云计算环境下研究生课程信息化体系的重塑与优化
应梅++胡涛
摘 要：随着云计算技术的飞速发展，一些高校开始尝试利用这项技术整合教育资源，为教育、科研的水平提高提供有力的保障。中国人民大学分析现行研究生课程信息化体系存在的问题，提出依托云计算在课程资源整合方面的优势，设计新型研究生课程管理信息系统，重塑研究生课程信息化体系，优化信息系统的架构，以期促进研究生课程教学的创新。
关键词：云计算；研究生课程；信息化体系；重塑；优化
随着信息技术的发展，教育信息化系统在教学过程中发挥着举足轻重的作用。中国人民大学研究生院作为学校研究生教育及学习的平台，有力促进和保障了研究生教育管理工作的有序顺利进行。然而，随着研究生规模的扩大及信息化教学研究的不断深入，授课教师与学生在网络上互动，如共享教学资源、发布科研任务及探讨学术等需求日益增多，现有的信息系统体系已经满足不了教学发展的需要。云计算融合了网格计算、分布式计算、并行处理、网络存储、虚拟化等传统技术[1]，为课程管理提供了新的平台，利用云计算技术可解决以上问题。本文就如何利用云计算技术重塑和优化研究生课程信息化体系等问题进行研究。
当前研究生课程信息化现状
随着一批高水平信息化系统的建立，研究生信息化水平有了很大的飞跃，但是研究生课程教学信息化体系尚未完全建立。当前课程信息化体系的主要问题有以下四点：
1.资源共享性差。由于课程信息化建设缺乏统一的标准，各学院按照各自学科的特点建设课程信息化平台，导致了平台间的相互独立，而平台开发软件、硬件的差异造成课程信息化平台的兼容性较差，给课程资源的共享造成了困难，研究生需要登录到不同的平台上获得教学资源，这样不便于学生的学习，也给教师带来很多麻烦，资源建设效率不高。
2.资源更新不及时。问卷调查显示：学校约80%的研究生课程仅在合格验收的时候更新过一次，近一年内进行更新的课程比例不足 20%，有64%的教师不清楚如何上传、更新资料。课程资源更新难的原因主要是课程信息化平台功能设计不便利，没有提供简单且易操作的控制系统。通常情况下，如果需要更新资料，教师需将材料按照规定格式做好后提交给学院教务秘书，再由教务秘书上传，在这过程中因沟通问题容易造成更新延误。
3.功能单一。目前，研究生普遍使用的课程系统仅提供课程的上课时间、地点及备注等简单信息，无法提供更丰富的下载信息，如电子教案、教学大纲、习题、网络课件、参考文献等，更无法上传更丰富的信息，如实验数据、作业等。这样就无法形成内容完整、表现丰富、适应研究者学习的课程信息化体系，无法实现优秀教学资源共享， 不能为研究生提供一个方便快捷的课程信息平台。
4.教学互动差。研究生课堂往往需要研讨，而现行的课程管理系统缺乏互动性强的环节，缺乏虚拟社区、微信息传递等容易引起研究生参与兴趣的形式，造成教师无法了解学生的学习情况和意见。学生点击下载网络课程，仍然是以自学形式为主，缺乏师生互动的氛围，严重影响学习效果。虽然有少部分课程系统开展了课程的在线答疑，但多数只是停留在延时文字答疑，并且答疑往往不及时。如果要提供实时视频在线答疑，传统的网络技术很难实现，多人在线容易导致视频不稳定，影响互动的效果[2]。
云计算的发展研究
1.云计算。云计算是面向服务的架构 （SOA）、分布式计算、网格计算和虚拟化等多种技术混合演进的结果。“云”是一个巨大的虚拟化资源池 （由硬件、开发平台和服务等组成），这些资源能动态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。用户按照“即用即付费”（pay-per-use） 的方式使用资源，基础架构提供商 （Infrastructure Provider）根据服务级别协议 （SLA） 提供服务[3]。
2.云计算与教育。随着云计算技术的发展，云计算将为高校与科研单位提供实效化的研发平台。目前，云计算应用已经在清华大学、中科院等单位得到了初步应用，并取得了很好的应用效果。未来，云计算将在我国高校与科研领域得到广泛的应用普及，各大高校将根据自身研究领域与技术需求建立云计算平台，并对原来各院系研究所的服务器与存储资源加以有机整合，提供高效可复用的云计算平台，为科研与教学工作提供强大的计算机资源，进而大大提高研发工作效率[4]。
课程信息化平台的设计体系
学校云计算环境下的研究生课程信息化系统是将云计算技术与传统课程信息化相结合的初步尝试，系统整合了学校的硬件资源与软件资源，构成云计算平台基础设施服务部分，在应用层优化了网络课程的功能，在客户端提供了不同的接入方式，重塑了课程信息化体系，优化了系统架构。
1.课程信息化体系的重塑。由于学校之前的课程管理系统只包含课程基本信息，如任课教师、上课教室及上课时间等。在云平台上，学校在原有系统内容的基础上对研究生网络课程进行了重新定义，重塑了研究生课程的信息化体系，并定义了网络课程的基本标准，即所有研究生网络课程必须包含课程简介、课件和教学大纲三个要素，并且规定了其相应的格式。依托云平台强大的空间和计算能力，学校在基本标准中扩展出远程自主学习和学习支持体系两个部分。其中，远程自主学习包括视频教学和拓展问题，教师可以自行选择此功能，把视频课程和思考习题等拓展问题发布到网络；学习支持体系包括交流讨论、作业发布与收集、实验数据采集等功能。这些功能可以让教师和研究生在课后开展网络讨论，并且实现了作业和实验数据的网上采集。
2. 课程信息化体系的优化措施。研究生课程管理系统的主要目的是利用云计算技术将学校的分散服务器资源整合到一起，利用网络技术打造标准统一、形式多样的课程信息化体系，方便教师对课程资源进行个性化管理，为研究生的学习和学术研究提供便利。
第一，用户终端。云计算的课程信息化平台用户主要分为三类：研究生、教师、管理员。不同的角色接入系统不同表现层。在用户终端方面，随着时代的发展，每个用户可以使用不同终端接入系统，以一个学生为例，可以在宿舍通过个人笔记本登陆系统，在实验室通过实验室电脑登陆系统，在餐厅可以通过平板电脑使用系统，在校园通过手机使用系统应用。
第二，基础设施。基础设施为底层支持，主要包括物理硬件层、负载均衡器、虚拟化层及网络。利用分布式文件系统，把院系间不同服务器组织在一起，构建成一个虚拟目录树，由分布式文件系统中的节点来存放数据，然后由应用程序直接与节点建立和传输数据。
第三，表现层、业务控制层和数据访问层。表现层是面向用户的功能接口。主要分为应用模块、管理模块、存储模块和互动模块；业务控制层主要通过接收用户请求，判断调用哪个处理程序，并将响应结果显示给用户；数据访问层接收到具体的数据访问请求去云端访问相应数据，处理后返回结果给业务控制层。
第四，计算平台。云计算平台分为两大模块：管理模块、存储模块。其中，管理模块主要管理数据在云端的负载均衡，容错机制，提供外部访问数据的路由，由负载均衡器控制和管理集群，为用户提供海量存储及超强的计算能力，实现快速、可靠的服务。存储模块不仅存储着研究生、教师、课程等传统系统数据库存储的信息，还存储着研究生或教师上传的各种数据。
随着云计算技术的发展，系统的不断优化完善，云计算平台将不仅为师生提供交互平台、存储空间，而且可以为师生提供包括IT系统、数据库等基础设施的服务，师生可组成实验小组将计算任务提交到系统进行计算。此外，云计算平台系统的实现将可以获得大量师生行为数据，这也为大数据时代对师生行为进行深入的数据挖掘、数据分析提供有利条件。
参考文献：
[1]吴彦文，李诗，李珍. 面向研究生科研引导的个人云知识管理系统的构建[J]. 图书情报工作， 2012（19） ：90-94.
[2]曾文雄. 变精品为日用品：云计算在精品课程建设中的应用[J].中国远程教育，2011（07）：58-62.
[3]章泽昂，邬家炜. 基于云计算的教育信息化平台的研究[J]. 中国远程教育， 2010（06）：66-69.
[4]在线咨询与技术中心. 云计算重点应用领域发展趋势. [EB/OL].http：//www.ccidconsulting.com/ei/yjs/sdpl/webinfo/2011/03/1301533330942617.html.
（作者单位：中国人民大学研究生院）
[责任编辑：翟 迪]
摘 要：随着云计算技术的飞速发展，一些高校开始尝试利用这项技术整合教育资源，为教育、科研的水平提高提供有力的保障。中国人民大学分析现行研究生课程信息化体系存在的问题，提出依托云计算在课程资源整合方面的优势，设计新型研究生课程管理信息系统，重塑研究生课程信息化体系，优化信息系统的架构，以期促进研究生课程教学的创新。
关键词：云计算；研究生课程；信息化体系；重塑；优化
随着信息技术的发展，教育信息化系统在教学过程中发挥着举足轻重的作用。中国人民大学研究生院作为学校研究生教育及学习的平台，有力促进和保障了研究生教育管理工作的有序顺利进行。然而，随着研究生规模的扩大及信息化教学研究的不断深入，授课教师与学生在网络上互动，如共享教学资源、发布科研任务及探讨学术等需求日益增多，现有的信息系统体系已经满足不了教学发展的需要。云计算融合了网格计算、分布式计算、并行处理、网络存储、虚拟化等传统技术[1]，为课程管理提供了新的平台，利用云计算技术可解决以上问题。本文就如何利用云计算技术重塑和优化研究生课程信息化体系等问题进行研究。
当前研究生课程信息化现状
随着一批高水平信息化系统的建立，研究生信息化水平有了很大的飞跃，但是研究生课程教学信息化体系尚未完全建立。当前课程信息化体系的主要问题有以下四点：
1.资源共享性差。由于课程信息化建设缺乏统一的标准，各学院按照各自学科的特点建设课程信息化平台，导致了平台间的相互独立，而平台开发软件、硬件的差异造成课程信息化平台的兼容性较差，给课程资源的共享造成了困难，研究生需要登录到不同的平台上获得教学资源，这样不便于学生的学习，也给教师带来很多麻烦，资源建设效率不高。
2.资源更新不及时。问卷调查显示：学校约80%的研究生课程仅在合格验收的时候更新过一次，近一年内进行更新的课程比例不足 20%，有64%的教师不清楚如何上传、更新资料。课程资源更新难的原因主要是课程信息化平台功能设计不便利，没有提供简单且易操作的控制系统。通常情况下，如果需要更新资料，教师需将材料按照规定格式做好后提交给学院教务秘书，再由教务秘书上传，在这过程中因沟通问题容易造成更新延误。
3.功能单一。目前，研究生普遍使用的课程系统仅提供课程的上课时间、地点及备注等简单信息，无法提供更丰富的下载信息，如电子教案、教学大纲、习题、网络课件、参考文献等，更无法上传更丰富的信息，如实验数据、作业等。这样就无法形成内容完整、表现丰富、适应研究者学习的课程信息化体系，无法实现优秀教学资源共享， 不能为研究生提供一个方便快捷的课程信息平台。
4.教学互动差。研究生课堂往往需要研讨，而现行的课程管理系统缺乏互动性强的环节，缺乏虚拟社区、微信息传递等容易引起研究生参与兴趣的形式，造成教师无法了解学生的学习情况和意见。学生点击下载网络课程，仍然是以自学形式为主，缺乏师生互动的氛围，严重影响学习效果。虽然有少部分课程系统开展了课程的在线答疑，但多数只是停留在延时文字答疑，并且答疑往往不及时。如果要提供实时视频在线答疑，传统的网络技术很难实现，多人在线容易导致视频不稳定，影响互动的效果[2]。
云计算的发展研究
1.云计算。云计算是面向服务的架构 （SOA）、分布式计算、网格计算和虚拟化等多种技术混合演进的结果。“云”是一个巨大的虚拟化资源池 （由硬件、开发平台和服务等组成），这些资源能动态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。用户按照“即用即付费”（pay-per-use） 的方式使用资源，基础架构提供商 （Infrastructure Provider）根据服务级别协议 （SLA） 提供服务[3]。
2.云计算与教育。随着云计算技术的发展，云计算将为高校与科研单位提供实效化的研发平台。目前，云计算应用已经在清华大学、中科院等单位得到了初步应用，并取得了很好的应用效果。未来，云计算将在我国高校与科研领域得到广泛的应用普及，各大高校将根据自身研究领域与技术需求建立云计算平台，并对原来各院系研究所的服务器与存储资源加以有机整合，提供高效可复用的云计算平台，为科研与教学工作提供强大的计算机资源，进而大大提高研发工作效率[4]。
课程信息化平台的设计体系
学校云计算环境下的研究生课程信息化系统是将云计算技术与传统课程信息化相结合的初步尝试，系统整合了学校的硬件资源与软件资源，构成云计算平台基础设施服务部分，在应用层优化了网络课程的功能，在客户端提供了不同的接入方式，重塑了课程信息化体系，优化了系统架构。
1.课程信息化体系的重塑。由于学校之前的课程管理系统只包含课程基本信息，如任课教师、上课教室及上课时间等。在云平台上，学校在原有系统内容的基础上对研究生网络课程进行了重新定义，重塑了研究生课程的信息化体系，并定义了网络课程的基本标准，即所有研究生网络课程必须包含课程简介、课件和教学大纲三个要素，并且规定了其相应的格式。依托云平台强大的空间和计算能力，学校在基本标准中扩展出远程自主学习和学习支持体系两个部分。其中，远程自主学习包括视频教学和拓展问题，教师可以自行选择此功能，把视频课程和思考习题等拓展问题发布到网络；学习支持体系包括交流讨论、作业发布与收集、实验数据采集等功能。这些功能可以让教师和研究生在课后开展网络讨论，并且实现了作业和实验数据的网上采集。
2. 课程信息化体系的优化措施。研究生课程管理系统的主要目的是利用云计算技术将学校的分散服务器资源整合到一起，利用网络技术打造标准统一、形式多样的课程信息化体系，方便教师对课程资源进行个性化管理，为研究生的学习和学术研究提供便利。
第一，用户终端。云计算的课程信息化平台用户主要分为三类：研究生、教师、管理员。不同的角色接入系统不同表现层。在用户终端方面，随着时代的发展，每个用户可以使用不同终端接入系统，以一个学生为例，可以在宿舍通过个人笔记本登陆系统，在实验室通过实验室电脑登陆系统，在餐厅可以通过平板电脑使用系统，在校园通过手机使用系统应用。
第二，基础设施。基础设施为底层支持，主要包括物理硬件层、负载均衡器、虚拟化层及网络。利用分布式文件系统，把院系间不同服务器组织在一起，构建成一个虚拟目录树，由分布式文件系统中的节点来存放数据，然后由应用程序直接与节点建立和传输数据。
第三，表现层、业务控制层和数据访问层。表现层是面向用户的功能接口。主要分为应用模块、管理模块、存储模块和互动模块；业务控制层主要通过接收用户请求，判断调用哪个处理程序，并将响应结果显示给用户；数据访问层接收到具体的数据访问请求去云端访问相应数据，处理后返回结果给业务控制层。
第四，计算平台。云计算平台分为两大模块：管理模块、存储模块。其中，管理模块主要管理数据在云端的负载均衡，容错机制，提供外部访问数据的路由，由负载均衡器控制和管理集群，为用户提供海量存储及超强的计算能力，实现快速、可靠的服务。存储模块不仅存储着研究生、教师、课程等传统系统数据库存储的信息，还存储着研究生或教师上传的各种数据。
随着云计算技术的发展，系统的不断优化完善，云计算平台将不仅为师生提供交互平台、存储空间，而且可以为师生提供包括IT系统、数据库等基础设施的服务，师生可组成实验小组将计算任务提交到系统进行计算。此外，云计算平台系统的实现将可以获得大量师生行为数据，这也为大数据时代对师生行为进行深入的数据挖掘、数据分析提供有利条件。
参考文献：
[1]吴彦文，李诗，李珍. 面向研究生科研引导的个人云知识管理系统的构建[J]. 图书情报工作， 2012（19） ：90-94.
[2]曾文雄. 变精品为日用品：云计算在精品课程建设中的应用[J].中国远程教育，2011（07）：58-62.
[3]章泽昂，邬家炜. 基于云计算的教育信息化平台的研究[J]. 中国远程教育， 2010（06）：66-69.
[4]在线咨询与技术中心. 云计算重点应用领域发展趋势. [EB/OL].http：//www.ccidconsulting.com/ei/yjs/sdpl/webinfo/2011/03/1301533330942617.html.
（作者单位：中国人民大学研究生院）
[责任编辑：翟 迪]
