Практико-ориентированный проект по информатике «Образовательные возможности облачных технологий»

МБОУ «Лицей»1 им.А.П.Гужвина г.Камызяк»

Практико-ориентированный проект по информатике

«Образовательные возможности облачных технологий»

Выполнили: Уркунов Айвар,

Лепехин Дмитрий, учащиеся 10 «Б» класса

Руководитель: Быстрова Юлия Владимировна, учитель информатики

г. Камызяк, 2017

Содержание

Введение …………………………………………………………………………..3

1. Облачные технологии …………………………………………………………5

        1.1. История возникновения облачных технологий ………………………..5

        1.2. Суть облачных технологий. Классификация облаков. ………………..6

                1.2.1. Виды облаков по инфраструктуре ……………………………..6

                1.2.2. Классификация облаков по модели обслуживания……………7

1.2.3. Характеристики облачных технологий …………………………8

1.2.4. Плюсы и минусы облачных технологий ………………………..9

1.2.5. Применение облачных технологий ……………………………..10

2. Исследование возможностей применения облачных технологий на примере  сервисов Google …………………………………………………………………..11

2.1.  Сервисы Google для образования…………………………………. 11

2.2.  Применение  облачных сервисов Google ………………………….13

2.2.1. Совместная проектная работа учащихся……………………… 14

2.2.2.  Дистанционное обучение……………………………………… 14

Заключение ………………………………………………………………………15

Источники ………………………………………………………………………...16

Введение

Наверняка все слышали это современное словосочетание — «облачные технологии».

Облачные технологии (облачные вычисления Cloud Computing) – это новый сервис, который подразумевает удаленное использование средств обработки и хранения данных. С помощью «облачных» сервисов можно получить доступ к информационным ресурсам любого уровня и любой мощности, используя только подключение к Интернету и веб-браузер.

Сегодня «облачные» технологии находят активное применение во всех развитых странах, обеспечивая принципиально новые, экономически эффективные возможности для бизнеса, управления, образования и научных исследований.

В связи с этим, вопросы изучения облачных технологий в настоящее время приобретает особенное значение.

• Наличие у одного человека нескольких компьютеров: на работе, дома, ноутбук, планшет, между которыми приходится постоянно переносить файлы, открывать и редактировать документы, думать о совместимости программного обеспечения;
• Ограниченный объем жесткого диска компьютера или флеш-карты;
• Необходимость иметь лицензию на программное обеспечение;
• Необходимость работать над одним документом нескольким людям одновременно. Например, совместные проекты, в которых каждый участник творческой группы отвечает за свой раздел.

Все  эти проблемы можно решить с помощью облачных технологий, а, следовательно, можно говорить и об актуальности исследования в данной области.

Проведя опрос среди учащихся и педагогов нашей школы, мы увидели, что многие знакомы с данными технологиями и уже применяют их в учебном процессе, правда не все слышали это современное словосочетание – «облачные технологии», и не все знают, что оно означает. Сегодня облачные вычисления – уже не некая инновация, знакомая только относительно узкому кругу специалистов, как было ещё совсем недавно. В настоящее время эти технологии в том или ином виде доступны каждому пользователю интернета, и находят всё более активное применение.

Что же означает этот термин? В чем суть облачных технологий? Какие возможности открывают перед нами новые информационные технологии? На эти вопросы мы постараемся дать ответ в своей работе.

Объект исследования – ресурсы для овладения облачными технологиями

Предмет исследования – применение доступных облачных сервисов Google для организации учебной деятельности. 

Цель проекта: Показать возможность и эффективность использования облачных технологий в учебной деятельности.

Задачи проекта:

1. Изучить основную информацию об облачных технологиях, их разновидностях и областях применения этих технологий.
2. Определить  путем опроса заинтересованность участников образовательного процесса в использовании облачных технологий.
3. Рассмотреть применение облачных технологий в образовании, в частности возможности сервисов Гугл.
4. Разработать модели совместного доступа в Google для использования в образовательном процессе.

1. Облачные технологии

1. История возникновения облачных технологий

Для того чтобы понять что такое «облако» стоит начать с истории данного вопроса.

Стив Джобс на одной из презентаций рассказал разработчикам о потенциале облачных сервисов. Отвечая на многочисленные вопросы, он сказал такую фразу «проводя исследования, выяснилось, что существуют грандиозные возможности улучшения сетевого пространства, в котором мы живем. Можно сделать его намного более эффективным, интересным. И мы знаем, как это сделать» Концепция «облачных вычислений»  зародилась в 1960 г., когда Джон Маккарти высказал предположение, что когда-нибудь компьютерные вычисления будут производиться с помощью «общенародных утилит».

Термин «облачные вычисления» стал использоваться на рынке ИТ с 2008 года.

Впервые идея того, что мы сегодня называем облачными вычислениями, была озвучена Джозефом Карлом Робнеттом Ликлайдером в 1970 году. В эти годы он был ответственным за создание ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network). Его идея заключалась в том, что каждый человек на земле будет подключен к сети, из которой он будет получать не только данные, но и программы. Другой ученый Джон Маккарти высказал идею о том, что вычислительные мощности будут предоставляться пользователям как услуга (сервис). На этом развитие облачных технологий было приостановлено до 90-х годов.

Расширение пропускной способности Интернета, в 90-е годы не позволило получить значительного скачка в развитии в облачной технологии, так как практически ни одна компания ни технологии того времени не были готовы к этому. Однако сам факт ускорения Интернета дал толчок скорейшему развитию облачных вычислений.

Одним из наиболее значимых событий в данной области было появление Salesforce.com в 1999 году. Данная компания стала первой компанией предоставившей доступ к своему приложению через сайт, по сути данная компания стала первой компанией предоставившей свое программное обеспечение по принципу – программное обеспечение как сервис.

Следующим шагом стала разработка облачного веб-сервиса компанией Amazon в 2002 году. Данный сервис позволял хранить, информацию и производить вычисления.

В 2006, Amazon запустила сервис под названием Elastic Compute cloud (EC2), как веб-сервис который позволял его пользователям запускать свои собственные приложения. Сервисы Amazon EC2 и Amazon S3 стали первыми доступными сервисами облачных вычислений, и до сих пор считаются одним из лидеров в сфере облачных вычислений.

Другая веха в развитии облачных вычислений произошла после создания компанией Google, платформы Google Apps для веб-приложений в бизнес секторе.

В 2008 году свои планы в этой области озвучила компания Microsoft. Причем Microsoft анонсировала не просто сервис, но полноценную облачную операционную систему Windows Azure.

Развитие аппаратного обеспечения способствовало не столько быстрому росту облачных технологий, сколько доступности данной технологии для малого бизнеса и индивидуальных лиц. Что касается технического прогресса, то значительную роль в этом сыграло создание многоядерных процессоров и увеличения емкости накопителей информации.

2.  Суть облачных технологий. Классификация облаков

Облачные технологии – это технологии обработки данных, в которых компьютерные ресурсы предоставляются Интернет-пользователю как онлайн-сервис. Слово «облако» здесь присутствует как метафора, олицетворяющая сложную инфраструктуру, скрывающую за собой все технические детали.

По документации IEEE, облачные технологии – это «парадигма, которая постоянно хранит пользовательскую информацию на интернет-серверах и лишь временно кэшируется на стороне пользователя». Это могут быть не только стационарные компьютерные системы, но и ноутбуки, планшеты, смартфоны и т.д.

1. Виды облаков по инфраструктуре

Частное облако — предназначено для использования одной организацией, включающей несколько потребителей (например, подразделений одной организации), возможно также клиентами и подрядчиками данной организации. Может находиться в собственности, управлении и эксплуатации как самой организации, так и третьей стороны (или какой-либо их комбинации)  и физически существует как внутри, так и вне юрисдикции владельца.

Публичное облако — предназначено для свободного использования широкой публикой и 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 — это комбинация из двух или более различных облачных инфраструктур (частных, публичных или общественных), остающихся уникальными объектами, но связанных между собой технологиями передачи данных и приложений.

Общественное облако — предназначено для использования конкретным сообществом потребителей из организаций, имеющих общие задачи и может находиться в кооперативной собственности, управлении и эксплуатации; физически существует как внутри, так и вне юрисдикции владельца.

Таким образом, Облачные технологии – это технологии обработки данных, в которых компьютерные ресурсы предоставляются Интернет-пользователю как онлайн-сервис.

2. Классификация облаков  по модели обслуживания

Storage-as-a-Service (“хранение как сервис”)-это самый простой из 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“. Данная услуга дает возможность сохранять данные во внешнем хранилище. Выглядит, как дополнительный логический диск или папка и 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”) - предоставляет возможность работать с базами данных, как если бы СУБД была установлена на локальном ресурсе.

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”)- это 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”) – это «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”) - это 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.

Security-as-a-Service (“безопасность как сервис”) - это 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”) - возможность управлять и задавать параметры работы одного или многих “облачных” сервисов(топология, использование ресурсов, виртуализация).

Infrastructure-as-a-Service (“инфраструктура как сервис”) - виртуальные платформы (компьютеры), связанные в сеть, которые он самостоятельно настраивает под собственные цели.

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

3. Характеристики облачных технологий

• Самообслуживание по требованию (англ. self service on demand), потребитель самостоятельно определяет и изменяет вычислительные потребности, такие как серверное время, скорости доступа и обработки данных, объём хранимых данных без взаимодействия с представителем поставщика услуг;
• Универсальный доступ по сети, услуги доступны потребителям по сети передачи данных вне зависимости от используемого терминального устройства;
• Объединение ресурсов (англ. resource pooling), поставщик услуг объединяет ресурсы для обслуживания большого числа потребителей в единый пул для динамического перераспределения мощностей между потребителями в условиях постоянного изменения спроса на мощности; при этом потребители контролируют только основные параметры услуги (например, объём данных, скорость доступа), но фактическое распределение ресурсов, предоставляемых потребителю, осуществляет поставщик (в некоторых случаях потребители всё-таки могут управлять некоторыми физическими параметрами перераспределения, например, указывать желаемый центр обработки данных из соображений географической близости);
• Эластичность, услуги могут быть предоставлены, расширены, сужены в любой момент времени, без дополнительных издержек на взаимодействие с поставщиком, как правило, в автоматическом режиме;
• Учёт потребления, поставщик услуг автоматически исчисляет потреблённые ресурсы на определённом уровне абстракции (например, объём хранимых данных, пропускная способность, количество пользователей, количество транзакций), и на основе этих данных оценивает объём предоставленных потребителям услуг.

1. Плюсы и минусы облачных технологий

Как видно из таблицы, в облачных технологиях больше недостатков,  но в условиях экономического кризиса,  облачные сервисы, большинство из которых бесплатны или стоят относительно дёшево, будут популярны у пользователей. Избавление себя от необходимости покупать более новые компьютеры для обеспечения высокой производительности, от сложностей в настройке сложных систем и покупки дорогого ПО – всё это позволит позитивному развитию облачных технологий в перспективе. Кроме того, облачные технологии охватывают все больше и больше сфер деятельности. Например, почтовые клиенты. Ещё недавно у большинства пользователей был установлен тот или иной почтовый клиент приёма, отправки и обработки электронной почты, сейчас роль почтового клиента выполняет Gmail.

Похожая ситуация наблюдается и с офисными пакетами. Онлайн редакторы Zoho Writer или Документы Google могут выполнять те же самые функции, что и обычные офисные пакеты, более того, многие такие редакторы не только могут форматировать и сохранять документы, но и импортировать и экспортировать их в другие форматы.

И это далеко не полный список всех доступных сервисов. Достоинства нужно учитывать при сравнении облака с физическим носителем информации, для применения его в учебе, работе и просто для хранения своих файлов.

2. Применение облачных технологий

Облачные  технологии  удобно использовать для обучения на уроках и дистанционного образования.  В нашей школе облачные  технологии  используются на уроках и для дистанционного обучения.

Также  примером использования облачных технологий в образовании, можно 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. Для этого можно использовать:

1. компьютерные программы
2. электронные учебники
3. тренажеры
4. диагностические, тестовые и обучающие системы
5. прикладные и инструментальные программные средства
6. лабораторные комплексы
7. системы на базе мультимедиа-технологии
8. телекоммуникационные системы (например, электронную почту, телеконференции)
9. электронные библиотеки и другое.

2. Исследование возможностей применения облачных технологий на примере  сервисов Google

1.  Сервисы Google для образования

Существует множество публичных облачных сервисов, позволяющих работать с офисными приложениями, но большинство из них являются платными для организаций, решивших их использовать для совместной работы своих сотрудников.  Облачный офисный сервис от Microsoft  называется Office 365. Его основным конкурентом является  сервис Документы Google. Существуют и бесплатные, и платные версии данных продуктов. Мы рассмотрим сервис от Google – одной из крупнейших IT-корпораций в мире.

Google разрабатывает и предоставляет множество приложений и сервисов, доступ к которым возможен в окне любого браузера. Наиболее эффективными в образовательном процессе являются следующие сервисы Google:

• Google ArtProject – интерактивно-представленные музеи мира,
• Google Calendar – онлайновый календарь,
• Google Docs – онлайновый офис,
• Gmail – бесплатная электронная почта,
• Google Knol – вики-энциклопедия,
• Google Maps – набор карт,
• Google Sites – бесплатный хостинг, использующий вики-технологию,
• Google Translate – переводчик,
• YouTube – видеохостинг

Google Apps Education Edition – это Web-приложения на основе облачных вычислений, предоставляющие обучающимся и преподавателям учебных заведений инструменты, необходимые для эффективного общения и совместной работы.

Службы Google для образования содержат бесплатный (и свободный от рекламы) набор инструментов, который позволит преподавателям и ученикам более успешно и эффективно взаимодействовать, обучать и обучаться.

Онлайновые сервисы для образования от Google обладают рядом достоинств, что даёт возможность использовать их в любой образовательной среде, где есть сеть интернет.

Выделим основные преимущества использования Google Apps Education Edition в образовании с точки зрения пользователя:

• минимальные требования к аппаратному обеспечению (обязательное условие – наличие доступа в интернет);
• облачные технологии не требуют затрат на приобретение и обслуживание специального программного обеспечения (доступ к приложениям можно получить через окно веб-браузера);
• Google Apps поддерживают все операционные системы и клиентские программы, используемые учебными заведениями;
• работа с документами возможна с помощью любого мобильного устройства, поддерживающего работу в интернете;
• все инструменты Google Apps Education Edition бесплатны.

Современные компьютерные технологии позволяют учащимся и преподавателям использовать для общения и работы несколько устройств: ноутбуки, компьютеры, смартфоны, мобильные телефоны и т.д. Инструменты Google Apps поддерживаются самыми разными устройствами, поэтому являются общедоступной и универсальной IT-технологией для работы в образовательной среде.

Рассмотрим основные онлайновые сервисы на основе облачных вычислений, предоставляемые Google:

Группы Google – инструмент управления групповой работы на основе форумов и списков рассылок. В современном образовании на первый план выходит работа с интернет, совместная деятельность, умение вести проекты и исследования, используя интернет-среду для обучения.

С помощью Google Групп пользователи могут создавать собственные группы. Эти группы позволяют не только управлять списками рассылки и архивировать их, но и совместно работать с членами группы и общаться с ними. От других бесплатных служб для работы со списками рассылки, группы Google отличаются большими объемами для хранения информации и уникальными параметрами управления.

Каждый пользователь Gmail может иметь множество подобных групп.

Документы Google. Среди большинства учащихся сегодня мобильные устройства более распространены, нежели персональные компьютеры. Это объясняется многими факторами: планшеты, мобильные телефоны, смартфоны стали многофункциональными, они компактны, их можно брать с собой, кроме этого их стоимость, как правило, ниже стоимости компьютеров и ноутбуков. Работа с облаком Google позволяет создать, экспортировать, хранить файлы из самых популярных офисных программ – Microsoft Office и OpenOffice и работать с ними с любого мобильного устройства. Речь идёт о текстовых документах, таблицах, презентациях, рисунках. Еще одно преимущество данного сервиса – совместная работа с документами. Несколько человек могут работать с одним документом одновременно. Данную возможность можно использовать, например, для выполнения группового проекта.

Если вы работаете над документами, таблицами и презентациями Google вместе с другими пользователями, то  Google позволяет создавать, просматривать и совместно редактировать файлы без копирования и пересылки документов.

Google Календарь – позволяет пользователям создавать события, управлять несколькими календарями и обмениваться календарями с командами и группами. Пользователи могут просматривать свой календарь на день, неделю или месяц. Расписание консультаций для учащихся может быть оформлено в виде календаря, где каждый день будет поставлено несколько событий — занятий или мероприятий. Учитель может создать такой календарь для себя или группы и настроить напоминание о том или ином мероприятии на свою электронную почту или по sms на мобильный телефон. Календарь помогает оптимизировать все важные задачи и мероприятия, не держать их в голове, боясь, случайно о чем-то забыть.

Google Диск – единое пространство для хранения пользовательских файлов и работы с ними. Он позволяет работать над документами одновременно с другими пользователями - например, готовить совместный проект, планировать любые события или вести учет расходов с партнерами. C помощью этого сервиса вы можете загрузить в облако и иметь постоянный доступ к любым файлам, в том числе видеороликам, фотографиям, PDF, текстовым документам и многим другим – всего 30 типов.

Первые 5 ГБ данных можно хранить бесплатно. При наличии доступа к Интернету устройство синхронизируется с Google Диском. Таким образом, ваши файлы и папки всегда будут обновлены до последней версии.

Часто пользователям приходится отправлять файлы в сообщениях электронной почты. Удобнее при этом пользоваться технологией совместного доступа. Для этого надо просто открыть совместный доступ к файлу, папке или документу Google с любого устройства.

Как же эти технологии можно применить в образовательном процессе?

2.  Применение  облачных сервисов Google

Представляем  собственный опыт использования Документов Google, главным достоинством которых является возможность совместного редактирования документов (текстов, рисунков, презентаций, таблиц), допуск к документам определенной группы участников, комментирование и само - и взаимооценка работы.

3. Совместная проектная работа учащихся.

Схема деятельности с использованием Google такова. Учащиеся получают темы проектов и делятся на группы. 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.

Можно поступить иначе. Для работы над проектом учитель создает шаблон и предоставляет доступ к нему определенной группе учащихся, которые продолжают работу над проектом.

После чего проводится оценивание, в котором могут принять участие даже родители. Учитель как координатор проекта создает в помощь учащимся памятки, критерии оценивания и др.

Третий вариант проектной работы – это когда учитель принимает участие в создании проекта как равноправный член группы. Причем идея и тема проекта может исходить как от учителя, так и от любого ученика.

4. Дистанционное обучение.

Можно рассмотреть вариант дистанционного обучения, в случае  если школа закрыта на карантин или для дополнительной подготовки. 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. Для контроля знаний очень удобно использовать Формы Google. В формах Google мы создали анкеты для проведения социологического исследования для данного проекта.

Заключение

В ходе работы над проектом была изучена основная информация об облачных технологиях, о разновидностях и областях применения этих технологий; также были рассмотрены возможности применения сервисов Гугл в учебной деятельности. Работая над проектом, мы открыли для себя много интересных и полезных функций Google Drive, пользоваться которыми мы планируем в процессе своей учёбы. Использование облачных технологий в учебном процессе позволяет сделать образовательное пространство открытым. Также мы сделали вывод, что «облачные технологии» - необходимые, популярные информационные сервисы, широко используемые в повседневной жизни человека. Таким образом, цель поставленная в начале работы над проектом, показать возможность и эффективность использования облачных технологий в учебной деятельности, нами достигнута.

Все что сейчас происходит в информационном мире, непременно затронут облачные технологии, поэтому участие в этом процессе даст новые возможности, которые появляются в связи с развитием облачных вычислений и больших центров данных. Современные облачные вычисления открывают перспективы компаниям, которые занимаются производством ИТ-инфраструктур, и специалисты в этой области будут непременно нужны, каждый кто связывает свою деятельность с информационными технологиями непременно должен знать работу облачных систем. Развитие облачных технологий затрагивает не только бизнес и жизнь обычного пользователя интернета, но и в последнее время стало немало важным участие облаков в дистанционном образовании, что позволяет не только улучшить уровень образование, но и увеличить развитие учебного заведения в целом.

Мы планируем продолжить работу над этой темой и исследовать другие возможности облачных сервисов.

Источники

1. http://ru.wikipedia.org — статья «Облачные вычисления».
2. http://wiki.vspu.ru/workroom/tehnol/index - "Облачные" технологии в образовании
3. Google Drive, Dropbox, SkyDrive, Яндекс.Диск: сравнение популярных сервисов [электронный ресурс] // http://itc.ua/articles/google-drive-dropbox-skydrive-yandeks-disk-sravnenie-populyarnyih-servisov
4. Что такое облачные технологии? [электронный ресурс] // http://hostdb.ru/articles/show/id/47 
5. http://www.crn.ru  — статья «ИТ «в облаке»: 100 лучших вендоров»
6. http://www.ixbt.com/cm/cloud-computing.shtml 
7. http://it.sander.su  — статья «Облачные технологии и распределенные вычисления»
8. http://bigital.ru/oblachnye-texnologii-budushhee-i-perspektivy