Индивидуальный проект "Облачные технологии в образовательном процессе" 10 класс

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Исаковская средняя общеобразовательная школа

Вяземского района Смоленской области

Индивидуальный проект

по информатике

Облачные технологии в образовательном процессе

Автор: Олиник Дана Дмитриевна,

обучающаяся 10 класса

Руководитель: Трудко Татьяна Александровна,

учитель информатики

с. Исаково

2019 г.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Исаковская средняя общеобразовательная школа

Вяземского района Смоленской области

Оглавление

1. Введение .........................................................................................4

   1. «Облачные технологии (вычисления)»................................5-6

2. Основная часть

   1. История развития.......................................................................7-8

   2. Типы облаков..............................................................................9

   3. Услуги, предоставляемые облачными системами..................10-12

   4. Уровни облачных сервисов.......................................................13

   5. Преимущества и недостатки облачных технологий...............14

   6. Облачные технологии в образовании.......................................15-17

3. Заключение ...................................................................................18-19

4. Информационные источники ...................................................20

5. Приложения ……………………………………………………....21-24

1. Введение

За последние 20 лет компьютерные технологии сделали огромный рывок в своём развитии, подарив нам возможность работать с информацией посредством своего персонального компьютера, мобильного телефона, или ноутбука. Мы можем обмениваться файлами с другими людьми, записывая их на внешний носитель и используя его на другом компьютере. Но не многие из нас, обычных пользователей персональных компьютеров и сети интернет, знает о существовании облачных технологий, которые уже сейчас могут сделать нашу жизнь ещё проще, помочь в работе и учебе.

Задачи, поставленные при работе над данным проектом, являются очень актуальными, так как современный потребитель IT-услуг должен не только знать о существовании облачных сервисов, но и различать их с точки зрения пользователя, понимать их возможности и ограничения. Сегодня каждому требуется понимать основные идеи облачных вычислений, чтобы осознанно приобретать новые технические устройства и программные средства, использовать многие возможности, которые открывает для нас цифровая информационная среда, или киберпространство.

Исследуя применение облачных технологий, было проведено их сравнение с традиционными технологиями, выявлены преимущества и риски их использования (приложение 1).

В результате анкетирования обучающихся из 8-11 классов и учителей школы было выяснено, что большинство опрошенных учеников пользуются облачными технологиями сами того не зная, но возможности облачных технологий не достаточно применяют для образовательных целей. Учителя школы также, не в полную меру используют облачные технологии для эффективности своей работы (приложение 2 и 3).

Продуктом данного проекта явились буклеты с рекомендациями использования облачных технологий в образовательном процессе и информационный тематический баннер.

1. "Облачные технологии (вычисления)"

Трудно сейчас найти того, кто первый придумал рисовать на схемах облака, однако идея прижилась, прочно вошла в практику, и, в конце концов, с лёгкой руки профессора Челлапа из Атланты даже породила название нового типа вычислений – «Cloud Computing», которое без особых затей так и переводят на другие языки – «облачные вычисления».

Окончательное определение этой технологии коротко формулируется обычно так: "Облачные вычисления представляют собой модель повсеместного и удобного доступа к внешним вычислительным ресурсам в виде сервиса посредством Интернет".

А если быть предельно точным, то так: "Облачные вычисления — технология обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как Интернет-сервис. Пользователь имеет доступ к собственным данным, но не может управлять и не должен заботиться об инфраструктуре, операционной системе и собственно программном обеспечении, с которым он работает".

Нам на помощь приходят облачные технологии, ведь с их помощью теперь не обязательно повсюду носить с собой флешку или кабель для подключения к смартфону. Сейчас свои файлы можно хранить удалённо в облачных хранилищах. Таких хранилищ в наше время стало довольно много и каждый из них составит конкуренцию друг другу. А нам уже остаётся выбирать тот, который понравится и будет доступнее других.

Облачные технологии  - это новая парадигма, предполагающая распределенную и удаленную обработку и хранение данных.

Суть облачных технологий состоит в следующем:

-       Вы можете не иметь никаких программ на своём компьютере, а иметь только выход в Интернет (платно или бесплатно, это зависит от того, что вам нужно). 

-      Облачные технологии позволяют экономить на приобретении, поддержке, модернизации программного обеспечения и оборудования.

-      Удаленный доступ к данным в облаке - работать можно из любой точки на планете, где есть доступ в сеть Интернет.

При предоставлении облачного сервиса используется тип оплаты «плата за использование». Обычно за единицу измерения времени работы принимается минута или час пользования ресурсами. При оценке объемов данных за единицу измерения принимается Мегабайт хранимой информации. В этом случае пользователь оплачивает ровно тот объем ресурсов, который им в реальности использовался в течение определенного времени. Кроме того, облачная инфраструктура предоставляет пользователю возможность при необходимости «поднимать» или «опускать» максимальные лимиты выделяемых ресурсов. Пользователю облачных сервисов нет необходимости заботиться об инфраструктуре, которая обеспечивает работоспособность предоставляемых ему сервисов. Все задачи по настройке, устранению неисправностей, расширению инфраструктуры и прочее берет на себя сервис-провайдер.

1. Основная часть

2.1. История развития

Эволюция облачных технологий стартовала в 1950-х годах с началом использования мэйнфреймов в компании IBM. Мэйнфрейм - это сервер с большим объемом оперативной и внешней памяти. Он предназначен для решения задач, связанных с обработкой больших объемов данных. У операторов этих машин появилась возможность получать доступ к центральному компьютеру через терминалы, единственная функция которых заключалась в обеспечении доступа дополнительных операторов к мэйнфрейму - чаще всего пользователь не нуждался в полной мощности мэйнфрейма. Поэтому облачные технологии получили шанс на дальнейшее развитие.

Идея "межгалактической компьютерной сети" впервые возникла в 1960-х годах у Джозефа Ликлайдера. Он отвечал за создание сети агентств Advanced Research Projects Agency (ARPANET). Суть его концепции была в том, что все пользователи из любой точки мира должны быть взаимосвязаны и получать доступ к программам и данным на любом сайте.

Саму же идею облачных сервисов связывают с Джоном Маккарти, специалистом по теории электронно-вычислительных машин. Он высказал предположение, что в будущем компьютерные вычисления будут доступны в виде услуги. Эта концепция позже станет основой для модели SaaS, согласно которой программное обеспечение в облаке предоставляется как публичный сервис.

Шаг следующий – виртуализация.

От идеи к созданию первых виртуальных машин перешли в 1970-х годах. Именно тогда IBM выпустила операционную систему под названием VM, которая позволяла нескольким отдельным компьютерам находиться в одной среде обработки. Это привело к новому типу взаимодействия, который называли виртуализацией. Если говорить просто, то виртуализация - это система, в которой у каждого пользователя есть полноценный компьютер, но мощностями электронно-вычислительной машины в сети может воспользоваться любой из операторов.

Этот тип "групповых вычислений" показал компаниям, что они могут начать добавлять сетевые решения, не увеличивая аппаратную инфраструктуру. Теперь стало возможным предоставление аппаратных ресурсов, которыми располагает компания, с возможностью и при необходимости балансировать и перераспределять нагрузку на сеть для предоставления качественных услуг.

Дальнейшее развитие виртуализации связано с развитием интернета в целом. "Бум" развития персональных компьютеров в 1980-е позволил Сети стать массовым продуктом. Популярность интернета в середине 1990-х годов, обусловила развитие облачных технологий, которые "взяли перерыв" до 1999 года.

Облачные перспективы

Первым по-настоящему облачным сервисом стал сайт Salesforce.com. В 1999 году компания Salesforce предоставила возможность пользования собственной CRM-системой через сайт на условиях предоплаты. Salesforce стала первой компанией, предложившей SaaS-механизм для работы облачных систем.

В дальнейшем идею подхватил Amazon. Компания в 2002 году создала облачный сервис AWS Platform. Он стал фактически первым облачным хранилищем. Запуск платформ от Google и Microsoft в 2009 году ознаменовал фактическое завершение этапа становления облачных ресурсов и сделал облачные технологии массовым продуктом.

2.2. Типы облаков

Облака могут быть публичными или частными.

Частное облако - инфраструктура, предназначенная для использования одной организацией, включающей несколько потребителей (например, подразделений одной организации). Частное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации как самой организации, так и третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и она может физически существовать как внутри так и вне юрисдикции владельца.

Публичное облако (англ. public cloud) - инфраструктура, предназначенная для свободного использования широкой публикой. Публичное облако может находиться в собственности, управлении и эксплуатации коммерческих, научных и правительственных организаций (или какой-либо их комбинации). Публичное облако физически существует в юрисдикции владельца - поставщика услуг.

Гибридное облако (англ. hybrid cloud) - это комбинация из двух или более различных облачных инфраструктур (частных, публичных), остающихся уникальными объектами, но связанных между собой стандартизованными или частными технологиями передачи данных и приложений (например, кратковременное использование ресурсов публичных облаков для балансировки нагрузки между облаками).

Общественное облако (англ. community cloud) - вид инфраструктуры, предназначенный для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи. Общественное облако может находиться в кооперативной (совместной) собственности, управлении и эксплуатации одной или более из организаций сообщества или третьей стороны (или какой-либо их комбинации), и она может физически существовать как внутри, так и вне юрисдикции владельца.

На практике границы между всеми этими типами вычислений размыты.

2.3. Услуги, предоставляемые облачными системами

Storage-as-a-Service  ("хранение как сервис"). Это, пожалуй, самый простой из СС-сервисов, представляющий собой дисковое пространство по требованию. Каждый из нас когда-нибудь сталкивался с ситуацией, когда на мониторе появлялось зловещее предупреждение: "Логический диск заполнен, чтобы освободить место, удалите ненужные программы или данные". Услуга Storage-as-a-Service дает возможность сохранять данные во внешнем хранилище, в "облаке". Для Вас, оно будет выглядеть, как дополнительный логический диск или папка. Сервис является базовым для остальных, поскольку входит в состав практически каждого из них. Примером может служить Google Drive и прочие схожие сервисы.

Database-as-a-Service ("база данных как сервис"). Здесь скорее больше для админов, так как это предоставляет возможность работать с базами данных, как если бы СУБД была установлена на локальном ресурсе. Причем, в этом случае гораздо легче "расшаривать" проекты между разными исполнителями, не говоря уже о том, сколько денег можно сэкономить на «компьютерном железе» и лицензиях, требуемых для грамотного использования СУБД в крупной или даже средней организации.

Information-as-a-Service ("информация как сервис"). Дает возможность удаленно использовать любые виды информации, которая может меняться ежеминутно или даже ежесекундно.

Process-as-a-Service ("управление процессом как сервис")
Представляет собой удаленный ресурс, который может связать воедино несколько ресурсов (таких как услуги или данные, содержащиеся в пределах одного "облака" или других доступных "облаков"), для создания единого бизнес-процесса.

Application-as-a-Service ("приложение как сервис"). Еще, может называться, Software-as-a-Service ("ПО как сервис"). Позиционируется как «программное обеспечение по требованию», которое развернуто на удаленных серверах и каждый пользователь может получать к нему доступ посредством Интернета, причем все вопросы обновления и лицензий на данное обеспечение регулируется поставщиком данной услуги. Оплата, в данном случае, производиться за фактическое использование последнего. В качестве примера можно привести Google Docs, Google Calendar и т.п. онлайн-программы.

Platform-as-a-Service ("платформа как  сервис"). Пользователю предоставляется компьютерная платформа с установленной операционной системой и некоторым программным обеспечением.

Integration-as-a-Service ("интеграция как сервис"). Это возможность получать из "облака" полный интеграционный пакет, включая программные интерфейсы между приложениями и управление их алгоритмами. Сюда входят известные услуги и функции пакетов централизации, оптимизации и интеграции корпоративных приложений (EAI), но предоставляемые как "облачный" сервис.

Security-as-a-Service ("безопасность как сервис").
Данный вид услуги предоставляет возможность пользователям быстро развертывать продукты, позволяющие обеспечить безопасное использование веб-технологий, электронной переписки, локальной сети, что позволяет пользователям данного сервиса экономить на развертывании и поддержании своей собственной системы безопасности.

Management/Governace-as-a-Service ("администрирование и управление как сервис"). Дает возможность управлять и задавать параметры работы одного или многих "облачных" сервисов. Это в основном такие параметры, как топология, использование ресурсов, виртуализация.

Infrastructure-as-a-Service ("инфраструктура как сервис")
Пользователю предоставляется компьютерная инфраструктура, обычно виртуальные платформы (компьютеры), связанные в сеть, которые он самостоятельно настраивает под собственные цели.

Testing-as-a-Service ("тестирование как сервис"). Дает возможность тестирования локальных или "облачных" систем с использованием тестового ПО из "облака" (при этом никакого оборудования или обеспечения на предприятии, не требуется).

2.4. Уровни облачных сервисов

Три уровня облачных сервисов:

• Инфраструктура как сервис (IaaS)

Инфраструктура в аренду. Пользователю предоставляется «чистый» экземпляр виртуального сервера с уникальным IP-адресом или набором адресов и часть системы хранения данных. Для управления параметрами, запуском, остановкой этого экземпляра провайдер предоставляет пользователю программный интерфейс (API).

• Платформа как сервис (PaaS)

PaaS можно представить как готовую к работе виртуальную платформу, состоящую из одного или нескольких виртуальных серверов с установленными операционными системами и специализированными приложениями. Большинство облачных провайдеров предлагают пользователю выбор из массы готовых к использованию облачных сред.

• Программное обеспечение как сервис (SaaS)

Концепция SaaS предоставляет возможность пользоваться программным обеспечением как услугой и делать это удаленно через Интернет. Данный подход позволяет не покупать программный продукт, а просто временно воспользоваться им при возникновении потребности.

2.5. Преимущества и недостатки облачных вычислений

• Пользователь оплачивает услугу только тогда, когда она ему необходима, а самое главное он платит только за то, что использует.

• Облачные технологии позволяют экономить на приобретении, поддержке, модернизации ПО и оборудования.

• Маcштабируемость, отказоустойчивость и безопасность ― автоматическое выделение и освобождение необходимых ресурсов в зависимости от потребностей приложения. Техническое обслуживание, обновление ПО производит провайдер услуг.

• Удаленный доступ к данным в облаке ― работать можно из любой точки на планете, где есть доступ в сеть Интернет.

• Пользователь не являетесь владельцем и не имеет доступа к внутренней облачной инфраструктуре. Сохранность пользовательских данных сильно зависит от компании провайдера.

• Недостаток, актуальный для российских пользователей: для получения качественных услуг пользователю необходимо иметь надежный и быстрый доступ в сеть Интернет.

• Не все данные можно доверить провайдеру в Интернете не только для хранения, но даже для обработки.

• Не каждое приложение позволяет сохранить ,например, на флэшку промежуточные этапы обработки информации, а также конечный результат работы, а ведь онлайновые результаты удобны не всегда

• Есть риск, что провайдер онлайновых сервисов однажды не сделает резервную копию данных, и они будут утеряны в результате крушения сервера.

• Доверяя свои данные он-лайн сервису, вы теряете над ними контроль и ограничиваете свою свободу (пользователь будет не в состоянии изменить какую-то часть своей информации, она будет храниться в условиях, не подвластных ему).

2.6. Облачные технологии в образовательной деятельности

Облачные технологии можно использовать как электронное портфолио.

Портфолио ученика может состоять из нескольких разделов:

• участие и достижения

- в школе;

- за пределами образовательного учреждения.

Далее разделы разветвляются на такие составные части как:

- достижения в учебе;

- в спорте;

- в общественной жизни.

В портфолио будут включены общие сведения об ученике и табель оценок учащегося. Также оно может содержать медицинский паспорт на каждого ученика, с помощью которого работники школы будут учитывать состояние здоровья ребенка, и давать соответствующую нагрузку на уроках физкультуры. Родители смогут контролировать эти процессы.

Как  пример  использования облачных  технологий  в образовании, можно также назвать   электронные дневники и журналы, личные кабинеты для учеников и преподавателей,  интерактивная приемная и другое.

Это и тематические форумы, где ученики могут осуществлять обмен информацией. Это и поиск информации, где  ученики могут  решать определенные  учебные задачи даже в отсутствии педагога или под его руководством.

Облачные технологии также можно использовать как электронное портфолио учителя, оно может состоять из таких разделов как:

- общие сведения о педагоге;

- повышение квалификации, участие в семинарах, конференциях и т.д.;

- достижения на конкурсах профессионального мастерства;

- достижения учеников под руководством учителя;

- авторские работы, разработанные программы;

- иные достижения педагога.

Совместная работа сотрудников над документами

Например, образовательная программа или годовой план. Такой масштабный документ создается силами администрации и педагогов, ответственных за какие-либо направления. Каждый отвечает за какую-либо часть документа, но может комментировать или дополнять информацию и в других блоках.

Другой пример - таблица, которую должны заполнить все классные руководители с информацией о своих классах. При попытке работы с такими документами в локальной сети возникает проблема, связанная с тем, что одновременно с одним и тем же документом работать на разных компьютерах нельзя. Появляется множество копий одного и того же документа, которые потом надо соединять воедино. Для совместной работы в облачных технологиях необходимо создать или поместить документ в облачное хранилище и предоставить доступ к нему тем, у кого есть ссылка или по адресам электронной почты.

Дистанционное обучение

Учитель дает задание учащимся с помощью электронного дневника. Это могут быть любые письменные задания. Ученик должен будет либо создать документ, либо каким-то образом поработать с документом, созданным учителем (ответить на вопросы, решить задачи, заполнить таблицу). Учитель может посмотреть измененный документ, так как у него есть к нему доступ.

Совместная проектная работа учащихся

Учащиеся получают темы индивидуальных или групповых проектов. В группе распределяются обязанности. Затем руководитель группы создает документ и предоставляет доступ к нему остальным участникам (с помощью ссылки или по адресам электронной почты). Учащиеся работают над проектом дома или в школе, наполняя документы содержанием. Когда работа закончена, предоставляется доступ учителю. Учитель может прокомментировать какие-либо части документа, чтобы учащиеся могли скорректировать его содержание до защиты проекта. При оценивании участия в создании проекта важно то, что учитель может отследить хронологию изменений. По этой хронологии можно в какой-то степени определить, какой вклад внес каждый участник группы.

1. Заключение

Сегодня "облака" - это "новый интернет". По прогнозам Gartner, лидера рынка аналитики в сфере IT, к 2020 году корпоративная политика "без облаков" будет столь же редкой, как сегодня политика "без интернета".

Информационные и коммуникационные технологии являются мощным средством повышения эффективности обучения путем решения ряда задач:

1)  увеличения учебного времени без внесения изменений в учебный планы;

2)  качественного изменения контроля за деятельностью учащихся;

3)   повышения информационно-коммуникационной культуры всех участников образовательного процесса;

4)  повышения мотивации учащихся к обучению;

5)  обеспечения гибкости управления учебным процессом.

Для этого  можно  использовать:

-  компьютерные программы;

-  электронные  учебники;

-  диагностические, тестовые и обучающие системы;

- прикладные и инструментальные программные средства;

    - телекоммуникационные системы (электронную почту,

телеконференции);

-  электронные библиотеки  и другое.

По сравнению с традиционным подходом, облачные сервисы  позволяют управлять более крупными инфраструктурами, обслуживать различные группы пользователей в пределах одного облака, но также означают полную зависимость от провайдера облачных услуг.

Облачные технологии, благодаря своей эффективности и экономии затрат были адаптированы в различных отраслях промышленности. Образование также стоит следующим в очереди, чтобы пользоваться многими преимуществами, которые они предлагают.

Как начать работать с «облаком»?

Для работы с сервисом надо иметь всего лишь компьютер, подключенный к сети Интернет, причем это может быть и мобильное устройство, такое как смартфон или планшет. Создавать документы на таких устройствах не очень удобно, но внести какие-либо изменения легко.

Второе условие - иметь действующий адрес электронной почты. Он необходим для того, чтобы завершить процедуру регистрации в облачном сервисе, так как на электронный адрес отправляется письмо со ссылкой, перейдя по которой пользователь подтверждает регистрацию. После регистрации можно сразу же начинать работать.

«Место встречи, как известно, изменить нельзя…

До встречи в облаках!»

1. Информационные источники

1.    http://www.compgramotnost.ru/internet-gramotnost/oblachnye-texnologii-plyusy-i-minusy.

2.     http://venture-biz.ru/informatsionnye-tekhnologii/205-oblachnye-vychisleniya. 

3. https://moluch.ru/archive/62/9448/

4. http://wiki.vspu.ru/workroom/tehnol/index" HYPERLINK

5.    http://ru.wikipedia.org  - статья «Облачные вычисления».

6.   http://www.xakep.ru  - статья «Заоблачные вычисления: Cloud Computing на пальцах».

7. http://it.sander.ru/" HYPERLINK   - статья «Облачные технологии и распределенные вычисления».

8.   http://www.bureausolomatina.ru - статья «Будущее облачных технологий: европейский взгляд».

1. Приложения

Приложение 1

Сравнение традиционных и облачных технологий

Приложение 2

Опрос обучающихся в 8-11 классах:

1. Знаете ли вы что такое облачные технологии?

2. Пользуетесь ли вы облачными технологиями?

3.Удобно ли им пользоваться?

4. Как вы думаете помогут ли облачные технологии в образовании?

5. Смогут ли облачные технологии облегчить и улучшить нашу жизнь?

6. Какими сервисами Google вы пользуетесь?

7. Каким облачным хранилищем данных вы пользуетесь?

Приложение 3

Диаграммы

Сервисы Google

Облачные хранилища данных

Сервис бесплатных хранилищ данных