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中图分类号：G434 文献标识码：A
文章编号：1006-9860(2012)10-0001-06
一、中国教育信息化发展的技术动向
教育部于2012年3月发布的《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》中，明确提出了建设国家教育云基础平台的问题，要求如下：(1)充分整合和利用各级各类教育机构的信息基础设施，建设覆盖全国、分布合理、开放开源的基础云环境，支撑形成云基础平台、云资源平台和云教育管理服务平台的层级架构。到2015年，初步建成国家教育云基础平台，支持教育云资源平台和管理服务平台的有效部署与应用，可同时为IPv4和IPv6用户提供教育基础云服务。(2)推动省市区域级教育公共服务系统建设，各个省市、区域大力建设相关系统，建立本区域的教育公共服务平台，整合各家企业的相关服务，提供资源、平台、学习、管理等统一信息化服务[1]。另外，此前颁布的《上海中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出“推动‘电子书包’和‘云计算’辅助教学的发展，促进学生运用信息技术丰富课内外学习和研究”[2]。
通过对近年来的热点关注信息及关键资讯的分析整理，不难发现：在市场竞争日益激烈的中国教育信息化行业中，电子书包、交互一体机、数字化出版、教育云等都在崭露头角，逐渐成为教育信息化市场的新宠。通过对我国信息化教育发展历程的回眸，可以把中国信息化教育的发展历程大致分为三个阶段：从20世纪80年代初期到20世纪90年代中期，以 CBE(Computer Based Education)为特征的Edu1.0阶段；从20世纪90年代中期到21世纪10年代中期，以IBE (Internet Based Education)为特征的Edu2.0阶段(通常也称为Web Based Education，简称 WBE)；从21世纪10年代中期开始，以CIBE(Cyber Infrastructure Based Education)为特征的Edu3.0阶段。Cyber Infrastructure(信息化基架)概念最早出现于1998年，是美国科学基金会资助的信息化教育科研平台，实际上是教育科研云平台的前身。CIBE将引发一次大的CI环境下的教育技术系统的理论与实践研究。在实践研究场域方面，CIBE将更加促进先进的信息技术与教育的紧密结合，产生如云计算教育应用、智能教学系统开发、语义网教育实践等研究[3]。
地平线报告(Horizon Report)是美国新媒体联盟组织每年发布的关于信息技术及其在教育中应用情况的前瞻报告，自2004年起每年预报六项技术，分为短期(1年内采用)、中期(2-3年内采用)、长期(4-5年内采用)。云计算首次出现在2009年发布的报告中(见下页表)。
从下页表中我们可以看到，云计算是2009年和2010年短期内可被积极实践和应用的信息技术。云技术主要是提高了IT基础架构、软件和服务的经济性、可访问性、可扩展性和弹性，从而以低得多的成本(主要是大大降低了隐性成本)为机构提供了新的信息化解决方案[4]。云技术在中国教育领域的应用也初见端倪，以“班班通”工程建设、教育云服务平台构建为代表的新一轮信息化建设将我国基础教育信息化推向新的发展阶段。在云终端设备方面，紧随美国、韩国、新加坡等国的发展态势，在中国的上海、宁波、苏州等地开展的电子书包进课堂的几个试点，预示着未来几年在中国教育信息化市场上，以平板电脑为主要形式的电子课本阅读器和个人学习终端将成为继传统电子白板、液晶触摸交互教学的一道新亮点。
我们可以用信息“公用电厂”来隐喻云技术在教育信息化的变革时代的作用和地位，云技术带来的网络应用革命，使得我们从传统的买设备开发系统发展到云时代的买云服务。杨宗凯教授也在《教育信息化十年发展展望——未来教室、未来学校、未来教师、未来教育》一文中提到：“未来的教室一定是云端教室，包括电子课本、电子课桌、电子书包、电子白板……在资源方面，由模拟媒体到数字媒体，再到网络媒体，资源最终都在教育云上，内容达到极大丰富，从而满足个性化的学习。数字环境随时随地可以普适接入，网络资源像水、电一样方便地广泛共享。”[5]
二、教育信息化的新高地：教育云
教育云是与医疗云、政务云、电子商务云等平行的概念，是一个面向教育的行业云，行业云就是由行业内或某个区域内起主导作用或者掌握关键资源的组织建立和维护，以公开或者半公开的方式，向行业内部或相关组织和公众提供有偿或无偿服务的云平台。同时，某一个具体的教育云平台，既可能是公共云，也可能是私有云，也可能是混合云。教育云是教育技术系统的一个子类，也是云计算应用系统的一个子类。作为公共服务平台的教育云通常包括面向服务的学科教研网、教学博客、教育即时通讯、教育共享资源库、教研培训服务平台、学生学习服务平台、教育电子政务平台、社区教育服务平台等一系列应用。一般来讲，教育云的综合教育服务模式[6]如图1所示，从图中可以看出：云技术在教育领域的应用越往上层，涉及的利益相关者越复杂，形态更具多样化且增值空间越大。
和教育软件一样，教育云一样具有两种属性：第一，云计算的属性，这是最基本的技术层面的属性，主要是资源虚拟化，通过恰当的基础设施建设，从管理层面将资源的功能从资源的实体上分离出来，通过虚拟化屏蔽底层的系统硬件和软件实施细节，简化业务应用部署，提高资源利用率，实现资源的整合和灵活配置；基于开放标准，所有产品、流程实施都基于开放标准。第二，教育的属性，这是中间过程层面的属性，即对于系统用户(学习者、教师、教学管理者)而言具有教育策略，是满足教育目的的特殊工具、内容资源、过程文档，等等。
教育云的构建通常是以专业技术支持、社会化外包服务为运营理念，基于“胖中心瘦学校”总体技术架构，积极推进大区域教育数据中心的建设，打破地区和学校界线，整合区域级(市级及其以上)各类教育资源，教育信息资源集中存储，构筑高容量数据存储空间和数据安全保障体系，减少重复投资，提高资源利用率，最终目的是建立和完善优质资源共享体系。
在教育云环境下的学习可以称之为“云学习”(Cloud-Based Learning，简称CBL)。但是，从它与正式学习相比的形态来看，我们可以更形象地将其描述为“长尾学习”。长尾学习是网络教育时代兴起的一种新的学习形态的隐喻，它是与移动泛在学习、非正式学习、微型学习和网络学习等有部分重叠的概念，随着学校素质教育的逐步实施，以及从终身学习(Life-long Learning)到全生学习(Life-wide Learning)的学习型社会的倡导和实践，现代学习者的学习内容、学习方式、学习风格等存在多样性，这些非正式学习共同占据的学习需求份额可以和正式学习的市场份额相比，甚至更大。长尾学习理论的示意图如图2所示。
图2 长尾学习理论的示意图
我们认为，长尾学习的发展是促进新时代教育变革的主要根源。由于云上学习可以支持越来越多的非正式学习，所以长尾效应越发明显，这就需要改变教师角色，改变学习评估方式，乃至改变教育制度。
在教育技术“云服务”迅速发展的时代背景中，教学设计者或者教师需要根据本地教学的实际情况，充分利用云计算提供的软件、硬件、数据和资源等服务要素，构建满足个性化学习的信息化教学环境，支持教师高效能地教学和学生全方位的学习，培养学生高级思维能力和群体智慧，提高整体教育质量[7]。
国内也不乏教育云的积极实践者。一方面，一些实力雄厚的高校在自身IT系统发展中引入私有云；另一方面，一些专业的教育技术服务提供商针对基础教育提供融合了资源、通信和应用服务的公共云。我们欣喜地看到已有一批公司积极投入教育云技术与服务的开发，例如：全景赛斯教育云服务平台ATEL(Advance Technology for e-Learning)是一个典型的教育云服务平台，ATEL是基于“云计算”中SaaS模式的网络学习平台，通过互联网为客户提供各项完整的远程教育及网络培训功能，实现了网络学习的网络化、云端化；浙大万鹏ZDSoft教育服务云平台也是一个典型案例，他们提供了统一的教育信息化公共服务SaaS平台和二次开发的接口及工具，第三方本地服务提供商可以在此之上做很多个性化的开发，并且由SaaS模式向即将流行的PaaS模式发展和转变；华师京城注重于为基础教育提供云上数字化学校解决方案；神码在线则致力于在线职教云资源服务平台开发。
三、教育云给教育信息化带来的机遇
我国教育信息化在经过一轮大规模的硬件投入之后，当前已进入高原期，云技术为解决高原期的问题带来了希望和机遇，主要表现在以下几个方面。
1.平台服务生态化
借助教育云的集约化服务模式，基于云服务来驾驭复杂的教育业务，以云计算的IaaS、PaaS和SaaS等多层服务体系，分别解决教育信息化的基础设施层、全局服务层和应用接入与用户体验层的服务需求。在具体的应用中，能突破传统信息化系统的区域限制，可以将所有学习者、教育者、专家、学习工具、学习资源、应用服务有效有序地联通起来，突破时空界限，构筑参与者众多、知识链复杂、学习生态协调、具有自适应性能力的学习服务生态系统。
2.资源汇聚共享化
由于教育云对用户的各类数据进行统一存储，解决不同系统的数据交换问题，使得各用户的教育信息化系统在同一个平台之上，而不是一个个的梅花桩，摒弃了以往“烟囱式”的信息化实施方案，而改为“租用”运营商的应用服务中心和数据中心。教育资源汇聚在运营商的云平台上，只需简单设置，即可轻易在任意设定共享区域(包括全网范围内)内共享教育资源。
3.知识创建协同化
在教育云的环境下，协同学习的机会将变得更多，在多个用户之间共享和创建知识是云技术应用的主要优势之一，基于云平台的跨校、跨地区、跨国在线学习、网络教研已日益盛行。网络化协同实验平台将提供创新性的虚拟实验模式。另外，电子书包作用于云端将有效支持课堂内外的小组协同探究学习。
4.学习服务个性化
云环境下的个性化学习空间越来越开阔，每个人都可以根据自己的需要，定制学习计划和学习资源；教育云可以搭建个性化的“非正式学习环境”，通过支持学习者真正关心或感兴趣的内容的学习，激发学习者高层次的学习动机和成就感。电子书包作为云端个人个性化学习环境，重在实现学生对资源、工具和服务的个性化订阅。通过建立学生模型和关联机制，云平台也可根据不同个体的特定需求提供主动服务，实现个性化推送[8]。
5.终身学习泛在化
在教育云的学习支持服务环境下，非正式学习将在学习者的活动中占据越来越重要的比例，学习范围将大大扩充；学习方式和学习界面可能会更简化，不需要使用复杂的软件，没有高深的技术门槛，对于学习者而言，教育云将成为一个消弭了网址的数字化学习空间，实现真正的按需学习；更易于建立学习成果认证体系，建立“学分银行”制度，从而支撑学习型社会的创建，利用“云存储”可以长久地、终生地保存学习成果。
四、发展教育云的挑战
通过多年在教育云领域的实践和探索，我们总结了以下几个在开展实践与应用过程中必须面对的问题和挑战。
1.技术挑战
在我国现阶段发展教育云的过程，正如同当前我国的农村城镇化的过程，涉及拆迁还是就地改建的问题。在教育云建设过程中，首先要做好顶层设计，采取进化的技术路线，逐步向教育云过渡和演化，该摒弃的要摒弃，该改造的要改造，该新建的要新建，该引入外部云服务的就大胆引入。
(1)教育网如何向云平台进化的问题
从现有的教育网要发展进化到教育云模式，需要克服一些制约因素，主要表现在：a.带宽支撑性，也就是要大大提高现有的网络带宽；b.服务垄断性，垄断性不利于各种服务的公平竞争和可持续发展，要建立基于开放标准的公开市场，禁止一家独大的垄断经营；c.费用承受力，云服务的费用只有降低到能满足长尾市场中的广大中小客户的承受力，才能真正发挥云平台的优势。
(2)如何利用开源软件搭建教育云
商业软件具有易用、稳定的优点，但是也有软件许可费昂贵的缺点，而开源软件具有开放、安全、灵活和低成本等特性。为了能更广泛地应用教育云，我们需要研究如何利用开源软件构建稳定可靠的教育云平台。开源软件与云计算服务模式的结合已经成为开源软件产业发展的一个重要方向。中国移动已经发布了其基于开源软件研发的云计算产品"Big Cloud"。
(3)能否产生标准化的云操作系统
云操作系统是指构架于服务器、存储、网络等基础硬件资源和单机操作系统、中间件、数据库等基础软件管理海量的基础硬件、软资源之上的云平台综合管理系统。由于教育云的资源种类众多，而且数量庞大、管理困难，要真正提高教育云服务质量，云操作系统显得尤为重要。上海引跑信息科技有限公司推出的云操作系统EnginOne是该领域的一个成功案例。另外，全国信标委已经启动了针对我国的云技术标准化项目，这为教育领域云技术的标准化工作提供了基础和借鉴。
2.人才挑战
这里有两类人才需要面临新的变化和挑战：一类是云服务的运维管理者，云技术IT运维管理者需从长远考虑对教育IT资源进行规划，通过新的方式实现资源的部署和安装，需要考虑如何在兼顾IT服务效率的同时，把更多的教育应用服务迁移到云平台上，也需要考虑哪些应用由“公有云”提供，哪些应用需要“私有云”。另一方面的挑战是针对当前的IT领域的学习者(未来的云服务开发人员)，针对云技术的开发环境发生了很大改变，必须在标准不统一的众多开发环境中做出选择，对开发者的专业能力和开发效率有了更高的要求。
3.管理挑战
由于教育云需要服务于更大范围、更多人群，因此，教育云的全域范围内的统一身份管理(认证与联合身份)、信息安全(权限与隐私)管理、数字版权(经济维权)管理、文化安全(政治维稳)管理显得尤为困难。
4.教育挑战
基于云服务的教学设计更关注技术与教学实践如何有机融合，使教学环境、教学手段、教育理念更好地融合在一起。新技术的运用不可避免地会对旧有的教学模式、信息共享模式、协作模式等产生影响，因此，对于广大教学工作者而言，如何在云计算环境中更有效地开展科研教学工作，把握“云学习”的特点和规律，正确实践“云教育”，掌握云环境下的学习活动设计是教育技术发展到新时期面临的一个新的挑战。
五、针对教育云的设计与行动
我们特别关注基础教育领域的教育云建设、应用和发展，在我国网络带宽不充分的情况下，我们认为：在这种情况下构建教育云，适宜采取一种半虚拟化的“混合云”架构，即构建以本地云和本地数据中心为基础，同时也可以与外部云进行资源与服务的“纵向整合、横向关联”。单纯公有云的服务由外部供给、管理和维护，而混合教育云采取内源服务与外源服务相结合的方式，并且只对信任域内的用户提供内源服务。
承继“班班通”建设，通过信息化教室形成数字化校云，构建校园本地云和数据中心；通过整合和管理数字化校云，构建更高服务聚合度的市(县)教育云；同样地，通过整合和管理市(县)教育云，最终建立服务聚合度更高的公共教育云。如图3所示，从数字化校云到市(县)教育云，再到公共教育云，越往上服务的种类越少，但是服务聚合度越高，数据量越大。
图3 教育云的生态关系图
基于数字化校云的这种半虚拟化的混合云，学生可以通过网络在任何地方任何时间使用学校自己的计算云，当然也可以在没有外网的内部局域网环境下获取基于校园私有云的学习支持云服务。这种设计是针对我国网络带宽不佳的当前甚至今后较长的一段时期的最佳方案。
为了尽量利用个人PC终端强大的计算功能，为了保护已有投资，我们可以把个人已有的计算资源进行虚拟化，并构建个人数据中心，结合电子书包构建“个人云”，其最大的特点，是将处理、存储用户信息的“个人云”放置在用户个人身边，而不是交给云服务提供商，从而实现真正意义上的以个人为中心的云服务和云计算。采用同样的方法，可以构建“家庭云”。这样，“个人云”与“学校云”“家庭云(Family Cloud)”“社会公有云(Community Cloud)”因资源共享而相互交叉。如此，“个人云”将在云环境中处于中心地位，也扮演着非常重要的作用，其整体架构如图3所示。
从云服务整合度维度来看，我们对教育云的生态系统有如下规划：面向云服务纵向整合的教育管理云，面向云服务横向关联的社区云，处在中间的是教育资源云。其中，管理云主要是解决异构云服务间整合的问题，进一步打通了各种服务和权域之间固有的边界与壁垒，实现信息集成与服务集成。具体在教育云领域，教育管理云实现从数字化校云到市(县)教育云，再到公共教育云的纵向整合。而社区云也可以被称为“学习共同体云”，是指通过对学习共同体范围内各种计算能力和资源进行统一服务形式的整合，结合社区内的用户需求共性，实现面向区社区用户需求的云计算服务模式，最大化地拓展其横向连通度(Connectivity)。它们的直观示意图如图4所示。
图4 教育云的云际关系图
我们在构建并整合“个人云”“家庭云”等私有云的同时，基于“校校通”工程和“班班通”工程积累的空前庞大的客户基础，建立市(县)教育云和公共教育云等公共云服务平台，采用云计算按需租用、按使用情况付费的云服务方式，实现“班际通”“校际通”，有效拓展教育信息与资源空间。在这些云服务平台上，运营商通过设立教育公共数据中心，建立统一认证体系，建设一个功能强大的网络和应用系统平台，以“租用”的方式为不同身份的用户提供数字校园、家校互联、教育博客、教育资源等功能强大、内容丰富的教育信息服务，为各级教育机构构建网络门户以及教学、办公和管理等各种应用系统服务，提供各种网络应用和增值服务。与其他行业云的商业应用不同的是，需根据教育消费的特征，制定出一套完整的实名认证、用户评价、计费与支付系统，探索可行的电子商务模式，使得用户为服务付费。这种新的基于云技术的教育信息化模式将大大减轻学校购买应用软件的压力，也降低维护计算机系统的成本，而且可以根据教育政策的调整作灵活的业务变更，实现优质教学资源无障碍分享，将大大提高教与学、管与用的效能[9]。
六、总结
教育信息化进程中的各种风险，事关我国教育现代化的发展进程。教育云是基于信息技术服务的高度细化与专业化分工，成就于与需求高度吻合的个性化的服务链。将用户的各种风险和成本降到了最低，从而把用户的收益放大了[10]，所以从这个意义上讲，云服务首先是商业模式。信息“公用电厂”隐喻了云技术在教育信息化中的作用，回答了为什么我们要采用云技术的问题。农村城镇化隐喻让我们警醒云布局，回答了如何建设教育云的问题。长尾学习隐喻揭示了数字化学习的碎片化、多样化规律，迫使我们思考如何面对教育方式变革与创新学习评价方式的问题。
我们可以看到，技术的发展引领着思维和生产方式的变革，云技术让人们在思考我国教育信息化发展策略上要有前瞻性眼光，它正在为我国教育信息化建设提供新的思路和解决方案。通过事实与实践证明：教育云服务代表了一种趋势，目前也迎来了很好的发展机遇，重要的是，我们要沉着冷静地面对那些发展过程中的障碍和挑战。
本文参考祝智庭教授2012年5月25日于第四届中国云计算大会“云计算与教育信息化创新论坛”报告“云技术对中国教育信息化的机遇与挑战”。
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