混合云模式下智慧教育生態(tài)構(gòu)建研究

【摘要】本文對混合云模式的概念、特點進(jìn)行闡述，認(rèn)為技術(shù)創(chuàng)新已成為現(xiàn)代教育走向智慧化的重要驅(qū)動，混合云作為云計算的未來主流，能夠在構(gòu)建智慧教育生態(tài)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，提出智慧教育混合云生態(tài)構(gòu)建思路和運用智慧教育混合云生態(tài)的保障措施。

【關(guān)鍵詞】教育信息化 混合云 智慧教育生態(tài)

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）24-0126-04

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》提出，“信息技術(shù)對教育具有革命性影響，必須予以高度重視”，將教育信息化作為實施國家信息化宏觀戰(zhàn)略部署的重要一環(huán)?！爸腔劢逃备拍钭?014年被提出后，掀起了現(xiàn)代教育與科學(xué)技術(shù)高度融合的研究與實踐熱潮，推動了教育理念的進(jìn)步與教育技術(shù)的發(fā)展。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等諸多高新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，教育領(lǐng)域開始有序引入先進(jìn)技術(shù)，為教育信息化建設(shè)提供了強大助力。混合云模式是云計算未來發(fā)展的主流選擇，其特有屬性與應(yīng)用優(yōu)勢得到了教育領(lǐng)域的認(rèn)可，為合理構(gòu)建智慧教育生態(tài)提供了可行方案，成為提高教育質(zhì)量、破解教育困局、推動教育公平的重要舉措。

一、混合云模式概述

（一）混合云的內(nèi)涵

混合云是云計算充當(dāng)企業(yè)的基礎(chǔ)性IT架構(gòu)設(shè)施的發(fā)展新階段，可通過融合公有云和私有云，在兩個及以上的環(huán)境中最大程度利用云資源，發(fā)揮云計算優(yōu)勢，滿足不同程度的工作要求。在混合云模式中，企業(yè)既可放心選擇并使用私有云的數(shù)據(jù)安全服務(wù)，實效控制數(shù)據(jù)及其安全性和服務(wù)質(zhì)量，又可公平共享公有云中的各種計算資源，建立上游服務(wù)提供方與下游用戶之間的公有價值鏈條，從而實現(xiàn)公有云與私有云之間的無縫銜接，確保工作負(fù)載的混編、移植、匹配和管理的高效與便捷。

（二）混合云計算模式的特點

第一，兼具公有云與私有云的典型特征。云計算發(fā)展初期，網(wǎng)絡(luò)用戶普遍認(rèn)為私有云具有遠(yuǎn)高于公有云的安全性，公有云集聚了私有云所無法企及的海量計算資源。隨著混合云的出現(xiàn)，同一工作需求可同時使用公有云和私有云，因而可在私有云中放心存儲重要數(shù)據(jù)，并共享公有云的計算資源，從而有利于解決實際工作難題。

第二，具備較強的可擴展性?；旌显频膽?yīng)用將進(jìn)一步顯現(xiàn)公有云的可擴展性，并打破私有云普遍存在的硬軟件功能瓶頸，通過轉(zhuǎn)移原私有云內(nèi)的非機密功能至公有云，積極釋放私有云的匹配計算壓力，從而提高計算能力和計算效率。

第三，體現(xiàn)出色的成本節(jié)約能力?；旌显朴嬎隳Ｊ饺诤瞎性婆c私有云以完成工作，企業(yè)作為云服務(wù)使用者，可在各類云上選定合適的平臺設(shè)置程序并存放數(shù)據(jù)，以“即用即付”理念消費云計算資源，減少對基礎(chǔ)設(shè)施的增設(shè)需求，從而壓縮成本，優(yōu)化工作環(huán)境。

第四，可實現(xiàn)多元訪問效果。混合云模式中的公有云能夠發(fā)揮出優(yōu)于本地基礎(chǔ)設(shè)施的可用性?；旌显圃鰪娏斯性坪退接性频膬?nèi)部鏈路與外部通道，便于更多國家和地區(qū)的云使用者選擇各種位置擴大訪問。

第五，擁有靈活性和敏捷性優(yōu)勢?；旌显朴嬎隳Ｊ骄哂休^高的靈活性，云使用者在匹配計算資源和編排管理工作負(fù)載的過程中可自由在云與本地之間實現(xiàn)遷移。通過混合云的應(yīng)用，開發(fā)者不需要運維人員的協(xié)助就可獨立完成虛擬機以及應(yīng)用程序的開發(fā)和測試。云中已內(nèi)嵌了物聯(lián)網(wǎng)等不同服務(wù)，使用者可直接調(diào)用而無需重復(fù)構(gòu)建。而且，混合云還能夠滿足不同目的的彈性需求，諸如將公有云視為私有云的災(zāi)難遷移平臺以達(dá)到恢復(fù)目的。

二、混合云模式下智慧教育生態(tài)的構(gòu)建

現(xiàn)階段，國內(nèi)外學(xué)者對“智慧教育”的研究熱度持續(xù)增長。國際教育領(lǐng)域習(xí)慣以“smart education”來命名“智慧教育”。有學(xué)者認(rèn)為，智慧教育并不等于依托智能終端實施的教育，而是具有一系列特征的教學(xué)活動，包括實現(xiàn)自我指導(dǎo)、激勵驅(qū)動、科學(xué)定制、資源充裕、技術(shù)沉浸等特征。國內(nèi)對智慧教育也尚未形成權(quán)威定義，綜合現(xiàn)有研究成果來看，智慧教育可定位為一種新穎教育模式或形態(tài)，應(yīng)是遵循現(xiàn)代教育理論，引入先進(jìn)信息化技術(shù)所創(chuàng)造的模式，應(yīng)充分體現(xiàn)個性化、泛在化、智能化、情景化，有效關(guān)聯(lián)教育領(lǐng)域的管理者、教師、學(xué)生、家長以及相關(guān)社會參與者，在教學(xué)、管理等方面實現(xiàn)智慧化。

（一）智慧教育生態(tài)構(gòu)建要素

目前，智慧教育生態(tài)的構(gòu)建、實現(xiàn)及應(yīng)用的相關(guān)研究理論體系正在持續(xù)完善。作為一個穩(wěn)定的運行系統(tǒng)，智慧教育生態(tài)需要由多類因素進(jìn)行融合組建，主要包括教育活動、教育主體、教育參與者、教育資源、教育設(shè)備、教育工具等。其中，教育活動應(yīng)作為智慧教育的核心;教育主體即學(xué)生等在教育活動中體現(xiàn)教育效果的主體角色;教育參與者應(yīng)包括教育領(lǐng)域的管理者、教師、家長、相關(guān)社會參與者等可參與教育活動并推動教育發(fā)展的群體;教育資源應(yīng)包括教育主體所需的學(xué)習(xí)資源和教育參與者所匹配的管理資源;教育設(shè)備以及教育工具應(yīng)包括可對智慧教育活動發(fā)揮智慧化媒介作用的硬軟件。

（二）智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建

混合云模式下，云計算的安全性和計算資源應(yīng)用效率得到提升，智慧教育新生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建將著眼于為教育活動提供更多的智能決策支撐，提供教育管理的可視化方案，推動智慧教育獲得成效。本文擬構(gòu)建智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)，其總體框架如圖1所示，為實施智慧教育營造穩(wěn)定和諧的教育環(huán)境。

圖1所示的智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)中，共設(shè)計了六層框架，各層之間的功能、關(guān)系以及作用解析如下。

1.感知層

感知層是智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的信息輸入層，主要利用在校園內(nèi)廣泛裝設(shè)的視頻探頭對所監(jiān)測監(jiān)控的場景畫面進(jìn)行錄入，或利用校園一卡通、傳感器等帶有射頻識別技術(shù)的外接裝置完成對校園內(nèi)人或物活動的整體感知，從而為系統(tǒng)采集到足量、多元的數(shù)據(jù)信息。

2.網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)支撐。其中通過打造“智慧泛在網(wǎng)絡(luò)”提升網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速傳輸。“泛在網(wǎng)”顧名思義就是廣泛存在且互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，因此可達(dá)到“4A（anytime，anywhere，anyone，anything）”通信的目標(biāo)，即不區(qū)分時間、地點、人、物的通信，目前可在網(wǎng)絡(luò)層中運用移動通信網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)等，以上幾種技術(shù)之間的關(guān)系如圖2所示。如今，5G技術(shù)作為先進(jìn)的移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與互聯(lián)網(wǎng)融合后組成了移動互聯(lián)網(wǎng)。在智慧教育生態(tài)的構(gòu)建中，泛在網(wǎng)絡(luò)可有效拓展教育主體的學(xué)習(xí)時間與空間，而物聯(lián)網(wǎng)在VR技術(shù)、增強現(xiàn)實技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)的相互協(xié)作中也進(jìn)一步為智慧教育生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸與學(xué)習(xí)建立了新情境。

3.數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集合存儲單元。以大數(shù)據(jù)中心作為陣地，可不斷吸收海量智慧教育的數(shù)據(jù)，形成穩(wěn)定的數(shù)據(jù)融合體。由于大數(shù)據(jù)擁有海量信息，使用一臺計算機很難進(jìn)行處理，因此可在數(shù)據(jù)層建立分布式架構(gòu)，對巨量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘后在混合云平臺上實施分布式處理、存儲以及完成虛擬化操作。隨著現(xiàn)代教育的發(fā)展，智慧教育可擁有更多豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和教育資源，這些數(shù)據(jù)與資源多以數(shù)字化形式存在。如網(wǎng)課資源、慕課資源、電子教案、精品課程音視頻資源、電子書包等。

4.混合云平臺

混合云平臺是智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和計算核心層。按照《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》要求，建設(shè)教育云平臺應(yīng)以創(chuàng)新性的教育服務(wù)技術(shù)提升教育影響力。學(xué)校可以通過租用或免費使用混合云平臺上的云資源或云服務(wù)，開展智慧化的教學(xué)、學(xué)習(xí)、管理、科研、評價、服務(wù)等智慧教育核心業(yè)務(wù)。在智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)中，混合云平臺直接訪問或控制數(shù)據(jù)層的大數(shù)據(jù)中心存儲的資源，明確不同用戶的信息服務(wù)需求，針對性提供各種智能化服務(wù)。隨著對用戶以及大數(shù)據(jù)的挖掘，實時捕捉教育主體的學(xué)習(xí)動態(tài)、學(xué)習(xí)效果，并智慧評估學(xué)生等教育主體的現(xiàn)有知識層次與技能水平，從而在云計算中生成智能診斷報告，便于解決各類教育問題。

5.應(yīng)用層

應(yīng)用層是智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)智能體驗層。在混合云平臺處理數(shù)據(jù)完成智能分析后，結(jié)果會直接進(jìn)入應(yīng)用層或終端展示層，以“信息找人”的方式營造智慧教育環(huán)境，幫助學(xué)生等教育主體增強個性化的學(xué)習(xí)體驗。不僅在教育活動中實現(xiàn)了語言識別、人臉識別、學(xué)情診斷、教學(xué)干預(yù)，還能智能化生成有助于分析教育主體行為、促進(jìn)綜合管理的一體化資源，讓智慧教育生態(tài)更能滿足教育教學(xué)深度應(yīng)用的需求。

6.終端展示層

終端展示層是智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)果反饋層。在終端用戶使用終端設(shè)備接入智慧泛在網(wǎng)絡(luò)后，教育主體就可以在任何時空條件下使用不同設(shè)備進(jìn)行移動式學(xué)習(xí)，只需要通過簡單的指令就可以利用混合云平臺的云計算快速調(diào)出所需要的資源，并將計算和檢索結(jié)果展示在用戶面前，增強了便利性，解決了教育資源分配不公平等現(xiàn)實問題。

三、應(yīng)用智慧教育混合云生態(tài)的保障措施

智慧教育作為新的教育形態(tài)，具有強大的生命力?；诨旌显朴嬎隳Ｊ綐?gòu)建智慧教育生態(tài)，可以推廣信息技術(shù)理念，為促進(jìn)教育發(fā)展做出貢獻(xiàn)。為了讓智慧教育混合云生態(tài)可以開發(fā)和衍生出更多的智慧教育應(yīng)用，有必要通過有效的保障措施推動智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)用。

第一，做好思想觀念保障。隨著現(xiàn)代教育理論的發(fā)展，人們已經(jīng)清晰地認(rèn)識到教育的目的和意義在于促進(jìn)人類個體實現(xiàn)個性化成長與發(fā)展。面對新形勢下的人才需求，我國傳統(tǒng)的應(yīng)試教育已轉(zhuǎn)變?yōu)樗刭|(zhì)教育，如今又進(jìn)一步發(fā)展為智慧教育。為了有效運用混合云模式下的智慧教育生態(tài)，教育工作者應(yīng)該堅持以學(xué)生為主體，培養(yǎng)個性獨立、思維活躍的人才，轉(zhuǎn)變思想觀念，遵循教育規(guī)律，因材施教，確保教育公平。

第二，做好建設(shè)投資保障。教育信息化是我國信息化建設(shè)重要戰(zhàn)略，在城市信息化、智慧化建設(shè)的過程中理應(yīng)重視智慧教育的建設(shè)，因此必須凝聚多方共識，構(gòu)建現(xiàn)代化的智慧教育服務(wù)體系。政府要堅持貫徹落實好國家多年來陸續(xù)出臺的支持教育信息化的政策，重視智慧教育生態(tài)的建設(shè)，適當(dāng)在經(jīng)費預(yù)算和投入方面給予傾斜，保障學(xué)?？梢再徺I到構(gòu)建智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)的各種軟硬件。教育主管部門和學(xué)校要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)在智慧教育生態(tài)建設(shè)中的各種人、財、物、技等投入。

第三，做好資源整合保障?；旌显颇Ｊ较轮腔劢逃鷳B(tài)及系統(tǒng)的建設(shè)，需要不斷整合數(shù)據(jù)資源。無論是科研工作者還是教育工作者，都要主動為構(gòu)建層次豐富、類型多元、結(jié)構(gòu)立體的數(shù)字化資源體系共享數(shù)據(jù)資源。為了確保新的智慧教育生態(tài)系統(tǒng)可以及時科學(xué)地為教育主體智能推送符合其需求的數(shù)據(jù)資源，應(yīng)在資源整合工作中注重數(shù)據(jù)資源建模，使用先進(jìn)且可靠的技術(shù)對不同類型的信息進(jìn)行聚合、梳理、提取、融合，使得數(shù)據(jù)可在存儲、查詢、計算、分析、轉(zhuǎn)化等處理中為用戶提供有效幫助。

第四，做好智慧教育生態(tài)維護(hù)?；旌显颇Ｊ较碌闹腔劢逃鷳B(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用，并非一個靜態(tài)工程，而是需要在不斷的應(yīng)用和維護(hù)中完善和優(yōu)化。因此，日常的生態(tài)維護(hù)十分重要。要進(jìn)一步掌握有關(guān)混合云計算、泛在網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的概念與特征，要讓智慧教育混合云生態(tài)系統(tǒng)增強自身的虛實結(jié)合特性，確保數(shù)據(jù)信息的無縫流轉(zhuǎn)。應(yīng)主動思考將智慧教育中的教育主體和教育參與者深度連接，使二者保持互動、增進(jìn)協(xié)作，共同打造智慧教育生態(tài)的和諧秩序。

如今，智慧教育理念已經(jīng)深入人心，得益于信息技術(shù)的快速發(fā)展，教育已經(jīng)從單一數(shù)字化互動升級為多維智能化交互。使用混合云計算模式構(gòu)建智慧教育生態(tài)系統(tǒng)，為教育教學(xué)實踐創(chuàng)造高速互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)質(zhì)共享的數(shù)字資源、泛在個性的學(xué)習(xí)環(huán)境，是未來教育的重要發(fā)展方向。

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注：本文系2021年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項目“基于移動終端的畢業(yè)設(shè)計管理平臺的研究”（2021KY1421）、廣西教育科學(xué)規(guī)劃2021年度學(xué)前教育職教集團(tuán)辦學(xué)研究專項課題“基于智慧職教云平臺學(xué)前教育專業(yè)《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》教學(xué)資源庫建設(shè)的研究”（2021ZJY797）的研究成果。

作者簡介：胡鐘月（1979— ），廣西河池人，廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向為計算機應(yīng)用技術(shù)。

（責(zé)編 雷 靖）