李景奇 程樊启 管军

摘要：随着云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展和应用，高校现有的教务教学平台越来越难以适应网络教学的需要，存在管理分散、资源分散、数据分散、信息化基础设施不足的问题。针对这些问题，作者通过对高校网络学习空间和混合云技术的探讨，构建了基于混合云的高校网络学习空间平台，并分析了其数据共享和混合云管理两个关键技术。

关键词：混合云;网络学习空间;数据共享;个性化空間

中图分类号：G40-057  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）02-0095-04

当前，高校普遍建设有教务管理平台、教学平台，它们在实际教育教学中发挥着重要作用，但同时也存在一些问题，主要有：①管理分散。本科生、研究生、继续教育学生等各类业务分隔，平台隔离，各自为政。②资源分散。教务、教学和资源平台相互独立，教师需要登录不同的平台，上传课件，设计课程资源，不但资源重复制作，而且浪费存储资源。③数据分散。由于各类平台不能统一管理，导致数据的完整性、准确性和业务流程的规范性难以保证，无法实现全面的质量管理、风险把控、科学决策，难以发挥大数据的优势。④信息化基础设施不足。缺乏高速、高可用的网络信息化基础设施，访问速度慢，用户体验不佳。这些问题都需要进一步研究和解决，以满足个性化、网络化教育发展的需求。[1]

基于此，本文提出基于混合云平台，构建支撑学生个性化学习的综合网络学习空间，以提高师生网络教学体验，支撑教学平台和资源平台的个性化推荐，实现校内和校外的网络课程联动和管理。

● 高校网络学习空间概念

高校网络学习空间是在网络信息化基础环境支持下，支撑高校教育教学活动的虚拟化的学生学习和教师教学的空间环境。高校网络学习空间首先通过大数据技术，集成各类相关数据，构建网络学习虚拟空间平台，使得教师和学生能够获得和物理环境下相似的教学活动体验。其次，进一步集成各类学习资源和教学平台，构造及时互动、随时可得的网络学习工具库和资源库。

● 混合云技术

随着现代信息技术的发展，云计算得到长足发展。作为信息化基础设施，云计算设施一般包括计算、存储、网络等IT基础资源，并要具备资源监控、安全防护等功能。云计算按照提供主体可以分为公有云和私有云。公有云主要是提供通用性的云服务，具有强大的可拓展性;私有云主要是企事业单位建立的专用云服务，适合部署单位的核心业务，以及存储敏感数据。混合云则是将公有云和私有云结合起来的一种方式，旨在取两者之长，既增强可拓展性也保证核心业务及数据的安全性。[2]采用混合云架构，可以将部分基础资源剥离到公有云中，降低在IT基础资源方面的一次性投入，实现基础资源的IT弹性配置，做到按需部署，按需投入，降低信息化投入成本。[3]

高校公有云应用依托公有云提供商，提供校外信息基础设施。对于学校而言，需要管理的主要是公有云服务器，能够把公有云服务器纳入到学校统一管理中来，以方便注册、访问、管理、备份和统计。高校私有云平台是自建的云平台，主要包括IDC机房环境、虚拟化平台、存储设备、高性能服务器、网络安全设备、网络交换机等。私有云平台能够方便地新建、管理和统计校内虚拟云服务器，为学校各类业务提供计算和存储资源。公有云平台和高校私有云平台共同构成了高校混合云环境。公有云服务器能够提供公用网络的高速访问，高校私有云服务器可以方便地管理和自主供给。管理上，公有云服务器往往是根据业务需求定制的虚拟机服务器，其管理权由建设公司掌握，校方需要在技术上将公有云服务器纳入到混合云平台统一管理。

对于网络学习空间而言，混合云技术有着明显的优势。依托公有云的高速访问优势，可在访问性能上解决校外访问网络学习空间速度慢的问题。特别是对并发性高、流量大、安全要求低的视频资源，公有云部署也有利于资源共享和节约硬件投入成本。在各类资源中，视频资源是占用空间最大、性能要求最高的资源，同时又是学习资源中最重要的资源。视频资源的公有云化，可以最大限度地利用现有慕课、公开课、精品课等资源，节约课程资源制作成本。而且公有云资源共享也比较方便，特别适合校际合作。在安全性方面，私有云由于其管理的封闭性，安全性较高。核心数据库存放在校内私有云环境下，非核心业务数据可存放于公有云，提高数据的安全性。

● 基于混合云的高校网络学习空间设计

1.设计思路

基于混合云的高校网络学习空间平台首先要解决教师和学生如何利用网络学习空间平台进行教与学的问题，其次需要解决如何实现混合云的部署以及混合云的统一管理的问题。因此，基于混合云的高校网络学习空间建设的主要思路是：①利用公有云的高速访问和弹性配置，支撑平台建设和运行，解决访问速度的问题。②利用私有云解决网络安全问题，将备份和核心数据存储于私有云，进行教学大数据分析。③建设基于混合云架构的网络教学平台和网络资源平台，同时构建可视化的远程教学环境，全方位地支持远程教学。④高校网络学习空间平台通过集成教务、教学、资源平台的数据，个性化推荐学习方案，显示学习计划和进度，指导学生学习。

2.总体设计

基于混合云的高校网络学习空间由基础环境和网络学习空间两大部分构成。公有云和私有云构成的混合云平台是网络学习空间平台的基础环境，保证校内校外学生访问的高速度和高可用。网络学习空间平台由网络教学平台、网络教学资源平台、用户个性化空间组成。

网络教学平台实现网络教学环节，包括用户管理、课程管理、课程设计、课程辅导、课件管理、课程资源、在线作业、在线考试、在线学习跟踪、慕课制作支持等功能。网络教学平台是网络学习空间的核心，该平台的重点在于支撑教学活动过程，特别是教师的课程教学。在线作业是教学的必备环节，通过在线作业，教师能够快速地对学生进行形成性评价。在远程教育中，在线考试具有很大的需求。依靠人脸识别和数字视频，可以构造远程考试环境。

网络资源平台实现课程资源、视频资源、慕课资源等学习资源的管理和应用。网络资源平台的资源包括自建资源和网络资源。通过自建资源，学校可以自主开发适合本校实际的校本课程资源。通过网络资源，能够把网上的资源，通过管理员或教师的筛选，添加到资源管理平台。资源管理平台中的资源需要设置过期时间，以方便到期后的检查和管理。

用户个性化空间是指针对用户的综合展示空间，包括教师教学空间、学生学习空间和管理员管理空间。教师教学空间包括个人信息、我所教的课程、教学资源、教学通知、成绩管理;学生学习空间包括个人信息、我所学的课程、课程资源、教学通知、学习进度、成绩信息、教学大纲、学费信息等;管理员空间包括课程管理、教师管理、学生管理、教学计划管理等。用户个性化空间主要是具备用户管理权限内信息的集成，实现常用信息的一体化展示，同时具有各个入口的总集成，方便用户跳转到具体业务系统。具体业务系统主要包括教学平台和资源平台，同时根据实际情况，能够动态扩展。

其总体架构如右图所示。

高校网络学习空间需要满足师生网络教学的需求，满足教学管理的需求，满足统计、个性化推荐与管理、决策支持的需求。在网络教学中，教学平台可以支持各类教学活动，实现教学功能。从当前信息技术的发展来看，教学平台支持的教学形式非常丰富，技术支持也较为有力。网络教学资源平台从资源管理上较为成熟，但其核心还是自建资源的管理，以及个性化推荐。另外，网络学习空间中最具特色的难度较大的模块是用户个性化空间，在该空间中要把所有与该用户有关的功能、管理统计信息、学习统计信息、学习推荐信息等集中于个人空间，集中展示。这是教学大数据的应用和扩展，不但需要从管理上确定管理需求，还需要在使用中逐步调研教师和学生需求，集成更多的数据，展现更多的内容。

在部署方式上，采用混合云方式部署，即同时部署于私有云和公有云，并统一管理。在数据层，数据库部署于私有云，保障数据的绝对安全，通过隧道技术，向公有云应用服务器提供数据支持。在应用层，同时部署于私有云、公有云应用。此时可根据不同的需求，选择各类应用部署的不同方式。

3.关键技术

（1）数据共享

在混合云环境下，公有云与私有云之间的数据交换成为关键技术之一。在理想环境下，公有云与私有云由于都可以在公共网络上连通，數据共享与单一网络下并无不同。但由于网络安全的需要，数据共享需要采用严格的网络安全管理。因此，混合云下的数据存储问题必须做到“高速访问，安全可控”。为达到这一要求，有两种方案可供选择。

一是将网络学习空间平台数据库服务器部署于私有云上，通过专线与公有云网络学习空间平台应用服务器相连。这种方式能达到以上要求，但成本较高。

二是把数据库服务器部署于公有云上，将共享数据的中间库部署于私有云上，应用服务器通过中间库交换数据，同时对中间库做严格的网络安全管控，使其仅应用于公有云数据库服务器的数据交换。该方案成本低，容易实现。缺点是教学空间平台上的数据库的网络安全问题依赖于公有云厂家。

（2）混合云管理

在混合云架构下，将公有云服务器统一纳入到混合云架构中，这样，对学校整体的云服务器资源能够统一管理和统一规划。而对于网络学习空间平台的应用而言，则有两种方案可供选择。

一种是双活模式，公有云和私有云环境中各部署一套，同时对外提供服务，当访问者来源于校外时，则访问公有云服务，当访问者来源于校内时，则优先选择校内服务器。这样，在校内高速的局域网环境下，校内用户的访问速度和体验会更佳。

另一种是主备模式。在主备模式下，网络学习空间平台同样在公有云和私有云环境中各自部署，但私有云环境仅提供对公有云环境的备份，只有在公有云环境不可用时，才由私有云环境提供支撑。这种方式相对而言成本低，容易实现。

● 结语

基于混合云的网络学习空间平台，在教学应用上提高了网络教学平台的可扩展性，可以引入更多的公有云产品和工具来实现网络学习的功能，丰富网络教学工具。同时，在底层平台上，也发挥了公有云和私有云两类云平台的优势，扩展了网络学习空间平台的技术基础，提高了平台的可用性和便捷性，并同时保障了系统数据的安全性。

参考文献：

[1]周明华，王永楠，李德宝.基于混合云架构的教学平台构建与应用[J].在线学习，2020，62（08）：73-75.

[2]陈冬林，付敏，陈玲.基于混合云的高校实验教学平台建设模式研究[J].实验技术与管理，2013（05）：63-66.

[3]韩兵，李东明.基于混合云技术的农业信息化平台架构的研究[J].吉林农业大学学报，2020，42（06）：693-698.

作者简介：李景奇（1980.12—），高级工程师，在读博士，主要研究方向为数字校园、信息管理。

基金项目：江苏省高等学校教育技术研究会重点课题“基于D&M模型的高校信息化学习空间建设研究”（2019JSETKT003），全国职业教育教师企业实践基地“产教融合”专项课题研究项目“人工智能职业技能等级评价标准研究”，江苏省现代教育技术研究智慧校园专项重点课题“产教融合人工智能职业技能等级评价体系研究”（2020-R-84366），中央高校基本科研业务费项目（B200207073）。