بخشی از مقاله
آموزش الکترونیکی مبتنی بر رایانش ابری: ضرورت ها، چالش ها و راهکارها
چکیده
آموزش الکترونیکی یکی از تکنولوژی هایی است که یادگیری را به کمک نرم افزارهای کاربردی و محیط آموزشی مجازی راحت تر ساخته است. آموزش الکترونیکی امروزه با بسیاری از آخرین فن آوری ها ترکیب شده تا نسبت به روشهای سنتی آموزش الکترونیک خدمات بهتر با پیچیدگی کمتری به کاربران خود ارایه دهد. در عین حال یکی از مشکلاتی که هنوز باقی مانده است نیاز آموزش الکترونیکی به زیرساختهای سختافزاری و منابع نرم افزاری فراوان است که بسیاری از موسسات سرمایه لازم را برای تهیه این منابع در اختیار ندارند. رایانش ابری، پارادایم نوین رایانش است که زیرساخت لازم جهت اجرای برنامه های کاربردی به عنوان سرویس را از طریق مرورگر وب روی اینترنت فراهم می کند. آموزش الکترونیکی می تواند از رایانش ابری جهت تامین زیرساختهای مورد نیاز و همچنین فراهم کردن بستری برای بهبود کارایی، مقیاس پذیری و افزایش دسترس پذیری استفاده کند. مقاله حاضر با رویکردی تحلیلی - توصیفی به بررسی کاربرد رایانش ابری در آموزشی الکترونیکی میپردازد. ابتدا معماری و مدلهای سرویس در رایانش ابری و سپس آموزشی الکترونیکی میتنی بر رایانش ابری بررسی می شود، سپس با معرفی مزایا در صدد نشان دادن اهمیت و لزوم به کارگیری آموزشی الکترونیکی مبتنی بر رایانش ابری است. در ادامه چالشهای این مدل بررسی و راهکارهایی برای مقابله با آنها پیشنهاد شده است. کلید واژه- رایانش ابری، آموزش الکترونیکی، آموزش الکترونیکی مبتنی بر رایانش ابری، مزایا، چالش ها.
۱- مقدمه
با پیشرفت فن آوری کامپیوتر و تکنولوژی های ارتباطی، کارها روز به روز به کمک نرم افزارها سادهتر شدهاند. آموزش الکترونیکی یکی از تکنولوژیهایی است که یادگیری را به کمک نرم افزارهای کاربردی و محیط آموزش مجازی راحتتر ساخته است. بسیاری از دانشگاه ها و موسسات برای برنامه های آموزشی از راه دور خودشان از آموزش الکترونیکی استفاده می کنند. اگر چه آموزش الکترونیکی مزایای متعددی را برای کاربرانش فراهم میکند. اما هنوز مشکلاتی در خصوص تسهیلات و زیرساختهای مورد نیاز جهت پیاده سازی آموزش الکترونیکی وجود دارد. نهادهایی که قصد پیادهسازی آموزش الکترونیکی را دارند مشکلاتی در خصوص فراهم کردن زیرساخت مناسب مثل تهیه سرورها، کامپیوترها، فضای ذخیرهسازی و شبکه را دارند. علاوه بر این، مشکل دیگر اکثر این نهادها نداشتن نیروی متخصص انسانی لازم برای طراحی و پیادهسازی و پشتیبانی از سیستم آموزش الکترونیکی است.
همراه با توسعه فناوری اطلاعات، رایانش ابری به تدریج تبدیل به الگوی تازه ای از نوآوری در دنیای فناوری اطلاعات شده است. رایانش ابری، سرویس رایانشی است که از طریق اینترنت مطابق با نیازهای کاربران مورد استفاده قرار میگیرد. این فناوری، شیوه ای نوین برای افزایش ظرفیت ها، قابلیت ها و تواناییها بدون سرمایه گذاری در خرید زیرساختهای جدید یا آموزشی پرسنل و یا خرید نرم افزار جدید است. رایانش ابری شامل هر گونه خدمات مبتنی بر اشتراک و یا پرداخت برای هر استفاده است که در زمان واقعی از طریق اینترنت انجام می شود و تواناییهای موجود دنیای فن آوری اطلاعات را گسترش میدهد . بنابراین، رایانش ابری رهیافت مناسبی برای به حداقل رساندن هزینه های زیرساخت و منابع انسانی جهت فرایند توسعه و نگهداری سیستم های آموزش الکترونیکی است.
با توجه به امکانات متعددی که رایانش ابری برای آموزش الکترونیکی به ارمغان می آورد، دراین مقاله به معرفی مدل پیادهسازی آموزش الکترونیکی مبتنی بر رایانش ابری میپردازیم. همچنین مزایای آموزش الکترونیکی مبتنی بر رایانش ابری را بیان می کنیم و ضمن بررسی چالشهای موجود، راهکارهایی را برای آنها پیشنهاد می کنیم.
۲- رایانش ابری
رایانش ابری مدلی برای دسترسی فراگیر، آسان و بنا به سفارش شبکه به استخری از منابع قابل پیکربندی به اشتراک گذاری شده بر اساس تقاضا است که با حداقل نیاز مدیریتی یا تعامل با فراهم کننده سرویس در اختیار کاربران قرار می گیرد[۳]. پنج خصوصیت مهم رایانش ابری عبارتند از
۱. سرویس دهی مبتنی بر تقاضا: مشتریان ابر باید قادر باشند بدون تعامل با پرسنل شرکت ارائه دهنده خدمات ابر، به منابع و سرویسهای ابر خود دسترسی داشته باشند [۴]. بنابراین این سرویس همیشه باید در دسترس باشد و اگر زمانی سرویس قطع شود شرکت ارائه دهنده خدمات ابر باید پاسخگوی این مسئله باشد.
۲. دسترسی گسترده به شبکه: این یک واقعیت کاملاً بدیهی است که رایانش ابری بر پایه شبکه شکل میگیرد. دسترسی به منابع ابر باید از تمام شبکه امکانپذیر باشد. برای انجام این کار از شیوه های استانداردی استفاده می شود که ارتباط بین سیستمعاملهای مختلف و پلتفرمهای متفاوت، مثل ایستگاههای کاری، لپ تاپها، تبلت و حتی گوشیهای موبایل را ممکن میسازد
۳. سرویس محاسبه و اندازه گیری: سیستمهای رایانش ابری باید به صورت اتوماتیک توانایی محاسبه و اندازه گیری منابع استفاده شده توسط مشتری را داشته باشند. تعیین اندازه مصرف منابعی مثل حافظه، فضای ذخیرهسازی، پهنای باند شبکه، پردازش، تعداد کاربرهای فعال و... باعث ایجاد شفافیت برای ارائه دهنده و مشتری سرویس خدمات ابر میشود [۴].
۴. اشتراک منابع: منابع رایانشی در محیط ابر به اشتراک گذاشته می شوند. به این معنا که مشتری های متعددی ممکن است در یک زمان از یک مجموعه از منابع استفاده کنند. در چنین شرایطی این نکته حائز اهمیت است که مشتری هیج اطلاعی از مکان دقیق منابع ارائه شده نظیر حافظه، فضای ذخیره سازی، پهنای باند شبکه، اتصال و... را ندارد اما قادر به تعیین موقعیت در سطح بالاتری از انتزاع مثل کشور، ایالت، یا مرکز داده است.
۵. قابلیت بسط سریع: منابع ابر باید قابل گسترش باشند زیرا از دیدگاه مشتری قابلیت تأمین منابع رایانش ابری باید نامحدود به نظر برسد و در هر زمان با مقیاس دلخواه کاربر قابل خریداری باشد.
۱-۲- معماری رایانش ابری
معماری رایانش ابری به طور عمده از سه لایه به نام های زیرساخت به عنوان سرویس، پلتفرم به عنوان سرویس و نرم افزار به عنوان سرویس تشکیل شده است. این معماری دربردارنده سرویسهایی است که کاربران میتوانند از طریق یک سکوی رایانش ابری به آن دسترسی یابند . ساختار سلسله مراتبی این معماری در شکل ۱ نشان داده شده است. در ادامه به بررسی لایههای این معماری میپردازیم.
۱. زیرساخت به عنوان سرویس: فروشندگان ابر منابعی مثل فضای ذخیرهسازی، سخت افزار، سرور و اجزای شبکه را در اختیار مشتری قرار می دهند. نگهداری این منابع سختافزاری بر عهده فروشنده ابر است. مدل زیرساخت به عنوان سرویس، به صورت پویا تخصیص پهنای باند و منابع سرور را برای ابر انجام میدهد. این سرویس همچنین به ابر اجازه میدهد تا در مدت زمانی که ترافیک بالاست، منابع را به صورت پویا و بر اساس شرایط خواسته شده افزایش دهد.ابر محاسباتی با قابلیت توسعه آمازون A still AJL
Secure Storage Service (S3) (EC زیرساخت به عنوان سرویس هستند.
۲. پلتفرم به عنوان سرویس: شامل سرویسهایی برای توسعه، تست، پیاده سازی، میزبانی و مدیریت برنامههای کاربردی جهت پشتیبانی از برنامه ها در طول چرخه حیات آنان است. مدل پلتفرم به عنوان سرویس تمام ساختارهای لازم برای اجرای برنامههای کاربردی در اینترنت را فراهم می کند.
3. AJ L Microsoft Azures Google App Engine پلتفرم به عنوان سرویس هستند [۷].
۳. نرمافزار به عنوان سرویس: یک برنامه کاربردی را به کاربر پایانی ارائه میدهد. کاربر پایانی نیازی به درک زیرساختها ندارد و به سادگی از برنامه کاربردی استفاده می کند. در واقع تمام جزئیات مربوط به برنامه تا زیرساخت به عنوان یک سرویس در پشت صحنه نرم افزار قرار میگیرد Oracle Netsuit Salesforce.com CRM On Demand مثال هایی از ارائه دهندگان نرمافزار به عنوان سرویس هستند [A].
۲- ۲- مدلهای سرویس
مدل سرویس عبارت از هدف و ماهیت ابر است. چهار مدل سرویس در ابر وجود دارد:
۱. ابر عمومی: زیرساختهای این ابر برای استفاده عمومی فراهم شده است. این مدل ابر ممکن است متعلق به یک تجارت، سازمان دولتی، دانشگاه و یا ترکیبی از آنها باشد و مدیریت آن توسط مالک ابر انجام می شود. در این مدل، ارائه دهنده منابعی را که مشتریان نیاز به دسترسی به آن دارند، بر روی یک شبکه عمومی مثل اینترنت قرار می دهد. ارائه دهنده، مالک و اجرا کننده تکنولوژی جهت ارائه سرویس و خدمات است و مشتری هیچ کنترلی بر عملیات سرویس ندارد.
۲. ابر اختصاصی زیرساختهای این ابر برای استفاده انحصاری توسط یک سازمان واحد متشکل از چندین مصرف کننده ساخته شده است ||۳]. این مدل ابر به سازمان ها اجازه می دهد، منابعشان را بر روی شبکه خصوصی خود مدیریت کنند. شرکت یا سازمان خود مالک سرویس است و همچنین سازمان است که اجازه دسترسی کاربران به سرویس را می دهد.
۳. ابر اجتماع برای سرویس دهی به سازمانهایی فراهم شده است که نیازهای امنیتی، سیاست کاری و... یکسانی دارند. ابرهای اجتماع ممکن است به وسیله یک یا چند سازمان عضو، یک شخص و یا سازمان ثالث و یا ترکیبی از انها مدیریت شوند. هدف ابر اجتماع، توزیع قابلیت سرور بین ماشینهای کاربران است [۱۰].
۴. ابر مختلط: ساختار این ابر ترکیبی از دو یا چند مدل استقرار ابر می باشد. هر ابر در حالی که موجودیت یکتای خویش را حفظ میکند، با سایر ابرها نیز بر اساسی استانداردها و خصوصیات تکنولوژیکی که دادهها و برنامه ها را قابل حمل میکنند، به عنوان یک واحد ائتلاف می کند [۳].
۳- آموزش الکترونیک مبتنی بر رایانش ابری
آموزش بر پایه ابر، از قدرت رایانش ابری در آموزش الکترونیکی بهره می برد. رایانش ابری زیرساخت آموزش الکترونیکی در آینده خواهد بود که شامل همه منابع سختافزاری و منابع محاسباتی نرم افزاری درگیر در آموزش الکترونیکی است. پس از اینکه منابع رایانشی مجازی سازی شدند می توانند به عنوان سرویس به موسسات آموزشی، دانش آموزان و کسب و کارها برای اجاره ارائه شوند ۱۱ . زمانی که آموزش الکترونیکی با تکنولوژی رایانش ابری اجرا می شود مزایای متعددی را به همراه می آورد. مزایای کلیدی آن عبارتند از:
۱. کاهش هزینه ها: کاربران آموزش الکترونیکی برای اجرای برنامه های کاربردی به رایانه های پیکربندی شده با قدرت بالا نیازی ندارند. آنها میتوانند برنامه های کاربردی را از طریق رایانه های شخصی، تلفنهای همراه و یا حتی تبلتها که دارای حداقل پیکربندی با اتصال به اینترنت است را اجرا کنند. از آنجایی که داده در ابر ایجاد و دستیابی می شود کاربر نیازی به صرف هزینه برای تهیه حافظه بیشتر برای نگهداری داده در ماشین محلی ندارد. سازمان ها نیز بر اساس استفاده هزینه پرداخت می کنند که مسلما پرداخت هزینه تنها برای فضای مورد نیاز به صرفه تر است
