基于云计算的大学生创新训练服务平台建设模式研究
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【摘要】针对现有高校大学生创新训练服务平台建设存在规划不合理、建设投资分散化、建设水平参差不齐、运营形式化和持续更新成本高等问题，利用云计算的技术优势和创新商业模式，提出并分析基于云计算的大学生创新训练服务平台及其投资、规划、建设、运营、管理和使用相互分离的建设模式；旨在建设以学生为中心的技术集成、资源集聚、资金集中的可集约化管理和可持续发展的大学生创新训练平台，以云服务的方式为大学生提供高质量专业化随需应变的创新训练服务。
【关键词】云计算；大学创新训练服务平台；建设模式；资源服务化
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009－8097(2011)03－0110－05
一、现高校大学生创新训练服务平台建设存在的问题
随着现代信息技术的发展，社会对人才综合素质要求不断提高，为增强大学生的实践能力，培养创新创业精神，提高社会竞争力，开创具有特色的校园实验实习创业就业新模式，各大高校积极投身创新训练服务平台的建设当中。
根据已有大学创新训练服务平台，各院校根据自身需求构建训练平台，但因缺乏统一组织与协作，处于各自为政状态，形成了“各高校各自独立规划、投资、建设、运营和管理”的建设模式，具体表现在：①建设规划不合理。绝大部分的训练平台并未站在整个高等教育学科建设的角度进行总体规划和资源整合，导致资源分布广泛且异构、存储管理分散。②投资分散化。部分高校有更好的资源，而大部分地方院校，由于资金来源有限，往往面临设备老化、资源不足等状况而无法获得相应的服务。③建设水平参差不齐，资源共享程度低。现有平台只提供实验、实训和创业中某一方面训练，或者只是针对某一专业、或某一行业领域进行模拟并未提供综合性创新训练，也没有形成跨部门跨地区的资源共享。④平台运营形式化。平台框架结构都大同小异，仅仅提供最基本的信息、用户管理、机构展示、系统维护等相关功能，并没有根据用户需求进行优化，缺乏互动与交流。⑤资源持续更新成本高。由于资金和技术问题，很多平台放置在校园网络上，没有进行升级。
现有高校的训练服务平台建设模式造成平台重复建设和资源浪费。此外，专业实验室开设的项目单一、校外实习基地接纳实习生意愿的淡化，现有平台的局限性，已经不能满足师生训练的校内外互动需求。因此，如何加强不同院校、不同专业的学生对专业知识运用和满足实践操作的需求，如何有效地利用丰富的信息资源培养具有中国特色的创新型人才以满足市场的需求，形成一种集约型的可持续发展的创新模式，是我国教育部门和各大高校所面临的问题。结合高校实际需求，将创新教育理念成果和云计算的优势结合起来，提出一种基于云计算的大学生创新训练服务平台建设模式。
二、云计算对大学生创新训练服务平台建设模式影响
云计算因其分布式计算、虚拟化、云存储等特点已广泛应用各行各业，并日益发展成熟。同样，将云计算运用于大学生创新训练服务平台建设中，可以使教育信息资源进行高度整合和共享，为创新训练提供一个非常有利的“软环境”，改善大学生创新训练服务平台建设模式。
基于云计算的大学生创新训练服务平台旨在利用IT技术，运用云计算、云存储实现专业数据、技术资源的整合和共享，建设新的提供基本应用服务的计算和数据中心，通过创新训练平台的云服务，为用户提供灵活、开放、不受时间地域限制的训练，并可以在线实时进行专家咨询，教育部门对其引导、统一监督管理，构建“以用户为中心”的技术集成、资源集聚、资金集中的可集约化管理和持续发展运营的平台，形成一种规划、投资、建设、运营管理、使用各环节相分离的建设模式。
由图1可知，基于云计算的大学生创新训练服务平台规划、投资、建设、运营管理、使用各环节相分离使主体多元化，信息资源服务化，实行“政府引导，市场运作”机制。基于云计算的大学生创新训练服务平台的规划与前期投资者是政府教育部门，中后期主要由云服务提供商根据市场需求进行平台的投资；建设者主要由云提供商和部分院校组成，采用校企合作的方式构建平台；运营管理者主要是云平台提供商；而用户主要是向该平台申请服务并对其进行付费，以及对平台服务进行反馈以便建设者升级优化。而在该平台的整个建设和运营管理过程中，政府教育部门应对其进行监管和评估。这种建设模式能有效地避免低水平重复建设等问题，实现资源的高效整合和共享，并且可催生了一批为高等教育提供专业服务的云提供商，在教育领域孕育出崭新的完整的产业。
三、基于云计算的大学生创新训练服务平台建设模式的分析
1基于云计算的大学生创新训练服务平台建设的总体规划分析
云计算是一种新型的计算模式：把IT资源、数据、应用作为服务通过互联网提供给用户。云计算也是一种商业模式，大量的计算资源组成IT资源池，用于动态创建高度虚拟化的资源以服务的方式提供用户使用。用户可以随时根据需求调用这些计算机软硬件资源。
(1)基于云计算的大学创新训练服务平台总体架构设计
根据如图2，基于云计算的大学生创新训练服务平台不仅能满足高校内部师生需求，经推广后也可为自由学员、企业员工提供相关的训练。除此之外，用户可以充分利用平台资源进行科研创新，项目实训后将科研成果运用于企业实践或创业，达到校企互动联盟，进一步促进科研创新，形成一个良性循环。
如图3，当设备接入云中时经过负载均衡器，将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务，分发所有可用资源的传入请求，检测流量数据包中的威胁信息，有效地提高云计算中硬件支撑能力和数据访问速度，确保应用系统的可用性和可靠性。同样，资源的虚拟化过程尤为重要，是云环境下构建大学创新训练服务平台的关键所在，因为它将物理资源等底层架构进行抽象，使得设备的差异和兼容性对上层应用透明，从而允许云对底层千差万别的资源进行统一管理。此外，虚拟化简化了应用编写的工作，使得开发人员可以只关注于业务逻辑，而不需要考虑底层资源的供给与调度。这样可以实现在现有平台和服务基础上的快速集成，实现教育信息资料、专业数据知识、行业数据库等的共享整合。平台系统的每个模块中与数据库服务云互动，利用云存储中的相关信息库，为各类用户提供实时训练。
(2)基于云计算的大学创新训练服务平台功能框架设计
根据平台目标及功能，以数据库集中、B／S体系结构为基础构建具有前瞻性的开放式、易维护、操作简洁、规范高效、功能强大的大学创新训练服务平台，主要功能模块如图4。
综合实验系统中，在线资源指针对不同专业学生的不同课程知识学习；实验课程是针对不同学科各类实验的说明指导和实例演示：在线实验室则主要包括课程设计、毕业实习和毕业设计，这部分交由学生独立训练，完成后提交即可，系统则根据学生的表现进行评分。结束后，若有任何疑问便可进行专家咨询。
创新项目系统分为信息中心、项目过程管理、项目管理和成果管理四个子模块，实时国家各种创新项目指南和国内外最新研究动向，为相关用户提供申报项目的渠道，项目评委小组对项目申请进行统一审批、考核和管理，对提交后的项目成果也进行统一管理。
创业训练系统主要是为有意向自主创业的用户提供一个模拟训练平台，实时了解相关信息和国家政策，通过创业模拟训练培养或加强创业素质，认识企业创立和运营的全流程和风险管理等。
技能实训系统是针对不同的技能进行仿真模拟训练的综合系统。由于技能分类的复杂化和市场上的专业技能训练系统的多样化，该系统的建设可以采用整合市场上已有的专业技能实训系统，将其进行不同的分类，如高职会计专业技能单项化课外实训平台、供应链模拟系统等。社会自由学员和各类院校的学生等用户可以根据自己的职业或定位进行选择，进入相应的模块进行训练。
(3)基于云计算的大学生创新训练服务平台建设原则
在建设过程中，应该遵循以下建设原则：①统一规划。随着经济全球化和知识创新国际化的发展，创新越来越依赖于跨部门、跨组织、跨学科、跨地域和时空的团队协作。基于云计算的大学生创新训练服务平台的建设要求各建设参与者统一组织与协作以达到建设的规格化和专业化，避免重复建设或“建设真空”现象。②资源整合集聚化。充分利用现有资源和设备利旧，将异构和分散存储的信息资源进行整合，达到集聚化，实现资源在不同层面的转换和集成。③信息资源共享化。用户可以在不同时间获取不同地区的信息资源。④服务市场化。基于云计算的大学生创新训练服务平台以提供服务的方式面向用户，要求服务质量专业化和高标准化，并以市场用户需求来驱动完成平台的建设、升级和优化。⑤遵循渐进式开放原则。由于其复杂性，不可能将全部的资源和服务一下子都开放出来，而且某一资源或服务接口一旦开放，就必须维持该接口的长期稳定性，如果后期对不适当的接口进行调整，必将造成大范围的影响，不利于平台的健康发展。
2.基于云计算的大学生创新训练服务平台构建投资分析
一般情况下，各大高校建设训练平台作为创新项目进行申请立项，经审核批准后由国家或地方院校拨款自行建设。既然教育在WTO的框架内被列入“服务业”范畴，我们可以将基于云计算的大学生创新训练服务平台作为一种准公共服务进行建设。这是一项巨大而复杂的工程，涉及全国各大高校信息资源的整合和管理，工作量大而繁琐，不仅需要各个部门协调合作，还需要国家教育部重视和统筹指导。
作为一种准公共服务建设项目，国家教育部门对该平台构建进行统一规划、资金引导，并对其进行全程监管和评估。首先，政府教育部门通过调查分析后根据实际需求制定相应的项目指南并立项，向国家发改委进行资金申请，经批准后由国家发改委发放经费、统一由国家教育部引导进行投资建设。由于该项目的特殊性，经统一规划后将项目分级化，分成多个子项目进行建设。然后采用招投标的方式对项目建设方式进行选择，可以进行外包，也可以政校企联合建设。这样，使分散的资金进行集中，投入到面向不同学科、不同院校的基于云计算的大学生创新训练服务平台建设当中，不但避免了基础平台的重复建设，极大提高项目建设质量并加快项目建设进度，而且可以引进先进管理方法对其进行动态管理，将其做大做强。
当然，构建基于云计算的大学生创新训练服务平台应该充分考虑投资成本和建设周期问题。因此，在进行建设方式的选择上，应该先对其支出进行预算，然后对平台建设方式的不同组合进行选择，尽量达到成本最低化而效率最高的最优状态。
3.基于云计算的大学生创新训练服务平台的建设分析
从技术角度来分析，云计算发展日渐成熟，将云计算模式引入到创新训练平台中恰好可以解决现存创新训练平台通过一个功能强大的服务器为用户提供支持所导致的资源浪费、伸缩性差、可靠性低等问题。通过云服务，用户能够根据需要获取自己想要的服务，此外，还具有以下优势：①可以大大降低各大高校在资源建设中的软硬件成本。用户端只需可以接入网络的终端设备、浏览器，即可进入创新训练平台，享用训练服务。将云计算应用于教育资源的整合中，既可以实现对资源整合的自动化，便于用户更为快速的搜索并获取到所需资源，实现资源的共享，又降低了投资成本，简化了对资源的整合和管理工作。②随时随地可以进入训练平台进行训练活动。师生可以在任何时间、任何地点，可以打开手机、PDA或者笔记本电脑就可以加入训练，不会因时间和地点的不便而无法得到练习。因为所有的数据都存储在“云端”，用户可以随时随地利用这些资源。③保证教育的数据安全。使用云计算，大大保证教育数据安全，用户无需担心病毒和黑客的侵袭以及由硬件损坏所导致的数据丢失问题。④有利于实现信息资源的共建和共享。云计算扩展性非常强，多个学校将现有的信息资源共同加入到一个“云”中，就可以减少单个院校的资金和时间上的投入，并实现真正意义上的资源共享。⑤保证平台的持续更新和优化。
根据云计算的三层架构，该平台的建设也应该从这三个层次上分析(如图3)。首先，构建基础设施层平台的资源池。根据资源的分布情况和云计算提供商的产品和优势进行基础设施产品的选择，如可以选择X86服务器资源池、SUN／HP小型机资源池或IBM小型机资源池等。每个资源池进行统一的资源调度，实现资源的全局共享。由于各大院校和教育部都拥有网络和信息技术中心，可以逐步将该硬件设施和软件资源集聚虚拟化后转移到云平台上，构建服务集群等，这样可以充分利旧，降低成本。但是基础设施层的建设涉及物理资源的虚拟化、动态调节虚拟资源分配、工作负载在服务器间迁移和资源的优化以及安全性管理，技术要求非常高，建设难度大，而且需要相当的规模的硬件基础设施(即数据中心集群、规模化的服务器及存储和互联互通的高速网络)，因此可以与云提供商合作进行建设。
其次，平台即服务层以应用为核心，提供现成的程序开发与执行平台，平台本身会受到高度专业管理。平台即服务提供商进一步把所负责的范围扩展到平台的层次上，应用程序开发者可以更专注在本身应用程序的开发，而不需耗费太多成本及资源在应用外的事务之上。因此，该层的建设可以由教育部门自己开发和控制，也可以外包给专业的云平台提供商。不过相对而言，交由专业的云平台提供商进行建设和管理运营有利于平台的稳定发展。
最后，软件及服务层的建设主要是四大训练系统的开发和管理，可以由国家教育部门分别对其进行立项，交由可以承担该项目的高校进行建设，因为高校作为该平台的用户非常了解系统应用者需求。在该平台的推广运营中后期，sAAs提供商可以根据市场用户需求自行扩建和持续更新升级。
因此，构建基于云计算的大学生创新训练服务平台不能一蹴而就、急于求成，而应按构建资源池、系统迁移、应用集成、试点推广顺序分步实现该平台的建设，尽可能地利用
原有的基础设施和系统，实现全国范围内各大高校公用的创新训练服务平台。
4.基于云计算的大学生创新训练服务平台的运营和管理
云计算的根本出发点就是信息的融合、存储及通过网络服务进行共享。建设者可以方便地通过云计算技术将众多信息资源聚合到“云”端的存储服务器中，使现有的信息资源虚拟化形成动态变化的智能知识库，创新训练平台工作人员只需对资源进行归类、管理，进行统一存储，并制定相应的访问规则，用户就可以随心所欲地从这个云上进行相应的创新训练，从而打破时间与地域的界限，真正实现信息资源集聚和共享，管理员对其可进行集约化管理。
运营是对该平台的营销和推广，以及平台的监控和维护等多方面的工作。平台和监控与维护，是保证该平台健康发展的条件。而基于云计算的大学生创新训练服务平台涵盖的范围广阔、内容丰富、数据量大，需要较强的运营和控制能力。同时，平台管理员大多会遇到性能方面的问题，因此需要专业的技术人员对其更新维护、优化升级。所以，作为国家公共教育服务的一部分，该平台主要由专业的云平台提供商进行运营和管理，国家教育部对其进行监管和评估。
由图2可知，对该平台的运营管理主要包括服务管理、计费管理和安全管理三大方面。其中，服务管理主要指PAAS层管理。当用户对资源进行访问时，对平台资源池中已虚拟化整合的相应资源进行均衡调度、使用效率和共享机制等的监控和管理过程。
计费管理主要包括两个方面：第一，对教育部从云提供商那租赁或购买的总体服务进行计费。平台的建设是根据用户的需求整合各种服务，从基础设施层服务到平台层服务，教育部需对其进行付费。第二，对平台用户使用的服务进行计费。在该平台的运营前中期，由于需对该平台进行试点和推广，对平台用户的服务只是进行形式上的统计。但当平台的运营走上正轨，得到广泛的应用后，可对部分平台用户的服务进行适当的收费。
安全管理旨在保证整个基于云计算的大学生创新训练服务平台的安全可控，包括基础设施层、平台层和应用服务层的安全。云计算资源规模庞大，服务器数量众多并分布在不同的地点，同时运行着数百种应用，必须使大量的服务器协同工作，动态调用资源的同时应该保证数据完整和备份处理，使用有效的安全技术来平台的安全。
5.基于云计算的大学生创新训练服务平台的用户使用
基于云计算的大学生创新训练服务平台主要是面向各大高校师生提供创新训练服务，随着推广应用也可为自由学员和企业提供服务。用户只需要最基本的网络接入设备即可进入到大学创新训练服务平台进行训练。
首先，用户通过客户端浏览器进入大学创新训练服务平台的门户，然后进入用户管理界面进行注册，登录进入平台系统主界面。在平台应用层，平台针对不同的用户分为综合实验系统、技能实训系统、创业训练系统和创新项目系统四个子系统。而系统的资源调度和分配、信息的存储计算等管理则主要由平台中间件和基础设施层来完成和实现。用户根据不同的训练类别在交互页面进行服务的访问，系统则对访问资源在虚拟资源池中进行搜索和查找定位，然后调用资源对访问申请进行应答，为用户提供相应的服务。此外，用户也可根据不同的权限，可以进行资源的上传和下载、信息的存储和管理等。
用户作为该平台的使用者，属于受益方，应对所使用的服务进行按需付费。云计算平台计费系统非常复杂。但对于用户而言，基于云计算的大学创新训练服务平台的后台管理是透明的，用户并不关心计费是如何根据计费因子计算出来的。
因此，只需要制定出一些计费策略和方式供用户自由选择，使其使用成本最小化。此外，用户同时也是该市场发展的驱动者。用户对服务的需求会随着实际需要而发生变化，而且不同用户的需求不同。这样，便于在平台推广和运营管理中后期，云提供商针对用户不同的需求进行再投资建设，形成良性循环，使平台逐步发展完善。
四、总结
总之，由国家教育部资金引导搭建的基于云计算的大学生创新训练服务平台作为一种准公共服务，具有公益性。通过政府、校企合作，采用规划、投资、建设、运营管理和使用相互分离的建设模式对平台进行构建，有效避免已有训练平台建设中的问题，实现教育资源的整合、共享和服务化。
最后，对于如何部署基于云计算的大学生创新训练服务平台还有很多问题需要解决，如面向泛化环境的资源虚拟化、供给与优化机制、计费机制等，相信随着技术的发展会有很好的解决方案。