Cloud Technologies in Higher Education

Full Text

Информационные технологии и компьютеризация всех сфер образования являются одними из основных тенденций развития общества уже на протяжении многих лет. В образовательный процесс внедряются новые информационные технологии, происходит оснащение образовательных учреждений компьютерной техникой и постоянным доступом в Internet. Эти процессы сформировали новый научно-технический фундамент для развития и функционирования виртуальных инструментов в сфере образования. Создание виртуальной образовательной среды является одной из важных методических и педагогических задач для эффективной организации образовательного процесса. Оно заключается в развитии инфраструктуры вуза, а именно информационной среды, что предполагает внедрение новых информационных сервисов. Новые информационные технологии не только выполняют функции инструментов, используемых для решения отдельных педагогических задач, но и предоставляют новые возможности процессу обучения. Расширение возможностей информационных технологий требует создания новой информационной инфраструктуры для удовлетворения потребностей учебного процесса, что, несомненно, является значительной нагрузкой для вуза. В основу информационных систем, обеспечивающих деятельность виртуального пространства учебного заведения, ложатся различные подходы и методы. Одними из таких средств являются облачные технологии, использование которых представляет собой перспективную область, открывающую огромные преимущества при управлении данными. Под технологией облачных вы числений понимается модель, которая позволяет объединять информационно-технологические ресурсы разных аппаратных обеспечений в единое целое и предоставлять пользователю доступ к ним через локальную сеть или глобальную сеть Internet [3; 8]. Модели облаков Существует три основных вида моделей облаков: платформа как сервис (Platform as a Service - PaaS), инфраструктура как сервис (Infrastructure as a Service - IaaS) и программное обеспечение как сервис (Software as a Service - SaaS). Рассмотрим эти модели облаков для выявления возможности применение их в учебном процессе вуза. Модель PaaS предоставляет возможность арендовать платформу для разработки и размещения приложений. Данная модель является услугой, предоставляемой через Internet, и состоит из программного обеспечения, операционной системы и базы данных. Обычно эта платформа ориентирована на определенные языки программирования, такие как Java или Python, и используется в основном разработчиками программного обеспечения. Модель IaaS состоит из операционной системы и приложения, ее сервис предоставляет потребителю возможности систем обработки и хранения сетей и многих других основных вычислительных ресурсов для размещения и использования различного программного обеспечения. Потребитель управляет основными компонентами облака, но при этом не контролирует операционную систему [9]. Модель SaaS дает возможность потребителю использовать готовое прикладное программное обеспечение, так как провайдер обслуживает сервис в облачной инфраструктуре. Приложения доступны при использовании различных устройств или через интерфейсы тонких клиентов, такие как web-браузер или интерфейсы программ, при помощи которых переносится большой объем задач по обработке информации на сервер. В данной модели пользователь не управляет непосредственно основной инфраструктурой облака, сетями и серверами. Сегодня существует множество предложений SaaS, начиная от специализированных проектов по отдельным отраслям до потребительских приложений, таких как, например, электронная почта. Офисные пакеты Google, Google Apps for Educations, Office Online, Office 365, Zoho Office являются примерами сервисных приложений и могут предоставлять возможность ведения совместной работы [7]. Именно эта разновидность платформы представляет наибольший интерес для образовательного процесса в вузе. Основные свойства облаков Рассмотрим несколько основных свойств, которые может иметь любой облачный продукт: вопервых, это эластичность (elasticity), которая дает возможность моментального изменения количества и времени использования вычислительных ресурсов, выделяемых пользователю. Во-вторых, измеряемые сервисы (metereduse), позволяющие оплачивать только те вычислительные мощности, в которых нуждается пользователь. В-третьих, самообслуживание по требованию (оn-demandself service) - свойство, дающее потребителям возможность получать в нужном объёме инструменты и ресурсы для управления требуемыми вычислительными мощностями без помощи системных администраторов. В-четвертых, сетевая доступность (ubiquitous network access), она обеспечивает доступность облачного сервиса с любого устройства в любом месте и в любое время. И, наконец, независимость от аппаратных средств, которая позволяет облачным сервисам быть независимыми от работоспособности конкретного устройства [10; 11]. В образовательных учреждениях вопросы размещения и доступа к облачным ресурсам решаются в основном согласованно. Однако существуют разные возможности доступа к облачным ресурсам, и происходить это может дистанционно. Поэтому сегодня образовательное сообщество использует несколько моделей предоставления облачных сервисов, различия между которыми состоят в способах доступа к ним: - приватное облако (private cloud), предоставляющее услуги в рамках одной компании, которая является одновременно и заказчиком, и поставщиком услуг [5]. Это вариант реализации облачной концепции, когда компания создает ее для себя, в рамках организации; - публичное облако (public cloud), которое является облачной инфраструктурой, наиболее подготовленной для широкого открытого доступа и использования. Оно используется множеством компаний различных направлений, а также образовательных учреждений. Необходимо подчеркнуть, что техническим обслуживанием и управлением данной модели облака занимается непосредственно пользователь; - общественное облако (community cloud) - данная инфраструктура обладает схожими чертами с приватным и публичным облаками, она предназначена для эксплуатации определенной группой пользователей или же организациями, обладающими общими задачами. Примерами общественных облаков являются платформа Windows Azure, веб-сервисы Amazon, Google App Engine [13]; - гибридное облако (hybrid cloud) - эта облачная инфраструктура является совокупностью двух и более различных типов облаков, она включает уникальные объекты, связанные между собой стандартизированными или собственными технологиями, которые позволяют переносить данные и приложения с одних компонентов на другие. Примером является балансировка нагрузки между облаками. Публичные и общественные облачные сервисы являются наиболее подходящими для образовательных учреждений и наиболее часто ими используются. Опыт применения облачных технологий На сегодняшний день целый ряд зарубежных вузов успешно используют облачные технологии. Так, например, в США частный университет Хофста (Hofstra University) применяет облачные сервисы, предоставляемые компанией Google. Европейские университеты также широко применяют данные технологии. Страны СНГ только начинают успешно внедрять облачные технологии в образовательный процесс. Тем не менее уже сейчас есть учебные заведения, которые активно используют эти технологии. Многие университеты используют возможности Office 365. Используя данные Microsoft Office 365, РЭУ им. Г.В. Плеханова и РУДН внедрили облачные технологии в учебный процесс. Наиболее широко используемой моделью облака применительно к образовательной среде, как уже было сказано, является SaaS. Мы пришли к такому выводу, изучив все модели облаков и опыт применения их в разных учебных заведениях. У данной модели есть ряд достоинств: образовательному учреждению не нужно создавать и обслуживать центр обработки данных, что сокращает финансовые и организационные затраты; пользователь может иметь собственные приложения на платформе поставщика услуг и т. п. Проведенный анализ позволил выделить следующие преимущества применения облачных технологий в учебном процессе: с финансовой точки зрения технологии обеспечивают экономичность, что является важным фактором для образовательного учреждения. Подобная целесообразность отмечается при предоставлении услуг, например, электронной почты, бесплатно внешними провайдерами. Оборудование, необходимое для оказания данных услуг, используется в других целей. Это позволяет освободить дополнительные помещения, что является актуальным в условиях дефицита учебных аудиторий. Важным преимуществом технического характера является низкое требование к аппаратным средствам, где минимальным условием работоспособности является постоянное соединение с сетью Internet [2; 6]. Дидактические возможности облачных сервисов Дидактические параметры облачных технологий предоставляют широкий спектр онлайн-инструментов и услуг, которые обеспечивают безопасное соединение и возможности совместной работы преподавателей и студентов, что в рамках настоящей статьи представляет наибольший интерес. Учитывая рассмотренные сервисы, обозначим дидактические возможности облачных технологий, подтверждающие целесообразность их применения в учебном процессе. Облачные технологии дают возможность студентам и преподавателям совместно использовать и редактировать документы различных видов. При помощи облака можно быстро включать новые программы и продукт в образовательный процесс, так как сервис может использоваться на любой территории. Преподаватели получают возможность организовывать интерактивные занятия и вести коллективное преподавание для большего количества учащихся. Облачные технологии имеют ряд недостатков технического характера, не влияющих на их ди дактические свойства. Постоянная зависимость от подключения к сети является одним из таких недостатков, что требует создания копий документов в локальных папках и в облаке. При использовании облачных сервисов очень важна конфиденциальность персональных данных. Данные могут быть утеряны в результате поломки сервера или может быть потерян контроль над данными после соглашения на их обработку онлайн-сервисом [6]. В настоящее время наиболее распространенными системами сервисов на основе технологии облачных вычислений, применяемыми в образовательном процессе, являются Live@edu от Microsoft и Google Apps Education Edition от компании Google [1]. Они представляют собой webприложения на основе облачных технологий, предоставляющие учащимся и преподавателям учебных заведений инструменты, использование которых помогает повысить эффективность взаимодействия и совместной работы. Обучающая система Learning Management Systems может применяться при использовании облачных сервисов. Поддержка таких систем обеспечивается внешними провайдерами. Ее использование целесообразно для тех образовательных учреждений, которые не могут себе позволить приобретение и обслуживание программного обеспечения и дорогостоящего оборудования. Облачный сервис Windows Azure, разработанный компанией Microsoft, также можно применять в образовательном процессе. Однако Windows Server требует приобретения и установки на ваш локальный сервер. Платформа Windows Azure in education дает возможность преподавателям использовать в учебном процессе инновационные технологии. Это позволит учащимся иметь доступ к профессиональному программному обеспечению, получить практические навыки, необходимые для будущей карьеры. При помощи этого сервиса появляется возможность диагностировать и тестировать необходимые современные приложения. Платформа Azure может использоваться в вузах для решения различных образовательных задач. Во-первых, Windows Azure позволяет использовать облачные технологии при подготовке дипломных и курсовых работ. Во-вторых, с помощью этой платформы можно производить объемные и сложные расчеты, которые требуют больших вычислительных ресурсов, а также внедрять виртуальные машины на базе Linux или Windows [12]. Кроме того, данный ресурс может предоставлять информационно-обучающие порталы. Студенты получают возможность вести совместную работу над проектами, заводить личный кабинет, проводить дистанционное обучение, а также создавать учебные приложения. Совокупность сервисов, предоставляемых таким образовательным ресурсом конкретному пользователю, создает персональную информационно-образовательную среду для преподавателей и студентов. Корпорация Google разрабатывает и предоставляет множество приложений и сервисов, доступ к которым возможен в окне любого браузера. В образовательных целях разработан G Suite for Education (ранее Google Apps Education Edition) - бесплатный пакет для учебных заведений, включающий все возможности профессионального пакета [3]. G Suite for Education - это web-приложения на основе облачных вычислений, предоставляющие студентам и преподавателям учебных заведений инструменты, необходимые для эффективного общения и совместной работы [4]. Пакеты Google для образования включают в себя бесплатный и без рекламы набор инструментов, который дает возможность преподавателям и студентам более успешно и эффективно взаимодействовать, преподавать и учиться. Онлайновые сервисы для вузов от Google обладают рядом достоинств, что дает возможность использовать их в любой образовательной среде, где есть сеть Internet. Выделим основные преимущества использования G Suite for Education в образовании. С позиции пользователя необходимы минимальные требования к аппаратному обеспечению, обязательным условием является наличие доступа в Internet. Немаловажное преимущество облачных технологий для образовательных учреждений заключается в том, что оно не требует капиталовложений на приобретение и поддержки специального программного обеспечения. Доступ к приложениям происходит в web-браузере. Далее необходимо выделить, что платформа совместима со всеми операционными системами и программами, используемыми пользователями. Все инструменты G Suite for Education бесплатны и не содержат рекламы. Современные компьютерные технологии позволяют студентам и преподавателям использовать для коммуникации и работы самые разные устройства: ноутбуки, компьютеры, смартфоны, мобильные телефоны и т. д. Инструменты G Siute являются общедоступной и универсальной ITтехнологией, удобной для работы в образовательной среде [4]. WebTutor - программа, которая помогает создать корпоративный портал отдела кадров HR (Human Resources) и автоматизировать процессы, связанные с управлением персоналом: подбор, оценку, тестирование, обучение и развитие. Модульный подход предоставляет возможность быстро организовывать настраиваемые системы на базе комплекта программных средств, функции которых зависят от целей, поставленных перед заказчиком. ShareKnowledge представляет собой коробочное решение, разработанное российской компанией Competentum. Конкурентным преимуществом данной платформы является способность самостоятельно организовывать полный курс дистанционного обучения, разрабатывать курсы, подготавливать и проводить занятия, контролировать уровень знаний обучающихся. Преподаватели могут регулировать временные рамки, выделенные на выполнение заданий, использовать текстовые файлы, мультимедийные средства. Оценивание уровня полученных знаний обучающихся происходит при помощи электронного тестирования. Заключение Обобщая сказанное, можно прийти к выводу, что облачные технологии являются важным инструментом совершенствования учебного процесса. Они позволяют сформировать интерактивную среду, дают возможность студентам повышать познавательный уровень, выбирать способы обучения, а также способствуют развитию у студентов таких важных компетенций, как взаимное сотрудничество, оперативное решение проблем, развитие коммуникативных навыков, способность критического мышления. С управленческой стороны облачные технологии способствуют значительному сокращению расходов для образовательных учреждений, повышению эффективности использования вычислительных ресурсов. Их использование дает возможность сократить штат персонала, обслуживающего технику, и избавиться от необходимости в услугах сторонних специалистов. Также стоит упомянуть о публичной модели облака, которая предоставляет доступ к информации любому пользователю при условии наличия соединения с сетью Internet. Приоритетным направлением использования облачных технологий являются защита данных и обеспечение их безопасности. Большинство контрактов с поставщиками услуг в облаке содержат пункты, гарантирующие безопасность и конфиденциальность клиентских данных. На сегодняшний день, несмотря на то что поставщики облачных услуг гарантируют безопасность и конфиденциальность персональных данных, клиенты не могут быть уверены в их надежной защите. В то же время, невзирая на упомянутые недостатки, облачные технологии незаменимы и востребованы во многих сферах деятельности, включая образование. Облачные технологии являются инструментом решения педагогических задач, дают качественно новые возможности обучению. Они создают возможности для развития дидактики и новых методик, и новых форм образовательного процесса, открывают возможности как перед студентами и преподавателями, так и перед разработчиками ресурсов, которые непосредственно связаны с учебным процессом. По нашему мнению, сегодня главной целью облачных технологий в образовательном процессе являются достижение максимальной эффективности и повышение за их счет общего уровня образования без негативных последствий для существующих эффективных средств обучения. Облачные технологии позволяет обеспечить создание конкурентоспособного образования, которое дает возможность развивать у студентов навыки и знания для профессиональной деятельности в современном информационном обществе.

About the authors

I. V Dukalskaya

Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics

Email: sigba@mail.ru
Samara, Russian Federation

N. N Polyakov

Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics

Email: sigba@mail.ru
Samara, Russian Federation

References

Supplementary files