بخشی از مقاله
چکیده
از میان فناوریهای مختلفی که برای آموزش و یادگیری وجود دارند، »یادگیری مبتنی بر وب« مزایای بسیار زیادی دربردارد. با این وجود، این روش یادگیری چالشهایی جدی نیز به همراه دارد. از جمله اینکه در حال حاضر، سیستمهای آموزش الکترونیکی، در سطح زیرساخت، از مقیاسپذیری بسیار کمی برخوردارند که این مساله هزینههای مدیریت منابع را به شدت افزایش میدهد. یکی دیگر از چالشهای کلیدی، مسالهی بهرهوری کارا از منابع است. علاوه بر این چالشها باید، هزینههای دیگری که باید برای ارایهی سیستم یادگیری الکترونیکی پرداخته شوند، مانند هزینههای نگهداری سایت و سیستمهای کامپیوتری، و هزینههای نصب و پشتیبانی فنی از بستههای نرمافزاری، را نیز در نظر گرفت.
همانطور که در این مقاله بحث خواهد شد، » آموزش و یادگیری الکترونیکی مبتنی بر مدلهای رایانش ابری« راهکار مناسبی برای پرداختن به مسایل و چالشهای مطرح شده است. در این مقاله بررسی خواهیم کرد که چگونه یادگیری الکترونیکی را میتوان به صورت یک سرویس آموزشی در ابر ارایه نمود. به این منظور، پس از معرفی کوتاهی از سرویسهای رایانش ابری، مزایای استفاده از آنها را در سیستمهای یادگیری و آموزش الکترونیکی بررسی میکنیم. سپس به ارایه و طراحی معماری این سیستمها، بر اساس مدلهای رایانش ابری میپردازیم.
-1 مقدمه
از میان فناوریهای مختلفی که برای آموزش و یادگیری وجود دارند، »یادگیری مبتنی بر وب« مزایای بسیار زیادی را نسبت به »یادگیری مبتنی بر کلاس درس« دربردارد. یکی از این مزایای مهم، کاهش هزینه-های یادگیری است. عدم نیاز به محیطهای فیزیکی برای آموزش و یادگیری، هزینهها را کاهش داده و امکان آن را در هر زمان و مکانی که یادگیرنده تمایل داشته باشد فراهم میسازد. علاوه بر این، فرد آموزش-دهنده میتواند به راحتی مواد آموزشی را بروز رسانی کند و با مشارکت در ارایهی محتوای چندرسانهای، ضمن ایجاد محیطی دوستانه، درک مفاهیم را برای افراد یادگیرنده سادهتر سازد.
این روش یادگیری را میتوان یک رویکرد »یادگیرنده محور1« دانست که با وجود مزایای اشاره شده، چالشهایی جدی نیز به همراه دارد 1]،.[2 در حال حاضر، سیستمهای آموزش الکترونیکی، در سطح زیرساخت، از مقیاسپذیری بسیار کمی برخوردارند. بسیاری از منابع، اختصاصیافته هستند و تنها به منظورهای خاصی میتوانند بکار گرفته شوند. بنابراین هنگام افزایش بار سیستم، باید منابع جدیدی از همان نوع، اضافه و پیکربندی شوند که این مساله هزینههای مدیریت منابع را به شدت افزایش میدهد.
یکی دیگر از چالشهای کلیدی، مسالهی بهرهوری کارا از منابع است. برای مثال در کاربردهای متداول دانشگاهی، اغلب سیستمها و سرورها در طول شب و یا در تعطیلات بین ترم، میزان بهرهوری پایینی دارند. این در حالی است که همین منابع در زمانهای دیگری مانند اواخر ترم، به شدت مورد نیازند. بنابراین چارهای جز نگهداری ماشینهایی که بسیاری مواقع بیکارند و هدر دادن پتانسیل آنها وجود نخواهد داشت.
در نهایت باید علاوه بر این چالشها، هزینههای دیگری که باید برای ارایهی سیستم یادگیری الکترونیکی پرداخته شوند، مانند هزینههای نگهداری سایت و سیستمهای کامپیوتری، و هزینههای نصب و پشتیبانی فنی از بستههای نرمافزاری، را نیز در نظر گرفت .[3] همانطور که در ادامه بحث خواهد شد، »آموزش و یادگیری الکترونیکی مبتنی بر مدلهای رایانش ابری« راهکار مناسبی برای پرداختن به مسایل و چالشهای مطرح شده است.
رایانش ابری مبتنی بر معماری سرویسگرا است 5]،.[4 سرویسهایی که در اختیار کاربران رایانش ابری قرار میگیرد معمولا در سه ردهی اصلی قابل دستهبندی هستند که این دستهها تحت عنوان مدلهای سرویس رایانش ابری نیز شناخته میشوند . این سه مدل که در شکل 1 نشان داده شدهاند در واقع سطوح انتزاعی سرویسهای رایانش ابری را توصیف میکنند و عبارتند از:
▪ »نرمافزار به عنوان سرویس - 2«یا به طور مخفف سَس - : در این مدل، فراهمکنندهی سرویس ابر مسوولیت اجرا و نگهداری کاربردهای نرمافزاری و زیرساخت و بستر رایانشی را بر عهده دارد. از دید کاربر رایانش ابری، چنین سرویسی یک واسط کاربرد مبتنی بر وب دارد که از طریق آن سرویسها و کاربردهای نرمافزاری به طور کامل بر روی شبکهی اینترنت ارایه شده و از طریق مرورگر وب کاربر قابل دسترسی هستند - مانند جیمِیل3 و گوگلداکس. - 4
کاربران میتوانند با روشها و وسایل مختلفی مانند کامپیوتر ثابت یا سیار و یا گوشی همراه به کاربردهای میزبانی شده دسترسی یابند. این مدل سرویس نسبت به مدلهای رایج ارایهی نرمافزار دارای این مزیت است که کاربران نیازی به خرید مجوز، نصب، بروزرسانی، نگهداری و اجرای نرمافزار بر روی پایانهی خود ندارند و مهمتر این که از مزایای مهمی مانند قابلیت پیکربندی و مقیاسپذیری بالا نیز برخورداند.
▪ »بستر به عنوان سرویس - 5«یا به طور مخفف پَس - : در این مدل، فراهمکنندهی سرویس ابر مسوولیت اجرا و نگهداری سیستم نرمافزاری - سیستم عامل - و زیرساخت منابع رایانشی را بر عهده دارد. کاربر چنین مدل سرویسی، به مدیریت و اجرای کاربردهای نرمافزاری بر روی سیستم عامل و منابع مجازی تامین شده توسط فراهمکنندهی سرویس ابر میپردازد. بنابراین کاربر تقریبا کنترلی بر روی سیستم عامل و منابع سختافزاری ندارد. بر خلاف سرویس مدل سَس که کاربردهای تکمیل شده و آمادهی استفاده را در اختیار کاربر قرار میدهد، در این مدل سرویس به کاربر فرصت داده میشود تا مستقیما بر روی ابر به طراحی، توسعه و آزمایش کاربرد مورد نظر خود بپردازد.
همچنین این مدل سرویس امکان همکاری و کار گروهی اعضای یک پروژه را فراهم میکند. به این ترتیب که کاربران با استفاده از این مدل سرویس رایانش ابری میتوانند در حالیکه در کشورهای گوناگونی هستند با همکاری هم، به طور مثال به توسعهی یک وبسایت بپردازند. به بیان کاملتر در این مدل سرویس، تمام تسهیلات مورد نیاز برای پیشتیبانی از چرخهی ساخت و ارایهی کاربردها و سرویسهای وب از طریق اینترنت در اختیار کاربر قرار میگیرد.
▪ »زیرساخت به عنوان سرویس - 6«به طور مخفف یَس - : در این مدل، فراهمکنندهی سرویس ابر، مجموعهای از منابع مجازی رایانشی - مانند پهنای باند شبکه، ظرفیت ذخیرهسازی، حافظه و توان پردازشی - را در ابر فراهم مینماید. بنابراین مسوولیت اجرا و نگهداری سیستم عامل و سایر کاربردهای نرمافزاری بر روی این منابع مجازی بر عهدهی کاربر سرویس است.
در ارایهی این مدل سرویس، برای تبدیل منابع فیزیکی به منابع منطقی - که دارای این قابلیت هستند که به طور پویایی توسط کاربران بکارگرفته شده و رهاسازی شوند - از فناوریهای مجازیسازی استفاده میشود. به این ترتیب کاربران به جای خریداری سرورها، فضای مرکز داده و تجهیزات شبکه، این منابع را به صورت مجازی و به عنوان سرویس زیرساخت از فراهمکنندهی سرویس ابر دریافت مینمایند.
در این مقاله بررسی خواهیم کرد که چگونه یادگیری الکترونیکی را میتوان به صورت یک سرویس آموزشی در ابر ارایه نمود. برای پیادهسازی این سرویس مبتنی بر مدلهای رایانش ابری، کارابران نیازمندیهای سخت-افزاری زیادی ندارند و از این رو پیادهسازی از پیچیدگی بالایی برخوردار نخواهد بود. در ادامه پس از بررسی مزایای استفاده از سرویسهای رایانش ابری در سیستمهای یادگیری و آموزش الکترونیکی - بخش - 2، به ارایه و طراحی معماری مفهومی این سیستمها بر پایهی مدلهای رایانش ابری میپردازیم - بخش . - 3 در نهایت - بخش - 4 به نتیجهگیری و جمعبندی کار خواهیم پرداخت.
-2 مزایای استفاده از سرویسهای رایانش ابری در سیستم-های یادگیری و آموزش الکترونیکی در این بخش به برخی از قابلیتها و مزایایی که ارایهی سرویسهای یادگیری الکترونیکی در محیطهای رایانش ابری، به همراه خواهند داشت اشاره میکنیم 1]،:[6
▪ دارا بودن قابلیت دسترسی از طریق وب نشاندهندهی سادگی دسترسی به سرویسهای یادگیری الکترونیکی در محیطهای رایانش ابری است. زیرا هر کسی در هر زمان و از هر مکانی امکان دسترسی به کاربرد را خواهد داشت.
▪ به علت عدم نیاز به نرمافزار خاص در سمت کاربر، هزینههای درخواستکنندگان و مشترکین کاهش مییابد. زیرا نیازی به صرف هزینههای نصب و نگهداری نرمافزار، و مدیریت و بکارگیری سرور نخواهد بود. همچنین هزینههای پایینتری برای حقوق مالکیت کاربرد پرداخته میشود.
▪ قابلیت پرداخت اشتراک بر حسب استفاده، برای بازار آموزش نرمافزاری بسیار مناسب است و امکان دسترسی به کاربردهای پیچیدهتر و غنیتر را فراهم میسازد.
▪ از آنجایی که کاربرد بر روی سرورهای ابر اجرا میشود، سیستم از مقیاسپذیری بالایی برخوردار خواهد بود. بنابراین با افزایش تعداد افراد یادگیرنده، کارایی نرمافزار کاهش نیافته و امکان پشیبانی از چندین موسسهی آموزشی فراهم خواهد بود.
▪ در نتیجهی ذخیرهی اطلاعات بر روی ابر، به منظور انتقال از یک قطعه و سیستم به قطعه و سیستم دیگر، نیازی به پشتیبانگیری موقت وجود ندارد. همچنین افراد یادگیرنده، امکان ایجاد و نگهداری پایگاهی از اطلاعات را دارند که حجم آن در صورت نیاز قابل افزایش است.
▪ در صورت خرابی کامپیوتر کاربر، نیازی به جبران و بازیابی وضعیت وجود ندارد، زیرا تقریبا تمام دادهها در ابر ذخیره شده-اند و بنابراین از دست نمیروند.
▪ افراد یادگیرنده میتوانند با استفاده از قطعات مختلف مانند گوشی همراه، کامپیوتر سیار و یا میزکار - در صورت دسترسی به اینترنت - از طریق ابر و کاربردهای مبتنی بر مرورگر، فایلهای خود را بیابند و آنها را ویرایش کنند.
▪ یکی دیگر از قابلیتها، انعطافپذیری منابع است. مقیاس زیرساخت رایانشی را میتوان بر حسب نیاز افزایش و یا کاهش داد و به این ترتیب سود سرمایهگذاری را بیشینه کرد. از لحاظ امنیتی نیز بکارگیری مدلهای رایانش ابری، برای افراد و موسسات آموزشی که به استفاده و توسعهی سرویسهای یادگیری الکترونیکی می-پردازند، مزایایی به همراه خواهد داشت که برخی از آنها عبارتند از:
▪ برای افرادی که قصد سواستفاده از سیستم را دارند، تعیین موقعیت ماشینی که دادهی موردنظر آنها - مانند سوالات امتحانی، نتایج - را ذخیره کرده است، تقریبا غیرممکن است. چنین افرادی نمیتوانند مولفهها و اجزای فیزیکی متناظر با داراییهای دیجیتالی را شناسایی کنند.
▪ قابلیت مجازیسازی، امکان جایگزینی سریع سرورهای واقع در ابر را فراهم میسازد، بدون اینکه در نتیجهی این جایگزینی هزینه و خسارت زیادی وارد شود. با ایجاد کلونی از ماشینهای مجازی در ابر، به سادگی میتوان مدت زمان از کار افتادگی سرویس را کاهش داد.
▪ به دلیل ذخیرهی متمرکز دادهها، از دست دادن یک کاربر تاثیر قابل توجهی بر روی سیستم نخواهد گذاشت و تا زمانی که بخش عمدهی داده و کاربردها بر روی ابر ذخیره شده باشد، امکان اتصال سریع کاربران جدید وجود خواهد داشت.
