云計算課程教學模式探索與實踐

王勃 李華昱 董玉坤 張俊三 孫亞偉

摘? 要：云計算作為第四次工業(yè)革命的標志，引爆了產(chǎn)業(yè)界的“云爆發(fā)”模式，這為高等院校提出了人才培養(yǎng)的新要求。中國石油大學（華東）計算機科學與技術(shù)學院開設(shè)的云計算技術(shù)與應用課程，以“亞馬遜AWS-中國石油大學云創(chuàng)學院”為合作基礎(chǔ)進行了課程建設(shè)，在新工科與新基建背景下，嘗試了一條IT人才培養(yǎng)的產(chǎn)學研合作之道。

關(guān)鍵詞：云計算;產(chǎn)學研合作;新工科建設(shè)

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）28-0122-04

Abstract： Cloud computing， as the symbol of the fourth industrial revolution， has exploded the cloud eruption mode in the industry. The need of industry must be fitted for by the employees who would be educated from universities. An industry academy research（IAR） project is under progressing in the college of computer science and technology， China University of Petroleum with Amazon Connect Technology（Beijing） Co.， Ltd.（"AWS"）， aiming at a "Cloud Innovation School" to develop a course system using AWS cloud services， a strategy of educating students for industry， as well as exploring a practical approach of IAR cooperation under the background of emerging engineering education（3E）.

Keywords： cloud computing; industry academy research; emerging engineering education

2012年，中國信息通信研究院發(fā)布《云計算白皮書》，對云計算的發(fā)展趨勢進行了肯定。從此，國內(nèi)高校紛紛開設(shè)云計算相關(guān)課程。依照新工科建設(shè)的思路，中國石油大學（華東）計算機科學與技術(shù)學院結(jié)合亞馬遜（AWS）全球領(lǐng)先的云計算技術(shù)和資源，進行了云計算課程體系的建設(shè)。其中，AWS云計算課程體系包括建設(shè)采用AWS云技術(shù)講解的云計算課程和改造相關(guān)課程加入AWS云技術(shù)，這也是新工科[1]在課程建設(shè)方面的兩條重要思路。

在過去的三年中，AWS Educate Program（教育計劃）構(gòu)成了中國石油大學（華東）計算機科學與技術(shù)學院開設(shè)的云計算技術(shù)與應用課程的主要建設(shè)內(nèi)容。中國石油大學（華東）與亞馬遜AWS產(chǎn)學合作共建的“云創(chuàng)學院”，也經(jīng)歷了一年多的運行，在新工科與新基建背景下，探索了一條IT人才培養(yǎng)的產(chǎn)學研合作之道。

一、課程內(nèi)容建設(shè)

從知識體系結(jié)構(gòu)上來講，云計算理論是分布式計算、網(wǎng)格計算的發(fā)展形式。從商業(yè)模式上來講，云計算理論是效用計算、網(wǎng)絡(luò)計算的發(fā)展形式。中國石油大學（華東）計算機科學與技術(shù)學院開設(shè)的云計算技術(shù)與應用課程，課程內(nèi)容沿襲了分布式計算體系結(jié)構(gòu)的知識體系，把云計算的基本知識融合在了分布式并行計算、分布式存儲、分布式數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)脈絡(luò)中。

中國石油大學（華東）計算機科學與技術(shù)學院開設(shè)的云計算技術(shù)與應用課程，授課對象為計算機科學與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)通信工程專業(yè)，開課時間為第5學期。經(jīng)過三年多的培育，云計算技術(shù)與應用課程內(nèi)容從理論和實踐兩部分，逐漸融合成為一個相輔相成的完整的體系。

（一）云計算的三個基本服務(wù)模式（IaaS/PaaS/SaaS）

該知識點出現(xiàn)在第一章（云計算基本概念），但從全部的授課內(nèi)容來看，又與后續(xù)的各章節(jié)相呼應，即：

第二章：谷歌云技術(shù)（PaaS）;

第三章：亞馬遜云技術(shù)（IaaS）;

第四章：微軟云技術(shù)（PaaS和CaaS）;

第五章：Hadoop開源云平臺（PaaS）;

第六章：OpenStack開源云計算技術(shù)（IaaS）。

從全球云計算市場[2]來看，SaaS幾乎是IaaS的市場規(guī)模的兩倍，但是隨著中國新基建等政策的影響，2019年中國公有云IaaS市場規(guī)模較2018年增長了67.4%，而且預計將會持續(xù)攀高。

從云計算技術(shù)成熟度來看，至2010年，以虛擬化技術(shù)為代表的，基于傳統(tǒng)技術(shù)棧的構(gòu)建方式，已逐漸被以容器、微服務(wù)和DevOps為代表的云原生技術(shù)所更新。因此，在第四章的授課內(nèi)容中，加入了以云原生為主要內(nèi)容的CaaS的云計算新服務(wù)模式。

（二）云安全技術(shù)

云安全的四個層次，即保密性、完整性、真實性、可用性，分別對應于加密、哈希加密、非對稱加密、基于云的安全組等基本云安全機制，在AWS實驗中各有體現(xiàn)：

實驗1：部署虛擬機EC2實例（加密、私鑰機制）;

實驗2：AWS資源間的訪問（非對稱加密機制以及IAM授權(quán)機制）;

實驗3：AWS的VPC服務(wù)（基于云的安全組機制）;

實驗4：分布式對象存儲（加密和非對稱加密）;