ТЕНДЕНЦІЇЇ ВПРОВАДЖЕННЯ ХМАРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В СИСТЕМУ ОСВІТИ

 

ПОД- СЕКЦИЯ 3. Инновации в области образования

Сметанюк Л.В.

Аспірант кафедри інформатики

Херсонського державного університету

Україна

ТЕНДЕНЦІЇЇ ВПРОВАДЖЕННЯ ХМАРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В СИСТЕМУ ОСВІТИ


Наприкінці 20 ст. у зв’язку з безпрецедентним розв’язком новітніх інформаційних та комунікаційних технологій світ зазнав якісно нових змін у всіх  сферах діяльності людини, відбувся перехід від постіндустріального до інформаційного суспільства. Найпотужнішим інструментом доступу до інформації став Інтернет [1]. За даними аналітичного агентства  Internet World Stats кількість користувачів Інтернету  по всьому світу вже перевищило 2 мільярди. Зокрема, на кінець 2011 року  Україна увійшла до першої десятки країн Європи за кількістю - інтернет – користувачів, а це – більше 15 млн. осіб [2].

Сучасна всесвітня павутина стала універсальним середовищем для спілкування та навчання, місцем де державні кордони нестримно змінюються. У зв’язку з цим 3 червня 2011 Організація об'єднаних націй визнала право на доступ до Інтернету одним з невід'ємних прав людини. Таким чином, відключення конкретних регіонів від всесвітньої мережі з червня 2011 року стало вважається порушенням прав людини. Поширення інформації в мережі має бути максимально вільним, обмежуючись лише тими ситуаціями, коли воно може привести до порушення чиїх-небудь прав і, наприклад, витоку даних внаслідок кібератак[3].

У 2007 році серед широкого кола користувачів глобальної мережі придбав популярність термін "хмарні обчислення" (Cloud Computing).

Згідно з офіційним визначенням Національного інституту стандартів і технологій США (NITS), «хмарні обчислення - це модель надання користувачеві  повсюдного і зручного мережевого доступу  до загального пулу (комп’ютерних)  обчислювальних ресурсів (наприклад, мереж, серверів, систем зберігання, додатків і сервісів), які можуть бути швидко надані та гнучко налаштовані на його потреби з мінімальними управлінськими зусиллями і необхідністю взаємодії з провайдером послуг (сервіс-провайдером)»[4].

Основними характеристик (Essential Characteristics)  хмарних обчислень є:

  • Самообслуговування на вимогу (On-demand self-service): споживач самостійно визначає і змінює обчислювальні потреби, такі як серверний час, швидкості доступу та обробки даних, обсяг збережених даних без взаємодії з представником постачальника послуг в односторонньому порядку.
  • Універсальний доступ по мережі (Broad network access): послуги доступні споживачам через мережу передачі даних незалежно від термінального пристрою.
  • Об'єднання ресурсів (Resource pooling): постачальник послуг об'єднує ресурси для обслуговування великої кількості споживачів в єдиний пул для динамічного перерозподілу потужностей між споживачами в умовах постійної зміни попиту на потужності; при цьому споживачі контролюють тільки основні параметри послуги (наприклад, обсяг даних, швидкість доступу), але фактичний розподіл ресурсів, що надаються споживачеві, здійснює постачальник (в деяких випадках споживачі все ж можуть керувати деякими фізичними параметрами перерозподілу, наприклад, вказувати бажаний центр обробки даних з міркувань географічної близькості).
  • Швидка еластичність (Rapid elasticity): послуги можуть бути надані, розширені, звужені в будь-який момент часу, без додаткових витрат на взаємодію з постачальником, як правило, в автоматичному режимі.
  • Облік споживання (Measured Service): постачальник послуг автоматично обчислює спожиті ресурси на певному рівні абстракції (наприклад, обсяг збережених даних, пропускна здатність, кількість користувачів, кількість транзакцій), і на основі цих даних оцінює обсяг наданих споживачам послуг.

До основних Інтернет сервісів (Service Models), які надаються користувачеві потрібно зазначити[4; 5; 7]:

  • Інфраструктура як послуга (Cloud Infrastructure as a Service , IaaS):  споживачеві надаються засоби обробки даних, зберігання, мереж та інших базових (фундаментальних) обчислювальних ресурсів, на яких споживач може розгортати і виконувати довільне програмне забезпечення, включаючи операційні системи та програми. Споживач не управляє і не контролює саму хмарну інфраструктуру, але може контролювати операційні системи, засоби зберігання, розгортання програми і, можливо, мати обмеженим контролем над вибраними мережевими компонентними. Найбільшими відомими на ринку інфраструктури як послуги є Amazon, Microsoft, VMWare, Rackspace та Red Hat.
  • Платформа як послуга ( Cloud Platform as a Service, PaaS) - Воно дозволяє вам «залити» код вашого додатка на деяку платформу, на якій додаток просто буде працювати. При цьому платформа сама обраховує, скільки витрачено ресурсів, і виставляє потрібний рахунок в деяку одиницю часу. Користувач не має доступу до операційної системи, проте повністю контролює, розробляє і налаштовує додаток, хостинг для якого надає платформа. Як правило, платформа вузько спеціалізована для якогось конкретного типу і категорії програм. Наприклад, Google Apps надає застосунки для бізнесу в режимі онлайн, доступ до яких відбувається за допомогою Інтернет-браузера тоді як програмне забезпечення і дані зберігаються на серверах Google.
  • Програмне забезпечення як послуга (Cloud Software as a Service, SaaS) -  користувач має доступ тільки до налаштування свого облікового запису в деякому додатку. Про все інше піклується постачальник хмарних послуг (управління хмарою, управління операційними системами, адміністрування, розробка та викочування програми, тарифікація). Прикладами програмного забезпечення як послуги, що працює на основі обчислювальної хмари, є сервіси Gmail та Google docs.

Обчислювальна хмара може бути розгорнута як:

  • Приватна хмара (private cloud) - це хмарна інфраструктура, яка призначена для використання виключно однією організацією, що включає декілька користувачів (наприклад, підрозділів). Приватна хмара може перебувати у власності, керуванні та експлуатації як самої організації, так і третьої сторони (чи деякої їх комбінація). Така хмара може фізично знаходитись як в, так і поза юрисдикцією власника.
  • Публічна хмара ( public cloud) - це хмарна інфраструктура, яка призначена для вільного використання широким загалом. Публічна хмара може перебувати у власності, керуванні та експлуатації комерційних, академічних (освітніх та наукових) або державних організацій (чи будь-якої їх комбінації). Публічна хмара знаходиться в юрисдикції постачальника хмарних послуг.
  • Громадська хмара (community cloud) - це хмарна інфраструктура, яка призначена для використання конкретною спільнотою споживачів із організацій, що мають спільні цілі (наприклад, місію, вимоги щодо безпеки, політику та відповідність різноманітним вимогам). Громадська хмара може перебувати у спільній власності, керуванні та експлуатації однієї чи більше організацій зі спільноти або третьої сторони (чи деякої їх комбінації). Така хмара може фізично знаходитись як в, так і поза юрисдикцією власника.
  • Гібридна хмара (hybrid cloud) - це хмарна інфраструктура, що складається з двох або більше різних хмарних інфраструктур (приватних, громадських або публічних), які залишаються унікальними сутностями, але з’єднанні між собою стандартизованими або приватними технологіями, що уможливлюють переносимість даних та прикладних програм (наприклад, використання ресурсів публічної хмари для балансування навантаження між хмарами).

Впровадження хмарних технологій різного виду сьогодні активно відбувається у багатьох сферах життя: в медицині, бізнесі, органах державної влади, науці, сфері розваг. Однак однією з найважливіших сфер застосування хмар має стати освіта.

На сьогодні  в Україні вже почалося створення національної освітньої інформаційної мережі на основі концепції хмарних обчислень в рамках національного проекту «Відкритий світ», який планується здійснити протягом 2010 – 2014рр. Виконання проекту передбачає наступні кроки:

  • Створення освітньої інфраструктури на основі бездротової мережі  4-го покоління.
  • Стандартизація та уніфікація методик навчання та створення централізованої системи навчання та оцінки знань учнів (надання 1,5 млн. школярам нетбуків з пільговим підключенням до інтернету)
  • Впровадження інформаційно-комп’ютерних технологій  в систему управління освітніми установами.

За задумом успішна реалізація цього проекту надасть Україні досягнути наступних цілей:

  • Підвищити конкуренту - спроможність країни.
  • Зайняття провідні позицій в світі за якістю надання освіти та досягнення комп'ютерної грамотності.
  • Створити умови для розвитку національної науки та наукомістких технологій.
  • Підготовити покоління української інтелектуальної еліти.
  • Інтегруватися в європейську та світову системи освіти.
  • Забезпечити рівні  можливості доступу школярів до якісних навчальних програм незалежно від місця проживання.
  • Якісно підняти освітній рівень.
  • Створити платформу для  ефективного доступу населення до інформації та інформаціонних комп’ютерних технологій[9].

Це не перший крок у використанні технологій хмарних обчислень в рамках країни. У квітні 2010 року відповідно до наказу Міністерства  освіти  та  науки  України  №139  від  23.02.2010  р.  «Про  дистанційне моніторингове дослідження рівня сформованості у випускників загальноосвітніх навчальних закладів  навичок  використання  інформаційно-комунікативні  технології  у  практичній діяльності»,  було  здійснено  моніторинг  рівня  сформованості  інформатичних компетентностей випускників, у якому прийняло участь понад 1000 учнів із усіх областей України. Для ціх цілей було обрано  портал,  розроблений  компанією  КіберБіонік Систематікс Україна ( http://cbsystematics.com ). Портал (http://www.testprovider.com)  створений на основі платформи Microsoft Azure, є прикладом гібридної хмари та надав змогу [8]:

  • проводити тестування понад 5000 учнів одночасно;
  • здійснювати автоматизовану перевірку відповідей;
  • збирати оперативні дані щодо протікання процесу тестування по всій Україні.

Розробка даного рішення на базі платформи Microsoft Azure дозволила:

  • тестувати та навчати  незалежно  від  місця  розташування  учнів;
  • забезпечити  безпечність  та конфіденційність усіх даних, оскільки всі дані порталу дублюються та зберігаються у трьох великих  дата-центрах  на  різних  континентах,  що  унеможливлює  їх  втрату;
  • швидко збільшувати потужність апаратної частини.

Для забезпечення оперативного зворотного зв’язку на основі  Microsoft SharePoint 2010  організовано  форум  підтримки  роботи  з  порталом. У такий спосіб користувачі (в даному випадку учні шкіл України) за наявності підключення до Інтернету та підтримки браузера маючи навіть дуже простий комп’ютер із базовою конфігурацією змогли отримати доступ до сховища даних і програм та на практиці скористатись зазначеними вище послугами.

Детальніше  з результатами проведення даного моніторингу, недоліками хмарних обчислень та аргументами на користь їх використання можна ознайомитися у роботі [8].

Потрібно зауважити, що хмарні обчислення – це результат синтезу цілого ряду технологій в тому числі ї соціальних сервісів веб 2.0 – веб 3.0. У загальної  більшості інструменти та Інтернет-сервіси не створювалися спеціально для освітнього процесу, а тому вони можуть використовуватися вибірково в залежності від спеціалізації та переконань того чи іншого педагога (слухача)[11].

Таким чином, використання хмарний технологій в освіті дозволить  подолати існуючі бар'єри: географічні, технологічні, соціальні та підняти навчання на новий якісний рівень.. Навчання, засноване на хмарних технологіях, не вимагає від учнів фізичної присутності за місцем отримання освіти, що так важливо в режимі вічного цейтноту сучасного життя. Непотрібними стають дорогі гаджети, складне програмне забезпечення і спеціальні навички роботи з ним. Використання технології дозволяє не тільки отримати доступ до освітніх матеріалів різного виду (текстовим, візуальним, мультимедійним), але й виконувати роботу спільно з викладачем або групою[10].

ЛІТЕРАТУРА

  1. Войтович  Р.В. Вплив глобалізації на систему державного управління (теоретико-методологічний аналіз): Монографія / За заг. ред. д-ра філос.наук, проф. В.М.Князєва. - К.: Вид-во НАДУ, 2007. - 680 с.
  2. Internet World Stats: Usage and Population Statistics [Internet Users  on December 31,2011].-  [Electronic resource]. - Access mode : http://www.internetworldstats.com   (Date of application 27.07.2012).
  3. United Nations A/HRC/17/27 :  General Assembly .-  [Electronic resource]. - Access mode : http://www2.ohchr.org/english/bodies/hrcouncil/docs/17session/A.HRC.17.27_en.pdf (Date of application 27.07.2012).
  4. The NIST Definition of Cloud Computing:  NIST Special Publication 800-145,7 pages  (September 2011)  .-  [Electronic resource]. - Access mode : http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-145/SP800-145.pdf  (Date of application  27.07.2012).
  5. Cloud Computing Synopsis and Recommendations : NIST Spec. Publ. 800-146, 81 pages (May 2012)  http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-146/sp800-146.pdf (Date of application  27.07.2012).
  6. Горошко Е.И. Образование 2.0 – это будущее отечественного образования? (Попытка теоретической рефлексии. Часть 1)//  Образовательные технологии и общество. – 2009.- Т.12. -№2. - С. 455-460. [Электронный ресурс]. -  Режим доступа: http://ifets.ieee.org/russian/depository/v12_i2/pdf/12.pdf (дата обращения 28.07.2012)
  7. Основы Облачных вичислений (по рекомендациям NIST): [Блог Сергея Орлика]. -  [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://cloud.sorlik.ru/index.html (дата обращения 28.07.2012)  
  8. Морзе Н.В. Педагогічні аспекти використання хмарних обчислень / Морзе Н. В., Кузьмінська О. Г. // Інформаційні технології в освіті. – 2011. - №9. – С. 20-29.
  9.  Про Національний проект «Відкритий світ» [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.ow.org.ua/company/ (дата звернення 28.07.2012)
  10.  Что такое облачные технологии? [Электронный ресурс]  // Университетская книга: информационно- аналитический журнал . –– Режим доступа:  http://www.unkniga.ru/innovation/tehnology/228-oblachnie-servicy-dla-bibliotek-i-obrazovaniya.html (дата обращения 28.07.2012)
  11. Воронкін О. С. "Хмарні” обчислення як основа формування персональних навчальних середовищ / О.С. Воронкін // Збірник наукових праць : матеріали другої міжнародної науково-практичної конференції FOSS Lviv 2012, Львів, 26-28 квітня 2012 р. – Львів, 2012. – С. – 143-146.