用等完整的數據處理服務。為科學研究提供可靠的平臺。

 

2.通用性強:具有高可擴展性和很強大的數據共享。云計算不針對特定的應用,在的支撐下可以構造出千變萬化的應用,可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享。的規模可以動態伸縮,同一個可以同時支撐不同的應用運行,滿足不同應用和不同用戶規模增長的需要。

 

3.統一的管理:通過云計算的統一整合,轉變原來IT管理一對多的管理模式,實現了把物理資源池化的機制,通過云平臺統一調度,從而實現統一的管理入口,實現簡單統一的管理模式。

 

4.低成本:云計算時代,學校無需購買昂貴的服務器,也無需為服務器的維護與更新而感到煩惱, 只需要把電腦接入互聯網,把任務交給云端來處理即可,從而大大降低了成本。例如:美國的房地產網站Coosipy通過Amazon所提供的“彈性計算云”服務完成了一個巨大項目。原來預計需要花費6個月的時間幾百萬美元,卻只用了3個星期,費用不到五萬美元。

 

5.安全性:云計算提供了最可靠、最安全的數據存儲中心。在“云”的另一端,有專業的團隊來管理信息,有最先進的數據中心來保存數據,用戶不用擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩。

 

下圖為使用云計算后的學校管理變化:

 

原有的教育管理系統:

 

 

使用“云計算”后的教育管理系統:

 

 

三、云計算在教育中的發展

 

作為云計算最初的應用實踐者──教育領域,各大公司相繼開展了自己的云計算教育計劃。繼“Google101”計劃之后,2008年初Google先后與中國臺灣大學、臺灣交通大學及清華大學開展云計算項目研究。其他業界巨頭也緊跟云計算步伐,隨之推出了自己的教育項目。如IBM的“藍云”計劃,Amazon的“云計算開放式基金”,杭州師范大學──微軟IT學院的建立。

 

《教育信息化十年發展規劃(20112020)》中明確提出了建設中國教育化云服務平臺的任務和行動計劃。云計算作為一個教育行業信息化的下一個熱點,投資規模也在逐年增加。

 

云計算在中國起步比較晚,200951617日,中國教育技術協會在上海舉辦了全國首屆“云計算輔助教學高級培訓”,旨在幫助有條件的學校掌握云計算輔助教學的理論與技術,促進我國基礎教育教學改革,提高教學質量。繼此次培訓之后,我國各地區中小學逐漸開始實踐云計算輔助教學。

 

 

四、典型案例分析──中國傳媒大學

 

1.項目背景

 

中國傳媒大學是教育部直屬的國家“211工程重點建設大學。中國傳媒大學成立于1954年,現有在校學生逾15,000名,教職員工1900多名。作為中國媒體教育的最高學府,中國傳媒大學多年來不斷為中國媒體行業輸送高素質的專業人才,為中國經濟的發展做出了卓越貢獻。

 

20世紀90年代以來,影視動漫、游戲開發等文化產業發展勢頭迅猛,隨著人們欣賞水平的提高,對3D游戲、高清影視和動漫的需求量與日俱增。 由于動漫3D場景和影視特效制作的復雜性,即使設計師有了很好的設計靈感和創意,制作過程依然需要耗費龐大硬件資源超長的計算時間,速度已經成為影視特效和動漫制作的主要瓶頸。3D圖形的設計、創建和渲染要求采用高性能計算,但是設計人員和學生通常承擔不起特效工具的費用,也無法使用特效工具,這對他們工作效率的提高和個人的發展帶來了障礙。

 

對于中國傳媒大學高性能計算中心來講,通過多年的發展,除了做傳統的科學計算,學校也在思考怎樣把高性能計算的技術和方法,與游戲動漫等文化創意產業相結合。過去高性能計算中心做了很多嘗試,例如基于高性能計算平臺的動漫渲染。能否從動漫創意作為切入點,把過去在技術層面取得的成果與文化進一步結合?

 

2.系統建設

 

該大學部署了戴爾數據中心解決方案支持其云平臺,此解決方案采用第 12  Dell PowerEdge服務器(采用英特爾至強E5-2600處理器的Dell PowerEdge R720R620服務器)Dell PowerVaultMD3200存儲陣列、Microsoft Hyper-VMicrosoft RemoteFX軟件。由于戴爾第12PowerEdge  R720R620服務器集成了圖形處理單元 GPU技術,同時結合Microsoft RemoteFX的虛擬化功能,可大幅提升每一虛擬桌面的圖形處理速度,從而縮短大型高清媒體文件的處理時間。目前,高性能計算中心的IT團隊已經利用自己開發的動態基礎架構云管理平臺DIM完成了新服務器的部署,并利用 Dell OpenManag(包含帶生命周期控制器的 Integrated Dell Remote AccessController (iDRAC))的嵌入式管理功能簡化日常任務。

 

服務方面,中國傳媒大學采用戴爾專業技術支持的專業上門服務,為他們專門指派的上門服務經理可以全面負責故障排除事宜,并提供綜合性的技術指導。萬一發生故障,利用戴爾專業技術支持的關鍵任務型四小時內上門服務,技術支持工程師可在4小時內抵達傳媒大學,解決可能導致停機的問題。此外,在發生緊急情況時,傳媒大學可以通過配備了戴爾中國員工的全球支持中心獲取資源,以便快速響應緊急情況備案。

 

3.收益

 

利用得以增強的虛擬化桌面基礎架構,將計算性能提升 20%

 

提高中國傳媒產業的生產力,同時將成本降低超過 10 億人民幣。傳媒大學提供的這項服務,不僅將提高全國傳媒行業的設計效率和生產力,而且一年內便可為整個行業有效節約超過 10 億人民幣的硬件購置成本。Virtual Studio文化創意在線虛擬工作室云平臺有力地推動了文化產業的轉型升級。平臺運行一年,其產品與服務的銷售收入將達到5000萬元人民幣,三年內,平臺累計產值將超過2億元人民幣。

 

利用易于管理的技術,IT 團隊效率提高20%

 

 

十二五規劃提出了我國教育產業與信息化產業相結合的指示方針,要求全國院校切實做好教育產業《云計算服務創新發展試點示范》的工作,云計算將成為國內高等教育人才培養與創新教育理念的核心技術。云計算技術的引入,使教育資源的概念和范疇不斷擴大化,計算力資源、平臺資源、知識與技能、數據資源、經驗和分析,都已經成為教育資源更加豐富的外延,教育資源不再只是單純的數字信息資源,而是包括了計算、效能和環境的資源,從物理的存儲狀態,轉變為泛在的服務交付。教育信息化建設將出現一個全新的層面,那就是教育云

 

對多種信息資源的重組與優化,最終實現大范圍、高效率的資源共享。

 

五、結束語

 

云計算,為構建教育服務平臺提供了充分而有效的技術支撐和服務保障,能夠使教育資源得以充分利用,減少城鄉之間、地區之間、學校之間的教育資源不均衡,使所有學生都能享有公平教育的權利。

 

云計算不獨屬個體,它應屬于整個世界,成為全球的共有財產。它帶給我們的不僅僅是豐富的資源,還有思維方式的改變。并且,最為重要的是,它將帶來一種跨越性的變革尤其是在教育領域。無論是作為一種新的技術還是一種新型網絡應用模式,云計算對教育領域的影響是意義深遠的。未來我們依舊要不斷努力嘗試去開發更多的云計算教育應用,充分發揮云計算在教育領域的特點和優勢,真正實現PC性能最小化,教育功能最大化。

 

參考文獻:

 

1.張渝江,岳偉.云計算叩開學校大門[J],中國信息技術教育。200812):93──94

 

2鄒艷李鴻科.云計算及其在教育中的應用[J].軟件導刊(教育技術)200908):71-72

 

3.孔令旗.云計算對教育影響的探討[J].焦作師范高等專科學校學報 ,201101):77-79

 

4.賀小華.云計算在教育中的應用—以google 協作平臺為例[J].軟件導刊(教育技術)200909):71-74

 

5.云計算技術指導南  編者,楊文志,北京工業出版社,2010

 

6.百度百科   云計算  http://baike.baidu.com

 

2013-11-15  人教網
 

 

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