基于云计算的数字化教育资源的构建与应用
摘要：目的:探索基于云计算的数字化教育资源的构建与应用，为学生自主学习提供一个良好的平台。方法：借助云平台技术，在广州医科大学、南方医科大学、广州中医药大学间构建开放、灵活的教学资源公共服务平台。结果：利用现有技术，能较好地构建数字化教育资源平台并投入使用，但仍存在一些问题。结论：数字化教育资源的应用能够引领教学模式变革，实现个性化学习，促进教师与学生的创新和提高。
关键词：数字化教育资源；云计算；自主学习
《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2020年)》明确指出：“充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施”[1]。随着云计算技术的迅猛发展，在高校教育资源中引入云计算技术来构建教学平台将成为一种趋势[2]，逐渐会成为未来教育信息化的基础架构。云计算作为一种实现各种资源按需取用的技术,在资源的整合利用和共享方面具有天然的优势[3]，为推进高校间优质校本教学资源的共建共享系统及平台的建设与应用开拓了一个新的方向。促进教育资源共享，实现优势互补，推动高校教育改革，构建新型教育模式，促进教学质量提高，有利于高水平人才培养，对于高等教育可持续发展具有重要意义。云计算技术在未来高校资源建设中将扮演着越来越重要的作用。广州医科大学、南方医科大学和广州中医药大学三校联合运用云计算构建开放、灵活的教育资源公共服务平台，促进三校现有优质网络教育资源的高效整合，以实现优质教育资源的共建共享。
1 云计算概述
云计算(Cloud Computing)并不是一个具体的技术而是一种计算机组织模式，是一种基于Internet 以服务的方式提供一个巨大的虚拟化资源池，这些资源能动态地、易扩展地根据各种规模的负载进行自动配置，使资源的利用率达到最优化。云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物[4]。云计算的核心就是资源集中共享，将所有的优质资源集中在一个先进的平台上，在统一的管理调配下，优质资源具有最高的利用率，实时向个性化用户进行输出服务。
2 数字化教育资源构建的具体实现
构建教育资源的目的在于对三校的教学资源进行更有效的利用，三校依据各自的特点和优势进行相关资源的建设。借助云平台建成一个互通有无、相互补充、资源平衡配置的结构体系。数字化教学资源平台建设采用总体规划、分步实施，共建共享、边建边用，整合过渡、扩展方便、安全可靠的原则。云端医校直航平台门户网站是面向师生服务的窗口，对师生进行统一的身份认证，并发布整合共享的教育资源，方便师生进行教育资源的检索查询和使用，有利于培养具有创新能力的高素质医学人才。
2.1 数字化教育资源构建的结构模式
本项目利用RRPP技术(Rapid Ring Protection Protocol，快速环保护协议)建立以广宽为节点的三校校园网千兆以上互联。RRPP是一个专门应用于以太网环的链路层协议，它在以太网环完整时能够防止数据环路引起的广播风暴，而当以太网环上一条链路断开时能迅速恢复环网上各个节点之间的通信通路。通过设置门户网站，添加架设在直航高速服务区中的各种资源和应用与网页的相应分类栏目内，以供广大师生直观、简易地操作和使用。通过资源备份、服务器迁移等技术手段，将三校现有的优质教学公共资源放入服务区。
2.2 数字化教育资源构建的系统框架
我们利用云服务构建医校直航教育资源。首先将基础设施作为服务(IaaS)，能够提供“按需分配”、“易于获得”的资源环境，根据NIST的权威定义[5]，基于云计算的医校直航教育资源平台有YERSPI， 即将医校直航教育资源软件作为服务(Yixiao Education Resource Software as a Service，YERSaaS)、将医校直航教育资源平台作为服务(Yixiao Education Resource Platform as a Service，YERPaaS)和将医校直航教育资源基础设施作为服务(Yixiao Education Resource Infrastructure as a Service,YERIaaS)三大服务模式(见图1)。
图1 医校直航教育资源系统框架
2.2.1 将医校直航教育资源基础设施作为服务(YERIaaS)。我们首先在现有服务器的基础上实施“虚拟化”操作，将单个的计算机资源虚拟化为一个巨大的计算机资源，建设相应的资源池，即通过虚拟技术可以实现对网络数据资源的存储、编辑、通信及平台等多种功能，支持多种硬软件需求，构建成运算资源池和存储资源池。在资源池中，这种能力可以被灵活的分配、使用与调度。本项目采用的存储设备是HP云存储系统，该系统能够自动备份重要的数据，既能够提高数据的可靠性、安全性，又可以灵活、高效地响应各种服务的需求。因此HP网络存储设备为我们构建云教育资源提供了硬件环境保障。在云教育资源平台建设初期，完成数据中心部分业务向云计算环境的迁移，积累云计算运营的经验。将来根据云教育资源应用的使用情况，适时扩大云系统的覆盖范围，即可无限扩展。
2.2.2 将医校教育资源平台作为服务 (YERPaaS)。YERPaaS平台在云架构中位，其上层是YERSaaS，其下层是YERIaaS。YERPaaS平台就是指云环境中的应用基础设施服务，为软件应用提供运营平台的服务，将软件研发环境作为一种服务提供给用户。本项目以医校直航教育资源为平台，对云端服务、数字内容管理、存储空间设置、虚拟化架构支持等方面都能够提供支持服务。
2.2.3 将医校直航教育资源软件作为服务(YERSaaS)。在YERSaaS服务器上统一部署应用软件，通过浏览器传给云中用户，向用户提供基于云计算的门户、网络办公、邮件、教务等应用软件，并可以提供在线的软件YERSaaS服务，以方便师生随时随地进行访问。各高校可以进行个性化的定制，而无需为软件的运行环境和后期维护进行重复性的投资，同时还可使各高校间实现资源的共享和整合，既节省了建设资金又为高校间的交流提供了平台。真正实现由师生自主支配的云教学平台,教育资源集中存储，教师随时能够通过学校局域网或者互联网访问，无论是在办公室、教室、家中或外地出差途中均可随时编辑、上传、调用教学信息；自动备份局域网内教师的资料；对教学信息进行权限设置，访问时进行身份认证；对不同类别的学生可设置个性化的开放模式，按群组进行管理和开放可访问的内容与方式。同时，学生在数据中心建立开放或私有空间，可以进行在线学习、资源下载、上传资料和与教师互动等。
2.3 三校教育资源整合
云计算最大的性能就在于资源的整合，就是将多种数字化教学资源按照教学需要进行分类和规范整理并作有机集成。它的根本出发点就是信息的融合、存储并通过网络服务进行共享，使得用户可以最大限度地整合资源。三校在云计算技术支持下，依据本校优势学科和特色专业将现有的教育信息资源加入云教育资源中，将三校教学资源进行有效整合，形成三校共建的云计算数字教学资源中心，无论教师在哪个校区，只要进入云端，就可以同时访问和使用同一份数据，达到校校之间无界限的共享，互通有无，为三校师生提供优质的数字教学资源，为提高教育质量奠定了坚实的基础。
教育资源的构建是搭建新型教学模式的必要条件,是教学改革的前提和基础，对教学质量的提高具有重大意义[6]。我们的云教育资源系统的功能主要包括：视频教学、课件共享、综合测试、课外科研、病例讨论、在线答疑等多种教学功能和在线学习、资源下载、在线提问、参考文献、相关网站等多种学习功能(见图2)。教育资源的有效整合为广大师生提供了丰富的共享资源，大大提高了学校教学效果的核心竞争力。
图2 医校直航教育资源共建共享
3 数字化教育资源的应用
云计算技术在教育资源中的广泛应用，是高等教育的一大创新，给教育改革带来了一定的机遇。数字化教育资源能全面感知不同的教学资源,实现教育信息资源的有效采集、分析、应用和服务，将教学资源建设成为开放、多元、共享、安全的信息化资源。
3.1 引领教学模式变革
教师可依托云计算的数字化课程资源，以学生为主体，以多元网上学习方式的设计和开展为载体，围绕教学活动设计和应用数字化课程资源，开展各类混合式教学。教师由传统意义上的传道、授业、解惑者转换成学习过程中的教育规划、组织指导、咨询引领、资源管理者，可以利用云端依托自己的空间进行个性化、丰富多彩的教育资源建设，开展讨论式、交互式教学模式的探索，通过对学习内容的深化认识，启发思维，激发出教育改革的创新激情。发挥学生的主观能动性和主体性，由被动接受知识转变成主动探索知识;学生也可以依托自己的空间展开个性化、主动性和建设性学习。师生依托各自的空间，认识、学习他人的资源，并将自己的作品、创新成果上传到网络，完善、补充教育资源，三校共建的教育资源呈现出多元化、多层次的特征。在有效网络交互、师生与资源互动的过程中，培养学生的学习、实践和创新能力。根据课程和专业特色探索多样化网络辅助教学的新模式，以培养学生的自主学习、协作探究等能力为教育目标。云计算在教学中的应用，可促进教师和学生的双向创新，对教学模式的改革和创新意义深远。
3.2 实现个性化学习
云计算共享就是对数字教学资源进行集中管理和均衡配置，云计算支持下可以将区域内物理分散的数字教学资源集中化。另外，云计算还能实现统一访问入口，在任何时间、任何地点获得所需的数字教学资源，实现区域内各种数字教学资源的高度共享，依托云计算服务网络，个性化学习得以畅行，突破了传统教学时间和空间的限制，学生可以根据自己的实际情况，随时随地在广阔的学海中自由自在的遨游。以精确的、多媒体化的、时代性的、先进知识的微视频的形式展现教学内容, 根据导学指引，学生按照建构自己个性化知识体系的需要进行视频内容的选择,在视听过程中积极思考，深度思维。微视频对教学内容的归纳、分析，使学生思路更清晰，更能把握要点，培养学生敏锐的观察力、创造性的想象力、独特的知识结构、活跃的灵感等特质。云计算为学生自主学习搭建了一个广阔的平台，利用丰富的网络教学资源和相关信息，加深对学习内容的理解，并在此基础上进行知识的拓展，对培养学生个性化的学习能力至关重要，对学生形成自己独特的知识结构非常有意义。
3.3 效果评价
我校云课堂自2014年开始使用，现已有24门医学课程上传了视频，有精品课程、慕课、微课等等，各专业的学生都可以登录云课堂进行自主学习，还可以利用云课堂上的相应习题对自主学习进行检验。云课堂使学生真正成为学习的主体，提出问题的不限于教师，学生也会提出各种问题；同时，学生也会热烈参与回答问题，因此可以说云课堂把学生变成了学习的中心。学生通过对问题的讨论拓宽了知识面，培养了自主学习、独立思考的能力，掌握了利用网络学习的手段和方法。云课堂经过三年的应用实践收到了良好的效果，使我校的教学实现了全方位立体化，受到广大师生的好评。2016年11月，我校进行专业认证时，国内外专家对云课堂给予高度评价。
3.4 存在的问题
虽然云课堂为学生提供了一个很好的自主学习平台，但还远远不能满足学生学习的需求，主要的问题是：①学生参与面不广，没有很好地调动学生的积极性。虽然各专业的学生都可以登录云课堂进行学习，但并不是全部学生都参与学习和讨论，相当一部分学生没有发言。②教师参与度不高。教师对资源建设和应用缺乏积极性，造成教学资源建设应用的效率不高。学校要采取相应的激励机制，鼓励教师拍摄高质量的教学视频。③知识创新不够，资源更新速度慢。教学资源要不断更新和补充，快速有效地传递给学生才能转化为知识流动起来，才能健康、持续发展。④缺乏有效的环境支持，当有大量用户并发访问时，就会出现资源访问的瓶颈。我校云课堂支持上传视频的格式非常有限，远远不能满足教育教学资源发展的需求。⑤交流性、交互性差，资源管理服务质量有待提升。资源管理服务响应慢，沟通交流界面不便也是造成教师、学生不愿使用的主要原因之一。
在云计算环境建设高效的教学资源还存在一定的困难和问题。但是有理由相信，充分利用云计算的优势，使教师、专家和管理员能协同合作，将教学资源制作、上传、发布、更新、评价和管理统一起来，为师生提供教学资源的按需服务和协同应用，加快教学资源的更新共享和高效利用。利用云计算环境使教学资源在共享和协作过程中转化为知识，形成良性循环。
4 结语
云计算技术不仅能够实现资源存储，还能够对资源进行加工处理。随着云计算技术的发展，将再次带来教育上的大变革，利用云计算技术实现对教育资源的构建与共享，充分发挥云计算技术的优势，能够大大改善教学环境，引用动画、视频、模拟等实验手段，从而提升医学教育整体质量。云计算不仅仅是优质教育资源的整合，也给教师和学生带来了创造与学习的激情。构建高等教育的云教育资源，服务于教育事业,基于云计算的一个个开放、便捷、多彩的学习、研究、探索的一体化平台正向我们走来。
参考文献：
[1] 国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)[EB/OL].<http://www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.>.
[2] 王丽君，李 萌.基于云计算的数字化教学资源共享机制实践[J].中国教育信息化, 2014(9):39-43.
[3] S. Huang, H. Yin, A new mobile learning platform based on mobile cloud computing[J].Springer Beilin Heidelberg, 2012：393-398.
[4] 张彦军. 基于云计算的华文教育资源平台设计[J]. 现代教育技术, 2012,22(10):110-113.
[5] 吴明珠，陈 瑛.基于云存储技术的教育资源构建与共享[J].计算机教育, 2014(7):40-44.
[6] 张绘宇，宋丽艳,陶黎阳.病理学网络式以问题为基础学习教学模式的设计与实践[J]. 中华医学教育杂志，2012，32(3):408-411.
