尚俊杰 蒋 宇
最近几年，云计算特别热，对各行各业似乎都造成了重大影响。在教育领域，云计算也是如火如荼。可是云计算究竟是什么？为什么要采用云计算？在教育领域尤其是当前比较受关注的数字校园建设中具体怎么应用呢？
云计算是什么
所谓云计算，美国国家标准与技术研究院（NIST）是这样定义的：云计算是一种模型，它可以实现随时随地、便捷地、随需应变地从可配置计算资源共享池中获取所需的资源（例如，网络、服务器、存储、应用及服务），资源能够快速供应并释放，使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减小到最低限度。
这个定义看起来非常枯燥，非计算机专业人员可能都看不太懂，但是实际上云计算也不神秘，它并不是一种单纯的技术，而是一种集技术、管理和服务为一体的模式。比如我们熟悉的E-mail，某种程度上也可以称之为云计算，你只要找到一台可以上网的计算机，就可以随时随地查看自己的E-mail，而这些E-mail到底存储在哪里，背后是怎么运行的，是谁在管理，你都不关心，你关心的只是自己能够享受稳定的E-mail服务。
再如云计算中一种比较典型的应用“云存储”，过去我们一般利用硬盘、移动硬盘、光盘或优盘来存储文档，这样会带来一个问题：假如自己在办公室电脑中编辑了一个文档，回到家里想继续编辑，就需要用优盘拷贝回来，或用E-mail发送回来。而现在就比较简单，采用“云存储”技术，大家可以将文档存储在“云”（有时称网盘）中，回到家里从云中下载下来即可。事实上，目前已经有一些很好的云服务产品，比如百度云，承诺提供2T终身免费空间，而且存储速度还比较快，使用方法也很简单，大大方便了文档传输。理论上讲，这些由专业机构专业人员维护的专业存储服务器，其安全性应该会高于我们采用移动硬盘存储资料的方式。由此可以看出，如果不去严格地讨论，云计算其实也是比较简单的，似乎也可以这样理解：我们将服务器等软硬件放在后台，由专门的机构去管理。作为普通用户的我们，并不关心这些软硬件的运行和管理机制，也不需要拥有这些软硬件，我们需要的只是能够随时随地调用这些服务就可以了。
云计算的服务模式
根据云计算提供的服务内容的不同，云计算可以分为如下三种层次的服务模式：软件即服务（SaaS：Software as a Service）、平台即服务（PaaS：Platform asa Service）和基础设施即服务（IaaS: Infrastructure as aService）。
所谓软件即服务（SaaS），它是随着互联网技术和应用软件技术的发展而出现的一种创新的软件应用模式。传统软件一般都采用光盘或其他形式给用户，用户将其安装在自己的计算机上使用。而在SaaS模式下，厂商将应用软件统一安装在自己的服务器上，用户不需要再购买该软件，也不需要负责该软件的管理、维护等工作，只是根据自己的需求，利用互联网向厂商购买需要的应用软件服务，按购买的服务多少和时间长短向厂商支付费用即可（当然，也有免费的）。简单地说，用户购买的不是这个软件，而只是软件服务。
平台即服务（PaaS）是通过互联网向用户提供软件研发平台的服务模式。传统企业要开发一个软件时，往往是将微软或其他公司提供的开发环境（比如VC）安装在自己的计算机上开发。而在PaaS模式下，厂商将一个完整的运行和开发平台作为一种服务提供给用户，用户利用互联网就可以在线开发、测试和安装软件，从而降低研发成本，提高研发效率。比如，过去一个学校要想建设自己的网站，可以使用.NET或Java等开发环境开发，然后安装在服务器上。现在有一些企业会提供一个内容管理系统，学校只要像编辑文档一样在线创建、维护和发布即可，非常方便。当然，平台实际上也可以说是一种软件，因此PaaS理论上也可以算作SaaS的一部分，只不过SaaS强调普通用户的应用，PaaS强调系统平台层的应用而已。
所谓基础设施即服务（IaaS），指的是厂商通过互联网向用户提供硬件环境的服务模式。传统情况下如果要搭建网络系统，首先需要购买服务器、路由器等软硬件设备，一般还需要自己建设数据中心，自己提供相关服务。在IaaS模式下，厂商会建好数据中心，提供服务器、路由器等硬件设备和相应的软件操作系统，用户购买相应的服务，就能通过互联网使用相应的服务。比如过去一个学校如果要建设网站，可能需要购买服务器等相应设备，而在IaaS模式下，学校只需要购买专业厂商提供的虚拟主机服务，将自己的网站安装在该虚拟主机上即可。
云计算的部署模式
以上根据云计算提供的服务内容将云计算分为了三种模式，那么根据云计算的提供者，也可以将云计算分为公有云、私有云和混合云三种。
所谓公有云，指的是第三方提供商为用户提供的能够使用的云，这一类云一般可以通过互联网使用，一般在较大范围内面向企业甚至个人提供服务。比如目前很多地区的学校通过中国移动或中国联通提供的网络上网，实际上就是一种云服务。再如面向普通大众提供云存储服务的百度云，任何人注册登录后，都可以在线上传、下载和分享文档资料。
所谓私有云，指的是专门为特定用户单独使用而构建的，相对来说服务质量、安全性都会更好一些。比如一个学校可以自己打造一个私有云，用来给本校的师生提供云存储等相关服务。这个私有云可以是学校内部的IT机构打造，也可以外包给专门的云服务提供商。具体应用时，可以安装在学校内部的数据中心，也可以托管在外部的数据中心。
所谓混合云，指的是由两个或两个以上的云（私有云或公有云）混合组成，他们彼此虽然是独立的，但是通过标准接口紧密地绑定在一起，彼此之间可以实现数据和应用程序的联系，共同为用户提供云服务。
为什么要采用云计算
互联网诞生已经大约50年了，在中国大规模发展也已经20年了，为什么以前大家不怎么提云计算，而最近这些年却如此关注呢？先来看看这些年互联网的变化情况，据《中国互联网络发展状况统计报告》历年数据显示：2003年全国网民只有大约6800万，而2013年则有5.91亿。20多年前，甚至是10多年前，计算机应用远没有今天普遍。那时候使用计算机的人基本上都是科研人员、大学生、白领等专业人员。今天，上至高层领导，下至农村老人，几乎都在使用计算机，即使不用计算机，也可以花几百元买一个智能手机，也能上网浏览信息，使用QQ和微信。
当各个行业、各个阶层的人都开始频繁地深入使用互联网以后，大家对互联网安全性、稳定性和易用性的要求就越来越高了。就如铁匠铺逐渐被钢铁厂替代，裁缝铺逐渐被服装厂替代一样，过去的小手工作坊式的信息技术管理模式就需要逐渐被云计算模式替代了。
采用云计算模式的好处，大致包括如下几点。
一是让普通用户使用IT像使用自来水一样方便。就IT使用来说，中小学和大学中的学院（系）实际上都是普通用户；就普通用户来说，自然希望使用方法越简单越好，但是实际上IT功能越来越强大，也越来越复杂。在这种情况下，唯一可行的办法就是将复杂的功能放到后台，交给专业机构去维护，而将前台使用界面做得越来越简单，理想状态就是让普通用户像使用自来水一样方便。
二是可以节省资源，并实现规模效益。云计算实际上暗含了“共享”的理念。比如过去一个学校购买了一个服务器，很多时候可能这个服务器是闲置的；而在云计算模式下，服务器的CPU、内存等资源都是可以共享的，你不用的时候正好其他人可以用，这样实际上节省了资源。事实上，对现在的软件系统来说，服务100个人和服务1000人、1万人、10万人，在成本方面差异并不是非常大，所以，采用这种模式确实有助于实现规模效益。
三是可以使组织更加专注于核心业务。亚当?斯密（Adam Smith）在《国民财富的性质和原因的研究》（简称《国富论》，1776）中就曾将经济增长的原因归于三个方面：自由市场、劳动分工和新机器形式的技术进步。在亚当?斯密看来，劳动分工、技术进步对提高生产率有重要的进步作用。在近代经济学和管理学看来，不仅仅是通过流水线实现分工，“组织要专注于核心业务”，这是管理学的一个重要理念，不管是组织还是个人，都必须“有所为，有所不为”，都必须专注于自己所擅长的核心业务，才能取得成功。比如对于苹果公司来说，它只是专注于设计，这也是苹果最擅长的工作，而将生产过程外包给了富士康公司。
对于教育信息化也是如此，最初在学校推广信息技术的时候，因为这是一个新生事物，大家都很新鲜，所以很多中小学都很积极地购买服务器、开发网站等。但是随着时间推移和信息技术的普及，一些校长就会想，作为学校，我们的核心业务应该是教学，我们需要花费大量精力去讨论和管理这些服务器、路由器、平台、软件等事务吗？这些不是中小学擅长的业务，我们能管好吗？
在种种因素推动下，就可以采用云计算模式，将复杂的信息技术管理、维护交给区县（甚至是市、省、国家）专门的信息中心，那是他们的核心业务。对于普通中小学来说，我们只是使用这些服务做好我们的教学就行了，这是我们的核心业务。
云计算支持下的数字校园
当前数字校园建设备受社会各界关注，在一些经济条件好的地方，中小学校长动辄能拿到几十万、上百万的数字校园建设经费，可是这些钱是怎么花出去的呢？目前来看，购买硬件是最容易花费的，所以有的学校就去买了一堆服务器等高级IT设备，可是后来发现学校内部的IT人员根本无法将这些设备充分发挥作用，过几年可能就都淘汰了，浪费了大量的资源。
基于以上讨论的云计算模式，各学校在建设数字校园时需要认真思考，在云计算模式下，究竟什么是学校应该买的，什么是县里区里应该买的，什么是省里或国家应该买的，什么又是应该由企业提供的？简而言之，我们认为，普通中小学只需要买必须买的，比如计算机教室装备、教师和学生用的终端设备等，其他能由区县信息中心（或更高级机构）统筹的尽量由区县信息中心统筹，比如资源系统、网站系统等，都应该由专门的信息中心来负责，学校只是使用该功能即可。
具体而言，我们有如下的建议。
1. 学校真正成为“端”。如前文所述，云计算通常有公有云、私有云、混合云三种部署模式，现在从国家和各省层面也已经开始部署自己的教育云。云计算理论上说可以提供涵盖硬件、平台、软件的服务，因此每个学校把自己看作是一个“端”，充分利用互联网，在软件和服务方面成为“端”。学校将数据和与数据相关的硬件放在“云”上，与数据相关的服务也委托“云”的承建方来承担；学校尽量不单独建设数据中心和网络中心，尽量不建单独的网站内容服务器，避免形成数字孤岛，这样可以节省一部分资金，而将资金更多投入到师生终端设备、信息化教与学环境设备上；“端”里要建设好学校教学改革发展相关的软硬件设备，比如建设信息化教与学环境，与物联网相关的数据采集、传输设施等。让学校成为“端”的前提是快速、稳定的互联网络，因此学校应该着力优化现有的网络条件，保障顺利高效、安全稳定地接入“云”。
2. 学校“端”的特色发展由社会企业打造。采用了国家、省市的“云”之后，学校或许会担心信息化没有了特色。在云计算模式下，学校的信息化特色可交给企业来打造，通过购买企业的技术与服务，为学校的信息化提供一些不同于其他学校的应用；也可以通过与企业共建的形式打造学校特色资源。当然，对于一些有条件的学校来说，还可以自己设计服务于师生发展或教学需求的系统平台。事实上，采用由社会企业提供平台、资源的形式来打造数字校园发展的特色，也是加入了该企业向其所有服务对象学校的私有云，也可以说是云计算的一种应用。
3. 学校“端”更专注于核心业务。随着《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》的不断推进，信息技术变革教育教学模式以及促进教育治理现代化逐步成为教育信息化领域核心共识。学校作为教育信息化的主战场，在云计算背景下，作为“端”的学校也应该更多地专注于信息技术教学应用、创新教学模式。学校的技术人员注重为信息技术教学应用提供服务，突出信息技术与教育教学深度融合；通过管理应用来促进管理业务流程的优化，而将硬件设施维护与更新、平台系统技术层面的运维交给“云”；重点探索信息化课程设计、数字资源开发与应用、教学过程优化、教学模式创新、教学评价改革等，提升学校的教育治理能力；利用信息技术丰富教师和学生参与学校管理的方式，实现全员参与的民主化管理。
结 语
谈到这里，可能有人还是有疑问，我把数据都存到云中，云飘走了怎么办？我把课件都存放到市里或区里的服务器上，上课时网络断了怎么办？我们先来看一个例子，许多去过芝加哥的人都纷纷赞叹芝加哥的摩天大厦，说现代化建筑原来也可以这样漂亮。大约100多年前，芝加哥市中心发生了一场大火，许多建筑都被烧毁了。但是却给摩天大厦的建设者提供了一个舞台，一个崭新的芝加哥拔地而起，成为现代化摩天大厦的代表城市。不过，大家没想到的是，在最初的二三十年中，这些摩天大厦的老板还在讨论，大厦究竟应该靠外部电网供电，还是自己在地下室发电呢？事实上，当时有相当一部分大厦是在地下室安装了发电机，老板们买煤自己发电。原因其实也很简单，那时候外部电网可能不太稳定，有时候可能会断电，所以为了确保万一，他们要自己发电。1930年左右，人们就不再讨论了，因为几乎没有大厦再自己发电了，外部电网已经成为一种标准的外部服务了。
由此我们可以想到，在应用云计算中出现的问题，应该算作发展中的问题。邓小平曾经说过，改革开放碰到的问题比不改革还要多，但是不应该停止改革，应该深化改革去解决改革中碰到的问题。应用云计算亦是如此。应用中碰到的问题比不应用还要多，但是不应该停止应用，而是应该继续深入应用去解决应用中碰到的问题。相信终有一天，计算（云计算）会像水网、电网、煤气网一样成为一种标准的外部服务——“计算网”。
注：本文系全国教育信息技术研究“十二五”规划重大课题“区域教育信息化与教育公平研究”<立项号：116110002>项目成果。
（作者单位：北京大学教育学院 中央电化教育馆）