Перспективные направления использования инструментов Google в образовании

Содержание

Введение

1. Теоретические аспекты современных возможностей «облачных» сервисов Google в образовании……………………………………………………..8
1. Основные цели и задачи использования «облачных» технологий в образовании…………………………………………………………………………..8
2. Понятие и сущность вычислительного облака Googlе……………….12
3. Краткий обзор сервисов Googlе………………………………………..20
2. Особенности применения сервисов Google в образовательном процессе……………………………………………………………………………..28
1. Перспективные направления использования инструментов Google в

образовании…………………………………………………………………………28

2.  Рекомендации по созданию единого информационного пространства образовательного учреждения на основе сервисов GoogleApps………………...43

Заключение…………………………………………………………………...49

Список использованных источников………………………………………51

Приложения

Введение

Современный период развития общества характеризуется сильным влиянием на него компьютерных технологий, которые проникают во все сферы человеческой деятельности, обеспечивают распространение информационных потоков в обществе, образуя глобальное информационное пространство. Неотъемлемой и важной частью этих процессов является использование облачных технологий.

В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение в мировое информационно-образовательное пространство. Этот процесс сопровождается существенными изменениями в педагогической теории и практике учебно-воспитательного процесса, связанными с внесением корректив в содержание технологий обучения, которые должны быть адекватны современным техническим возможностям, и способствовать гармоничному вхождению обучающегося в информационное общество. Современные сетевые технологии призваны стать не дополнительным «довеском» в обучении, а неотъемлемой частью целостного образовательного процесса, значительно повышающей его эффективность.

Создание электронного облака предоставило человечеству абсолютно новый способ общения. Новейшие достижения в технологии передачи данных с учетом последних изобретений в области мультимедиа открывают неограниченные возможности по обработке и передаче массива данных практически в любую точку земного шара. Не вызывает сомнения предположение о том, что в обозримом будущем компьютер станет одним из главных средств общения между людьми [2, c.20].

Позитивная возможность применения «облачных» технологий в системе образования позволяет решить две основные задачи.

Во-первых, обеспечить для образовательных учреждений и отдельных учащихся возможность использовать современные и постоянно актуализируемые компьютерную инфраструктуру, программные средства, электронные образовательные ресурсы и сервисы.

Во-вторых, снизить затраты отдельных учебных заведений и системы образования в целом на построение локальных информационных инфраструктур за счет эффективного использования вычислительных ресурсов, сосредоточенных в «облаке» и эластично выделяемых пользователям в соответствии с их запросами.

За последние 5 лет число людей, умеющих пользоваться компьютером, увеличилось примерно в 10 раз. Однако, как выявлено во многих исследованиях, они знакомы в основном с игровыми компьютерными программами, используют компьютерную технику для развлечения и общения в компьютерных сетях. При этом познавательные, в частности образовательные, мотивы работы с компьютером стоят примерно на двадцатом месте. Таким образом, возможности современных сетевых технологий используются недостаточно.

Одна из причин такого положения связана с тем, что «облачные» технологии в школе не нашли еще своего должного применения. Большинство учителей даже не имеют представления о способах их использования в обучении. Уроки с применением облачной среды в большинстве случаев ведут учителя информатики.

Проникновение современных сетевых технологий в сферу образования позволяет педагогам качественно изменить содержание, методы и организационные формы обучения. Целью этих технологий в образовании является усиление интеллектуальных возможностей учащихся в информационном обществе, а также индивидуализация, интенсификация процесса обучения и повышение качества обучения на всех ступенях образовательной системы.

Актуальностьуказанной темы исследования определяется необходимостью разрешить противоречие между социальным заказом образовательным учреждениям в формировании практико-ориентированной личности обучаемого, способного ориентироваться в глобальном информационном пространстве и отсутствием требуемого уровня подготовленности педагогических кадров для реализации обозначенного процесса.

Проблема исследования: каковы возможности использования облачных технологий в образовательном процессе.

Объект исследования:образовательный процесс.

Предмет исследования:облачные сервисы Google в образовательной деятельности.

Цель исследования: обосновать целесообразность и эффективность использования облачной среды Google в образовании.

Задачи исследования:

1. провести анализ психолого-педагогической, научно-методической и учебной литературы, связанной с проблемой использования облачных технологий в образовательном процессе;

2. выявить сущность понятия вычислительного облака Googlе;

3. дать краткую характеристику приложениям облачной среды Googlе;

4. определить основные направления использования «облачных» технологий в системе образования;

5. разработать рекомендации по созданию единого информационного пространства образовательного учреждения на основе сервисов GoogleApps.

Методы исследования:

1. теоретические:

- анализ психолого-педагогической, научно-методической и учебной литературы;

- обобщение, систематизация и классификация полученных данных.

2. эмпирические:

- социологические: опрос, анкетирование, беседа.

Новизна и практическая значимость исследования:

- обоснована целесообразность внедрения в образовательный процесс облачных технологий;

- выявлены основные направления использования облачных технологий в образовании;

- разработаны рекомендации по созданию единого информационного пространства образовательного учреждения на основе сервисов GoogleApps;

- рассмотрены практические примеры использования сервисов облачной среды Google в образовательном процессе.

1 Теоретические аспекты современных возможностей «облачных» сервисов Google в образовании

1. Основные цели и задачи использования «облачных» технологий в образовании

В настоящее время обучение детей невозможно без использования современных технологий обучения. Речь, прежде всего, идёт о применении в учебном процессе информационно-компьютерных технологий. Во многих образовательных учреждениях района, области, страны разработана «Программа информатизации и компьютеризации учебного процесса». Вполне естественно, что такая программа предусматривает оснащенность образовательного учреждения современным аппаратным оборудованием (компьютерная и цифровая техника) и программным обеспечением. Характеристики у современного аппаратного обеспечения меняются и совершенствуются практически ежедневно, поэтому любая школа в Российской Федерации вряд ли сможет обновлять свою техническую базу в соответствии с быстро меняющимися вычислительными возможностями современных компьютеров и обеспечить учебный процесс последними новинками компьютерной техники. Такая же ситуация с программным обеспечением, предполагающим немалые материальные затраты на поддержание соответствующего информационного обслуживания школьников [6, с.128].

Как показывает опыт развитых зарубежных стран, отличным решением вышеописанных проблем является внедрение в учебный процесс «облачных вычислений». Облачные технологии это, иначе говоря, электронное хранилище ваших данных в сети интернет.

В настоящий момент ясно, что использование облачных услуг несет в себе ряд очевидных выгод для образовательных учреждений.

Основным преимуществом для многих образовательных учреждений является экономичность. Это особенно заметно, когда услуги, подобные электронной почте, бесплатно предоставляются внешними провайдерами. Оборудование для этих услуг может использоваться для других целей или ликвидироваться. Таким образом, снижаются расходы на персонал, или же сотрудники могут быть использованы в других проектах. Оплата по факту использования вместо оплаты за часто простаивающее оборудование выглядит привлекательной альтернативой для образовательных учреждений.

Другим существенным преимуществом является эластичность облачных вычислений, упомянутая ранее. Благодаря ей образовательное учреждение может, начав с использования небольшого количества информационных услуг, постепенно наращивать их объем без значительных предварительных вложений. Это также позволяет справляться с пиковыми ситуациями, возникающими, например, в начале учебного года или в экзаменационные периоды. Следовательно, у образовательного учреждения не возникает необходимости заранее планировать нагрузку на свою информационную систему.Потребители облачных вычислений могут значительно уменьшить расходы на инфраструктуру информационных технологий (в краткосрочном и среднесрочном планах) и гибко реагировать на изменения вычислительных потребностей, используя свойства вычислительной эластичности облачных услуг.

К преимуществам облачных вычислений также относится возможность сделать услуги более доступными, снизив время простоев благодаря первоклассным ресурсам и квалификации, которыми обладают поставщики «облаков». Например, Google предлагает доступность своего образовательного пакета в 99,9% случаев, и даже превосходит этот предел. Для учащихся, которые все больше зависят от онлайновых информационных услуг в процессе обучения и сдачи экзаменов, эти услуги должны быть максимально доступными [16].

В некоторых странах сейчас определены «зеленые» цели, направленные на снижение организациями энергопотребления. Облачные вычисления предоставляют образовательным учреждениям возможность снизить их собственный расход электроэнергии и, в теории, провайдеры «облаков» должны уметь оптимизировать расход энергии для группы пользователей.

Другим предполагаемым преимуществом облачных вычислений является возможность для образовательных учреждений сконцентрироваться на их основных задачах: образовании и исследованиях. Школы и университеты обычно не располагают собственными очистными сооружениями или электростанциями; аналогично, можно утверждать, что вычислительные сервисы становятся товаром, и организации с нужной квалификацией и масштабируемыми ресурсами справятся с ними лучше.

Для конечного пользователя, наряду с большей доступностью, облачные услуги имеют и другие преимущества, особенно очевидные при рассмотрении всего спектра современного ПО, предоставляемого с их помощью. Сюда включаются новейшие приложения и информационные услуги от передовых компаний уровня Microsoft или Google. Учащиеся могут пользоваться офисными приложениями бесплатно, у них отпадает необходимость в приобретении, установке и обновлении этих приложений на своих компьютерах. Значительно увеличиваются возможности для организации совместной работы. Не нужно беспокоиться о создании резервной копии данных или о возможности их потери, так как данные будут безопасно храниться в «облаке» для этого бесплатно предоставляется большое пространство. Данные доступны из любого места, с использованием целого диапазона различных устройств, вплоть до мобильного телефона.

Облачные технологии позволяют хранить, редактировать, а так же делиться интересными файлами и документами с друзьями и коллегами. Данной технологией заинтересованы такие компьютерные компании гиганты как: Google, Microsoft, которые создали и продвигают в массы свои продукты, адаптированные,в том числе и под профессию учителях [18].

Потребность в подобных сервисах для образования продиктована необходимостью иметь личное ресурсное пространство учителя, ученика и, как вариант, родителей, которые могут пересекаться определенным образом, создавая группы.

Такой подход в корне может поменять роль учителя в школе, превращая его из лектора, контролера, в консультанта, партнера, члена команды.

Внедрение облачных технологий в процесс обучения школы обеспечивает положительные тенденции в формирование информационной компетентности учащихся, педагогов и родителей:

- качественно иной уровень получения современных знаний – учащиеся получают возможность находиться в процессе обучения в любое время и в любом месте, где есть Интернет;

- более эффективный интерактивный обучающий процесс;

- возможность быстро создавать, адаптировать и тиражировать образовательные сервисы в ходе учебного процесса;

- возможность для учащихся осуществлять обратную связь с преподавателем путем оценки и комментирования предлагаемых им образовательных сервисов;

- централизованное администрирование программных и информационных ресурсов, используемых в учебном процессе;

- высокий уровень персонализации электронной образовательной среды [13].

Современные тенденции развития информационно-коммуникационных технологий позволяют утверждать, что «облачные» технологии в близкой перспективе станут вычислительным инструментарием развития высоких технологий в научно-технической, социально-экономической и общественно-политической деятельности.

Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод, что широкомасштабное внедрение в системе образования данных технологий в настоящее время имеет стратегический характер. Основной целью использования «облачных» технологий в образовании является обеспечение нового качества образовательного процесса, адекватного инновационному развитию государства и общества.

2. Понятие и сущность вычислительного облака Googlе

Вычислительное облако Google – это сеть, состоящая предположительно из миллиона дешевых серверов распределенных по дата-центрам по всему миру, хранящих множество копий Всемирной паутины. Эта масштабная распределенная архитектура делает обработку поисковых запросов предельно быстрой, а всю систему чрезвычайно отказоустойчивой. Она позволяет по прошествии нескольких лет провести работы по замене отдельных серверов более быстрыми машинами без снижения общей производительности. Google и несколько других компаний, с очень большими высокоскоростными распределенными компьютерными сетями в частности Microsoft и Amazon, поняли, что их вычислительные ресурсы могут быть ценными для других организаций и их следует сделать общедоступными для широкого спектра применения.

У термина «облачные вычисления» есть множество определений. Вакеро (Vaquero) с соавторами в 2009-м году рассмотрели более двадцати из них и сформулировали следующее.

Облако – это большой пул легко используемых и доступных виртуализированных ресурсов (таких.как оборудование, платформы разработки и/или сервисы). Эти ресурсы могут быть динамически реконфигурированы для обслуживания меняющейся нагрузки (масштабируемость), что позволяет также оптимизировать использование ресурсов. Такой пул, как правило, эксплуатируется на основании модели «плати только за то, чем пользуешься». В рамках данной модели, гарантии предоставляемые поставщиком услуг определяются в каждом конкретном случае соглашениями об уровне обслуживания [19].

Помимо экономии на масштабируемости провайдеры облачных вычислений в подавляющем большинстве осуществляют свою деятельность из регионов, где электроэнергия значительно дешевле, чем в регионах, в которых организации обычно размещают свои дата-центры. Цены на электричество различаются значительно, как в различных штатах США, так и по всему миру. Например, киловатт / час электроэнергии в Айдахо стоит 5,91 центов при 23,35 центах на Гавайях (информация Энергетической администрации, 2009). Расположение дата-центров в местности, находящейся вблизи гидроэлектростанции, в этом разрезе имеет простое научное обоснование, так как транспортировать фотоны легче, чем электроны. Другими словами проще передавать данные по оптоволоконным кабелям, чем электричество по высоковольтным линиям (Армбруст (Armbrust) и соавторы, 2009). Если же в данной местности наличествует комбинация из высококвалифицированной рабочей силы, низких налогов и низкой стоимости недвижимости, то финансовая выгода будет еще больше (Катц (Katz), Гольдштейн (Goldstein) и Яновский (Yanosky), 2009).

«Облака» относятся к классу сетевых компьютерных систем, основными элементами которых являются: компьютерная сеть с повышенной надежностью и пропускной способностью; клиент «облака» – аппаратное и программное обеспечение, взаимодействующее с «облаком» на основе стека протоколов TCP/IP; собственно «облако» – программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий работу «облачных» сервисов, взаимодействие с клиентом и динамическое управление ресурсами облака.

Отличительными особенностями «облачных» технологий являются [5] следующие признаки:

- сервисная модель обслуживания – представление сетевых ресурсов в виде пула настраиваемых сервисов, готовых к немедленному использованию на условиях онлайн-подписки без дополнительной установки и настройки со стороны пользователя;

- самообслуживание – возможность для потребителя самостоятельно изменять номенклатуру и конфигурацию сервисов в режиме онлайн с использованием http-клиента;

- высокая автоматизация процесса управления пулом сервисов, учетными записями пользователей и потреблением ресурсов;

- эластичность – возможность динамического перераспределения имеющихся ресурсов между потребителями; при этом внутренняя техническая структура «облака»скрыта от потребителя и недоступна ему для модификации, а само расширение доступных ресурсов является прозрачным;

- использование распространенных сетевых технологий – «облачные» сервисы должны быть доступны для любого клиентского оборудования с использованием стандартных технологий и протоколов, поддерживающих стек протоколов TCP/IP [20].

С точки зрения пользователя, отличием работы в «облачной» среде от использования традиционных сетевых ресурсов также является универсальный интерфейс, ориентированный на веб-технологии и http-протокол в качестве базовых средств управления «облаком» и доступа к его сервисам. Для специализированных сервисов также сохраняется возможность использования собственных прикладных протоколов, работающих в составе стека протоколов TCP/IP.

Обычно выделяют следующие базовые классы «облачных» сервисов.

1. IaaS (Infrastructureas a Service) – «инфраструктура как услуга», клиенту предоставляется полный доступ к виртуальной машине с возможностью устанавливать и настраивать операционную систему (ОС) и любое программное обеспечение (ПО). Модель IaaS предполагает, что клиент самостоятельно может управлять количеством процессоров, объемами оперативной памяти, дискового пространства и сетевых коммуникаций виртуальной машины. В качестве потребителя сервиса может выступать как удаленный клиент, так и система управления самим «облаком», использующая IaaS для построения сервисов более высокого уровня. Сервис IaaS предполагает полную ответственность клиента за безопасность, работоспособность и законность использования ПО. На оператора «облака» возлагается лишь ответственность за безопасность и надежность функционирования аппаратной платформы.

2. PaaS (Platformas a Service) – «платформа как услуга», предоставляет клиенту ограниченный доступ к управлению ОС, удаленным рабочим столом (DaaS, desktopasаservice), СУБД и т. д. В этом случае на оператора «облака» возлагается установка и настройка системного ПО, соблюдение соответствующих лицензионных соглашений и обеспечение мер безопасности. Клиент же имеет возможность устанавливать, настраивать и использовать прикладное ПО, несет ответственность за его безопасность и соблюдение лицензионных прав. Сервисы PaaS также могут использоваться при организации других сервисов «облака».

3. SaaS (Softwareas a Service) – «прикладное ПО как услуга», предоставляет онлайн-доступ к использованию прикладного ПО. При этом настройка ПО, обеспечение мер безопасности и соблюдение лицензионных соглашений возлагаются на оператора «облака».

Здесь следует обратить внимание на предложенную в статье концепцию сервиса [17].

KaaS (Knowledgeas a Service) – «знания как услуга», «облачный» сервис, содержащий «однозначно интерпретируемые актуальные знания, обеспечивающие поддержку принятия решений» и предоставляющий технологические средства их использования.

Программно-техническая инфраструктура «облака» строится на основе центров обработки данных (ЦОД). В зависимости от размещения и принадлежности ЦОД, порядкапредоставления доступа к сервисам и способа организации работы клиента выделяютсякорпоративные или специализированные «частные облака» (privatecloud), универсальные «публичные облака» (publiccloud), совместно используемые «общие облака»(commoncloud) и смешанный тип обслуживания – «гибридные облака» (hybridcloud).

На основе анализа различных «облачных» систем, поддерживаемых такими компаниями, как Microsoft, VMware, HP, Amazon, авторами работы предлагается обобщенная модель архитектуры «облака», представленная на рисунке. Основными элементами такой модели являются:

1. Отказоустойчивое программно-аппаратное  ядро ЦОД, включающее аппаратное  обеспечение ЦОД, кластерное системное  ПО, гипервизор системы виртуализации  и средства обеспечения работы  сети на основе стека ТСРЛР. Аппаратное обеспечение включает  вычислительный кластер и комплекс  сетевых подсистем хранения (SAN, NAS).

2. Интерфейс управления  «облаком» на основе веб-сервера, позволяющий управлять ресурсами  «облака» и получать доступ  к его сервисам на основе http-протокола  с использованием веб-технологий.

3. Среда виртуализации  и управления виртуальными ресурсами  «облака», представляющая собой  специализированное «промежуточное»  ПО, позволяющее обеспечивать ключевые  свойства «облака» (представление  ресурсов в виде сервисов, автоматизация  управления, самообслуживание клиентов), управлять учетными записями, потреблением  ресурсов, правами пользователей. Организация  передачи управляющей информации  ресурсам может быть представлена  в виде универсальной шины  управления ресурсами, доступ к  которой имеет как среда управления, так и клиент «облака» посредством  веб-интерфейса [14].

4. Средства доступа к  сервисам «облака», представляющие  собой набор протоколов и технологий, позволяющих пользователю подключаться  и пользоваться нужными сервисами. Организация обмена данными между  клиентом и сервисами может  быть представлена в виде шины  доступа к сервисам, поддерживающей  стандартные протоколы передачи  и доступной как для непосредственного  сетевого доступа, так и для  доступа с помощью веб-интерфейса, транслирующего http-запросы клиента  в специализированные протоколы  доступа к сервисам.

Схема 1 – Архитектура «облачной» компьютерной системы/

На основе анализа предложенной схемы (См. Схема 1), являющейся общей для разных видов «облака» и отражающей основные компоненты архитектуры, могут быть сделаны следующие выводы:

1. Комплекс системного  ПО «облака» может рассматриваться  как операционная система «облачного»  типа, отличительной особенностью  которой является обязательное  наличие модуля виртуализации  и динамической реконфигурации  виртуальных ресурсов.

2. Архитектура «облака»  предполагает и включает средства  обеспечения двух режимов работы  пользователя: режима управления  ресурсами и режима использования  сервисов.

3. Использование веб-сервера  для организации универсального  интерфейса пользователя, с одной  стороны, позволяет упростить доступ к сервисам, а с другой – ограничивает возможности сервисов «облака» рамками http-протокола. В связи с этим можно прогнозировать появление специально разработанного расширения http-протокола или нового протокола удаленного управления для «облака».

4. В отличие от IaaS и PaaS сервисов, программное обеспечение  уровней SaaS и KaaS значительно более  разнообразно и создается большим  количеством независимых производителей; соответственно должна быть предусмотрена  возможность создания специального  «облачного» программного интерфейса (cloud-API), который позволит обеспечить  разработку многочисленных SaaS- и KaaS-приложений  и их переносимость для разных  реализаций «облака» [19].

Основные классы «облачных» сервисов могут быть упорядочены в иерархию (стек) сервисов «IaaS-PaaS-SaaS-KaaS», показанную на рисунке, в которой каждый вышележащий уровень использует ресурсы нижних. Отсюда целесообразна специализация «облаков» в виде ресурсных IaaS-, Раа8-«облаков» и сервисных SaaS-, Каа8-«облаков» для гибкого построения на их базе «гибридных облаков» любого назначения.

Компании, занимающиеся предоставлением «облачных» сервисов:

- Amazon LCC;

- Google;

- Salesforce.com, inc;

- Rackspace US, Inc;

- GoGrid / ServePath LLC;

- AkamaiTechnologies.

Сразу бросается в глаза преимущество, имеющееся у Amazon и Google.

По мнению опрошенных, они обладают самым высоким потенциалом для реализации технологии облачных вычислений.

Google (произносится /gugl/, «гугл») – поисковая система, принадлежащая корпорации GoogleInc. Название Google произошло от неправильного написания слова Гугол (Googol) Сергеем Брином, которое означает десять в сотой степени – 10100.

Первая по популярности (84,65 %), обрабатывает 41 млрд 345 млн запросов в месяц (доля рынка 62,4 %), индексирует более 8 миллиардов веб-страниц, может находить информацию на 191 языке (c 15 октября 2009).

Поддерживает поиск в документах форматов PDF, RTF, PostScript, MicrosoftWord, MicrosoftExcel, MicrosoftPowerPoint и других.

Поисковая система Google была создана в качестве учебного проекта студентов Стэнфордского университета Ларри Пейджа и Сергея Брина. Они в 1996 году работали над поисковой системой BackRub, а в 1998 году на её основе создали поисковую систему Google.

Так что такое облако Google? Это услуга, предоставляемая совместно Google, Amazon и Freeit, которая облегчает работу и снижает расходы, сохраняя данные и программное обеспечение не на локальных компьютерах, а в надежных центрах обработки данных на облаке. Облако позволяет оплачивать ИТ-услуги подобно услугам за связь или электроэнергию – оплата только за предоставленные услуги. Облачные вычисления (англ. cloudcomputing) – это приобретение услуг по хранению данных, вычислительных мощностей или программного обеспечения у компании аутсорсинга, получая доступ к этим ресурсам через Интернет.

Каким образом облако Google может помочь?

Облако обладает следующими основными качествами:

- Услуга по запросу – возможность свободного варьирования числа пользователей почты на предприятии, количества необходимых лицензий на программное обеспечение или места на диске для хранения данных.

- Независимость от местонахождения – надежный доступ к Вашим данным всегда и везде. Начиная с офиса или дома, до кабины грузовика или мобильного телефона во время путешествия.

- Удобное дополнение или сокращение ИТ-ресурсов, по необходимости – возможность добавить ИТ-ресурсы при увеличении числа пользователей или исполняемых действий, или сократить доступные ресурсы при уменьшении объема обработки.

- Улучшение сотрудничества и внутренней коммуникации на предприятии – при помощи еофиса от GoogleDocs Ваша команда может одновременно работать с одним документом. Вы можете увидеть проделанную работу в одном месте сразу!

- Сокращение ИТ-затрат до минимума – больше никаких дорогих лицензий на программное обеспечение, Вам больше не надо думать о непрерывном обновлении ИТ-инфраструктуры или об ИТ-затратах [15].