中小学教育信息服务云平台的设计与应用

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中小学教育信息服务云平台的设计与应用
邹江  丁伟
摘  要：教育信息化在现代教育的改革和发展中扮演重要角色，受到世界各国的普遍关注，教师具备的教育信息技术应用能力是衡量教育信息化水平的重要标志。近几年，云计算掀起了互联网科技的高速发展第二股浪潮，学校网络的普及为教师使用服务云平台创造了良好的前提条件。为了解决教师在教学过程中遇到的信息技术的相关应用问题，提升教师的教育信息技术能力，改善现有的教育信息技术培训和服务模式，提高教育信息化管理水平。本文从教师的日常需求出发，分析了服务云平台的系统设计要求和关键技术，较为详细地阐述了服务云平台在中小学教育信息化中的应用，为提升中小学教师的信息化教学能力、建立标准的教育信息技术服务体系提供了全新的解决方案，有很强的现实意义。
关键词：  教育信息化； 云计算； 服务云平台
教育信息化已进入应用转型的时期,正逐步由搭建校园网等基础设施平台向深化应用,以应用带动现代教育的发展方面转变。如何利用新一代信息技术,实现教育信息化的快速发展是我们面临的新挑战。而随着云计算技术和应用的普及,探索云计算提供的服务在教育教学中的应用规律，与主流学习理论的支持和融合，相应的教育教学资源和过程的设计与管理等成为教师所面临的学习任务。
一、服务云平台概述
整合教育信息化所必须的一切硬件计算资源，将这些资源经虚拟化之后，向教育机构、教育从业人员和学员提供一个良好的平台，让教育部门、学校、老师、学生、家长及其他与教育相关的人士，都能进入该平台，扮演不同的角色，在这个平台上融入教学、管理、学习、娱乐、交流等各类应用工具，构建个性化教学的信息化环境，支持教师的有效教学和学生的主动学习，促进学生高级思维能力和群体智慧发展，提高教育质量。
1、云服务定义
云计算服务也是指将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源和服务。
2、教育服务云平台的优势：
教育服务云平台能够帮助教育工作者、教育需求者、教育管理者、教育管理机构，利用云计算平台层、软件应用层来整体解决教育信息化问题，实现信息化资源整合、平台统一，发挥新的教育模式的能力与潜力，提高教育管理质量，让教育成为一种服务。它为数字化学习提供各种服务，帮助学校及教育机构搭建教学服务平台和教学资源管理平台，通过各种教学资源、讲义、作业以及管理信息的共享，实现教师、家长、学生、学校协作交流，探索新的教育模式。并为教育应用程序提供一套安全、稳定、伸缩性强的云管理平台，并实现平台统一管理和服务计费。　　
二、教育服务云平台的系统设计
教育服务云平台应将所有的硬件设施集中起来，根据各系统的忙闲情况，动态分配；统一管理服务、安全服务、标准、规范和法规体系；统一数据管理，建立统一的数据规范；统一展现层。硬件资源集中管理后，按需分配，动态分配，当某个应用系统需要更多的硬件资源时，自动分配更多的资源给其使用，使用完毕，自动将多余的资源回收，以提供给其他系统使用（IAAS）；整体规划，统一管理服务，统一安全服务，统一标准、规范和法规体系，避免管理混乱；构建统一的基础软件服务（PAAS）层，实现资源共享，应用集成，互联互通，消灭数据孤岛；构建统一的展现层，将所有应用系统的信息集中展现。
基础软件服务（PAAS）层的设计不仅要能解决数据互联互通问题，消除信息孤岛，实现资源整合与共享；而且未来能够灵活地应对需求发展，可以根据需求的发展变化，在此平台上快速开发建设丰富多样的教育应用；同时保证这些应用有机统一，集成创新，发挥最大效益。现今的教育资源的数据，分散在各应用系统中，数据应用困难。基础数据，重复录入，浪费了大量时间且易造成更新不一至的现象。数据标准不统一，分散在不同的数据库中，无法进行统一的数据分析，更谈不上数据的高级应用--辅助决策。同时数据维护困难，需要分别给每个应用系统备份数据，维护难度相当大。信息化建设是一个复杂的系统工程，牵涉人多、面广。因此将基础公共数据通过教育云服务基础平台共享给各应用系统，避免重复录入和数据不一致现象；各应用系统业务数据，通过云服务基础平台，同步到数据中心，则数据中心存储所有业务数据。统一数据标准，为数据分析，辅助决策打下了基础；统一数据存储，用户只需要维护一个数据中心，则保存了所有系统的数据。

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三、教育服务云平台的关键技术
    1、虚拟化技术
    虚拟化是一种经过验证的软件技术，它正迅速改变着 IT 的面貌，并从根本上改变着人们的计算方式。如今，具有强大处理能力的 x86 计算机硬件仅仅运行了单个操作系统和单个应用程序。这使得大多数计算机远未得到充分利用。利用虚拟化，可以在一台物理机上运行多个虚拟机，因而得以在多个环境间共享这一台计算机的资源。不同的虚拟机可以在同一台物理机上运行不同的操作系统以及多个应用程序。通过虚拟化技术实现服务器整合，可以节省数据中心的空间、提高服务器利用率、减少电力消耗、降低了总体拥有成本；实现数据中心的集中化管理、确保服务器构建过程的一致性、降低了应用的部署时间和软件升级时间；实现数据中心业务流程随需变化的能力，提高了IT基础设施的灵活性，保护既有投资，提高服务器响应能力；提高了业务的持续性。
2、 数据存储技术。为保证教育服务云平台的高可用性、高可靠性和经济性，教育服务云平台采用分布式存储的方式来存储数据。根据教学资源信息量大、重复率高等特点，采用安全的重复数据删除存储系统，可大大提高数据压缩率，提高访问速度。采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据保存多个副本。
另外，教育服务云平台需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。因此，教育服务云平台的数据存储技术必须具有高吞吐率和高传输率的特点。
3、 数据管理技术。教育服务云平台对大数据集进行处理、分析，向用户提供高效的服务。因此，数据管理技术必须能够高效的管理大数据集。其次，如何在规模巨大的数据中找到特定的数据，也是教育服务云平台建设所必须解决的问题。教育服务云平台的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，数据的读操作频率远大于数据的更新频率，云中的数据管理是一种读优化的数据管理。因此，教育服务云平台的数据管理往往采用数据库领域中列存储的数据管理模式，将表按列划分后存储[1]。
4、用户交互技术。在教育服务云平台中浏览器已经不仅仅是一个客户端的软件 而逐步演变为承载着数字化资源建设平台。浏览器与云计算的整合技术主要体现在两个方面：浏览器网络化与浏览器云服务。浏览器都将网络化作为其功能的标配之一， 主要功能体现在用户可以登录浏览器，并通过自己的帐号将个性化数据同步到服务端。而目前的云端服务，主要体现在P2P下载、视频加速等单独的客户端软件中。
四、教育服务云平台在教育中应用
教育服务云平台在教育中的应用主要体现在虚拟主机服务、办公自动化应用、学校综合管理、云教学系统、云储存服务、教研管理等。
1、虚拟主机服务。采用虚拟软件，VZ或VM在一台主机上虚拟出多个类似独立主机的部分，每个部分都可以做单独的操作系统，管理方法同主机一样。拥有独立的远程操作权限，能承受访问量大的网站。
2、办公自动化应用。服务云平台的办公自动化的核心应用是：课程审批、协同教学、公文管理、沟通工具、文档管理、信息中心、电子论坛、计划管理任务管理、会议管理、关联人员、系统集成、网站定制、通讯录、工作便签、问卷调查、常用工具等。

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3、学校综合管理。主要指学校学生信息管理，教师信息管理系统，学校门户网站等。实现学生信息关系的系统化、科学化、规范化和自动化，利用服务云平台对学生各种信息进行日常管理，如查询、修改、增加、删除，另外还考虑到高中学生选课。对教师基本信息、教学技能、学习记录、科研记录、教学评价等进行管理和分析。在教育服务云平台上建设的虚拟门户，能自助整合第三方的信息，可由管理人员，根据要求，自助配置要聚合、展现的第三方系统信息。
4、云教学系统。通过先进的云技术与教育的深度融合，在现代教育思想和系统科学理论指导下，学校、家庭和社会教育系统中的各要素相互联系与作用，通过多种方式，多种移动终端设备，共同对学习者实施教育过程，促进学习者全面发展解决当前传统教学中存在的问题。
5、云储存服务。在不改变用户使用习惯，耽误用户额外时间的前提下，实现后台自动备份、双向同步、文件共享、文件分发、文件应用为一体，避免单位知识流失。实现文件创建、修改、上传、分发、视频文件支持高清流媒体播放。同时支持对文件内容搜索并定位。
6、教研管理。利用服务云平台，实现网络教研活动，打造学科教研空间、区域教研空间。实现教研团队合作，知识快速传播，资源共建共享。
五、结束语
中小学教育信息服务云平台的应用，旨在通过平台提供各种资源管理和服务，建立一个服务学校教学、科研和管理的“数字化智慧校园基础服务平台”，以解决其功能众多，分布异构，数据处理复杂，硬件更新频繁，软件安装繁琐和数据安全凸显等问题，及改善学校在教学、管理及科研建设方面所遇到的困境。