隨著云計(jì)算技術(shù)快速發(fā)展并不斷融入教育領(lǐng)域,教育云已成為信息化教學(xué)應(yīng)用服務(wù)和教育管理服務(wù)的重要方向和基礎(chǔ)依托。然而,由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,國(guó)內(nèi)教育云的發(fā)展無序。各地區(qū)不斷發(fā)展自己的教育云平臺(tái),企業(yè)也紛紛推出各自的教育云服務(wù)解決方案,但不同教育云平臺(tái)之間難以互聯(lián)互通,數(shù)據(jù)和服務(wù)共享困難。這種現(xiàn)狀如果不及時(shí)調(diào)整,新一輪信息孤島將可能出現(xiàn)。鑒于此,研制和推廣教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范顯得十分必要和迫切。此外,教育云服務(wù)涉及諸多環(huán)節(jié),一兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不可能滿足需求,需要有完整的標(biāo)準(zhǔn)體系,因此當(dāng)前教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究非常必要。本文通過研究國(guó)內(nèi)外云計(jì)算及其教育應(yīng)用的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)國(guó)家教育信息化發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)教育云服務(wù)的需求、教育云自身的技術(shù)特點(diǎn)及其在教育教學(xué)中的典型應(yīng)用場(chǎng)景和服務(wù)模式,以及教育云各類用戶群體對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)際需求,構(gòu)建了教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系,包括從低到高的四個(gè)層次(教育云基礎(chǔ)規(guī)范、教育云支撐技術(shù)相關(guān)規(guī)范、教育云應(yīng)用相關(guān)規(guī)范、教育云運(yùn)營(yíng)服務(wù)規(guī)范)以及貫穿整個(gè)教育云服務(wù)體系的教育云安全規(guī)范和云間協(xié)議,并針對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)提出了標(biāo)準(zhǔn)引用組譜。文章最后闡述了各子標(biāo)準(zhǔn)之間的相互關(guān)系和典型應(yīng)用層次,為教育云服務(wù)系列標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的豐富奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:云計(jì)算;教育云;教育云服務(wù)框架標(biāo)準(zhǔn)
一、引言
云計(jì)算被認(rèn)為是信息技術(shù)發(fā)展的第三次浪潮,其固有的低成本部署、高效資源應(yīng)用、痩客戶端訪問等特征,在教育領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景,大大降低了學(xué)校信息化建設(shè)的門檻,使學(xué)校通過服務(wù)外包等渠道發(fā)展近乎“零成本”的信息化成為可能。一方面,學(xué)校不必花費(fèi)高昂代價(jià)建設(shè)自己的數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用平臺(tái)就可以獲得高品質(zhì)的信息化服務(wù);另一方面,師生可以通過智能手機(jī)、平板電腦等多種終端設(shè)備訪問云平臺(tái),獲取所需的學(xué)習(xí)資源和服務(wù)。因此,云計(jì)算在教育領(lǐng)域的深度應(yīng)用,是教育信息化未來發(fā)展的主要趨勢(shì),它將顯著加快信息技術(shù)促進(jìn)教育變革的進(jìn)程,為教育教學(xué)和教育管理帶來新一輪變革。
黎加厚(2010)提出云計(jì)算在教育教學(xué)中的應(yīng)用帶來了“云計(jì)算輔助教學(xué)”的新概念,認(rèn)為“云計(jì)算輔助教學(xué)”(Cloud Computing Assisted Instructions,簡(jiǎn)稱CCAI)是指學(xué)校和教師利用“云計(jì)算”提供的服務(wù),構(gòu)建個(gè)性化教學(xué)的信息化環(huán)境,支持教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí),提高教學(xué)質(zhì)量?!霸朴?jì)算輔助教學(xué)”屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)和教育科學(xué)的交叉領(lǐng)域,是在信息化環(huán)境下研究云計(jì)算提供的服務(wù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用規(guī)律,它關(guān)注的是“軟技術(shù)”,而非云計(jì)算的硬件技術(shù)。章澤昂等(2010)認(rèn)為,教育云是云計(jì)算技術(shù)在教育領(lǐng)域的遷移,是未來教育信息化的基礎(chǔ)架構(gòu),包含教育信息化所必須的一切軟硬件計(jì)算資源,這些計(jì)算資源虛擬化之后,向教育機(jī)構(gòu)、教育從業(yè)人員和學(xué)生提供以計(jì)算資源為形式的服務(wù)。
綜合以上兩種觀點(diǎn)和云計(jì)算的服務(wù)模式,筆者認(rèn)為:教育云是云計(jì)算在教育領(lǐng)域的深人應(yīng)用,通過提供按需服務(wù)、動(dòng)態(tài)調(diào)配的服務(wù)模式,面向教育機(jī)構(gòu)、教育提供者和接受者提供所需的信息化教學(xué)、管理等應(yīng)用服務(wù),教育云的影響不僅體現(xiàn)在為傳統(tǒng)教育教學(xué)和教育管理提供便利,更在于創(chuàng)新傳統(tǒng)教學(xué)和管理模式。
二、教育云建設(shè)和應(yīng)用現(xiàn)狀
在教育領(lǐng)域,微軟、谷歌、思科等各大公司先后推出各自的“教育云”技術(shù)解決方案。2009年世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的云計(jì)算調(diào)查結(jié)果顯示:40%的人認(rèn)為云計(jì)算對(duì)教育領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生很大影響,26%的人認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生比較大的影響,僅次于預(yù)期的云計(jì)算對(duì)通信、傳媒和政府領(lǐng)域的影響力(World Economic Forum,2010)。
(一)國(guó)外教育云建設(shè)和應(yīng)用現(xiàn)狀
世界發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家都非常重視云計(jì)算及其在教育領(lǐng)域的運(yùn)用。美國(guó)新媒體聯(lián)盟(The New Media Consortium)與EDUCAUSE學(xué)習(xí)計(jì)劃(EDUCAUSE Learning Initiative)聯(lián)合發(fā)表的2009年地平線報(bào)告(New Media Consortium,2009)指出,云計(jì)算將在未來兩到三年成為學(xué)校的主流應(yīng)用技術(shù),教師和學(xué)生可以通過安裝基于瀏覽器的痩客戶端應(yīng)用程序開展各類學(xué)習(xí)活動(dòng)。
美國(guó)2011年發(fā)布的《創(chuàng)建高等教育云》白皮書,啟動(dòng)了教育部數(shù)據(jù)中心整合計(jì)劃和北卡羅萊納州教育云,計(jì)劃從技術(shù)研究、平臺(tái)推廣和設(shè)施建設(shè)等環(huán)節(jié)全面推動(dòng)云計(jì)算在教育中的應(yīng)用。法國(guó)政府2011年啟動(dòng)了高等教育云信息項(xiàng)目。英國(guó)2011年投資超過1250萬(wàn)英鎊為英國(guó)大學(xué)的教育和科研提供云計(jì)算服務(wù)。新加坡2011年部署建設(shè)下一代教育云計(jì)算數(shù)據(jù)中心,提升高等教育水平。2010年日本政府制定了數(shù)字教科書發(fā)展計(jì)劃,總務(wù)省在推行“未來學(xué)校推進(jìn)項(xiàng)目”過程中,委托內(nèi)田洋行在西日本進(jìn)行實(shí)證實(shí)驗(yàn),建設(shè)了“內(nèi)田教育云服務(wù)”,并計(jì)劃于2016年前向200個(gè)自治體提供服務(wù)(Electronic Technology Information Research Institute,MIITo fP.R.C,2011)。
此外,2010年、2011年、2013年、2014年的地平線報(bào)告均指出云計(jì)算會(huì)對(duì)教育產(chǎn)生顯著影響,不論國(guó)家政策是否提及,大部分教育機(jī)構(gòu)都會(huì)主動(dòng)使用云計(jì)算技術(shù)。
(二)我國(guó)教育云建設(shè)和應(yīng)用現(xiàn)狀
我國(guó)政府也在不斷加大推進(jìn)教育云建設(shè)方面的投資力度,教育部于2012年3月發(fā)布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》(以下簡(jiǎn)稱《教育信息化規(guī)劃》)明確提出了建設(shè)國(guó)家教育云基礎(chǔ)平臺(tái),要求充分整合和利用各級(jí)各類教育機(jī)構(gòu)的信息基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)覆蓋全國(guó)、分布合理、開放開源的基礎(chǔ)云環(huán)境,支撐形成云基礎(chǔ)平臺(tái)、云資源平臺(tái)和云教育管理服務(wù)平臺(tái)的層級(jí)架構(gòu)(教育部,2012)。
2011年至今,我國(guó)在國(guó)家層面和地方層面都已陸續(xù)開始了多方面的教育云建設(shè)和試點(diǎn)工作。國(guó)家教育資源公共服務(wù)平臺(tái)(簡(jiǎn)稱國(guó)家教育資源云)于2012年12月開通上線試運(yùn)行。國(guó)家教育資源云向廣大師生提供智能化便捷的導(dǎo)航服務(wù)、專業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間和資源推送服務(wù)、學(xué)習(xí)共同體社區(qū)等。截至到2013年10月,國(guó)家教育資源云已經(jīng)在全國(guó)32個(gè)城市開展應(yīng)用試點(diǎn),覆蓋3000多所學(xué)校。此外,不少地方也大力發(fā)展區(qū)域性教育云,如廣東省將“粵教云”作為《廣東省教育信息化發(fā)展“十二五”規(guī)劃》(粵教電[2012]1號(hào))五大行動(dòng)計(jì)劃之一,重點(diǎn)提供數(shù)字內(nèi)容超市、在線交互課程、教育測(cè)評(píng)、名師答疑、云盤、數(shù)字課堂等應(yīng)用服務(wù)。湖南省職教新干線項(xiàng)目以教育管理云平臺(tái)為依托,建立了覆蓋全省職業(yè)學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái),目前已有70所高等職業(yè)院校和104所中等職業(yè)院校上線,發(fā)放實(shí)名制空間140萬(wàn)個(gè)(楊楚欣,2012)。此外,武漢市、上海普陀區(qū)等啟動(dòng)了各自的教育云平臺(tái)試點(diǎn)項(xiàng)目,通過“云”將教育教學(xué)、教育行政管理、公共服務(wù)聯(lián)合起來,在實(shí)現(xiàn)“寬帶網(wǎng)絡(luò)‘校校通’,優(yōu)質(zhì)資源‘班班通’,網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間‘人人通’”的基礎(chǔ)上,為教育管理者、學(xué)生、家長(zhǎng)提供泛在、多元的服務(wù)。
地區(qū)差異性使得教育云建設(shè)需求不盡相同,現(xiàn)有的教育云系統(tǒng)雖然給教育信息化發(fā)展帶來了新的亮點(diǎn),解決了教育資源共享中存在的很多疑難問題,但也存在很多不足,如教育云建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化程度低,各地區(qū)各自為政,缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致不同教育云之間很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,成為一片片“孤云”,降低教育云的整體建設(shè)效益和服務(wù)質(zhì)量。因此,推動(dòng)教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),規(guī)范教育云發(fā)展路徑,實(shí)現(xiàn)教育云之間動(dòng)態(tài)調(diào)配和按需使用,是我國(guó)教育云建設(shè)和應(yīng)用提出的必然要求。
三、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀
教育云標(biāo)準(zhǔn)的研究必須充分關(guān)注兩方面內(nèi)容,即云計(jì)算和教育信息化方面的標(biāo)準(zhǔn),目前國(guó)內(nèi)外這兩方面標(biāo)準(zhǔn)的研制都有較大進(jìn)展。
(一)國(guó)內(nèi)外云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)研究
云計(jì)算相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)日漸成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織及協(xié)會(huì)的關(guān)注熱點(diǎn)。我國(guó)一方面積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織關(guān)于云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的研究工作,如在2012年ISOIECJTC1/SC38云計(jì)算與分布應(yīng)用平臺(tái)分技術(shù)委員會(huì)(Cloud Computing and Distributed Platforms)云計(jì)算工作組會(huì)議上,與美國(guó)提交的成果共同成為SC38《云計(jì)算參考架構(gòu)》工作項(xiàng)目的基礎(chǔ)文檔;另一方面結(jié)合我國(guó)實(shí)際,探索推進(jìn)符合我國(guó)基本國(guó)情的云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)研制工作,截至2014年9月已發(fā)布了《YDB144-2014云計(jì)算服務(wù)協(xié)議參考框架》《GB/T31168-2014信息安全技術(shù)云計(jì)算服務(wù)安全能力要求》《GB/T31167-2014信息安全技術(shù)云計(jì)算服務(wù)安全指南》三項(xiàng)云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院提出云計(jì)算的定義見表一(NIST,2011)。開放式網(wǎng)格論壇開放云計(jì)算接口工作組(open Grid Forum Open Cloud Computing Interface,簡(jiǎn)稱OGFOCCI-WG)為云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service,簡(jiǎn)稱IaaS)創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)用的接口解決方案一開放云計(jì)算接口(Open Cloud Computing Interface,簡(jiǎn)稱OCCI),將可管理的資源組合在一起,加上必要的屬性,形成一個(gè)虛擬機(jī),同時(shí)提供對(duì)資源訪問的統(tǒng)一接口,實(shí)現(xiàn)了不同云供應(yīng)商之間的互操作和可移植(OGF,2011)。
全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)(Storage Network dustry Association,簡(jiǎn)稱SNIA)云存儲(chǔ)技術(shù)工作組在2010年4月發(fā)布云數(shù)據(jù)管理接口(Cloud Data Management Interface,簡(jiǎn)稱CDMI)草案1.0版本,其中包括SNIA云儲(chǔ)存的參考模型及在此基礎(chǔ)上的CD-MI參考模型,CDMI可以看作是一個(gè)在云存儲(chǔ)環(huán)境中具有互操作性的傳輸和管理規(guī)范(SNIA,2010)。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO有SC7、SC27、SC38、SC39等多個(gè)技術(shù)委員會(huì)開展云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)研究,SC7和SC27在原有標(biāo)準(zhǔn)化工作基礎(chǔ)上逐步滲透到云計(jì)算領(lǐng)域,SC27已經(jīng)基本確立了《云計(jì)算安全和隱私》的概念體系架構(gòu),包括概念、定義、安全管理要求、安全管理控制措施、安全技術(shù)、身份管理和隱私技術(shù)、審計(jì)、治理等(技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院,2013)。
國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部未來網(wǎng)絡(luò)研究組成立了云計(jì)算專項(xiàng)工作組,主要研究全球性云計(jì)算生態(tài)系統(tǒng),確保各個(gè)系統(tǒng)之間安全交換信息,促進(jìn)信息通信技術(shù)支持計(jì)算機(jī)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工作(ITU-T,2011)。
除上述標(biāo)準(zhǔn)組織外,還有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織從云計(jì)算通用和基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、互操作標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、云管理和數(shù)據(jù)中心等側(cè)面開展標(biāo)準(zhǔn)研制(見表二),以期實(shí)現(xiàn)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;鸵?guī)范化發(fā)展。雖然針對(duì)教育云的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)暫時(shí)還未提及,但云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的積極研制,也為教育云標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定奠定了可供引用和參考的基礎(chǔ)。
我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究機(jī)構(gòu)自2008年底開始關(guān)注云計(jì)算,成立了云計(jì)算聯(lián)盟、協(xié)會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)組織。2012年全國(guó)信標(biāo)委第一次主任委員辦公會(huì)審議成立了全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工作組,主要負(fù)責(zé)云計(jì)算領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作,包括云計(jì)算領(lǐng)域的基礎(chǔ)、技術(shù)、產(chǎn)品、測(cè)評(píng)、服務(wù)、安全、系統(tǒng)和設(shè)備等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作,對(duì)口ISO/IECJTC1SC38/WG3(技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院,2013)。然而,目前研究教育云方面的專有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還比較少,中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)中只有少量文章提及需要建立教育云標(biāo)準(zhǔn)(見圖1),但沒有就教育云標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容展開探討。
(二)國(guó)內(nèi)外教育信息化標(biāo)準(zhǔn)研究
多家有影響力的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織和研究機(jī)構(gòu)較早參與推動(dòng)了教育信息化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制工作,并正式發(fā)布了多項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(見表三)。
四、教育云標(biāo)準(zhǔn)需求分析
(一)國(guó)家教育信息化戰(zhàn)略對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需求分析
云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用,能有效整合基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)字化教育資源,實(shí)現(xiàn)資源的多方共建和廣泛共享,降低學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)的成本,提高效率。為此,《教育信息化規(guī)劃》明確提出“為實(shí)現(xiàn)國(guó)家教育信息化規(guī)劃目標(biāo),完成發(fā)展任務(wù),著重解決國(guó)家教育信息化全局性、基礎(chǔ)性、領(lǐng)域共享重大問題,實(shí)施‘中國(guó)數(shù)字教育2020’行動(dòng)計(jì)劃”,并重點(diǎn)提出了建設(shè)以云服務(wù)為核心理念的基礎(chǔ)云服務(wù)平臺(tái)、教育云資源平臺(tái)、教育云管理服務(wù)平臺(tái)三項(xiàng)云平臺(tái)(見圖2)(規(guī)劃編制專家組,2012)。
1.教育云基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)
教育云基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)是在整合信息網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上,提供集約化的公共存儲(chǔ)、公共計(jì)算、信息安全等基礎(chǔ)服務(wù),通過基于云基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)搭建教育云應(yīng)用開發(fā)環(huán)境,為實(shí)現(xiàn)“三通兩平臺(tái)”提供基礎(chǔ)支持。教育寬帶網(wǎng)絡(luò)和教育云基礎(chǔ)平臺(tái)的全面覆蓋是教育信息化的基礎(chǔ)工程,教育云基礎(chǔ)平臺(tái)的建設(shè)要充分整合和利用各級(jí)各類教育機(jī)構(gòu)的信息基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)覆蓋全國(guó)、分布合理、開放開源的基礎(chǔ)云環(huán)境,以支持教育云資源平臺(tái)和管理服務(wù)平臺(tái)的有效部署與應(yīng)用。在對(duì)各類基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行整合、虛擬化、統(tǒng)一管理的過程中,虛擬化規(guī)范、存儲(chǔ)和管理相關(guān)接口規(guī)范、設(shè)備和系統(tǒng)規(guī)范等技術(shù)規(guī)范都是整合學(xué)校信息化基礎(chǔ)設(shè)施需要參考的重要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,只有遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范才能形成通用、穩(wěn)定、安全、綠色的教育云基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)。
2.云資源平臺(tái)
針對(duì)各級(jí)各類學(xué)校以及各地區(qū)自主開發(fā)或購(gòu)買的大量數(shù)字化學(xué)習(xí)資源,《教育信息化規(guī)劃》再次將數(shù)字教育資源建設(shè)與共享提上議程,并明確提出“建立開放靈活的教育資源公共服務(wù)平臺(tái)”是解決目前我國(guó)教育資源問題的有效途徑。教育云資源平臺(tái)要在統(tǒng)一規(guī)劃、分層建設(shè)原則指導(dǎo)下,實(shí)現(xiàn)國(guó)家、地方相互協(xié)同,共同提供資源匯聚、評(píng)價(jià)、發(fā)布、搜索、傳輸、應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、交易和安全保障等服務(wù)。
《教育信息化規(guī)劃》在優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源建設(shè)與共享行動(dòng)計(jì)劃中指出“制定數(shù)字教育資源技術(shù)與使用基本標(biāo)準(zhǔn),制定資源審查與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,建立使用者網(wǎng)上評(píng)價(jià)和專家評(píng)審相結(jié)合的資源評(píng)價(jià)機(jī)制”,從機(jī)制方面提出了教育資源標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)體系在保障資源共建共享方面的重要作用。
3.云教育管理服務(wù)平臺(tái)
教育管理信息系統(tǒng)在我國(guó)各級(jí)各類學(xué)校和教育行政機(jī)構(gòu)中已經(jīng)得到廣泛使用,但不同部門和級(jí)別的系統(tǒng)之間信息不能順暢流通,信息孤島現(xiàn)象普遍存在?!督逃畔⒒?guī)劃》在國(guó)家教育管理信息系統(tǒng)建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃中提出“為各級(jí)教育行政部門和各級(jí)學(xué)校提供教育管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和管理決策平臺(tái),為公眾提供公共教育信息和教育管理服務(wù)”,通過“兩級(jí)建設(shè),五級(jí)應(yīng)用”的建設(shè)模式形成以國(guó)家教育管理信息系統(tǒng)為中心,實(shí)現(xiàn)各級(jí)教育管理行政部門和學(xué)校教育管理信息的聯(lián)網(wǎng)交換。
為有效實(shí)現(xiàn)不同教育管理信息系統(tǒng)的整合與數(shù)據(jù)共享,《教育信息化規(guī)劃》提出“建立教育管理信息標(biāo)準(zhǔn)與編碼規(guī)范,建立數(shù)據(jù)采集、交換共享、管理與應(yīng)用的技術(shù)平臺(tái)與工作機(jī)制”,明確統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼、管理和共享規(guī)范是實(shí)現(xiàn)各級(jí)教育管理系統(tǒng)整合與數(shù)據(jù)互通,實(shí)現(xiàn)國(guó)家教育管理部門、省市教育部門、各學(xué)校之間管理信息系統(tǒng)的縱向貫通,各教育單位或部門內(nèi)部各子系統(tǒng)之間橫向關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵所在。
(二)教育云關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需求分析
教育云是教育行業(yè)一種新的信息化服務(wù)模式,它將虛擬化硬件資源、海量教育資源、教育應(yīng)用系統(tǒng)整合起來,通過互聯(lián)網(wǎng)向?qū)W習(xí)者提供應(yīng)用服務(wù)。云計(jì)算服務(wù)按照云平臺(tái)提供服務(wù)的層次分為:基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure as a Service,簡(jiǎn)稱IaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(Platform as a Service,簡(jiǎn)稱PaaS)、軟件即服務(wù)(Software as a Service,簡(jiǎn)稱SaaS)。教育云服務(wù)平臺(tái)基于云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行開發(fā)建設(shè),筆者按照云計(jì)算服務(wù)模式將教育云技術(shù)框架從整體上分為以下三個(gè)部分(見圖3)。
1.教育基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)
基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)提供計(jì)算、存儲(chǔ)、寬帶等按需服務(wù),主要包括硬件資源虛擬化技術(shù)、帶寬優(yōu)化技術(shù)、數(shù)據(jù)資源安全穩(wěn)定存儲(chǔ)技術(shù)等,是通用云平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)。目前,我國(guó)大部分地區(qū)和學(xué)校已接人互聯(lián)網(wǎng),同時(shí)也搭建了各類應(yīng)用服務(wù)環(huán)境。基于云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有效重構(gòu)和集成,在標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方案和技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)下,充分利用既有資源,讓現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心和分散的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在云計(jì)算技術(shù)的統(tǒng)一調(diào)配下更好地發(fā)揮其運(yùn)算能力和存儲(chǔ)能力,以促進(jìn)教育云可持續(xù)發(fā)展(盧蓓蓉等,2012)。在此層次,云計(jì)算虛擬化規(guī)范、存儲(chǔ)與管理等基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)相關(guān)規(guī)范是需要參考的重要規(guī)范。
2.教育平臺(tái)即服務(wù)
平臺(tái)即服務(wù)為用戶提供開發(fā)、部署、運(yùn)行應(yīng)用程序以及對(duì)應(yīng)用程序運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行自主配置等服務(wù)。平臺(tái)層主要包括并行程序設(shè)計(jì)和開發(fā)環(huán)境、結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)的分布式管理及海量數(shù)據(jù)分布式文件系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn),教育云平臺(tái)即服務(wù)技術(shù)可以分成兩個(gè)層次。
第一層主要是通用業(yè)務(wù)層,關(guān)鍵技術(shù)包括海量資源處理技術(shù)、基于大數(shù)據(jù)挖掘的自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)、內(nèi)容過濾、版權(quán)控制、視頻分發(fā)、數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)等關(guān)鍵技術(shù)。此部分向下可以調(diào)配基礎(chǔ)設(shè)施資源,向上則為專用平臺(tái)提供通用業(yè)務(wù)技術(shù)處理。本部分主要涉及通用技術(shù)類規(guī)范,數(shù)據(jù)挖掘、資源標(biāo)注、數(shù)字版權(quán)管理等規(guī)范可以作為本層建設(shè)的指導(dǎo)規(guī)范。
第二層是教育專有業(yè)務(wù)層,即在通用云平臺(tái)層進(jìn)行二次開發(fā)或基于基礎(chǔ)框架進(jìn)行重新設(shè)計(jì),教育云平臺(tái)除了需要向SaaS、IaaS層開放數(shù)據(jù)接口規(guī)范,還需要根據(jù)教育自身的特點(diǎn),遵循教育資源相關(guān)規(guī)范、學(xué)習(xí)活動(dòng)互操作規(guī)范、教育管理數(shù)據(jù)規(guī)范等。因此本層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的開發(fā)需要在云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上考慮更多教育業(yè)務(wù)特性。
3.教育應(yīng)用軟件即服務(wù)
教育云應(yīng)用軟件服務(wù)是為了滿足教育教學(xué)的需求,由云平臺(tái)或第三方提供的各類教育應(yīng)用軟件,通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口部署到云平臺(tái)上,主要包括為學(xué)生提供在線學(xué)習(xí)的云端學(xué)習(xí)應(yīng)用服務(wù),針對(duì)不同用戶的應(yīng)用空間,資源服務(wù)及作業(yè)、備課、測(cè)評(píng)、教研等應(yīng)用。學(xué)習(xí)者可以在有網(wǎng)絡(luò)接入的情況下隨時(shí)隨地通過不同終端登人教育云服務(wù)平臺(tái),進(jìn)入云端學(xué)習(xí)系統(tǒng)開展個(gè)性化學(xué)習(xí)。由于這些服務(wù)和應(yīng)用都位于“云端”,因此免去了用戶在更換設(shè)備后需要重新安裝軟件、拷貝資料的繁瑣過程。只需一個(gè)有效的用戶賬號(hào),學(xué)習(xí)者可以通過各種終端設(shè)備在云平臺(tái)定制自己所需的學(xué)習(xí)服務(wù),同時(shí)保證用戶在不同終端使用軟件的連續(xù)性、一致性。各類教育應(yīng)用和服務(wù)從廣義上說也是學(xué)習(xí)資源的一種形式,因此也需要教育資源類標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范,同時(shí)應(yīng)用軟件與學(xué)習(xí)者之間的交互、軟件之間的數(shù)據(jù)交互都需要由統(tǒng)一的規(guī)范來指導(dǎo),才能保證數(shù)據(jù)在授權(quán)范圍內(nèi)有效共享。
(三)教育云不同用戶群體對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需求分析
《教育信息化規(guī)劃》明確提出將采用云計(jì)算技術(shù)建設(shè)教育云服務(wù)平臺(tái),通過云服務(wù)平臺(tái)整合優(yōu)質(zhì)資源,實(shí)現(xiàn)教育云信息資源的共建共享,降低學(xué)校運(yùn)作成本,提高管理效率。教師授課、學(xué)生學(xué)習(xí)、家長(zhǎng)互動(dòng)、學(xué)校管理、教育部門監(jiān)控、開發(fā)者開發(fā)等活動(dòng),都可依托教育云服務(wù)平臺(tái)開展,逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)、學(xué)習(xí)、管理的無縫服務(wù)(見圖4)。
第一,教育主管部門主要通過教育云服務(wù)平臺(tái),及時(shí)查看區(qū)域內(nèi)學(xué)?;拘畔ⅰW(xué)生數(shù)據(jù)、教師信息、區(qū)域教學(xué)情況以及進(jìn)行教育行政事務(wù)管理等,及時(shí)了解教學(xué)情況,根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)制定合理的發(fā)展規(guī)劃和決策措施。以上各類信息都需要由數(shù)據(jù)規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一,為開展數(shù)據(jù)抽取、統(tǒng)計(jì)、分析、挖掘、管理提供基礎(chǔ)。
第二,學(xué)校用戶通過教育云服務(wù)平臺(tái)提供的各類應(yīng)用服務(wù),對(duì)本校教學(xué)教務(wù)、學(xué)生信息、科研、圖書館等進(jìn)行管理。學(xué)校只需根據(jù)本校需求定制相關(guān)服務(wù),就可以享有教育云服務(wù)平臺(tái)的海量資源和教育信息管理功能等服務(wù)。不同的應(yīng)用服務(wù)需要按照統(tǒng)一的信息規(guī)范進(jìn)行開發(fā)和數(shù)據(jù)交流。
第三,教師用戶通過教育云服務(wù)平臺(tái),與其他老師一起協(xié)同備課,增強(qiáng)教師之間的交流,促進(jìn)協(xié)同教研。通過參與教育云師生交流社區(qū),教師可以與學(xué)生、家長(zhǎng)隨時(shí)互動(dòng)交流,同時(shí)通過云端應(yīng)用管理個(gè)人信息、業(yè)務(wù)信息,并對(duì)學(xué)生信息進(jìn)行相應(yīng)管理。
第四,學(xué)生用戶通過學(xué)習(xí)終端設(shè)備,隨時(shí)隨地登人教育云服務(wù)平臺(tái),查找更多更全面的學(xué)習(xí)資料,按照個(gè)人興趣進(jìn)行自主學(xué)習(xí);通過學(xué)校提供的云端應(yīng)用管理個(gè)人在校各類事務(wù),一站式完成學(xué)習(xí)任務(wù),享受學(xué)校服務(wù),管理個(gè)人事務(wù)等。
第五,家長(zhǎng)用戶通過教育云服務(wù)平臺(tái),隨時(shí)與學(xué)校進(jìn)行互動(dòng),了解學(xué)生在校情況,同時(shí)可以參與學(xué)生學(xué)習(xí),促進(jìn)與學(xué)生、其他家長(zhǎng)和學(xué)校的交流。
第六,開發(fā)者包含教育云設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署過程中所涉及的技術(shù)人員,根據(jù)他們所面對(duì)的開發(fā)任務(wù),必須關(guān)注資源分類、資源元數(shù)據(jù)、應(yīng)用服務(wù)接口、版權(quán)管理、云間數(shù)據(jù)交換、云數(shù)據(jù)安全等問題。
五、教育云標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計(jì)
教育云服務(wù)框架標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該定義整個(gè)教育云服務(wù)體系的結(jié)構(gòu)框架,并明確各部分之間的相互關(guān)系,使多種標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范能有機(jī)結(jié)合。本標(biāo)準(zhǔn)在整個(gè)教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系中起到重要作用,是其它教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)制定的前提和參照。本文設(shè)計(jì)了如下的教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系(見圖5)。
1.教育云標(biāo)準(zhǔn)體系層次結(jié)構(gòu)
教育云基礎(chǔ)規(guī)范是整個(gè)教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ),它包括教育云術(shù)語(yǔ)規(guī)范、教育云技術(shù)體系規(guī)范、教育云標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)踐指南規(guī)范和教育云測(cè)試規(guī)范。教育云術(shù)語(yǔ)規(guī)范研究教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系涉及的各項(xiàng)技術(shù)術(shù)語(yǔ)和稱謂,規(guī)范領(lǐng)域用語(yǔ),保證標(biāo)準(zhǔn)體系中各部分基本術(shù)語(yǔ)的一致。教育云技術(shù)體系旨在研究教育云計(jì)算技術(shù)架構(gòu)等內(nèi)容。教育云標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)踐指南是指導(dǎo)如何構(gòu)建和利用教育云標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性文件。教育云測(cè)試規(guī)范旨在實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)在整個(gè)教育云中的互操作需求。
教育云支撐技術(shù)相關(guān)規(guī)范包括教育云平臺(tái)管理規(guī)范、教育云開放服務(wù)接口規(guī)范、教育云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范、教育云數(shù)據(jù)采集規(guī)范、教育云認(rèn)證與授權(quán)規(guī)范、云端教育資源權(quán)利描述規(guī)范。它是教育云服務(wù)平臺(tái)中處理教育、教學(xué)、管理業(yè)務(wù)的核心技術(shù)支撐規(guī)范。在這個(gè)層面,云平臺(tái)在對(duì)平臺(tái)本身進(jìn)行管理的同時(shí),還需要對(duì)外提供統(tǒng)一的服務(wù)接口,使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范,確保數(shù)據(jù)在源頭上統(tǒng)一,為之后的數(shù)據(jù)利用、傳輸和互操作奠定基礎(chǔ)。
教育云應(yīng)用相關(guān)規(guī)范包括云端教育資源元數(shù)據(jù)規(guī)范、云端應(yīng)用和服務(wù)接人與使用規(guī)范、云端教育資源分類和標(biāo)記規(guī)范、云端教育資源推送服務(wù)接口規(guī)范、云端學(xué)習(xí)分析規(guī)范。云端教育資源元數(shù)據(jù)規(guī)范旨在對(duì)云平臺(tái)注冊(cè)的應(yīng)用和服務(wù)、學(xué)習(xí)資源進(jìn)行描述,使用戶能快速有效地在資源云海找到特定資源和服務(wù)應(yīng)用,促進(jìn)資源共享。云端應(yīng)用和服務(wù)接人與使用規(guī)范主要在于規(guī)范外部應(yīng)用接人平臺(tái)的統(tǒng)一接口和接人要求,規(guī)范接人到云平臺(tái)的應(yīng)用和服務(wù)。云端教育資源分類和標(biāo)記規(guī)范旨在按照不同維度對(duì)云端教育資源進(jìn)行分類并標(biāo)記,是資源統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)。云端教育資源推送服務(wù)接口規(guī)范為不同學(xué)習(xí)者推送適合學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)資源規(guī)范統(tǒng)一的服務(wù)接口。學(xué)習(xí)分析規(guī)范基于在平臺(tái)中產(chǎn)生的過程性和結(jié)果性數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行多維度分析和評(píng)價(jià),為學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)。資源權(quán)利描述規(guī)范從內(nèi)容和服務(wù)版權(quán)的角度對(duì)云端資源進(jìn)行版權(quán)保護(hù),協(xié)調(diào)資源供給方和使用方的利益。教育云應(yīng)用相關(guān)規(guī)范是保證教育云應(yīng)用和服務(wù)具備較高可利用性和互操作性的重要規(guī)范。
教育云運(yùn)營(yíng)服務(wù)規(guī)范包括教育云服務(wù)質(zhì)量和保障規(guī)范、云端教育資源評(píng)估規(guī)范,通過制定相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)規(guī)則對(duì)云平臺(tái)上的各種業(yè)務(wù)服務(wù)行為進(jìn)行指導(dǎo)和約束,保證其教育性、科學(xué)性和合理性。教育云服務(wù)質(zhì)量和保障規(guī)范建立教育云服務(wù)的質(zhì)量模型,規(guī)定教育云服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)體系。云端教育資源評(píng)估規(guī)范主要針對(duì)教育云平臺(tái)的各種應(yīng)用服務(wù)和資源如何進(jìn)行審核和有效評(píng)估。
教育云安全規(guī)范和云間協(xié)議是貫穿整個(gè)教育云服務(wù)體系的規(guī)范。教育云安全規(guī)范是指數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全、身份認(rèn)證和權(quán)限管理、訪問控制、安全審計(jì)等;云間協(xié)議旨在規(guī)范教育云與其他云系統(tǒng)之間的互訪問和互操作協(xié)議,實(shí)現(xiàn)不同云間的動(dòng)態(tài)調(diào)度。
2.標(biāo)準(zhǔn)引用組譜集合
教育云是云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用,因此在研制教育云系列標(biāo)準(zhǔn)的過程中,有必要引用和參考云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和教育信息化領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。教育信息化標(biāo)準(zhǔn)主要來自于ISO/IECJTC1SC36、IMS、IEEE/LTSC、ADL及我國(guó)CELTSC等標(biāo)準(zhǔn)組織研制和發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn),其涵蓋學(xué)習(xí)者相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)資源描述、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)工具互操作標(biāo)準(zhǔn)、教育管理標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)主要來自于ISO/IECJTC1、ITU-T、分布式管理任務(wù)組(Distributed Management Task Force,簡(jiǎn)稱DMTF)、加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(Canadian Standards Association,簡(jiǎn)稱CSA)、NIST、SNIA等發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)及白皮書,主要有云計(jì)算概論和詞匯、云計(jì)算參考架構(gòu)、云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施管理接口、云存儲(chǔ)、云計(jì)算服務(wù)水平協(xié)議、云計(jì)算安全與隱私等。
表四給出了教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系中各類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的云計(jì)算和數(shù)字化教育標(biāo)準(zhǔn),一方面教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的制定不能脫離這兩類標(biāo)準(zhǔn),另一方面這兩大類標(biāo)準(zhǔn)是教育云標(biāo)準(zhǔn)研制的基礎(chǔ)及重要參考。
3.教育云各子標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)系
教育云基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)研究教育云服務(wù)的基本技術(shù)架構(gòu)和模式,規(guī)范基本術(shù)語(yǔ),以及標(biāo)準(zhǔn)制定和應(yīng)用指南,指導(dǎo)整個(gè)教育云系列標(biāo)準(zhǔn)的制定,是教育云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系中其他各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ),教育云標(biāo)準(zhǔn)研究都應(yīng)以基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)為起點(diǎn)和參照。
教育云安全標(biāo)準(zhǔn)貫穿整個(gè)教育云標(biāo)準(zhǔn)體系,為教育云服務(wù)體系架構(gòu)中每一層面的物理安全、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全提供技術(shù)上的保障和管理方式上的規(guī)范,是教育云服務(wù)平臺(tái)有序發(fā)展的重要保障。
教育云支撐技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)云計(jì)算的技術(shù)特點(diǎn)制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范以保證PaaS層與上下各層以及與其他云相互連通,向下兼容IaaS層面提供的各種物理和數(shù)據(jù)資源,向上為SaaS層的服務(wù)應(yīng)用提供穩(wěn)定、高效、友好的技術(shù)支持。
教育云應(yīng)用相關(guān)規(guī)范是教育云平臺(tái)的核心規(guī)范,保障應(yīng)用服務(wù)為用戶提供高效、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的服務(wù)。應(yīng)用規(guī)范為各類用戶、教育云平臺(tái)之間、不同應(yīng)用服務(wù)之間,以及應(yīng)用軟件和數(shù)字化學(xué)習(xí)資源之間的互操作提供規(guī)范保證。
運(yùn)營(yíng)服務(wù)規(guī)范是從教育云服務(wù)運(yùn)營(yíng)的角度制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),保障資源、應(yīng)用服務(wù)的質(zhì)量,為教育云服務(wù)的高效運(yùn)行、持續(xù)優(yōu)化提供保障。
教育云基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、支撐技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、云應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)規(guī)范以及教育云安全規(guī)范和云間協(xié)議共同構(gòu)成了教育云生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)體系,為教育云服務(wù)系統(tǒng)的規(guī)范建設(shè)和有序運(yùn)行提供基礎(chǔ)支撐。
六、總結(jié)和展望
教育云服務(wù)框架標(biāo)準(zhǔn)研究對(duì)教育云服務(wù)平臺(tái)建設(shè)提供了重要的支撐,它滿足了教育云服務(wù)多樣性、個(gè)性化、可持續(xù)發(fā)展的要求,成為緩解信息孤島問題,促進(jìn)教育云互通互聯(lián)、資源共建共享目標(biāo)的基本保證。但教育云各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)仍需不斷研制和完善,其研制過程應(yīng)遵循以下原則:
一是標(biāo)準(zhǔn)的兼容性,即兼容其參考和引用的標(biāo)準(zhǔn),例如在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上,注重對(duì)現(xiàn)有云計(jì)算各類技術(shù)規(guī)范以及教育信息化標(biāo)準(zhǔn)的兼容;
二是標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都有其適用范圍,教育云標(biāo)準(zhǔn)體系必然要涉及同一標(biāo)準(zhǔn)體系不同標(biāo)準(zhǔn)間相互協(xié)調(diào)和配合;
三是標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性,在標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中積極關(guān)注國(guó)際最先進(jìn)的研究動(dòng)態(tài),參考知名國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的研究成果和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。
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