Πανεπιστήμιο Αιγαίου

Transcript

1 Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Πολιτισμικής Πληροφορικής & Επικοινωνίας «Η Επόμενη Γενιά Υπηρεσιών Νεφοϋπολογιστικής στην Εκπαίδευση» Παυλάτος Εμμανουήλ Επιβλέπων καθηγητής Καλλονιάτης Χρήστος Διπλωματική διατριβή για το Μ.Δ.Ε. στη Πολιτισμική Πληροφορική & Επικοινωνία «Σχεδιασμός Ψηφιακών Πολιτιστικών Προϊόντων» Φεβρουάριος 2015

2 Στην Ελένη & τη Μαρία

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι Τεχνολογικές εξελίξεις είχαν πάντα μια σημαντική επίδραση στην ανάπτυξη της βιομηχανίας, επηρεάζοντας ακόμη και τα πιο παραδοσιακά συστήματα, όπως είναι η εκπαίδευση. Σύμφωνα με τη γενική αλλαγή των συνηθειών των πολιτών και τη δομή της αγοράς εργασίας, ο τομέας της εκπαίδευσης, κατά την διάρκεια των τελευταίων ετών, διέρχεται μια μεγάλη φάση μετασχηματισμού. Ένας από τους βασικότερους παράγοντες για αυτό το μετασχηματισμό είναι η εμφάνιση της νεφοϋπολογιστικής, της τεχνολογίας, που πολύ γρήγορα «εισέβαλλε» στις σχολικές τάξεις σε παγκόσμιο επίπεδο, αναμορφώνοντας μεγάλο μέρος των διαδικασιών που σχετίζονται με τη μάθηση, τη διδασκαλία και τη διοίκηση. Στην Ελλάδα, κυρίως στις βαθμίδες της πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, η υιοθέτηση της νεφοϋπολογιστικής στην εκπαιδευτική διαδικασία βρίσκεται ακόμα σε πολύ πρώιμο στάδιο, κυρίως λόγω έλλειψης μιας επίσημης πολιτικής-στρατηγικής σχετικά με την χρήση τέτοιων υπηρεσιών στο εκπαιδευτικό σύστημα. Στα κεφάλαια που ακολουθούν θα αναφερθούν οι κορυφαίες λύσεις νεφοϋπολογιστικής που αυτή τη στιγμή εφαρμόζονται στην εκπαίδευση σε παγκόσμιο επίπεδο. Θα εξεταστεί το πλαίσιο εισαγωγής υπηρεσιών νεφοϋπολογιστικής στο Ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα μέσω του Π.Σ.Δ.. Τέλος θα προταθεί λύση υλοποίησης ενός μοντέλου υπηρεσιών νεφοϋπολογιστικής που θα μπορούσε να αναπτυχθεί από το Πανελλήνιο Σχολικό Δίκτυο.

4 ABSTRACT Technological developments have always had a major influence on the development of industry, affecting even the most traditional systems, such as education. According to the general change of habits of citizens and the labor market structure, the education sector during the past few years, passes through a great transformation phase. One of the main factors for this transformation is the emergence of cloud computing, a technology, which very quickly "invaded" in classrooms worldwide, reshaping a great amount of the processes related to learning, teaching and administration. In Greece, mainly in the levels of primary and secondary education, the adoption of cloud computing in the educational process is still at a very early stage, mainly due to the lack of a formal policy-strategy on the use of such services in the education system. In the following chapters the top cloud computing solutions currently implemented in education worldwide, will be mentioned. The current framework for implementing cloud services in the Greek educational system will be examined. Finally there will be a proposal for a solution of implementation cloud services model that could be developed from the Greek School Network.

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ Βασικά Χαρακτηριστικά του Νέφους Μοντέλα Υπηρεσιών Νεφοϋπολογιστικής Μοντέλα Υλοποίησης Νεφοϋπολογιστικής Το Δημόσιο Νέφος Το Ιδιωτικό Νέφος Το Κοινοτικό Νέφος Το Υβριδικό Νέφος Η ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ Τα Πλεονεκτήματα Εφαρμογής της Νεφοϋπολογιστικής στην Εκπαίδευση Πάροχοι Νεφοϋπολογιστικής στην Εκπαίδευση στο επίπεδο PaaS Microsoft Azure Google App Engine Amazon Web Services Elastic Beanstalk ~okeanos Προϊόντα Νεφοϋπολογιστικής για την Εκπαίδευση στο επίπεδο SaaS Office365 Education Google Classroom Edmodo Moodle ΠΛΑΙΣΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗΣ ΣΤΟ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΕΚΠΑΔΕΥΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΣΩ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ (Π.Σ.Δ Οι Υπηρεσίες του Π.Σ.Δ Υπηρεσίες Ψηφιακής Μάθησης Υπηρεσία Ηλεκτρονικής Σχολικής Τάξης (η-τάξη): Υπηρεσία Ασύγχρονης Τηλεκπαίδευσης: Σύγχρονη Τηλεκπαίδευση και Τηλεδιάσκεψη: Πληροφοριακό Σύστημα Διαχείρισης και Παρακολούθησης Προόδου Τηλεκπαίδευσης: Εξελιγμένες Υπηρεσίες Video: Υπηρεσία Μαθησιακών Δραστηριοτήτων: 32

6 4.2.7 Υπηρεσία Διαμοιρασμού Αρχείων: Ολοκληρωμένο Σύστημα Φωνητικής Επικοινωνίας & Συνεργασίας Πραγματικού Χρόνου: Υπηρεσίες Νεφοϋπολογιστικής στο Ελληνικό Εκπαιδευτικό Σύστημα Συμπεράσματα ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ Σ H Αρχιτεκτονική του Πανελλήνιου Σχολικού Δικτύου Η Πολιτική του Π.Σ.Δ Μελέτες Περίπτωσης Υπηρεσία Διαμοιρασμού Αρχείων Υλοποίηση Πιλοτικού Προγράμματος Energy Efficiency in School Networks with IPv ΠΡΟΤΑΣΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΥΙΟΘΕΤΗΣΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗΣ ΣΤΗ ΣΧΟΛΙΚΉ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ Υλοποίηση Υποδομών Νεφοϋπολογιστικής στο Π.Σ.Δ Υλοποίηση Υπηρεσιών Νεφοϋπολογιστικής στο Π.Σ.Δ Τα Πλεονεκτήματα της Αρχιτεκτονικής Συμπεράσματα ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 49

7 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η χρήση των Τ.Π.Ε. από τα πανεπιστήμια και τα σχολεία για την υποβοήθηση των προγραμμάτων σπουδών αυξάνεται συνεχώς και η ανάγκη για δίκτυα, εξυπηρετητές, συστήματα αποθήκευσης, εφαρμογές και υπηρεσίες αυξάνεται αναλόγως. Καθώς βρισκόμαστε στον 21ο αιώνα, έχει αλλάξει αρκετά ο τρόπος που αντιλαμβανόμαστε την εκπαίδευση και τις Τ.Π.Ε., με κύριο παράγοντα την εμφάνιση της έννοιας της νεφοϋπολογιστικής. Αλλά η κατανόηση μιας τέτοιας προσέγγισης στην εκπαίδευση είναι δυνατή μόνο μέσα από την εξέταση της εξέλιξης της, η οποία με τη σειρά της καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο την αντιλαμβανόμαστε καθώς επίσης και το πώς αυτή εξασκείται με τη χρήση μεθόδων ΤΠΕ. Ωστόσο, οι δύο αυτές διαστάσεις (αντίληψη και πρακτική) έχουν πρόσφατα εμπλακεί σε αλλαγές που αναφέρονται ως αλλαγές παραδειγμάτων (paradigm shifts) και τα οποία δεν είναι σπάνια γεγονότα σε θέματα όπως η εκπαίδευση. Ως εκ τούτου, είναι αναγκαίο να εξεταστεί η τρέχουσα κατάσταση της Παιδείας και οι προσεγγίσεις της χρήσης των ΤΠΕ στην επίτευξη των παιδαγωγικών στόχων. Για να γίνει μια επισκόπηση των πρόσφατων εκτιμήσεων για τα εκπαιδευτικά ζητήματα, είναι απαραίτητο να εξεταστεί τι συμβαίνει στο περιβάλλον της εκπαίδευσης και της χρήσης υπηρεσιών νεφοϋπολογιστικής, καθώς είναι ο μόνος τρόπος για να συνειδητοποιηθούν οι κοσμογονικές αλλαγές που λαμβάνουν χώρα στον τομέα της εκπαίδευσης σε παγκόσμιο επίπεδο. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια, η μαθητο-κεντρική, ή αλλιώς εξατομικευμένη, διδασκαλία είναι το ζητούμενο προκειμένου να ικανοποιηθούν οι ανάγκες και οι απαιτήσεις των παιδιών του 21 ου αιώνα. Ωστόσο, ακόμα και σήμερα, η διαδικασία της μάθησης συνεχίζει να ακολουθεί μια δασκαλο-κεντρική προσέγγιση, χρησιμοποιώντας δασκαλο-κεντρικά εργαλεία ενώ την ίδια στιγμή οι απαιτήσεις της κοινωνίας και των αναγκών των μαθητών απαιτούν μια πιο ολιστική προσέγγιση. Αυτή η φαινομενική αντίθεση είναι το αποτέλεσμα ενός πολύ σημαντικού ελλείμματος του επικρατούντος μοντέλου μάθησης, στο οποίο.οι σύγχρονες απαιτήσεις της μαθησιακής διαδικασίας θεωρείται ότι καλύπτονται απλά με τη χρήση πολλαπλών προσεγγίσεων ενορχηστρωμένων από ένα πλαίσιο Τ.Π.Ε. Αυτό που πραγματικά «απαιτεί» το μαθητο-κεντρικό μοντέλο μάθησης είναι η αλλαγή των εκπαιδευτικών διαδικασιών όπως, η διαφάνεια, η ανταλλαγή, οι διαπροσωπικές σχέσεις, ο λόγος, τα προσωπικά κίνητρα, καθώς και η κοινή χρήση και η δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης των πόρων μάθησης στο Διαδίκτυο. Με άλλα λόγια, αυτές οι διαδικασίες δεν μπορούν να αντιμετωπιστούν με το παραδοσιακό μοντέλο μάθησης, εκτός αν δεχτούμε το γεγονός ότι εκφράζουν διαφορετικές εκφάνσεις «του όλου». Δηλαδή, δεν πρέπει να γίνει 1

8 εστίαση στο τι μαθαίνουμε ούτε στο πως το μαθαίνουμε, αν και οι δύο αυτού παράγοντες είναι πολύ σημαντικοί, αλλά κυρίως παίζει ρόλο η προσέγγιση για την επίτευξή τους (ολοκληρωμένη / ολιστική). Η έννοια αυτή δεν είναι νέα, η διαφορά είναι ότι η ολιστική προσέγγιση δεν απευθύνεται μόνο προς το μαθητή, αλλά κυρίως προς ολόκληρο το εκπαιδευτικό σύστημα Ως εκ τούτου, απαιτείται μια ολοκληρωμένη προσέγγιση για την εκπαίδευση, μια προσέγγιση ωστόσο δεν είναι δυνατή χωρίς τη βοήθεια του μαθητο-κεντρικού παραδείγματος. Ένα παράδειγμα που βασίζεται στην ολοκληρωμένη διάσταση της εκπαίδευσης, όταν εξεταστεί η χρήση της νεφοϋπολογιστικής. Αλλά το πιο σημαντικό, ένα παράδειγμα όπου η σημασία της ολοκληρωμένης αποδοτικότητας της νεφοϋπολογιστικής συνεπάγεται ταυτολογικά, μια πιο ολοκληρωμένη προσέγγιση όσο αφορά την ίδια την εκπαίδευση. 2

9 2 Η ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ Η νεφοϋπολογιστική είναι ένα μοντέλο για την ενεργοποίηση της πανταχού διαθέσιμης, εύκολης και ανάλογα με τη ζήτηση (on-demand) πρόσβασης, μέσω δικτύου, σε μια κοινόχρηστη δεξαμενή παραμετροποήσιμων υπολογιστικών πόρων (δίκτυα, εξυπηρετητές, συστήματα αποθήκευσης, εφαρμογές και υπηρεσίες), που μπορούν με μεγάλη ευκολία να δημιουργηθούν, να προσφερθούν και να διαχειριστούν, με ελάχιστη παρέμβαση από τον πάροχο της υπηρεσίας. Αυτό το μοντέλο αποτελείται από πέντε ουσιώδη χαρακτηριστικά, τρία μοντέλα παροχής υπηρεσιών, και τέσσερα μοντέλα υλοποίησης. [1] 2.1 Βασικά Χαρακτηριστικά του Νέφους Τα πέντε ουσιώδη χαρακτηριστικά του Νέφους είναι: Η ευρεία δικτυακή πρόσβαση, που προϋποθέτει ότι όλες οι δυνατότητες θα πρέπει να είναι διαθέσιμες μέσω δικτύου και είναι προσβάσιμες μέσω συγκεκριμένων μηχανισμών που επιτρέπουν τη χρήση από διαφορετικές πλατφόρμες (π.χ. κινητά τηλέφωνα, ταμπλέτες, φορητούς Η/Υ κ.α.). Εικόνα 2.1 Τα βασικά χαρακτηριστικά του Νέφους (Πηγή: Η εξυπηρέτηση κατά ζήτηση, όπου ένας καταναλωτής έχει τη δυνατότητα να διαμορφώσει μονομερώς υπολογιστικές δυνατότητες, όπως τον χρόνο χρήσης εξυπηρετητών και τη δικτυακή αποθήκευση, κατά το δοκούν χωρίς να χρειάζεται ανθρώπινη παρέμβαση από τον πάροχο της υπηρεσίας. Η διάθεση υπολογιστικών πόρων, όπου οι υπολογιστικοί πόροι του παρόχου πρέπει να διατίθενται ώστε να μπορούν να εξυπηρετούν πολλαπλούς χρήστες χρησιμοποιώντας κάποιο μοντέλο πολύ-ενοικίασης, με διαφορετικούς φυσικούς και εικονικούς πόρους οι οποίοι διατίθενται δυναμικά και επαναεκχωρούνται ανάλογα με τις επιθυμίες του χρήστη. Ο πελάτης 3

10 δεν έχει κανένα έλεγχο ή γνώση για την ακριβή τοποθεσία των παρεχόμενων πόρων αλλά μπορεί να καθορίσει τη τοποθεσία σε ένα υψηλότερο αφαιρετικό επίπεδο (π.χ. ήπειρος, χώρα). Η ταχεία ελαστικότητα, που σημαίνει πως οι προσφερόμενες δυνατότητες πρέπει να διατίθενται και να εκτελούνται με ελαστικότητα, και σε κάποιες περιπτώσεις αυτόματα, ώστε σε σύντομο χρονικό διάστημα να μπορούν να κλιμακωθούν (προς τα πάνω ή προς τα κάτω) ανάλογα με την ζήτηση που έχουν. Από τη πλευρά του χρήστη, οι προσφερόμενες δυνατότητες φαίνεται να είναι απεριόριστες και ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιαδήποτε ποσότητα οποτεδήποτε. Η μετρήσιμη παροχή υπηρεσιών, είναι ένα χαρακτηριστικό των συστημάτων νεφοϋπολογιστικής όπου η χρήση των πόρων ελέγχεται αυτόματα και βελτιστοποιείται, με την μόχλευση μιας μετρήσιμης δυνατότητας (με πληρωμή ή χρέωση ανά χρήση) ανάλογα με τον τύπο της προσφερόμενης υπηρεσίας (π.χ. αποθήκευση, επεξεργασία, εύρος ζώνης και ενεργοί λογαριασμοί χρηστών). Η χρήση των πόρων μπορεί να παρακολουθείται, να ελέγχεται και να αναφέρεται παρέχοντας διαφάνεια στον πάροχο και στον χρήστη της χρησιμοποιούμενης υπηρεσίας. [1] 2.2 Μοντέλα Υπηρεσιών Νεφοϋπολογιστικής Τα τρία βασικά μοντέλα υπηρεσιών νεφοϋπολογιστικής είναι: Infrastructure as a Service (IaaS), που παρέχει την υποδομή σε υλικό, δηλαδή το σύνολο των μερών του υλικού, την υπολογιστική ισχύ, τον αποθηκευτικό χώρο και τις απαιτούμενες δικτυακές υποδομές. Παρέχεται έτσι η δυνατότητα στον χρήστη/καταναλωτή να μπορεί να προβλέψει τους βασικούς υπολογιστικούς πόρους που χρειάζεται ούτος ώστε να είναι σε θέση να εγκαταστήσει και να εκτελέσει λογισμικό όπως λειτουργικά συστήματα και εφαρμογές. Εικόνα 2.2 Τα Μοντέλα Υπηρεσιών Νεφοϋπολογιστικής (Πηγή: 4

11 Ο καταναλωτής δεν διαχειρίζεται ή ελέγχει την υποκείμενη υποδομή νέφους, αλλά έχει τον έλεγχο των λειτουργικών συστημάτων, των εγκατεστημένων εφαρμογών του διαθέσιμου χώρου αποθήκευσης και ενδεχομένως περιορισμένο έλεγχο σε επιλεγμένα τα στοιχεία δικτύωσης (π.χ. Firewall) Platform as a Service (PaaS), που παρέχει την πλατφόρμα πάνω στην οποία μπορούν να εγκατασταθούν λειτουργικά συστήματα ενδιάμεσο λογισμικό (middleware) και εφαρμογές. Ο καταναλωτής μπορεί να αναπτύξει πάνω στις υποδομές Νέφους, εφαρμογές που δημιούργησε ή απέκτησε και αναπτύχθηκαν με τη χρήση γλωσσών προγραμματισμού, βιβλιοθηκών, υπηρεσιών και εργαλείων που υποστηρίζονται, ή είναι συμβατές, από τον πάροχο. Ο χρήστης δεν μπορεί να διαχειριστεί ή να ελέγξει την υποκείμενη υποδομή Νέφους, συμπεριλαμβανομένων του δικτύου, των εξυπηρετητών, των λειτουργικών συστημάτων ή του χώρου αποθήκευσης αλλά έχει τον έλεγχο πάνω από τις εγκατεστημένες εφαρμογές και πιθανώς τις ρυθμίσεις διαμόρφωσης του περιβάλλοντος που φιλοξενεί τις εφαρμογές. Software as a Service (SaaS), που δίνει τη δυνατότητα στον καταναλωτή/χρήστη να χρησιμοποιήσει εφαρμογές του παρόχου που εκτελούνται σε μια υποδομής Νέφους. Οι εφαρμογές είναι προσβάσιμες από διάφορες συσκευές του πελάτη είτε μέσω ενός φυλλομετρητή ή μέσω διεπαφής μίας εφαρμογής. Ο χρήστης δεν διαχειρίζεται και δεν μπορεί να ελέγξει την υποκείμενη υποδομή Νέφους, συμπεριλαμβανομένων του δικτύου των εξυπηρετητών, των λειτουργικών συστημάτων, αποθηκευτικού χώρου ή ακόμη και μεμονωμένες δυνατότητες των εφαρμογών, με πιθανή εξαίρεση κάποιες περιορισμένες ρυθμίσεις που αφορούν τον χρήστη. [1] 2.3 Μοντέλα Υλοποίησης Νεφοϋπολογιστικής Ανεξάρτητα από το μοντέλο υπηρεσιών που ακολουθείται από τον πάροχο, ένα σύννεφο μπορεί να υλοποιηθεί σε διαφορετικές μορφές. Αυτά τα μοντέλα υλοποίησης διαχωρίζονται/διαφοροποιούνται κυρίως από τα χαρακτηριστικά των ομάδων χρηστών που έχουν πρόσβαση σε ένα σύννεφο καθώς και από τον βαθμό με τον οποίο οι υπολογιστικοί πόροι που το φιλοξενούν είναι κοινοί μεταξύ των πελατών/χρηστών. Ανάλογα με την προσβασιμότητα στο σύννεφο, ορίζονται τα παρακάτω μοντέλα υλοποίησης: Τα Δημόσια Νέφη (public clouds), που είναι γενικά προσβάσιμα στον καθένα Τα Ιδιωτικά Νέφη (private clouds), που είναι προσβάσιμα από έναν και μόνο οργανισμό Τα Κοινοτικά Νέφη (community clouds), που εξυπηρετούν μια ελεγχόμενη ομάδα από οργανισμούς 5

12 Τα Υβριδικά Νέφη (hybrid clouds), που συνδυάζουν οποιαδήποτε δυνατότητα των άλλων υλοποιήσεων. [1] Εικόνα 2.3 Μοντέλα Υλοποίησης Νεφοϋπολογιστικής Το Δημόσιο Νέφος Το δημόσιο Νέφος, είναι μια υλοποίηση που προσανατολίζεται για ανοικτή χρήση από το ευρύ κοινό. Μπορεί να ανήκει, να διαχειρίζεται και να λειτουργεί από επιχειρηματικές, ακαδημαϊκές, ή κυβερνητικές οργανώσεις, ή κάποιο συνδυασμό αυτών ενώ η εγκατάσταση βρίσκεται στην έδρα του παρόχου. Το βασικότερο ζήτημα σε αυτή την υλοποίηση είναι ο διαχωρισμός μεταξύ των χρηστών και για αυτό το λόγο χρησιμοποιούνται μηχανισμοί ασφαλείας που περιλαμβάνουν την παρακολούθηση στις προσβάσεις και τα δεδομένα που εισέρχονται και εξέρχονται από το Νέφος, προκειμένου να προσδιοριστεί πιθανή παράνομη συμπεριφορά. Οι μηχανισμοί αυτοί είναι ζωτικής σημασίας για την αξιοπιστία του παρόχου καθώς η εμπιστοσύνη είναι το μεγαλύτερο «περιουσιακό στοιχείο» για την αποδοχής της συγκεκριμένης υλοποίησης. Η υλοποίηση δημόσιου Νέφους εφαρμόζει τις βασικές αρχές τις νεφοϋπολογιστικής ως ακολούθως: Ευρεία δικτυακή πρόσβαση: Τα δημόσια Νέφη κατά κύριο λόγο είναι διαθέσιμα μέσω του Διαδικτύου καθώς πρέπει να είναι ανοικτά στον οποιοδήποτε χωρίς να χρειάζεται να εγκατασταθεί κάποιο λογισμικό πρόσβασης στη συσκευή του χρήστη. Εντούτοις, τα δημόσια Νέφη μπορεί να είναι διαθέσιμα και μέσω περιορισμένης και ασφαλούς δικτυακής σύνδεσης. Εξυπηρέτηση κατά ζήτηση: Σε ένα δημόσιο Νέφος το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό συχνά λογίζεται ως μια διαδικτυακή πύλη που επιτρέπει στους πελάτες να εγγραφούν με τη χρήση της πιστωτικής τους κάρτας ώστε να μπορούν να δεσμεύσουν, να προβλέψουν, να διαχειριστούν και να απενεργοποιήσουν εφαρμογές, πλατφόρμες και υποδομή μέσω της πύλης. Επίσης, μια πλατφόρμα προγραμματισμού εφαρμογών (API) 6

13 παρέχεται συχνά στους πελάτες. Δεν απαιτείται κάποια πολύπλοκη εγκατάσταση ή διαχείριση από την πλευρά του παρόχου για την φιλοξενία κάποιου νέου πελάτη. Οι πελάτες μπορούν να παρακολουθούν την χρήση των πόρων τους καθώς και άλλες πληροφορίες μέσω της πύλης. Διάθεση υπολογιστικών πόρων: Τα δημόσια Νέφη είναι ιδανικά όσον αφορά την διάθεση υπολογιστικών πόρων καθώς επιτρέπουν σε πολλούς πελάτες να έχουν πρόσβαση και να χρησιμοποιούν το περιβάλλον. Αυτοί οι πελάτες διαθέτουν διαφορετικές εφαρμογές και διαφορετικό φόρτο εργασιών κάτι που διασφαλίζει ότι κατά την αιχμή του αυτός ο φόρτος μπορεί και εξισορροπείται. Εικόνα 2.4 Το Δημόσιο Νέφος (Πηγή). Cloud Computing Patterns, Fundamentals to Design, Build, and Manage Cloud Applications): Ταχεία ελαστικότητα: Τα δημόσια Νέφη δεν έχουν κάποιον περιορισμό σε ότι αφορά την ταχεία ελαστικότητα καθώς δεν υπάρχει εμπλοκή με τις εσωτερικές διεργασίες των πελατών (όπως για παράδειγμα διαδικασίες έγκρισης), που πολλές φορές εμποδίζουν την ελαστικότητα. Τα δημόσια Νέφη συχνά συνδέονται με την απεριόριστη διαθεσιμότητα πόρων, εντούτοις, κάποιοι πάροχοι βάζουν όρια στο πλήθος των πόρων που μπορεί να χρησιμοποιήσει κάποιος μεμονωμένος πελάτης ενώ την ίδια στιγμή μπορούν να διαθέσουν περισσότερους πόρους, κατόπιν αιτήματος, ώστε να εξυπηρετήσουν πελάτες με μεγαλύτερες ανάγκες. Μετρήσιμη παροχή υπηρεσιών: Τα δημόσια Νέφη συνήθως δεν απαιτούν κάποια αρχική επένδυση και χρεώνονται ανάλογα με την χρήση. Πολλοί πάροχοι επιδοτούν, χρεώνοντας λιγότερο, την μακράς διάρκειας χρήση των πόρων. Μερικοί πάροχοι προσφέρουν φθηνότερα τους πόρους τους σε περιόδους όπου η συνολική χρήση του Νέφους είναι χαμηλή, έτσι ώστε να εκτελούνται εφαρμογές που δεν επηρεάζονται από τον χρόνο ώστε να μην επιβαρύνουν το Νέφος σε περιόδους υψηλού φόρτου εργασίας.[2] 7

14 2.3.2 Το Ιδιωτικό Νέφος Το ιδιωτικό Νέφος, προορίζεται για αποκλειστική χρήση από ένα και μόνο οργανισμό που μπορεί να περιλαμβάνει πολλαπλούς καταναλωτές/χρήστες ενώ μπορεί να ανήκει, να διαχειρίζεται και να λειτουργεί από τον οργανισμό, από τρίτους ή κάποιο συνδυασμό τους ενώ η εγκατάσταση μπορεί να βρίσκεται εντός ή εκτός της έδρας του οργανισμού. Ένα ιδιωτικό Νέφος ενεργοποιεί τις βασικές ιδιότητες της νεφοϋπολογιστικής σε κάποιο εσωτερικό κέντρο δεδομένων του οργανισμού, επομένως, μόνο ένας ενοικιαστής έχει πρόσβαση σε αυτό. Εναλλακτικά, το ιδιωτικό Νέφος, μπορεί να φιλοξενείται στο κέντρο δεδομένων κάποιου εξωτερικού παρόχου οπότε και αναφέρεται ως outsourced (ανατεθειμένο σε εξωτερικούς συνεργάτες) ιδιωτικό Νέφος. Σε περίπτωση ανάθεσης σε εξωτερικούς συνεργάτες κάποιοι πληροφοριακοί πόροι (όπως είναι η δικτυακή υποδομή) μπορούν να μοιραστούν και με άλλους ενοικιαστές/χρήστες. Μερικές φορές οι πάροχοι υλοποίησης δημοσίου Νέφους προσφέρουν τα μέσα για να δημιουργηθούν απομονωμένοι χώροι στο Νέφους τους όπου επιτρέπεται η πρόσβαση σε ένα μόνο ενοικιαστή/χρήστη ενώ εξακολουθούν να μοιράζονται τους πληροφοριακούς πόρους με όλους τους άλλους ενοίκους/χρήστες. Αυτή η εναλλακτική λύση είναι το εικονικό ιδιωτικό Νέφος. Η υλοποίηση ιδιωτικού Νέφους εφαρμόζει τις βασικές αρχές τις νεφοϋπολογιστικής ως ακολούθως: Εικόνα 2.5 Ιδιωτικό Νέφος, Outsourced Ιδιωτικό Νέφος και Εικονικό Ιδιωτικό Νέφος (Πηγή: ). Cloud Computing Patterns, Fundamentals to Design, Build, and Manage Cloud Applications) Ευρεία δικτυακή πρόσβαση: Ανάλογα με τον τύπο του ιδιωτικού Νέφους κανονικό ή προσφερόμενο από εξωτερικό συνεργάτη η πρόσβαση μέσω του δικτύου διαφέρει. Σε ένα κανονικό ιδιωτικό Νέφος που φιλοξενείται από το κέντρο δεδομένων του ίδιου οργανισμού, η πρόσβαση επιτυγχάνεται μέσω του εσωτερικού δικτύου. Σε ένα ιδιωτικό Νέφος μέσω εξωτερικού συνεργάτη η πρόσβαση επιτυγχάνεται μέσω καναλιού 8

15 ασφαλούς επικοινωνίας μεταξύ των δικτύων του πελάτη και του παρόχου, το λεγόμενο εικονικό ιδιωτικό δίκτυο (VPN). Ένα εικονικό ιδιωτικό Νέφος χρησιμοποιεί το ίδιο δίκτυο σύνδεσης με το δημόσιο Νέφος που προσφέρεται από τον πάροχο. Εξυπηρέτηση κατά ζήτηση: σε ένα ιδιωτικό Νέφος αυτή η ιδιότητα διασφαλίζεται από μια δικτυακή πύλη που προσφέρει ένα περιβάλλον όμοιο με αυτό του δημόσιου Νέφους. Σε αντιδιαστολή με τα δημόσια Νέφη, οι πελάτες δεν εγγράφονται χρησιμοποιώντας την πιστωτική τους κάρτα αλλά χρησιμοποιούν στοιχεία του οργανισμού, όπως ονόματα έργων (project names) ή τμημάτων. Επιπρόσθετα οι εσωτερικές διεργασίες του οργανισμού περιλαμβάνονται στην δικτυακή πύλη διαχείρισης. Στην περίπτωση που το ιδιωτικό Νέφος παρέρχεται από εξωτερικό συνεργάτη είναι απαραίτητη η διασύνδεση του παρόχου με τις πληροφοριακές υποδομές του πελάτη, γεγονός που καθιστά μια τέτοια διαμόρφωση αρκετά πολύπλοκη. Διάθεση υπολογιστικών πόρων: Ο αριθμός των χρηστών που μοιράζονται τους διαθέσιμους πόρους είναι συνήθως οι εργαζόμενοι του οργανισμού που χρησιμοποιούν το Νέφος. Έτσι, η διάθεση πόρων σε ένα ιδιωτικό Νέφος δεν μπορεί να επιτευχθεί σε ένα ενδο-εταιρικό περιβάλλον αλλά μάλλον σε ένα ενδο-τμηματικό, μεταφέροντας τους πόρους μεταξύ διαφορετικών τμημάτων, εφαρμογών ή άλλων οντοτήτων του οργανισμού ανάλογα με το φόρτο εργασίας της κάθε οντότητας. Ταχεία ελαστικότητα: Λειτουργεί παρόμοια με αυτή του δημόσιου Νέφους σε ότι αφορά τις εφαρμοσμένες τεχνολογίες. Ως εκ τούτοι οι πληροφοριακοί πόροι μπορούν πολύ γρήγορα να διατεθούν και απενεργοποιηθούν μέσω της πλατφόρμας ελέγχου. Παρ όλα αυτά υπάρχουν δυο παράγοντες που μπορεί να δυσχεράνουν την ταχεία ελαστικότητα, το περιορισμένο μέγεθος των κέντρων δεδομένων και οι διαδικασίες του οργανισμού όπου εμπλέκεται ο ανθρώπινος παράγοντας. Ο πρώτος παράγοντας σημαίνει πως η ταχεία ελαστικότητα μπορεί να περιοριστεί αν ολόκληρος ο οργανισμός «βιώσει» ταυτόχρονα μια αιχμή στον φόρτο εργασίας (workload peak), επειδή η ταχεία ελαστικότητα πρέπει να αποδώσει μέσα στα όρια μικρότερων στατικών κέντρων δεδομένων. Ο δεύτερος παράγοντας έχει να κάνει με τον αντίκτυπο των εσωτερικών διαδικασιών (διαδικασίες έγκρισης, διαδικασίες χρέωσης κ.α.) του οργανισμού στους χρόνους διάθεσης και απενεργοποίησης των πόρων. Για αυτό το λόγο η ενσωμάτωση αυτών των διαδικασιών στην πλατφόρμα ελέγχου της πύλης διαχείρισης είναι ζωτικής σημασίας. Μετρήσιμη παροχή υπηρεσιών: οι πληροφοριακοί πόροι σε ένα ιδιωτικό Νέφος χρησιμοποιούνται από ένα και μόνο οργανισμό και ανατίθενται σε έργα, εφαρμογές ή τμήματα του οργανισμού και έτσι η μετρήσιμη παροχή υπηρεσιών δεν είναι συχνά 9

16 εύκολο να διασφαλιστεί. Σε ένα παρεχόμενο από εξωτερικό συνεργάτη ιδιωτικό Νέφος η αρχική διάθεση πόρων εξουσιοδοτείται από τον πάροχο ο οποίος μπορεί δυναμικά να αναθέσει κάποιους πόρους. Εντούτοις πρέπει συνεχώς να διασφαλίζεται πως δεν διαμοιράζονται πόροι μεταξύ των πελατών του παρόχου διότι έτσι αυξάνεται η πολυπλοκότητα της διαδικασίας. [2] Το Κοινοτικό Νέφος Το κοινοτικό Νέφος, είναι μια υλοποίηση που προορίζεται για αποκλειστική χρήση από μια συγκεκριμένη κοινότητα χρηστών, διαφορετικών οργανισμών, οι οποίοι συνεργάζονται ή έχουν να αντιμετωπίσουν ζητήματα κοινού ενδιαφέροντος. Μπορεί να ανήκει, να διαχειρίζεται και να λειτουργεί από έναν ή περισσότερους οργανισμούς της κοινότητας, κάποιον τρίτο ή κάποιο συνδυασμό αυτών ενώ η εγκατάσταση μπορεί να βρίσκεται εντός ή εκτός της έδρας του οργανισμού. Οι οργανισμοί που «φιλοξενούν» μια τέτοια υλοποίηση συνήθως έχουν τον κεντρικό ρόλο στην συνεργασία, όπως για παράδειγμα μια κατασκευαστική εταιρία που παρέχει ένα περιβάλλον συνεργασίας το οποίο είναι κοινό για τους εργαζόμενους, τους εργολάβους και τους προμηθευτές της. Εικόνα 2.6 Κοινοτικό Νέφος, Outsourced Κοινοτικό Νέφος και Εικονικό Κοινοτικό Νέφος (Πηγή: ). Cloud Computing Patterns, Fundamentals to Design, Build, and Manage Cloud Applications) Σε περίπτωση που κάποιος από τους οργανισμούς της κοινότητας δεν μπορεί να εγγυηθεί τη φερεγγυότητα στην διαχείριση του κέντρου δεδομένων, η υλοποίηση του κοινοτικού Νέφους μπορεί να παρασχεθεί από κάποιον εξωτερικό συνεργάτη. Τα εικονικά κοινοτικά Νέφη πολύ πιο εύκολο να δημιουργηθούν καθώς εξαρτώνται από πόρους ενός δημόσιου Νέφους στο οποίο δίνεται πρόσβαση μόνο σε εξουσιοδοτημένους συνεργαζόμενους φορείς. Η υλοποίηση του κοινοτικού Νέφους εφαρμόζει τις βασικές αρχές τις νεφοϋπολογιστικής ως ακολούθως: Ευρεία δικτυακή πρόσβαση: Όμοια με τα δημόσια και ιδιωτικά Νέφη, το κοινοτικό 10

17 Νέφος παρέχει μια δικτυακή πλατφόρμα διαχείρισης και συνήθως μια διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογών (API) για τη δημιουργία αυτοματοποιημένων διαδικασιών διάθεσης και απενεργοποίησης πληροφοριακών πόρων. Αν το κοινοτικό Νέφος φιλοξενείται από έναν οργανισμό, αυτός ο οργανισμός μπορεί να το προσπελάσει μέσω του δικού του δικτύου και να παρέχει πρόσβαση στους συνεργαζόμενους φορείς μέσω μιας ασφαλούς σύνδεσης (π.χ. VPN). Εξυπηρέτηση κατά ζήτηση: η υλοποίηση του κοινοτικού Νέφους ακολουθεί τις ίδιες αρχές με το δημόσιο, οποιοσδήποτε από τους συνεργαζόμενους οργανισμούς μπορεί να διαθέσει ή να απενεργοποιήσει πληροφοριακούς πόρους, οι οποίοι αργότερα χρεώνονται σε αυτόν τον οργανισμό. Η ενσωμάτωση των εσωτερικών διαδικασιών του κάθε οργανισμού δεν υλοποιείται στον ίδιο βαθμό όπως στο ιδιωτικό Νέφος διότι οι διαδικασίες αυτές μπορεί να διαφέρουν σημαντικά. Διάθεση υπολογιστικών πόρων: Οι πόροι διαμοιράζονται μεταξύ των συνεργαζόμενων οργανισμών, ως εκ τούτου, ο αριθμός των ενοίκων μεταξύ των οποίων έχουμε διαμοιρασμό πόρων αυξάνεται σε σχέση με το ιδιωτικό Νέφος. Επειδή υπάρχει μια σχέση εμπιστοσύνης μεταξύ των οργανισμών, περισσότερη από αυτή που έχουν οι χρήστες ενός δημόσιου Νέφους, ο βαθμός απομόνωσης μεταξύ τους μπορεί να μειωθεί με συνέπεια να είναι ευκολότερο να εφαρμοστεί. Αντιθέτως ο έλεγχος στην πρόσβαση των πληροφοριακών πόρων πιθανότατα να είναι περισσότερο πολύπλοκος να εφαρμοστεί. Ταχεία ελαστικότητα: αν η ομάδα των συνεργαζόμενων οργανισμών είναι αρκετά μεγάλη παρουσιάζοντας ποικιλομορφία τότε η ταχεία ελαστικότητα σε ένα κοινοτικό Νέφος είναι παρόμοια με αυτή του δημόσιου. Αυτό βοηθά να αποφευχθούν τα προβλήματα που παρουσιάζονται στο ιδιωτικό Νέφος λόγω του πολύ μικρού αριθμού των χρηστών. Παρόλα αυτά οι οργανισμοί που συμμετέχουν σε ένα κοινοτικό Νέφος μπορεί να αντιμετωπίσουν παρόμοια, με του ιδιωτικού Νέφους, συμπεριφορά σε περιόδους που υπάρχει μεγάλος φόρτος εργασιών, εμποδίζοντας το κοινοτικό Νέφος να έχει μια ελαστική κλιμάκωση. Μετρήσιμη παροχή υπηρεσιών: για τη δημιουργία ενός κοινοτικού Νέφους είναι απαραίτητη μια αρχική επένδυση από μέρους των συνεργαζόμενων οργανισμών. Μετά την εγκατάσταση του η δυνατότητα να προσφέρει μετρήσιμη παροχή υπηρεσιών στους χρήστες κυρίως εξαρτάται από το μέγεθος του και από το αν ο φόρτος εργασίας των οργανισμών οδηγεί σε μια εξισορροπημένη χρήση του Νέφους. Αυτή η ποικιλομορφία μπορεί να είναι μικρότερη σε σύγκριση με τους πελάτες ενός δημόσιου Νέφους διότι οι συνεργαζόμενοι οργανισμοί μπορεί να αντιμετωπίσουν παρόμοιες αιχμές φόρτου 11

18 εργασίας σε έργα που εκτελούν από κοινού. Το μοντέλο χρέωσης που υποστηρίζεται από το κοινοτικό Νέφος πρέπει να δείχνει ότι υπάρχουν πολλοί οργανισμοί που μπορούν να ζητήσουν πληροφοριακούς πόρους. Αυτό είναι παρόμοιο με το δημόσιο Νέφος, παρόλα αυτά, ίσως χρειαστούν περισσότερα μοντέλα χρέωσης. [2] Το Υβριδικό Νέφος Το υβριδικό Νέφος, είναι, είναι μια υποδομή που αποτελείται από δυο ή περισσότερες διακριτές (δημόσιες, ιδιωτικές ή κοινοτικές) υλοποιήσεις Νέφους οι οποίες, ενώ παραμένουν μοναδικές οντότητες. Συνδέονται μεταξύ τους με τυποποιημένες ή αποκλειστικές τεχνολογίες που επιτρέπουν την φορητότητα δεδομένων και εφαρμογών (π.χ. Cloud bursting για την εξισορρόπηση του όγκου δεδομένων μεταξύ των νεφών). Η υλοποίηση του υβριδικού Νέφους εφαρμόζει τις βασικές αρχές τις νεφοϋπολογιστικής ως ακολούθως: Εικόνα 2.7 Υβριδικό Νέφος (Πηγή:. Cloud Computing Patterns, Fundamentals to Design, Build, and Manage Cloud Applications) Ευρεία δικτυακή πρόσβαση: για να επιτευχθεί η πρόσβαση μέσω δικτύου στα διάφορα Νέφη πρέπει να δημιουργηθούν επιπλέον συνδέσεις μεταξύ τους. Καθώς τα διαφορετικά αυτά περιβάλλοντα μπορεί να έχουν διαφορετικά επίπεδα ιδιωτικότητας, ασφάλειας και εμπιστοσύνης, αυτή η πρόσβαση πρέπει σε πολλές περιπτώσεις να ρυθμίζεται. Για παράδειγμα, δημόσια και κοινοτικά Νέφη μπορεί να διασυνδέονται με ένα ιδιωτικό Νέφος. Τα δυο πρώτα είναι προσβάσιμα μέσω ενός δημόσιου δικτύου στο οποίο μπορεί εύκολα να έχει πρόσβαση και το ιδιωτικό Νέφος. Η πρόσβαση όμως 12

19 από ένα δημόσιο δίκτυο στο ιδιωτικό Νέφος συχνά είναι περιορισμένη. Κάτω από αυτές τις συνθήκες το ιδιωτικό Νέφος παίζει τον ρόλο του «μεσίτη» των πόρων στο υβριδικό Νέφος που αποφασίζει για κάθε αίτημα πρόσβασης σε κάποιο πόρο. Αυτό καθορίζεται από τις απαιτούμενες συμφωνίες επιπέδου υπηρεσιών, λαμβάνοντας ιδίως υπόψη τα θέματα ασφάλειας και εμπιστοσύνης. Εξυπηρέτηση κατά ζήτηση: παρόμοια με την πρόσβαση μέσω δικτύου, οι διαφορετικές πλατφόρμες ελέγχου μπορούν να συναθροιστούν ώστε να παρουσιαστεί μια ενιαία πλατφόρμα για όλους τους πελάτες. Συχνά, ένα Νέφος ή ένα κέντρο δεδομένων παίζει το ρόλο της διαδικτυακής πύλης και προωθεί να αιτήματα διάθεσης και απενεργοποίησης πόρων στις υπόλοιπες υλοποιήσεις Νέφους. Διάθεση υπολογιστικών πόρων: ο διαμοιρασμός πόρων γίνεται εσωτερικά από τις διάφορες υλοποιήσεις Νέφους που συμμετέχουν σε ένα υβριδικό Νέφος. Παρόλα αυτά στο υβριδικό Νέφος μπορεί να προστεθεί επιπλέον λειτουργική διαχείριση βελτιστοποιώντας τον διαμοιρασμό των πόρων ανάμεσα στα διαφορετικά περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, το υβριδικό Νέφος μπορεί να αξιοποιήσει τα περιβάλλοντα παρέχοντας μια ομογενοποιημένη διάθεση πόρων που αποτελείται από τις μεμονωμένες διαθέσεις πόρων των περιβαλλόντων αυτών Ταχεία ελαστικότητα: η ελαστικότητα του συνόλου των πόρων όλων των περιβαλλόντων θα πρέπει να συμπεριλαμβάνεται στη συνολική λειτουργικότητα του υβριδικού Νέφους όπως συμβαίνει και με την περίπτωση της διάθεσης υπολογιστικών πόρων. Πάλι τα περιβάλλοντα διαχειρίζονται το καθένα την δική του ελαστικότητα και μπορούν να υποστηρίξουν περισσότερη ή λιγότερη ευελιξία ανάλογα με τη διάθεση των πόρων. Μέσα από αυτή την ενοποίηση το υβριδικό Νέφος, μπορεί για παράδειγμα, μπορεί να διαθέσει πόρους σε ένα δημόσιο Νέφος αν αυτοί είναι ανεπαρκείς από ένα στατικό κέντρο δεδομένων κατά τη διάρκεια μιας αιχμής φόρτου εργασίας. Για αυτές τις αποφάσεις το υβριδικό Νέφος πρέπει να παρακολουθεί τα ενσωματωμένα περιβάλλοντα ώστε να μπορεί να εξισορροπεί τους πόρους μεταξύ τους. Μετρήσιμη παροχή υπηρεσιών: καθώς η πλατφόρμα διαχείρισης ενός υβριδικού Νέφους ενοποιεί διαφορετικές υλοποιήσεις, με τον ίδιο τρόπο πρέπει να παγιώσει την χρέωση των πόρων των διαφορετικών περιβαλλόντων. Είναι πιθανό, ένα υβριδικό Νέφος να μπορεί να παράσχει ένα ομογενοποιημένο μοντέλο χρέωσης από το να υιοθετήσει τα διαφορετικά μοντέλα χρέωσης ώστε να μειωθεί ο βαθμός πολυπλοκότητας. Οι πελάτες λοιπόν χρεώνονται σύμφωνα να τι μοντέλο χρέωσης του υβριδικού Νέφους ενώ οι πάροχοι πληρώνονται σύμφωνα με τα δικά τους χρεωστικά μοντέλα. [2] 13

20 3 Η ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ Στον τομέα της εκπαίδευσης, καθένα από τα τρία μοντέλα υλοποίησης νεφοϋπολογιστικής παίζει σημαντικό ρόλο στον επικείμενο μετασχηματισμό της. Με την αποθήκευση σύνθετων υποδομών πληροφορικής σε απομακρυσμένους διακομιστές, οι διάφοροι πάροχοι διαθέτουν αυτά τα προηγμένα υπολογιστικά εργαλεία σε θεσμικούς φορείς, επιχειρήσεις και οργανισμούς σε χαμηλές τιμές, γεγονός που συμβάλλει στην ταχεία υιοθέτηση των εν λόγω υπηρεσιών. Επιπλέον, νέα μοντέλα προβλέψεων έχουν προκαλέσει έκρηξη στην ανάπτυξη λογισμικού που αφορά την επιχειρηματική ευφυΐα, πλατφόρμες συνεργασίας και διαδικτυακών εφαρμογών, των οποίων η υιοθέτηση θεωρείται ως μια σημαντική μορφή της καινοτομίας σε διάφορες εκφάνσεις, συμπεριλαμβανομένης και της εκπαίδευσης. Ενδεικτικά μπορεί να αναφερθεί πως 110 εκατομμύρια μαθητές, φοιτητές, εκπαιδευτικοί και προσωπικό χρησιμοποιούν την εφαρμογή Office 365 for Education, της εταιρίας Microsoft, που είναι ένα εργαλείο συνεργασίας και επικοινωνίας βασισμένο στην νεφοϋπολογιστική, σχολεία βασίζονται στην νεφοϋπολογιστική υποδομή Amazon Web Services (AWS) της εταιρίας Amazon ενώ το 72% των κορυφαίων πανεπιστημίων των Η.Π.Α. χρησιμοποιεί ή έχει χρησιμοποιήσει τις εφαρμογές Google Apps for Education. [3] 3.1 Τα Πλεονεκτήματα Εφαρμογής της Νεφοϋπολογιστικής στην Εκπαίδευση Τα εκπαιδευτικά ιδρύματα είναι από τους οργανισμούς που τα συστήματα νεφοϋπολογιστικής βρίσκουν πρόσφορο έδαφος εφαρμογής. Είναι χρήσιμα για την απλοποίηση των διαδικασιών διοίκησης, καθώς και για τη βελτίωση της γενικής επικοινωνίας του προσωπικού. Με τη χρήση των υπηρεσιών που προσφέρονται στα επίπεδα PaaS ή SaaS, τα εκπαιδευτικά ιδρύματα μπορούν να επωφεληθούν τόσο από την πλευρά της μείωσης του κόστους όσο και της αποτελεσματικότητας. Το Νέφος αποτελεί ένα ιδανικό μέρος για τους μεγάλους οργανισμούς για την αποθήκευση, επεξεργασία και ανάλυση των δεδομένων, διότι απαιτεί ελάχιστες επενδύσεις σε υλικό. Συνοψίζοντας, παρακάτω παρατίθενται μερικά από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα εφαρμογής υπηρεσιών νεφοϋπολογιστικής στην εκπαίδευση: Εφεδρικά αντίγραφα ασφάλειας: Μια σημαντική λειτουργία του Νέφους είναι η δυνατότητα αυτόματης αποθήκευσης περιεχομένου, κάνοντας αδύνατη την πιθανότητα να χαθεί ή να διαγραφεί οποιοδήποτε πολύτιμο υλικό. Αυτό πρακτικά σημαίνει πως ακόμα και αν κάποιος υπολογιστής χαλάσει όλα τα έγγραφα και το περιεχόμενο παραμένουν ασφαλή, αποθηκευμένα και προσβάσιμα μέσω του Νέφους. 14

21 Αποθηκευτικός χώρος: Το Νέφος επιτρέπει στους χρήστες του να αποθηκεύουν σχεδόν κάθε τύπο αρχείου συμπεριλαμβανομένων εγγράφων, εφαρμογών, μουσικής, φωτογραφιών κτλπ. Προσβασιμότητα: Κάθε πληροφορία που αποθηκεύεται στο Νέφος μπορεί να προσπελαστεί από σχεδόν οποιαδήποτε συσκευή συμπεριλαμβανομένων και κινητών συσκευών όπως τηλεφώνων και ταμπλετών. Συνεργατικότητα: Για το λόγο πως μέσα στο Νέφος οι χρήστες μπορούν να εργάζονται και να επεξεργάζονται αρχεία ταυτόχρονα διευκολύνεται η εύκολη ανταλλαγή και τη μετάδοση ιδεών. Με αυτό το χαρακτηριστικό, ομαδικές εργασίες και ή συνεργατικά σχέδια μαθήματος μπορεί να βελτιστοποιηθούν για εκπαιδευτικούς και μαθητές. Εξορθολογισμός πόρων και διαχείρισης χρόνου : Με τη διαθεσιμότητα του on-line περιεχομένου, δεν είναι πλέον απαραίτητο για τους εκπαιδευτικούς να σπαταλούν χρόνο και πόρους εκτυπώνοντας και αντιγράφοντας ογκώδη έγγραφα ή σχέδια μαθήματος. Τώρα, οι μαθητές μπορούν να έχουν πρόσβαση στις αναθέσεις των εργασιών, σε σημειώσεις μαθημάτων και άλλα υλικά, έχοντας on-line πρόσβαση. Αναθέσεις εργασιών: Οι εκπαιδευτικοί έχουν τη δυνατότητα να αναθέτουν εργασίες στις οποίες οι μαθητές έχουν πρόσβαση μέσω Διαδικτύου. Με αυτό τον τρόπο μπορούν να τις συμπληρώνουν και να τις αποθηκεύουν σε φακέλους ενώ οι εκπαιδευτικοί μπορούν να ελέγχουν την πρόοδο και την ορθότητα τους οποιαδήποτε στιγμή. 3.2 Πάροχοι Νεφοϋπολογιστικής στην Εκπαίδευση στο επίπεδο PaaS Παρακάτω αναλύονται τα χαρακτηριστικά των υπηρεσιών PaaS των τριών μεγαλύτερων παρόχων νεφοϋπολογιστικής (Microsoft, Google και Amazon) που υποστηρίζουν εκπαιδευτικά ιδρύματα ανά τον κόσμο, όπως επίσης και η πλατφόρμα που έχει αναπτύξει το Ελληνικό Ερευνητικό και Τεχνολογικό Δίκτυο GRNET Microsoft Azure Πρόκειται για μια πλατφόρμα στηριζόμενη σε τεχνολογίες νεφοϋπολογιστικής που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία, εγκατάσταση και διαχείριση εφαρμογών και υπηρεσιών με τη χρήση ενός παγκόσμιου δικτύου από κέντρα δεδομένων που διαχειρίζεται η Microsoft. Προσφέρει υπηρεσίες IaaS και PaaS καθώς και πληθώρα προγραμματιστικών εργαλείων για γλώσσες όπως η.net, Java, PHP, Node.js, Ruby και Python, ενώ υπάρχει και ένα γενικό εργαλείο που προσφέρει υποστήριξη σε οποιαδήποτε άλλη γλώσσα. Το Azure ομαδοποιεί τις υπηρεσίες που προσφέρει μέσω μιας διαχειριστικής πύλης (management portal) στην οποία έχει πρόσβαση ο χρήστης ώστε να διαχειρίζεται τις 15

22 περισσότερες (αν όχι όλες) από τις υπηρεσίες που παρέχει η πλατφόρμα. Στο επίπεδο PaaS το Azure προσφέρει τις υπηρεσίες Websites και Cloud Services σε συνδυασμό με την SQL Database που «αναλαμβάνει» τη διαχείριση των δεδομένων. Azure Websites: Αυτό το υπολογιστικό μοντέλο προσφέρει ένα διαχειρίσιμο web περιβάλλον, χρησιμοποιώντας τη διαχειριστική πύλη του Azure καθώς επίσης και περιβάλλοντα προγραμματισμού εφαρμογών (APIs). Υπάρχει η δυνατότητα να μεταφερθεί άθικτη μια υπάρχουσα διαδικτυακή εφαρμογή στο Azure Websites ή να δημιουργηθεί μια νέα απευθείας στο Νέφος. Από τη στιγμή που κάποιο website είναι σε λειτουργία το Azure Websites αναλαμβάνει να ελέγχει τον φόρτο των εισερχομένων αιτημάτων. Επίσης υπάρχει και η επιλογή όπου το website φιλοξενείται σε κάποια εικονική μηχανή μαζί με άλλα ή σε ξεχωριστή δική του εικονική μηχανή κάτι που αυξάνει το μέγεθος της υπολογιστικής ισχύς του ιστότοπου αν αυτό χρειαστεί. Για την ανάπτυξη εφαρμογών το websites υποστηρίζει τις γλώσσες.net, PHP, Node.js, Java και Python σε συνδυασμό με τη χρήση των βάσεων SQL Database και MySQL για σχεσιακή αποθήκευση. Επίσης παρέχει ενσωματωμένη υποστήριξη αρκετών δημοφιλών εφαρμογών όπως, Wordpress, Joomla και Drupal με στόχο να παρέχει μια εύχρηστη και επεκτάσιμη, χαμηλού κόστους, πλατφόρμα, για τη δημιουργία ισοτόπων και διαδικτυακών εφαρμογών στο δημόσιο Νέφος. Εικόνα 3.1 Η διαχειριστική πύλη του Microsoft Azure Azure Cloud Services: Η τεχνολογία αυτή έχει σχεδιαστεί για να υποστηρίξει ειδικά επεκτάσιμες και αξιόπιστες εφαρμογές χωρίς να χρειάζονται ιδιαίτερες διαχειριστικές απαιτήσεις. Ο προγραμματιστής μπορεί να επιλέξει κάποια γλώσσα όπως C#, Java, PHP, Python, Node.js ή κάποια άλλη, εν συνεχεία ο κώδικας εκτελείται (instances) από εικονικές μηχανές οι οποίες «τρέχουν» κάποια έκδοση Windows Server. Αυτές οι 16

23 εικονικές μηχανές διαφέρουν διακριτά από αυτές που δημιουργούνται με τη χρήση του Azure Virtual Machines (IaaS υπηρεσία του Azure). Για την ακρίβεια με τη χρήση Cloud Services το Azure «αναλαμβάνει» την εγκατάσταση ενημερώσεων των λειτουργικών συστημάτων δημιουργώντας νέα ενημερωμένα αντίγραφα. Το Azure επίσης παρακολουθεί αυτές τις εικονικές μηχανές επανεκκινώντας αυτές που σταματάν να λειτουργούν. Μπορεί επίσης να ορίσει υπηρεσίες Νέφους να δημιουργούν περισσότερα ή λιγότερα instances ώστε να ανταποκρίνονται ανάλογα με τη ζήτηση που υπάρχει. Azure SQL Database: Για την σχεσιακή αποθήκευση (relational storage), το Azure παρέχει την SQL Database που διαφέρει από την τυπική SQL Database που «τρέχει» πάνω σε κάποια έκδοση Windows Server και παρέχει όλα τα βασικά χαρακτηριστικά ενός συστήματος διαχείρισης μιας σχεσιακής βάσης δεδομένων. Όπως και με το SQL Server, η SQL Database μπορεί να προσπελαθεί με διάφορες τεχνολογίες όπως ADO.NET, JDBC κ.α., επίσης υποστηρίζει T-SQL μαζί με διάφορα εργαλεία SQL Server όπως το SQL Server Management Studio. Η SQL Database είναι ουσιαστικά μια υπηρεσία PaaS, και όχι απλά ένα ΣΔΒΔ στο Νέφος καθώς ναι μεν ο χρήστης έχει τον έλεγχο των δεδομένων αλλά η SQL Database αναλαμβάνει τη διαχείριση της υποδομής υλικού και την ενημέρωση του λογισμικού. [4] Google App Engine Είναι μια υπηρεσία PaaS που επιτρέπει στο χρήστη να δημιουργεί και να εκτελεί εφαρμογές χρησιμοποιώντας την υποδομή της Google. Υποστηρίζει αρκετές προγραμματιστικές πλατφόρμες όπως Java και Python ενώ σε beta στάδιο εφαρμογής PHP και Go. Η διαχειριστική πλατφόρμα της υπηρεσίας ονομάζεται Google Cloud Deployment Manager (που αυτή τη στιγμή βρίσκεται σε αρχικό στάδιο εφαρμογής) και μέσω αυτής ο χρήστης εγκαθιστά και διαχειρίζεται εικονικά περιβάλλοντα και λογισμικό. AppEngine Datastore: Πρόκειται για μια αδόμητη NoSQL βάση δεδομένων που παρέχει ισχυρή και επεκτάσιμη αποθήκευση δεδομένων των εφαρμογών. Στις περιπτώσεις που η εφαρμογή χρειάζεται να προσπελαστεί, να αποθηκεύσει ή να λάβει δεδομένα εκτός της AppEngine τότε χρησιμοποιείται το Google Cloud Datastore, που αναπαράγει δεδομένα σε πολλαπλά κέντρα δεδομένων χρησιμοποιώντας ένα σύστημα που βασίζεται στον αλγόριθμο των Παξών, παρέχοντας ένα υψηλό επίπεδο διαθεσιμότητας για ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων Google Cloud SQL: Είναι μια MySQL βάση δεδομένων που «ζει» μέσα στο Νέφος της Google. Έχει όλες τις δυνατότητες και την λειτουργικότητα της MySQL. Το Google 17

24 Cloud SQL είναι εύκολο στη χρήση και δεν απαιτεί κάποια εγκατάσταση ή συντήρηση λογισμικού και είναι ιδανική για μικρού και μεσαίου μεγέθους εφαρμογές. Google Cloud Storage: Είναι μια διαδικτυακή υπηρεσία για αποθήκευση δεδομένων στο Νέφος της Google. Το Google Cloud Storage επιτρέπει την αποθήκευση και ανάκτηση οποιουδήποτε όγκου δεδομένων σε οποιαδήποτε στιγμή. Παρέχει μια απλή προγραμματιστική διεπαφή που επιτρέπει στους προγραμματιστές να εκμεταλλευτούν την αξιόπιστη δικτυακή υποδομή της Google, ώστε να εκτελέσουν λειτουργίες με δεδομένα με ασφάλεια και χαμηλό κόστος. [5] [6] Εικόνα 3.2 Η Αρχιτεκτονική του Google App Engine (Πηγή: Amazon Web Services Elastic Beanstalk Πρόκειται για μια PaaS υπηρεσία της AWS για την εγκατάσταση και δημιουργία δικτυακών εφαρμογών και υπηρεσιών με τη χρήση Java,.NET, PHP, Node.js, Python, Ruby, και Docker. Με την βοήθεια της AWS Management Console, μιας διαδικτυακής εφαρμογής ελέγχου των υπηρεσιών της AWS, ο χρήστης μέσω ενός φιλικού περιβάλλοντος χρήσης μπορεί να διαχειριστεί τις περισσότερες από της υπηρεσίες που παρέχει η AWS. Η πλατφόρμα δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να διαχειριστεί τις διάφορες υπηρεσίες την κάθε μία σε ξεχωριστή κονσόλα ελέγχου ενώ παρέχει και πληροφορίες σχετικά με το λογαριασμό του χρήστη και τις χρεώσεις. Κάποιες από αυτές τις υπηρεσίες είναι: 18

25 Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2): Πρόκειται για μια δικτυακή υπηρεσία που παρέχει ευέλικτη υπολογιστική ικανότητα στο Νέφος και είναι σχεδιασμένο για να κάνει την επεκτασιμότητα των εφαρμογών και των υπηρεσιών ευκολότερη για τους προγραμματιστές. Amazon Simple Storage Service (Amazon S3): Η υπηρεσία αυτή παρέχει στους προγραμματιστές μια ασφαλή, ανθεκτική και εύκολα επεκτάσιμη αποθήκευση δεδομένων. Το περιβάλλον χρήσης αποτελείται από μια απλή web διεπαφή με δυνατότητες αποθήκευσης και ανάκτησης δεδομένων από οπουδήποτε στο δίκτυο. Το Amazon S3 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητα ή μαζί και με άλλες υπηρεσίες της AWS όπως το Amazon EC2, Amazon EBS και Amazon Glacier ενώ μπορεί να «συνεργαστεί» και με αποθηκευτικά αποθετήρια και πύλες τρίτων κατασκευαστών. Εικόνα 3.3 Υπηρεσίες που παρέχονται μέσω του AWS Management Console Amazon CloudWatch: Είναι μια υπηρεσία ελέγχου των πόρων του Νέφους και των εφαρμογών που εκτελούνται στην πλατφόρμα της AWS. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συλλογή και παρακολούθηση μετρήσεων, συλλογή και έλεγχο αρχείων καταγραφής και τη ρύθμιση ειδοποιήσεων εφαρμογών. Το Amazon CloudWatch μπορεί να παρακολουθεί πόρους της πλατφόρμας AWS όπως εκτελέσεις κώδικα (instances) στην υπηρεσία Amazon EC2, πίνακες βάσεων δεδομένων της υπηρεσίας Amazon DynamoDB και instances της Amazon RDS DB. Amazon DynamoDB: Πρόκειται για μια γρήγορη και ευέλικτη NoSQL βάση δεδομένων για όλες τις εφαρμογές που απαιτούν πολύ μικρή καθυστέρηση σε οποιαδήποτε κλίμακα. Είναι μια πλήρως διαχειριζόμενη βάση δεδομένων και το ευέλικτο μοντέλο δεδομένων σε συνδυασμό με την αξιόπιστη επίδοση την καταστούν ιδανική για εφαρμογές mobile, web, gaming, ad-tech, IoT, and many other applications. Amazon Relational Database Service (RDS): Είναι μια web υπηρεσία που δίνει τη δυνατότητα εγκατάστασης και λειτουργίας μιας σχεσιακής βάσης δεδομένων στο 19

26 3.2.4 ~okeanos Νέφος. Η Amazon RDS δίνει online πρόσβαση στις δυνατότητες μιας MySQL, Oracle, Microsoft SQL Server, PostgreSQL ή στο ΣΔΒΔ Amazon Aurora. [7] [8] Είναι μια υπηρεσία στα επίπεδα IaaS και PaaS που προσφέρει εικονικούς υπολογιστικούς πόρους. Έχει αναπτυχθεί από το GRNET, το Ελληνικό Ερευνητικό και Τεχνολογικό Δίκτυο, με σκοπό να προσφερθεί σε ολόκληρη την Ελληνική Ερευνητική και Ακαδημαϊκή Κοινότητα. Το λογισμικό που δίνει «ζωή» στον ωκεανό είναι διαθέσιμο μέσω αδειών ανοικτού κώδικα. Η υπηρεσία ~okeanos προσφέρει στους χρήστες του πρόσβαση σε Εικονικές Μηχανές, σε Εικονικά Δίκτυα, Εικονικούς Δίσκους και Εικονικά Firewalls, «επάνω» σε ένα απλό Web περιβάλλον χρήσης. Η υπηρεσία ~okeanos αποτελείται από διάφορα κομμάτια που σε συνδυασμό μπορούν να εκτελέσουν διάφορες εργασίες όπως έλεγχος, επίλυση ζητημάτων, λειτουργίες κέντρου εξυπηρέτησης, ώστε να παρουσιάσουν μια ολοκληρωμένη εμπειρία χρήσης. Οι ορατές από τον απλό χρήστη υπηρεσίες είναι αυτή τη στιγμή οι υπηρεσίες cyclades και pithos+. Η cyclades είναι η υπηρεσία παροχής υπολογιστικών και δικτυακών πόρων και ο σχεδιασμός της περιλαμβάνει το Google Ganeti σαν την «ραχοκοκαλιά» για την διαχείριση των συστοιχιών των Εικονικών Μηχανών και μια εγκατάσταση Python/Django ως API. Η pithos+ είναι υπηρεσία αποθήκευσης αρχείων του GRNET και είναι ένα βασικό κομμάτι του ~okeanos. Αντίγραφα συστημάτων ή αντίγραφα που παρέχουν οι χρήστες είναι αρχεία του Pithos+ και εγγράφονται με τη χρήστη της υπηρεσίας Plankton ώστε να είναι διαθέσιμα για δημιουργία Εικονικών Μηχανών. Το «πάζλ» συμπληρώνεται από τις υπηρεσίες archipelago που είναι το σύστημα αποθήκευσης των εικονικών μηχανών της υπηρεσίας cyclades, την υπηρεσία Plankton που περιέχει μεταδεδομένα της υπηρεσίας Pithos+, Astakos η υπηρεσία ελέγχου και διαχείρισης της ταυτότητας των χρηστών και η υπηρεσία kamaki που ουσιαστικά είναι ένα εργαλείο γραμμής εντολών και αφορά την ομάδα ανάπτυξης του ~okeanos και προχωρημένους χρήστες. Η υπηρεσία ~okeanos δεν είναι άμεσα συγκρίσιμη με αυτή που προσφέρουν άλλοι εμπορικοί πάροχοι υπηρεσιών IaaS/PaaS, η κυριότερη διαφοροποίηση είναι ότι οι εμπορικές λύσεις δεν είναι υπηρεσίες τελικού χρήστη ενώ η ~okeanos έχει σχεδιαστεί ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από άτομα με μικρή εμπειρία χρήσης υπολογιστών. Ταυτόχρονα σκοπεύει να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις προχωρημένων χρηστών των τεχνικών τμημάτων προσφέροντας εξυπηρετητές με συμβατικές δικτυακές δυνατότητες. 20

27 Το λογισμικό που βρίσκεται πίσω από τον ~okeanos ονομάζεται Synnefo και είναι ένα τυπικό λογισμικό διαχείρισης που περιλαμβάνει έναν αριθμό από διακριτά στοιχεία τα οποία μοιράζονται μια και μοναδική εγκατάσταση και ρυθμίσεις. Παρέχει υπολογιστικές, δικτυακές και αποθηκευτικές υπηρεσίες παρόμοιες με αυτές που προσφέρει το AWS. [9] [10] Εικόνα 3.4 Γενική Αρχιτεκτονική της διαστρωμάτωσης Synnefo (Πηγή: Προϊόντα Νεφοϋπολογιστικής για την Εκπαίδευση στο επίπεδο SaaS Οι κορυφαίοι πάροχοι νεφοϋπολογιστικής έχουν αναγνωρίσει τη σημασία της προσαρμογής των υπηρεσιών τους ειδικά για τις ανάγκες των εκπαιδευτικών ιδρυμάτων. Αυτά περιλαμβάνουν υπηρεσίες παροχής υποδομής καθώς και εξατομικευμένα πακέτα λογισμικού σε χαμηλές τιμές, που περισσότερα ιδρύματα μπορούν να αντέξουν οικονομικά. Σε αυτό το κεφάλαιο θα εξετάσουμε τα προϊόντα των εταιριών Microsoft και Google στο επίπεδο SaaS καθώς και τις δωρεάν εκπαιδευτικές πλατφόρμες Moodle και Edmodo που υποστηρίζουν 100 εκατομμύρια χρήστες σε όλο τον κόσμο Office365 Education Η Microsoft είναι μια από τις εταιρίες της οποίας οι υπηρεσίες συμβάλλουν στην τεχνολογική μεταρρύθμιση της εκπαίδευσης για περισσότερο από δυο δεκαετίες. Το Νέφος της Microsoft είναι προς το παρόν διαθέσιμο για τα εκπαιδευτικά ιδρύματα με την ονομασία «Office 365 for Education». Αφορά μαθητές που φοιτούν σε σχολεία τα οποία είναι πιστοποιημένοι πελάτες Office μέσω του προγράμματος αδειοδότησης της Microsoft και μπορούν να αποκτήσουν πρόσβαση στην υπηρεσία δίνοντας μια έγκυρη ηλεκτρονική διεύθυνση που τους παρέχει το σχολείο, να έχουν 21

28 συμπληρώσει το 13ο έτος της ηλικίας τους και να έχουν πρόσβαση στο Διαδίκτυο. Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία πιστοποίησης τους οι μαθητές μπορούν να εγκαθιστούν τις εφαρμογές Word, Excel, PowerPoint, Outlook, OneNote, Publisher και Access σε μέχρι 5 προσωπικούς υπολογιστές και φορητές συσκευές όπως ταμπλέτες και κινητά τηλέφωνα. Επιπλέον έχουν πρόσβαση σε 1TB χωρητικότητας στο OneDrive, που διαχειρίζεται από το σχολείο, και οι μαθητές μπορούν να επεξεργάζονται αρχεία και να συνεργάζονται χρησιμοποιώντας το Office Online, το Yammer και το SharePoint sites. [11] Google Classroom Η πλατφόρμα Google Classroom είναι ένα σύστημα διαχείρισης μάθησης (Learning Management System) για σχολεία που έχει ως στόχο την απλοποίηση των διαδικασιών δημιουργίας, διαμοιρασμού και βαθμολόγησης εργασιών χωρίς τη χρήση χαρτιού. Το Google Classroom εμπλέκει αρκετά προϊόντα της Google που ομαδοποιούνται κάτω από το όνομα Google Apps for Education και περιλαμβάνει το Gmail, Calendar, Google Drive, Sites και Vault ενώ και πολλές άλλες από τις εφαρμογές της Google δυνητικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνεργατικά με το Google Classroom. Εικόνα 3.4 Παράδειγμα διαδικασίας ανάθεσης εργασίας μέσω Google Classroom (Πηγή: Η δημιουργία και διανομή των εργασιών μπορεί να επιτευχθεί μέσω το Google Drive ενώ την ίδια στιγμή το Gmail χρησιμοποιείται για την επίτευξη της επικοινωνίας μεταξύ των μελών της σχολικής τάξης. Κάθε τάξη που δημιουργείται μέσω του Google Classroom δημιουργεί ένα ξεχωριστό φάκελο στο αντίστοιχο προϊόν της Google όπου ο μαθητής μπορεί να καταχωρίσει την εργασία του και να βαθμολογηθεί από τον καθηγητή. Η επικοινωνία μέσω του Gmail επιτρέπει στους εκπαιδευτικούς να κάνουν ανακοινώσεις και ερωτήσεις στους μαθητές σε κάθε 22

29 τάξη που διδάσκουν. Οι εκπαιδευτικοί μπορούν να προσθέτουν μαθητές απ ευθείας μέσω του καταλόγου των Google Apps ή μπορούν να παράσχουν κάποιον κωδικό στους μαθητές ώστε εισάγοντας τον να μπορούν να έχουν πρόσβαση στην ηλεκτρονική τάξη. Το Google Classroom έχει σχεδιαστεί για να βοηθά τους εκπαιδευτικούς να δημιουργούν και να συλλέγουν εργασίες χωρίς τη χρήση χαρτιού ενώ περιλαμβάνει χαρακτηριστικά που εξοικονομούν χρόνο όπως τη δυνατότητα να δημιουργούν αυτόματα ένα αντίγραφο ενός Google εγγράφου για κάθε μαθητή. Δίνει τη δυνατότητα να δημιουργηθούν φάκελοι στο Google Drive για κάθε εργασία και για κάθε μαθητή. Οι μαθητές μπορούν να παρακολουθούν τις εκκρεμότητες τους στην σελίδα των αναθέσεων και να ξεκινήσουν να εργάζονται με το πάτημα ενός κουμπιού. Οι εκπαιδευτικοί μπορούν να δουν γρήγορα ποιος από τους μαθητές έχει ή δεν έχει συμπληρώσει την εργασία του και να παράσχουν άμεσα και σε πραγματικό χρόνο ανατροφοδότηση και βαθμολογία. [12] Edmodo Το Edmodo είναι ένα εργαλείο διαχείρισης τάξης και κοινωνικής δικτύωσης που συνδέει εκπαιδευτικές κοινότητες. Είναι εύκολα προσβάσιμο είτε online είναι μέσω κινητής εφαρμογής. Το Edmodo διαχειρίζεται από εκπαιδευτικούς και υποστηρίζεται από μαθητές και οι δυο αυτές κατηγορίες χρηστών έχουν σελίδες προφίλ που τους δίνει πρόσβαση σε αναρτήσεις (συζητήσεις ή αναθέσεις εργασιών), ημερολόγιο/ατζέντα, αναφορές προόδου, και κέντρο εφαρμογών. Για τους εκπαιδευτικούς το Edmodo χρησιμοποιείται σαν ένας επαγγελματικός πόρος, ένα εργαλείο οργάνωσης και ένας τρόπος διάδρασης με τους μαθητές ενώ για τους μαθητές είναι μια γραμμή επικοινωνίας με τους εκπαιδευτικούς και τους συμμαθητές τους. Έχει την ίδια φιλική εμφάνιση ενός κοινωνικού δικτύου ενώ επίσης παρέχει μια κεντρική, cloud-based τοποθεσία για δραστηριότητες που σχετίζονται με την τάξη τους. Το Edmodo έχει και μια πιο ευρεία χρήση επίσης, συνδέει τους εκπαιδευτικούς με άλλους εκπαιδευτικούς (κάτι σαν Facebook για εκπαιδευτικούς), σε τοπικό αλλά και παγκόσμιο επίπεδο. Επίσης προσφέρει μια βιβλιοθήκη από πλάνα μαθήματος που έχουν δημιουργήσει οι χρήστες, άλλο εκπαιδευτικό υλικό καθώς και forum όπου οι εκπαιδευτικοί μπορούν να καταχωρούν ερωτήσεις και σχόλια στην ευρύτερη κοινότητα Moodle Το Moodle είναι ένα δωρεάν online σύστημα διαχείρισης μάθησης που επιτρέπει στους εκπαιδευτικούς να δημιουργούν τον δικό τους προσωπικό ιστοχώρο που περιέχει δυναμικά μαθήματα που επεκτείνουν την μάθηση οπουδήποτε και παντού. 23

30 Το Moodle παρέχεται δωρεάν ως ελεύθερο λογισμικό ανοικτού κώδικα και χρησιμοποιείται κυρίως για τις ανάγκες της ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης. Μπορεί να λειτουργήσει σε οποιοδήποτε σύστημα που υποστηρίζει PHP, ενώ έχει τη δυνατότητα να συνδυάζεται με πολλούς τύπους βάσεων δεδομένων (ιδιαίτερα MySQL). Μέχρι στιγμής έχει παρουσία σε 229 χώρες και διαδικτυακές τοποθεσίες υποστηρίζοντας πάνω από 69,5 εκατομμύρια εγγεγραμμένους χρήστες και διατίθεται μεταφρασμένο σε περισσότερες από 75 γλώσσες.[13] Το Moodle είναι μια πλατφόρμα μάθησης που ενισχύει το υπάρχον εκπαιδευτικό περιβάλλον σαν ένα εργαλείο ηλεκτρονικής μάθησης. Η διεπαφή του είναι σχεδιασμένη ώστε ο χρήστης να μπορεί να πλοηγείται εύκολα τόσο σε σταθερούς υπολογιστές όσο και σε κινητές συσκευές, να οργανώνει και να εμφανίζει τα μαθήματα με τον τρόπο που αυτός επιθυμεί και να μπορεί να βλέπει με μια ματιά τις τρέχουσες εργασίες και τα μηνύματα του. Οι χρήστες έχουν την δυνατότητα να επιλέξουν ανάμεσα σε 14 διαφορετικές ενότητες δραστηριοτήτων όπως ανάθεση και βαθμολόγηση εργασιών, συνομιλία σε πραγματικό χρόνο, δημιουργία βάσης δεδομένων για συγκεκριμένα θέματα, ανατροφοδότηση με τη μορφή έρευνας, δημιουργία μαθημάτων σε μορφή HTML σελίδων κ.α. Το Moodle έχει ενσωματωμένο εργαλείο ημερολογίου μου βοηθά τον χρήστη να σημειώνει προθεσμίες, συναντήσεις και άλλες προσωπικές υποχρεώσεις ενώ ταυτόχρονα μπορεί να λαμβάνει αυτοματοποιημένες ειδοποιήσεις για νέες αναθέσεις και προθεσμίες, μηνύματα από φόρουμ και ανταλλαγή προσωπικών μηνυμάτων μεταξύ των χρηστών. [14] 24

31 4 ΠΛΑΙΣΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗΣ ΣΤΟ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΕΚΠΑΔΕΥΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΣΩ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ (Π.Σ.Δ 4.1 Οι Υπηρεσίες του Π.Σ.Δ. Το Πανελλήνιο Σχολικό Δίκτυο (Π.Σ.Δ.) είναι το δεύτερο μεγαλύτερο, σε έκταση και πλήθος χρηστών, εν λειτουργία δημόσιο δίκτυο στη χώρα. Διασυνδέει σχολεία, διοικητικές μονάδες, 76 σχολικές βιβλιοθήκες και 60 γενικά αρχεία του κράτους. Παρέχει προσωποποιημένη πρόσβαση σε εκπαιδευτικούς και μαθητές. [15] Το Π.Σ.Δ. έχει αναπτύξει συμπληρωματικές δικτυακές υποδομές πάνω στις ήδη υπάρχουσες του Ε.Δ.Ε.Τ. που είναι ο πάροχος για το Διαδίκτυο. Στην ουσία πρόκειται για ένα κλειστό εκπαιδευτικό ενδοδίκτυο καθώς η ασφάλεια μαθητών και των παρεχόμενων υπηρεσιών είναι ο πρωταρχικός στόχος. Εικόνα 4.1 Ο ανοικτός κώδικας επιτρέπει παιδαγωγικές, καινοτόμες, και τις στρατηγικές της αγοράς για Π.Σ.Δ.. (Πηγή: The Greek School Network: A Paradigm of Successful Educational Services Based on the Dynamics of Open-Source Technology) Οι περισσότερες υπηρεσίες του Π.Σ.Δ. βασίζονται σε πλατφόρμες ανοιχτού κώδικα. Η υιοθέτηση αυτής της πολιτικής επιφέρει πολλά πλεονεκτήματα. Η φιλοσοφία και οι πρακτικές του ελεύθερου λογισμικού, απελευθερώνουν τη διαδικασία μάθησης από την εξάρτηση σε εργαλεία και πλατφόρμες. Η μάθηση δεν θα πρέπει να περιορίζεται στην μηχανική χρήση εργαλείων, ούτε πρέπει να συγχέεται με τα εργαλεία που υλοποιούν τις υπηρεσίες. Εάν η γνώση πράγματι παράγεται, μπορεί να είναι πρότυπο και να υλοποιείται από τους μηχανικούς του Π.Σ.Δ, τους 25

32 εκπαιδευτικούς, τους μαθητές, και μπορεί να τεθεί στη διάθεση της εκπαιδευτικής κοινότητας, ή σε όποιον άλλο ενδιαφέρεται. Η παραγωγή της γνώσης πραγματοποιείται τόσο μέσα στη σχολική τάξη όσο και από την ομάδα ανάπτυξης των υπηρεσιών του Π.Σ.Δ. Με την υιοθέτηση των τεχνολογιών ανοιχτού κώδικα, η ομάδα ανάπτυξης του Π.Σ.Δ. είναι σε θέση να κατανοήσει καλύτερα τις εκπαιδευτικές υπηρεσίες και παιδαγωγικές τις στρατηγικές, κάτι που υποδεικνύεται από τον αριθμό των συνεισφορών στα εκπαιδευτικά έργα ανοικτού κώδικα του Π.Σ.Δ. Καθώς η ανάπτυξη των υπηρεσιών βασίζεται σε τεχνολογίες ανοικτού κώδικα, το Π.Σ.Δ. προσπαθεί επίσης να αναλύσει τον αντίκτυπο των υπηρεσιών που προσφέρονται στο εθνικό εκπαιδευτικό σύστημα. Η στρατηγική πίσω υπηρεσίες σχεδιασμού είναι ότι πρέπει να είναι αφενός ανοιχτές από τεχνολογική άποψη και αφετέρου συμπληρωματικές από παιδαγωγική σκοπιά. Ακόμα κι αν οι υπηρεσίες είναι αυτόνομες και ανεξάρτητες μεταξύ τους, σχηματίζουν ένα συνεκτικό σύνολο από εκπαιδευτικά εργαλεία για την ενίσχυση της εκπαίδευσης και της φιλοξενίας σύγχρονων ψηφιακών μεθόδων εκπαίδευσης. Έτσι, ο ρόλος του Π.Σ.Δ. εκπληρώνεται σε πού μεγάλο βαθμό, καθώς ο στόχος του δεν είναι να καθορίζει τη μέθοδο διδασκαλίας, αλλά να παρέχει τα τεχνικά μέσα που μπορούν να καλύψουν όλες τις εκπαιδευτικές προδιαγραφές. Οι εκπαιδευτικοί θα πρέπει να είναι ελεύθεροι να επιλέγουν την προτιμώμενη, για αυτούς, μέθοδο διδασκαλίας ανάμεσα στις προσφερόμενες υπηρεσίες το σύνολο των οποίων συνοψίζεται στις ακόλουθες κατηγορίες: Βασικές Υπηρεσίες (Σύνδεση στο δίκτυο, Ελεγχόμενη πρόσβαση στο web, Δικτυακή πύλη, Δικτυακή πύλη μαθητών, Αυτόματη εγγραφή εκπαιδευτικών και μαθητών) Υπηρεσίες Επικοινωνίας (Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο με εξελιγμένη προστασία από ιούς και spam, Ηλεκτρονικές λίστες επικοινωνίας, Χώροι συζήτησης, Instant Messaging, Τηλεδιάσκεψη, Νέα) Φιλοξενία Ιστοσελίδων (Φιλοξενία ιστοσελίδων για σχολεία και εκπαιδευτικούς, Οδηγοί αυτόματης δημιουργίας ιστοσελίδων, Δυναμικές ιστοσελίδες php - δυναμικές ιστοσελίδες και βάση δεδομένων) Προηγμένες Υπηρεσίες (Βίντεο κατ απαίτηση, Ζωντανές μεταδόσεις εκδηλώσεων, Σύγχρονη και ασύγχρονη τηλεκπαίδευση) Συμπληρωματικές Υπηρεσίες (Ηλεκτρονικές κάρτες, Ηλεκτρονικό περιοδικό, Ημερολόγιο, Βιβλίο διευθύνσεων, Λίστα εργασιών, Σημειώσεις, Virtual drives) Κεντρικές Υπηρεσίες Υποδομής (Υπηρεσία ονοματολογίας (DNS), Υπηρεσία καταλόγου (LDAP), Κατανεμημένο helpdesk, Online στατιστικά, Σύστημα GIS σχολείων) 26

33 Υπηρεσίες Διαχείρισης (Διαχείριση χρηστών, Τεκμηρίωση διαχειριστών δικτύου, Παρακολούθηση λειτουργίας δικτύου, Ασφάλεια δικτύου (CERT), Απομακρυσμένη διαχείριση σχολικών δρομολογητών) [16] 4.2 Υπηρεσίες Ψηφιακής Μάθησης Πρόκειται για μια ομάδα υπηρεσιών του Π.Σ.Δ. που υποστηρίζουν τη χρήση εκπαιδευτικής τεχνολογίας και Τ.Π.Ε. στην εκπαίδευση. Οι υπηρεσίες αυτές είναι διαθέσιμες σε εκπαιδευτικούς και μαθητές πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Περιλαμβάνει υπηρεσίες για εξ αποστάσεως εκπαίδευση, εκπαίδευση δηλαδή που αξιοποιεί τους πόρους του Διαδικτύου, χωρίς χωρικούς και χρονικούς περιορισμούς. Παρακάτω σε αυτό το κεφάλαιο θα εξετάσουμε τις πιο βασικές υπηρεσίες ψηφιακές μάθησης Υπηρεσία Ηλεκτρονικής Σχολικής Τάξης (η-τάξη): Απευθύνεται σε εκπαιδευτικούς και μαθητές, με στόχο τον εμπλουτισμό της κλασικής διδασκαλίας που πραγματοποιείται καθημερινά στο σχολείο, με σύγχρονα εργαλεία που ενδυναμώνουν τη διαδικασία της μάθησης. Η πλατφόρμα Ηλεκτρονική Σχολική Τάξη (η-τάξη) αναπτύχθηκε από την Ομάδα Ασύγχρονης Τηλεκπαίδευσης του Πανεπιστήμιου Αθηνών για να υποστηρίξει την υπηρεσία Ηλεκτρονικής Διαχείρισης Τάξης του Π.Σ.Δ.. Η έκδοση της πλατφόρμας είναι η «η-τάξη 2.7» και μέχρι σήμερα βρίσκονται στο περιβάλλον της Ηλεκτρονικής Διαχείρισης Τάξης, περισσότεροι από μαθητές και μαθήτριες που έχουν προσωπικό λογαριασμό στην πλατφόρμα και συνδέονται σε ηλεκτρονικά μαθήματα τα οποία δημιουργούνται συνολικά από εγγεγραμμένους Εκπαιδευτικούς σε διαφορετικά σχολεία από όλη τη χώρα αλλά και αρκετά Ελληνικά σχολεία του εξωτερικού. Εικόνα 4.2 Η Αρχική οθόνη της υπηρεσίας η-τάξη 27

34 Σε ότι αφορά τα ηλεκτρονικά μαθήματα που υποστηρίζονται από την υπηρεσία για το Σχολικό Έτος υπάρχουν συνολικά: μαθήματα, σε συμμετέχοντα σχολεία από όλη τη χώρα. [17]. Η υπηρεσία η-τάξη στηρίζεται την πλατφόρμα ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης Open eclass, ένα ολοκληρωμένο Σύστημα Διαχείρισης Ηλεκτρονικών Μαθημάτων μέσω του Διαδικτύου. Είναι αμιγώς Ελληνική πλατφόρμα ελεύθερου/ανοικτού λογισμικού, αναπτύσσεται από το Ακαδημαϊκό Διαδίκτυο (GUnet) και διανέμεται δωρεάν από το 2003, και χρησιμοποιείται από το σύνολο σχεδόν των Ακαδημαϊκών Ιδρυμάτων της χώρας με χιλιάδες χρήστες. Παράλληλα, χρησιμοποιείται με μεγάλη επιτυχία στην πρωτοβάθμια και τη δευτεροβάθμια εκπαίδευση, υποστηρίζοντας την υπηρεσία της ηλεκτρονικής τάξης (η-τάξη) σε όλα τα σχολεία της χώρας καθώς επίσης και το Ψηφιακό Σχολείο. Η Ηλεκτρονική Σχολική Τάξη προσφέρεται ως υπηρεσία από το 2006 και αποτελεί ένα ασφαλές, μη-εμπορικό Διαδικτυακό περιβάλλον το οποίο μπορεί να υποστηρίξει πολλαπλά εκπαιδευτικά σενάρια, όπως άλλωστε αρμόζει στο χαρακτήρα της δημόσιας εκπαίδευσης. Η πλατφόρμα είναι απλή στη χρήση και μπορεί να διασυνδεθεί με ποικιλία συσκευών όπως Η/Υ, tablets και διαδραστικούς πίνακες. Στα μαθήματα της Ηλεκτρονικής Σχολικής Τάξης μπορούν να περιέχονται, μεταξύ άλλων, ηλεκτρονικά βιβλία, εργασίες, ερωτηματολόγια, συζητήσεις, wikis, πολυμέσα, ενώ υπάρχει η δυνατότητα να είναι ανοικτά προς όλους (χωρίς προσωπικό λογαριασμό) ή περιορισμένης πρόσβασης (με προσωπικό λογαριασμό). Το εκπαιδευτικό υλικό που προσφέρεται μέσω της Ηλεκτρονικής Σχολικής Τάξης είναι επαναχρησιμοποιήσιμο και απολύτως ασφαλές για τους μαθητές και τις μαθήτριες καθώς είναι θωρακισμένο από διαφημίσεις. Παράλληλα, δεδομένου ότι η πλατφόρμα υποστηρίζει ποικίλα εκπαιδευτικά σενάρια, παρέχει τη δυνατότητα εξατομίκευσης και χρήσης διαφορετικών ρόλων στην εκπαιδευτική διαδικασία. Η Ηλεκτρονική Σχολική Τάξη εμπλουτίζει την κλασική διδασκαλία που πραγματοποιείται μέσα στην τάξη, συμβάλλοντας αποφασιστικά στην εδραίωση της ψηφιακής εκπαιδευτικής κουλτούρας στην εκπαίδευση. Η υπηρεσία αυτή θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα Αριστείας, καθώς το περιεχόμενο αποτελεί εθελοντική προσπάθεια των εκπαιδευτικών και των μαθητών, ενώ στην υποδομή συγκαταλέγονται ένα Ελληνικό λογισμικό, όπως η πλατφόρμα Open eclass και οι λοιπές υποδομές του Π.Σ.Δ.. 28

35 4.2.2 Υπηρεσία Ασύγχρονης Τηλεκπαίδευσης: Η υπηρεσία Τηλεκπαίδευσης του Π.Σ.Δ. βασίζεται στο διεθνώς αναγνωρισμένο σύστημα διαχείρισης ηλεκτρονικής μάθησης moodle. Η υπηρεσία αποσκοπεί στην ενθάρρυνση της παιδαγωγικής αξιοποίησης των ΤΠΕ στο σχολικό περιβάλλον. Εικόνα 4.3 Το περιβάλλον εργασίας της υπηρεσίας ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης (Πηγή Υποστηρίζει τη διαδικασία ανταλλαγής μάθησης με ασύγχρονο τρόπο. Παρέχει στους εκπαιδευτικούς ένα πλήθος από δυνατότητες και χαρακτηριστικά, τα οποία επιτρέπουν τη δημιουργία ψηφιακών μαθημάτων, ενσωματώνοντας εκπαιδευτικές δραστηριότητες και πολυμεσικό υλικό, με σκοπό τον εμπλουτισμό του μαθήματος που πραγματοποιείται καθημερινά μέσα στη Σχολική Τάξη με σύγχρονα εκπαιδευτικά εργαλεία των Τ.Π.Ε. Η υπηρεσία παρέχεται με προσωποποιημένη πρόσβαση στους εκπαιδευτικούς και χρησιμοποιείται κύρια για ανάγκες επιμόρφωσης τους. Στα βασικά χαρακτηριστικά υπηρεσίας περιλαμβάνονται η παροχή ενός εύχρηστου περιβάλλοντος εργασίας μέσω Διαδικτύου, η υποστήριξη διακριτών ρόλων ανάμεσα στους χρήστες της υπηρεσίας συστήματος τηλεδιάσκεψης και σύγχρονης τηλεκπαίδευσης Big Blue Button. και η χρήση του Κάθε εκπαιδευτικός με λογαριασμό στο Π.Σ.Δ. μπορεί να δημιουργήσει ένα ή περισσότερα (ανοικτά ή κλειστά) ηλεκτρονικά μαθήματα, να δημιουργήσει τεστ και ασκήσεις διαφόρων τύπων για την αξιολόγηση των εκπαιδευόμενων που συμμετέχουν σε ένα ηλεκτρονικό μάθημα καθώς και να εξάγει σε διάφορους τύπους αρχείων την βαθμολογία τους. Επίσης οι εκπαιδευτικοί μπορούν να εξάγουν αναφορές σχετικά με την συμμετοχή των εκπαιδευόμενων σε ένα ηλεκτρονικό μάθημα, μπορούν να ανταλλάσουν μηνύματα μαζί τους μέσω του φόρουμ 29

36 συζητήσεων καθώς και του μηχανισμού ανταλλαγής on-line μηνυμάτων. Μπορούν να αναρτούν ανακοινώσεις σχετικά με τα ηλεκτρονικά μαθήματα που συντονίζουν, να διεξαγάγουν και να συντηρούν προσωπικά ιστολόγια. Κάθε μέλος του Π.Σ.Δ. μπορεί να έχει πρόσβαση ως εκπαιδευόμενος σε ένα ή περισσότερα ηλεκτρονικά μαθήματα, εφόσον έχει τα κατάλληλα δικαιώματα, οι εκπαιδευόμενοι μπορούν να δημιουργήσουν ένα διαδικτυακό προσωπικό προφίλ και μπορούν να υποβάλλουν μέσω της πλατφόρμας τις ασκήσεις που τους έχουν ανατεθεί προς επίλυση. Έχουν τη δυνατότητα να διατηρούν προσωπικά ιστολόγια., να ανταλλάσουν μηνύματα μεταξύ τους και με τους εκπαιδευτικούς μέσω του φόρουμ συζητήσεων καθώς και του μηχανισμού ανταλλαγής on-line μηνυμάτων Σύγχρονη Τηλεκπαίδευση και Τηλεδιάσκεψη: Η υπηρεσία υλοποιεί μια διαδικασία ανταλλαγής μάθησης που πραγματοποιείται με σύγχρονο και ασύγχρονο τρόπο, επιτρέποντας έτσι τη δημιουργία εικονικών τάξεων μάθησης. Υποστηρίζει την αμφίδρομη επικοινωνία των χρηστών σε πραγματικό χρόνο με ανταλλαγή εικόνας (video) και ήχου, ενώ επιτρέπει τον διαμοιρασμό εκπαιδευτικού υλικού και εκπαιδευτικών εφαρμογών μεταξύ των συμμετεχόντων Εικόνα 4.4 Η Αρχική Οθόνη της Υπηρεσίας Σύγχρονης Τηλεκπαίδευσης και Τηλεδιάσκεψης (Πηγή: Πρόκειται για ένα σύγχρονο εργαλείο που διευκολύνει τους εκπαιδευτικούς στην επικοινωνία και τη συνεργασία τους με συναδέλφους τους στην Ελλάδα ή το εξωτερικό. Η υπηρεσία παρέχεται με προσωποποιημένη πρόσβαση σε διοικητικές μονάδες, σχολεία και 30

37 εκπαιδευτικούς. Σκοπός της υπηρεσίας είναι να αποτελέσει ένα σύγχρονο εργαλείο στην υπηρεσία της εκπαιδευτικής διαδικασίας, να συμβάλλει στην αντικατάσταση της χρήσης αντίστοιχων εμπορικών εργαλείων και τεχνολογιών. Η υπηρεσία δίνει τη δυνατότητα διατήρησης ιστορικού μέσω ηχογράφησης και βιντεοσκόπησης επιλεγμένων τηλεδιασκέψεων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν ένα κοινό συνεργατικό εργαλείο στα πλαίσια συνεργασίας μεταξύ χρηστών απομακρυσμένων περιοχών. Οι χρήστες της υπηρεσίας μπορούν να δημιουργήσουν μια νέα τηλεδιάσκεψη ή να εγγραφούν και να παρακολουθούν διαθέσιμες τηλεδιασκέψεις άλλων μελών. Ανάλογα με τον τρόπο που μπορούν να συμμετάσχουν οι ενδιαφερόμενοι διακρίνονται σε τηλεδιασκέψεις με: ελεύθερη συμμετοχή (δηλ. όποιος επιθυμεί, εφόσον υπάρχει ελεύθερη θέση, με έγκριση συμμετοχής από τον εισηγητή (δηλ. αιτείται ο ενδιαφερόμενος και εγκρίνει ή απορρίπτει ο εισηγητής/δημιουργός) και συμμετοχή μόνο με προσκλήσεις (δηλ. ο εισηγητής προσκαλεί συγκεκριμένους χρήστες) Πληροφοριακό Σύστημα Διαχείρισης και Παρακολούθησης Προόδου Τηλεκπαίδευσης: Το πληροφορικό σύστημα training.sch.gr αναπτύχθηκε από το Π.Σ.Δ. και ξεκίνησε να χρησιμοποιείται τον Ιούνιο 2013 με συμπράττοντες φορείς υλοποίησης Πανεπιστημιακές μονάδες και τα Τεχνολογικά Εκπαιδευτικά Ιδρύματα. Εικόνα 4.5 Οθόνη Προόδου Επιμόρφωσης Βασικός στόχος του είναι η θεωρητική και πρακτική εκπαίδευση των εκπαιδευτικών πληροφορικής των σχολικών μονάδων της επικράτειας. Η εκπαίδευση πραγματοποιείται μέσω της διεξαγωγής συγχρόνων τηλεδιασκέψεων και επιτόπιων σεμιναρίων. Οι εξ' αποστάσεως 31

38 διαλέξεις πραγματοποιούνται με σύγχρονη εκπαίδευση και αφορούν εκπαιδευτικά αντικείμενα ταξινομημένα στις παρακάτω κατηγορίες: σε οργανωτικά θέματα στην υποστήριξη πληροφοριακών συστημάτων του ΥΠ.ΠΟ.ΠΑΙ.Θ. στις τεχνολογικές υποδομές (εργαστήρια, διαδραστικοί πίνακες, κλπ.) των σχολικών μονάδων στις υπηρεσίες του Πανελλήνιου Σχολικού Δικτύου. Το πρόγραμμα της εκπαίδευσης αποτελείται από ένα σύνολο απαραίτητων και προαιρετικών αντικειμένων εκπαίδευσης, τα οποία θα μπορούν να επιλεγούν από τους ενδιαφερόμενους εκπαιδευτικούς Εξελιγμένες Υπηρεσίες Video: Πρόκειται για μια υπηρεσία που υποστηρίζει τη ζωντανή κάλυψη και μετάδοση εκδηλώσεων που ενδιαφέρουν την σχολική κοινότητα, μέσω του Διαδικτύου, με δυνατότητα για αναπαραγωγής βίντεο υψηλής ανάλυσης (HD) από σταθερές και φορητές υπολογιστικές συσκευές και τηλέφωνα (smartphones). Η υπηρεσία παρέχει τη δυνατότητα αναζήτησης, ανάρτησης και αναπαραγωγής βίντεο με σύγχρονα μέσα. Επιτρέπει στους χρήστες που αναρτούν υλικό, να καταχωρούν μεταδεδομένα σχετικά με το περιεχόμενο αυτού, ενώ παράλληλα προσφέρει ένα σύνολο προσωποποιημένων υπηρεσιών στα πιστοποιημένα μέλη του Π.Σ.Δ. Η ανάπτυξη και επέκταση της υπηρεσίας βασίζεται σε Ελεύθερο Λογισμικό / Λογισμικό Ανοικτού Κώδικα (ΕΛ/ΛΑΚ). Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιεί τη διαδικτυακή πλατφόρμα διαχείρισης και διάθεσης βίντεο Mediamosa και το διαδεδομένο σύστημα διαχείρισης περιεχομένου Drupal CMS. Για τη διακωδικοποίηση των βίντεο ευθύνεται η εφαρμογή ffmpeg και για την αναπαραγωγή τους ο JS Player (HTML5 player) και ο Flowplayer (Flash player) Υπηρεσία Μαθησιακών Δραστηριοτήτων: Το Π.Σ.Δ. ανταποκρινόμενο στις ανάγκες των σύγχρονων εκπαιδευτών παρέχει στην εκπαιδευτική κοινότητα την Υπηρεσία Διαχείρισης Μαθησιακών Δραστηριοτήτων με την αξιοποίηση του λογισμικού ανοικτού κώδικα LAMS. Σκοπός της υπηρεσίας είναι να προσφέρει ένα νέο διαδικτυακό εργαλείο για τη δημιουργία σχεδίων μαθημάτων από τους εκπαιδευτικούς και τη διεκπεραίωσή τους από τους εκπαιδευόμενους. Τα σχέδια αυτά έχουν τη μορφή διαγραμμάτων ροής της αλληλουχίας των μαθησιακών δραστηριοτήτων που συναποτελούν το σχέδιο μαθήματος. 32

39 Τα βασικά χαρακτηριστικά της Υπηρεσίας Διαχείρισης Μαθησιακών Δραστηριοτήτων είναι τα εξής: Σχεδιασμός, διαχείριση και διαμοίραση on-line συνεργατικών δραστηριοτήτων μάθησης Οργάνωση δραστηριοτήτων μάθησης με τη μορφή διαγραμμάτων ροής (ψηφιακά σχέδια μαθημάτων) Ψηφιακά σχέδια μαθημάτων (Διαμοιραζόμενα, Επαναχρησιμοποιήσιμα, Επεκτάσιμα, Προσαρμοστικότητα) Υποστήριξη διάφορων θεωριών μάθησης όπως η προβληματοκεντρική, η μελέτη περίπτωσης, η διερευνητική θεωρία κ.α. Τα μαθήματα μπορούν να περιλαμβάνουν ένα πλήθος από ατομικές ή ομαδικές εργασίες με δραστηριότητες που βασίζονται τόσο στο περιεχόμενο όσο και στην συνεργασία. Η Υπηρεσία Διαχείρισης Μαθησιακών Δραστηριοτήτων προσφέρει μια ευρεία γκάμα μαθησιακών δραστηριοτήτων. Οι δραστηριότητες αυτές ανάλογα με τον κύριο σκοπό που εξυπηρετούν ανήκουν σε μια από τις εξής κατηγορίες: Εργαλεία Πληροφόρησης Εργαλεία Αξιολόγησης Εργαλεία Συνεργασίας Εργαλεία Ανατροφοδότησης Ομαδικές Δραστηριότητες Υπηρεσία Διαμοιρασμού Αρχείων: Η υπηρεσία αναπτύχθηκε και υποστηρίζεται από την ομάδα ανάπτυξης του ΤΕΙ Αθήνας στα πλαίσια του έργου «ΣΤΗΡΙΖΩ Οριζόντιο Έργο Υποστήριξης Σχολείων, Εκπαιδευτικών και Μαθητών στο Δρόμο για το ΨΗΦΙΑΚΟ ΣΧΟΛΕΙΟ, νέες υπηρεσίες Πανελλήνιου Σχολικού Δικτύου και Στήριξη του ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΣΧΟΛΕΙΟΥ» που συγχρηματοδοτείται από το Ελληνικό Δημόσιο και την Ευρωπαϊκή Ένωση. 33 Εικόνα 4.6 Το Περιβάλλον Εργασίας της Υπηρεσίας myfiles

40 Είναι μια υπηρεσία διαμοιρασμού αρχείων που προσφέρει τη δυνατότητα στα μέλη του Π.Σ.Δ. να αναρτούν και να διαμοιράζονται αρχεία. Επιπλέον, η υπηρεσία παρέχει λειτουργίες προστασίας από ιούς καθώς και συγχρονισμό με τοπικούς υπολογιστές μέσω WebDAV. Οι κύριοι στόχοι της υπηρεσίας είναι δύο: (α) να προσφέρει δωρεάν αποθηκευτικό χώρο σε περιβάλλον νεφοϋπολογιστικής στους χρήστες του Π.Σ.Δ. και (β) να παρέχει δυνατότητες εύκολου διαμοιρασμού με άλλους χρήστες είτε σε συγκεκριμένα πρόσωπα σε επίπεδο σχολείου, τάξης ή τμήματος αλλά και δημόσια. Παράλληλα η υπηρεσία στοχεύει να παρέχει σύγχρονες δυνατότητες όπως συγχρονισμός με υπολογιστές και να καλύπτει κάποια κριτήρια προσβασιμότητας περιλαμβάνοντας σελίδες οι οποίες ακολουθούν το πρότυπο WCAG Το myfiles αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας ανοιχτές τεχνολογίες και αποτελεί ελεύθερο λογισμικό ανοιχτού κώδικα και πρόκειται για μια web 2.0 εφαρμογή όπου η επιφάνεια διεπαφής με το χρήστη αποτελείται από μια μόνο οθόνη. Πιο συγκεκριμένα, περιλαμβάνει τις δυνατότητες προβολής, δημιουργίας και διαγραφής αρχείων καθώς και όλες τις δυνατότητες διαμοιρασμού και αλλαγής των ρυθμίσεων του χρήστη. Η επιφάνεια διεπαφής είναι responsive και εμφανίζεται ικανοποιητικά σε κινητά τηλέφωνα, ενώ παράλληλα υπάρχει και μια ξεχωριστή σελίδα για χρήστες με προβλήματα προσβασιμότητας η οποία ακολουθεί το πρότυπο WCAG Ολοκληρωμένο Σύστημα Φωνητικής Επικοινωνίας & Συνεργασίας Πραγματικού Χρόνου: Η Υπηρεσία Επικοινωνίας & Συνεργασίας έχει ως στόχο αφενός την επικοινωνία με φωνή, με βίντεο κλήση και με άμεσο μήνυμα των χρηστών του Π.Σ.Δ. και αφετέρου να ελέγχει και να διαμοιράζει με ευφυή τρόπο τις κλήσεις τηλεφωνικής υποστήριξης και είναι διαθέσιμη σε όλους τους χρήστες που διαθέτουν λογαριασμό στο Π.Σ.Δ.. Η υπηρεσία επικοινωνίας και συνεργασίας προσφέρει στους χρήστες που βρίσκονται εντός του Π.Σ.Δ. τις ακόλουθες δυνατότητες: πραγματοποίηση κλήσεων, με φωνή ή βίντεο, προς άλλους χρήστες της υπηρεσίας τηλεφωνική συνδιάσκεψη μεταξύ πολλών χρηστών (voice conference) φωνητικό μήνυμα (voice mail) με αυτόματη αποστολή στο του καλούμενου λήψη φάξ με αυτόματη προώθηση στο ηλεκτρονικό ταχυδρομείο του παραλήπτη (Fax to ) ανταλλαγή άμεσου μηνύματος (Instant messaging) ένδειξη κατάστασης ηλεκτρονικής παρουσίας (presence) Μερικά οφέλη από την ανάπτυξη της υπηρεσίας είναι: Διευκολύνεται η επικοινωνία και συνεργασία μεταξύ των χρηστών. 34

41 Επιτρέπεται η χρήση των υπηρεσιών από τους μαθητές, με ασφαλή τρόπο, καθώς η πρόσβαση είναι πιστοποιημένη και επιτρέπεται μόνο στους κατόχους λογαριασμού του Π.Σ.Δ.. Δημιουργούνται προϋποθέσεις αξιοποίησης των υπηρεσιών ως ένα σύγχρονο εκπαιδευτικό εργαλείο επικοινωνίας και συνεργασίας μεταξύ μαθητών και εκπαιδευτικών. Αναβαθμίζονται οι υπηρεσίες τηλεφωνικής υποστήριξης του Π.Σ.Δ. (helpdesk). Εξοικονομούνται πόροι, καθώς η επικοινωνία μεταξύ των χρηστών της υπηρεσίας γίνεται δωρεάν. 4.3 Υπηρεσίες Νεφοϋπολογιστικής στο Ελληνικό Εκπαιδευτικό Σύστημα Η χρήση των υπηρεσιών νεφοϋπολογιστικής στο Ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα προωθείται κυρίως από διάφορα, ερευνητικά ινστιτούτα από Πανεπιστήμια, σε πολύ μικρό βαθμό από το Π.Σ.Δ και από κάποιους ιδιωτικούς φορείς. Η έρευνα επικεντρώνεται στη βελτίωση της αξιοπιστίας και στην επίλυση θεμάτων ασφάλειας που παρουσιάζουν τα συστήματα νεφοϋπολογιστικής. Ο σκοπός είναι η δημιουργία Green Datacenters που βασίζεται στη χαμηλού κόστους υποδομή. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η υπηρεσία synnefo που δίνει «ζωή» στο δημόσιο Νέφος οkeanos. Το okeanos είναι μια πλατφόρμα διαστρωμάτωσης νέφους, ανοικτού κώδικα, που παρέχει υπηρεσίες διάθεσης υπολογιστικών πόρων, δημιουργίας/διαχείρισης δικτύων και διάθεσης/διαχείρισης πόρων για την αποθήκευση/διαχείριση δεδομένων. Στον τομέα της δικτύωσης, η υποδομή του ~okeanos προσφέρει τη δυνατότητα στα Ελληνικά ακαδημαϊκά ή ερευνητικά ιδρύματα και οργανισμούς, να εκτελέσουν τα δικά τους έργα, απομακρυσμένα σε μια εικονική υποδομή με ελάχιστο κόστος και απλή πρόσβαση. Στον τομέα της τριτοβάθμιας εκπαίδευσης υπάρχει το παράδειγμα της υπηρεσίας «Ψηφιακή Γεωγραφική εκπαίδευση». Δημιουργήθηκε από το Ελληνικό Κέντρο για τη Γεωγραφική Εκπαίδευση, Digital-earth, για την υποστήριξη της διδασκαλία του μαθήματος της Γεωγραφίας. [18] Στο επίπεδο της Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, ένα ιδιωτικό σχολείο, οι «Σχολές Δούκα», παρουσίασαν το εκπαιδευτικό μοντέλο διδασκαλίας 1:1. Κάθε μαθητής ηλικίας από 10 έως 16 ετών εξοπλίζεται με ένα προσωπικό φορητό υπολογιστή με λειτουργικό σύστημα Windows 7 Professional, το Microsoft Office 2010 σαν το βασικό παραγωγικό εργαλείο και το SharePoint Server 2010 που είναι μια συνεργατική πλατφόρμα. [19] Στον πεδίο των συνεργατικών πλατφορμών, χρησιμοποιείται το Edmodo, ένα δωρεάν online δίκτυο κοινωνικής μάθησης και επικοινωνίας για εκπαιδευτικούς και μαθητές όπως 35

42 αναφέρθηκε εκτενώς σε προηγούμενο κεφάλαιο. Είναι μια πλατφόρμα μου χρησιμοποιείται από ένα σημαντικό αριθμό εκπαιδευτικών και σχολείων, ούτως ώστε να μοιράσουν εκπαιδευτικό υλικό, να διαχειριστούν project και εργασίες, να διεξάγουν κουίζ και να διευκολύνουν τις διάφορες εμπειρίες μάθησης με τους μαθητές τους. Το E-class, είναι ένα δυναμικό περιβάλλον διδασκαλίας, χρησιμοποιείται συχνά σε πολλά σχολεία, αλλά κυρίως σε ακαδημαϊκά ιδρύματα. Είναι ένα ολοκληρωμένο Σύστημα Διαχείρισης Ηλεκτρονικών Μαθημάτων που υποστηρίζει Ασύγχρονης Τηλεκπαίδευσης, με σκοπό να ενσωματώσει την εποικοδομητικά χρήση του Διαδικτύου και των web τεχνολογιών γενικότερα στη διαδικασία διδασκαλίας και μάθησης. Το διδακτικό υλικό αποθηκεύεται και παρουσιάζεται, ανεξάρτητα από τους χωρικούς και χρονικούς περιοριστικούς παράγοντες της συμβατικής διδασκαλίας, δίνοντας απεριόριστες ευκαιρίες για μάθηση. Έχει την ίδια φιλοσοφία με το τα MOOC, το Moodle, το Coursera και άλλες παρόμοιες πλατφόρμες μάθησης ανοικτού κώδικα. Επίσης χρησιμοποιούνται εκτεταμένα υπηρεσίες αποθήκευσης αρχείων, όπως το Google Docs, που χρησιμοποιείται από εκπαιδευτικούς και μαθητές για τον διαμοιρασμό των εργασιών και τη συνεργασία με άλλους μαθητές, την αποθήκευση εγγράφων και την άμεση πρόσβαση σε αυτά. [18] 4.4 Συμπεράσματα Η απουσία ενός σαφούς πλαισίου για την εισαγωγή και χρήση της νεφοϋπολογιστικής στο Ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα, κυρίως στην πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια εκπαίδευση, έχει ως συνέπεια ότι όλοι οι εμπλεκόμενοι φορείς προσεγγίζουν το θέμα από διαφορετικές οπτικές γωνίες ενώ το ίδιο το σύστημα είναι συγκεντρωτικό. Αυτή η διαφοροποίηση έχει αρκετά αρνητικές συνέπειες για τη προώθηση και τη χρήση αυτών των τεχνολογιών. Παρ όλα αυτά, όπως και με πολλές άλλες τεχνολογικές εξελίξεις που σημειώθηκαν κατά το παρελθόν στη χώρα μας, η νεφοϋπολογιστική θα αυξήσει το βαθμό αφομοίωσης της, όταν οι εκπαιδευτικοί (αλλά και ο πληθυσμός γενικότερα) θα είναι πεπεισμένοι για την ωφέλεια κόστους και τις δυνατότητες που προσφέρει. Θα ακολουθήσει την ίδια διαδρομή, όπως το Διαδίκτυο πριν από πολλά χρόνια, όταν οι άνθρωποι ήταν αρχικά πολύ διστακτικοί στη χρήση του. 36

43 5 ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ Σ 5.1 H Αρχιτεκτονική του Πανελλήνιου Σχολικού Δικτύου Υπάρχουν έξι διαφορετικές τεχνολογίες με τις οποίες το Π.Σ.Δ. διασυνδέεται στο δίκτυο και κατά συνέπεια στο Διαδίκτυο. Πιο συγκεκριμένα κάθε σχολείο και διοικητική υπηρεσία του Υπουργείου Παιδείας στην Ελλάδα είναι συνδεδεμένο στο Διαδίκτυο με κάποιον από τους παρακάτω τρόπους: Συνδέσεις ADSL με bandwidth 2 ή 24 Mbps Ethernet με ταχύτητα πρόσβασης έως 1Gbps, μέσω των μητροπολιτικών δικτύων του δημοσίου τομέα, που είναι διαθέσιμα σε αρκετούς Δήμους Ασύρματες συνδέσεις με ταχύτητες που κυμαίνονται από 11 έως 54 Mbps Μισθωμένες γραμμές με ταχύτητες από 0,5 έως 2 Mbps Συνδέσεις VDSL με διαθέσιμο bandwidth από 2 έως 14 Mbps Πρόσβαση μέσω ISDN/Dialup με ταχύτητες 64 και 128 Kbps Η πλειοψηφία των σχολείων στην Ελλάδα, περίπου το 95%, συνδέεται στο Π.Σ.Δ. μέσω Εικόνα 5.1 Η Αρχιτεκτονική του Π.Σ.Δ. (Πηγή: Improving Energy Efficiency in Greek Schools with IPv6-enabled Smart Meters ) ADSL συνδέσεων, ενώ παρουσιάζεται σημαντική αύξηση των σχολείων που χρησιμοποιούν τεχνολογίες Ethernet. Αυτό συμβαίνει κυρίως διότι το Π.Σ.Δ. σκοπεύει να χρησιμοποιήσει όσο το δυνατόν περισσότερους πόρους από το Δημόσιο δίκτυο οπτικών ινών. 37

44 5.2 Η Πολιτική του Π.Σ.Δ. Το Π.Σ.Δ διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην εκπλήρωση των κοινωνικό-πολιτικών στόχων για τη διάδοση της πρόσβασης στο Διαδίκτυο και την προώθηση σύγχρονων εκπαιδευτικών μοντέλων στην ελληνική κοινωνία. Σήμερα το Π.Σ.Δ. πρέπει να διαδραματίσει έναν πολυδιάστατο ρόλο, αφενός θα πρέπει να συνεχίσει να παράσχει τις παραδοσιακές διαδικτυακές υπηρεσίες στα μέλη του, ενώ παράλληλα θα πρέπει να εισάγει πρωτοποριακές και καινοτόμες υπηρεσίες που καλύπτουν τα νέα εκπαιδευτικά μοντέλα και στρατηγικές. Στο άμεσο μέλλον, θα πρέπει να προχωρήσει περαιτέρω με την παροχή νέων υπηρεσίες αιχμής για την εκπαίδευση. Για την επίτευξη αυτών των στόχων, το Π.Σ.Δ. αναμένεται να συνεχίσει να βασίζεται σε λογισμικό ανοιχτού κώδικα, δεδομένου ότι τα οφέλη που προκύπτουν από τη χρήση του είναι συμβαδίζουν με του επιχειρησιακούς και εκπαιδευτικούς στόχους του. 5.3 Μελέτες Περίπτωσης Τα τελευταία χρόνια το Π.Σ.Δ. έχει υλοποιήσει δυο δράσεις που εμπλέκουν υπηρεσίες και τεχνολογίες νεφοϋπολογιστικής. Όπως αναφέρθηκε και στο προηγούμενο κεφάλαιο η υπηρεσία διαμοιρασμού αρχείων (myfiles), που αυτή τη στιγμή είναι σε δοκιμαστική λειτουργία, προσφέρει τη δυνατότητα στα μέλη του ΠΣΔ να αναρτούν και να διαμοιράζονται αρχεία. Η δεύτερη δράση είναι το πιλοτικό πρόγραμμα Energy Efficiency in School Networks with IPv6, πρόκειται για ένα πρόγραμμα της GEANT που υλοποιήθηκε από το GRNET σε συνεργασία με το Π.Σ.Δ. και την εταιρία Intelen Υπηρεσία Διαμοιρασμού Αρχείων Η υπηρεσία χρησιμοποιεί τρεις εικονικές μηχανές, στις υποδομές του Π.Σ.Δ, χρησιμοποιώντας τεχνολογίες load balancing, caching και replication της βάσης δεδομένων. Οι τρείς αυτές εικονικές μηχανές είναι πανομοιότυπες τόσο στις ρυθμίσεις όσο και τις υπηρεσίες τις οποίες τρέχουν όσον αφορά το presentation και logic tier. 38

45 Εικόνα 5.2 Αρχιτεκτονική Yπηρεσίας myfiles (Πηγή: Αναφορά εργασιών ανάπτυξης και λειτουργίας υπηρεσίας Διαμοιρασμού αρχείων) Οι HTTP αιτήσεις φτάνουν μέσω ενός διανομέα επιπέδου 4 ο οποίος αναλαμβάνει το τον διαμοιρασμό του φόρτου της υπηρεσίας και εξυπηρετούνται από το πρώτο επίπεδο (presentation tier). Η πρόσβαση σε αυτές τις μηχανές επιτρέπεται μόνο μέσω VPN του Π.Σ.Δ. για λόγους ασφάλειας. Η υπηρεσία ολοκληρώνεται με την υποδομή SSO του ΠΣΔ Οι κύριες τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν είναι: Python, Django Framework ως πλατφόρμα για την ανάπτυξη του API, MongoDb ως βάση δεδομένων για την αποθήκευση των αρχείων, ExtJs για τη δημιουργία του διαδραστικού front-end. Το myfiles αποτελείται από δύο διακριτά μέρη: το server API (Django) και την εφαρμογή client (ExtJs) που το καταναλώνει. Ο server βασίζεται σε τεχνολογίες NoSQL όπως η MongoDb, που του επιτρέπουν να αποθηκεύει μεγάλους όγκους αρχείων τα οποία γίνονται replicate στους 3 servers υποδομής Π.Σ.Δ. όπου φιλοξενείται η υπηρεσία. Αυτό εξασφαλίζει την ακεραιότητα των δεδομένων και την γρήγορη ανάκτηση τους σε περίπτωση προβλήματος με κάποιο από τα μηχανήματα. Ο server είναι επίσης υπεύθυνος για τον έλεγχο όλων των παραμέτρων ασφαλείας όπως η αυθεντικοποίηση, η προστασία από τους ιούς και η προστασία από την ανεπιθύμητο (spam) περιεχόμενο. Τέλος, εκτός από το API, παρέχει ένα WebDAV σημείο τερματισμού (endpoint) 39

46 το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί από εφαρμογές για συγχρονισμό αρχείων με τοπικούς υπολογιστές. [20] Υλοποίηση Πιλοτικού Προγράμματος Energy Efficiency in School Networks with IPv6 Το πιλοτικό αυτό πρόγραμμα προβλέπει εγκατάσταση «έξυπνων» (IPv6) μετρητών ενέργειας σε 50 σχολεία στην Ελλάδα, με την παράλληλη αναβάθμιση των υφιστάμενων δικτυακών υποδομών με στόχο την πλήρη υποστήριξη της εγκατάστασης, καθώς και την μελλοντική παροχή υπηρεσιών IPv6 στους χρήστες του Π.Σ.Δ. Το πιλοτικό πρόγραμμα παρέχει μια υπηρεσία, για την ενθάρρυνση της χρήσης του πρωτοκόλλου IPv6, ως έναν εύκολο τρόπο για την υποστήριξη της χρήσης έξυπνων μετρητών. Οι μετρητές ενέργειας από τα σχολεία διαβιβάζουν στοιχεία για την κατανάλωση ενέργειας (over IPv6) στην νεφοϋπολογιστική υποδομή της συνεργαζόμενης εταιρίας Intelen. Η υποδομή αυτή ενσωματώνει αναλύσεις σε πραγματικό χρόνο, ενώ μια διαδραστική διαδικτυακή πλατφόρμα επιτρέπει την ασφαλή πρόσβαση σε δεδομένα κατανάλωσης ενέργειας. Η επιτυχής εφαρμογή και διάδοση των αποτελεσμάτων του πιλοτικού αυτού προγράμματος μπορεί να αποτελέσει σημείο αναφοράς για την ευρύτερη εφαρμογή του, με στόχο τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας, μέσω υπηρεσιών που βασίζονται στο πρωτόκολλο IPv6. Αυτό θα Εικόνα 5.3 Επικοινωνία έξυπνων μετρητών (over IPv6) με το Νέφος (Πηγή: Improving Energy Efficiency in Greek Schools with IPv6-enabled Smart Meters ) 40

47 απαιτούσε το σχεδιασμό και την εφαρμογή ενός κατάλληλου συστήματος κατανομής των IPv6 διευθύνσεων, την ενεργοποίηση της υποστήριξη του IPv6 στην υποδομή δικτύωσης, την εγκατάσταση IPv6 έξυπνων μετρητών και η ανάπτυξη της πλατφόρμας διαχείρισης δεδομένων για τους σκοπούς της διάδοσης. Με βάση τις επιτευχθείσες μειώσεις στην κατανάλωση ενέργειας, το περιβάλλον με γνώμονα τα πλεονεκτήματα μπορεί επίσης να συνδυαστεί με σημαντική εξοικονόμηση πόρων. Ήδη από το 2003 το GRNET έχει διαθέσει κάποιο εύρος IPv6 διευθύνσεων οι οποίες όμως δεν κρίνονται επαρκείς για να εξυπηρετήσουν τις μελλοντικές ανάγκες που θα έχουν τα σχολικά δίκτυα. Η ραχοκοκαλιά του δικτύου του Π.Σ.Δ. είναι πλήρως ενεργοποιημένη ώστε να υποστηρίζει όλους τους συνδέσμους point-to-point (p2p) των βασικών και δευτερευόντων κόμβων του Π.Σ.Δ. Επιπρόσθετα, η ανταλλαγή κίνησης με τον πάροχο, που είναι το GRNET, είναι επίσης ενεργοποιημένη για υποστήριξη IPv6 (dual stack), ενώ σαν πρωτόκολλο δρομολόγησης, για τη διασύνδεση εντός του Π.Σ.Δ., χρησιμοποιείται το OSPFv3. Κατά συνέπεια, η ραχοκοκαλιά του δικτύου Π.Σ.Δ. είναι dual stack, δηλαδή υποστηρίζει τα πρωτόκολλα επικοινωνίας IPv4 και IPv6. Στο δίκτυο πρόσβασης, η διασύνδεση IPv6 έχει ενεργοποιηθεί για τους χρήστες με ADSL γραμμή, δηλαδή το 95% των σχολείων. Το Π.Σ.Δ. προσφέρει μια ποικιλία υπηρεσιών στους χρήστες του, όπως για παράδειγμα ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, υπηρεσίες DNS και FTP κτλπ. Επιπρόσθετα πιο εξελιγμένες υπηρεσίες, όπως φιλοξενία ιστοτόπων, υπηρεσίες σύγχρονης/ασύγχρονης μάθησης, εργαλεία συνεργατικότητας κτλπ, προσφέρονται σε συγκεκριμένες ομάδες χρηστών. Η πλειοψηφία των προαναφερθεισών υπηρεσιών, υποστηρίζουν IPv6 και φιλοξενούνται από το κεντρικό κέντρο δεδομένων του Π.Σ.Δ. Εικόνα 5.4 Απόδοση IPv6 διευθύνσεων σε σχολείο με ADSL σύνδεση (Πηγή: Eco - labeling Greek schools for energy efficiency over IPv6) Το Π.Σ.Δ. εφαρμόζει φίλτρα ασφάλειας είτε χρησιμοποιώντας firewall είτε εφαρμόζοντας λίστες ελέγχου πρόσβασης σε πολλαπλά επίπεδα στην δικτυακή του υποδομή. Το Π.Σ.Δ., από τη δημιουργία του, σαν δικτυακή υποδομή χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο IPv4 και κατά συνέπεια έχει καθιερώσει αυστηρούς κανόνες ασφάλειας. Αυτοί οι κανόνες έχουν επεκταθεί ώστε να καλύπτουν την IPv6 κίνηση. Όσο αφορά τους χρήστες, το Π.Σ.Δ. δεν περιορίζει την πρόσβαση τους στο Διαδίκτυο αλλά περνάει την κίνηση των χρηστών μέσα από διακομιστές 41

48 proxy και απαγορεύει την κίνηση που έχει κατεύθυνση προς τα διαχειριστικά υποδίκτυα του Π.Σ.Δ. Τα προαναφερθέντα μέτρα έχουν παρθεί, κυρίως, για την αποτροπή και αποφυγή της πρόσβασης, σε περιεχόμενο που σχετίζεται με τζόγο, ναρκωτικά, πορνογραφία, συζητήσεις μίσους κτλπ. και για αποτροπή επιθέσεων εντός του δικτύου. Παρόμοιοι περιορισμοί έχουν εφαρμοστεί και στην κίνηση IPv6 και ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια της σύνδεσης της υποδομής ADSL. Για την διασφάλιση της ιδιωτικότητας των δεδομένων που μεταφέρονται των έξυπνων μετρητών στα σχολεία και στους απομακρυσμένους διακομιστές που βρίσκονται στο Νέφος, εφαρμόστηκε SSL κρυπτογράφηση. Οι εξυπηρετητές είναι υπεύθυνοι για την συλλογή και την άθροιση των δεδομένων από τους μετρητές και είναι το μοναδικό σημείο επικοινωνίας, με τη συνεργαζόμενη εταιρία, εκτός Π.Σ.Δ. [21] 42

49 6 ΠΡΟΤΑΣΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΥΙΟΘΕΤΗΣΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΝΕΦΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗΣ ΣΤΗ ΣΧΟΛΙΚΉ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ 6.1 Υλοποίηση Υποδομών Νεφοϋπολογιστικής στο Π.Σ.Δ. Το Π.Σ.Δ. εκ των πραγμάτων είναι και θα παραμείνει, ένα κλειστό ενδοδίκτυο από τη στιγμή που η κυριότερη προτεραιότητα της πολιτικής του, είναι η ασφάλεια των μαθητών και η προστασία των δεδομένων του Υπουργείου Παιδείας καθώς και των διοικητικών μονάδων και υπηρεσιών που είναι υπό την αιγίδα του. Η μετάβαση λοιπόν κάποιων υπηρεσιών σε μοντέλο υλοποίησης νεφοϋπολογιστικής θα είχε ως αφετηρία την δημιουργία ενός ιδιωτικού Νέφους, όπως άλλωστε έχει γίνει με την υπηρεσία myfiles. Όπως αναφέρθηκε στο δεύτερο κεφάλαιο η υλοποίηση ιδιωτικού Νέφους, παρέχει την μεγαλύτερη ασφάλεια σε σχέση, τουλάχιστον, με τα άλλα δυο μοντέλα υλοποιήσεων αλλά παράλληλα απαιτεί υλικοτεχνική υποδομή και υποστήριξη με συνέπεια την αύξηση του κόστους. Η λύση όμως της υλοποίησης ενός εικονικού ιδιωτικού Νέφους είναι ιδανική για οργανισμούς που θέλουν να «μετακομίσουν» στο Νέφος με ασφαλή τρόπο και είναι μια ευέλικτη διαμόρφωση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές περιπτώσεις. Υπάρχουν πολλά οφέλη από τη χρήση εικονικού ιδιωτικού Νέφους, πρόκειται για μια οικονομικά αποδοτική λύση που επιτρέπει στο Π.Σ.Δ να έχει την ασφάλεια που απαιτείται, χωρίς να χρειάζεται να επενδύσει σε ακριβή υποδομή. Βασικά πλεονεκτήματα εικονικού ιδιωτικού Νέφους είναι οι: Η επεκτασιμότητα καθώς μπορούν να προστεθούν υπολογιστικοί πόροι ανάλογα-με-τηζήτηση ώστε να φιλοξενούνται πρόσθετοι χρήστες και υπηρεσίες. Η ασφάλεια, από τη στιγμή που η πρόσβαση από και προς τις υποδομές νεφοϋπολογιστικής παραμένει εντός του τείχους προστασία του Π.Σ.Δ. χωρίς να χρειάζεται να περάσει από το Διαδίκτυο. Οι διαχειριστές θα είναι σε θέση να ορίσουν πολιτικές για να προσδιορίσουν ποιοι χρήστες επιτρέπεται να έχουν πρόσβαση στους διάφορους πόρους. Η βελτιωμένη απόδοση, που είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα της δυνατότητας κλιμάκωσης και της αυτοματοποίησης συστατικών στοιχείων, διότι οι πόροι είναι διαθέσιμοι ανάλογα-με-τηζήτηση και η απαραίτητη υποδομή για την υποστήριξη αυτών των πόρων είναι πάντα διαθέσιμη. Ο έλεγχος, αφού η υλοποίηση του εικονικού ιδιωτικού Νέφους επιτρέπει τον πλήρη έλεγχο των δεδομένων που αποθηκεύονται σε ένα δημόσιο Νέφος, καθώς και την εισερχόμενη και εξερχόμενη κίνηση, με τη χρήση προγραμμάτων παρακολούθησης που διευκολύνουν την επισκόπηση του περιβάλλοντος ανά πάσα στιγμή. Στην ουσία πρόκειται για μικρά κομμάτια του Δημόσιου Νέφους που διαχωρίζονται από τους υπόλοιπους «ενοίκους» μέσω δικτυακών διαμορφώσεων και ελέγχου πρόσβασης. Με 43

50 αυτόν τον τρόπο διασφαλίζεται ότι το εικονικό ιδιωτικό Νέφος είναι σε κάποιο βαθμό απομονωμένο από άλλους πόρους του δημόσιου Νέφους ενώ κάποιοι υπολογιστικοί πόροι μπορεί να μοιράζονται. Η μετάπτωση φυσικών πόρων στο Νέφος δεν είναι κάτι που μπορεί να γίνει από τη μια στιγμή στην άλλη. Ο ~okeanos όμως εκμεταλλεύεται την λειτουργικότητα της ιδιωτικής δικτύωσης για την δημιουργία ασφαλών «γεφυρωμάτων» μεταξύ των εικονικών δικτύων και της υπάρχουσας φυσικής δικτύωσης φέρνοντας ουσιαστικά πόρους νεφοϋπολογιστικής στους φυσικούς διακομιστές. Η πλατφόρμα ~ okeanos παρέχει την δυνατότητα για την δημιουργία Εικόνα 5.5 Πολυεπίπεδη τοπολογία με τη χρήση στοιχείων που παρέχονται από το ~okeanos (Πηγή: ~okeanos Datacenter Operating System) εικονικών Ethernets, ως ξεχωριστό πόρο, δίνοντας ελευθερία στους χρήστες να δημιουργήσει αυθαίρετες τοπολογίες δικτύου διασυνδεδεμένων εικονικών μηχανών. Τα ιδιωτικά δίκτυα που υποστηρίζονται από την ΑΡΙ και εμφανίζονται σε πλήρη διάταξη στην οθόνη του περιβάλλοντος εργασίας του χρήστη. 44

51 6.2 Υλοποίηση Υπηρεσιών Νεφοϋπολογιστικής στο Π.Σ.Δ. Πολλές από τις υπηρεσίες ηλεκτρονικής μάθησης του Π.Σ.Δ., που εξετάστηκαν στο 4 ο κεφάλαιο, θα μπορούσαν να μεταβούν σε περιβάλλον νεφοϋπολογιστικής. Αυτή η μετάβαση εκτός από την απαραίτητη υποδομή νεφοϋπολογιστικής περιλαμβάνει και όλους τους απαραίτητους πόρους υλικού και λογισμικού που χρειάζονται για αυτή την υλοποίηση. Το αρχικό βήμα θα πρέπει να είναι η εικονικοποίηση (virtualization ) αυτών των πόρων, οι οποίοι εν συνεχεία προσφέρονται υπό τη μορφή υπηρεσιών σε εκπαιδευτικούς και μαθητές. Εικόνα 5.6 Η Αρχιτεκτονική της Νεφοϋπολογιστικής Υπηρεσίας Ψηφιακής Μάθησης Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική μπορεί να διαχωριστεί σε πέντε επίπεδα: Το επίπεδο της υποδομής, που αποτελείται από πόρους υποδομής, όπως λογισμικό συστήματος για το Διαδίκτυο/Ενδοδίκτυο, συστήματα διαχείρισης πληροφοριών και άλλο 45

52 λογισμικό και υλικό. Το επίπεδο αυτό βρίσκεται στο χαμηλότερο επίπεδο του ενδιάμεσου λογισμικού (middleware) και παρέχει τη βασική υπολογιστική ισχύ. Μέσω της χρήσης της τεχνολογίας εικονικοποίησης, οι φυσικοί εξυπηρετητές, οι αποθηκευτικοί χώροι και τα δίκτυα, σχηματίζουν μια ομάδα που καλείται από το πιο πάνω επίπεδο. Αυτή η φυσική δεξαμενή πόρων είναι δυναμική και επεκτάσιμη ενώ υπάρχει δυνατότητα να προστίθενται και άλλοι φυσικοί πόροι για την ενίσχυση της υπολογιστικής ισχύος των υπηρεσιών του ενδιάμεσου λογισμικού. Το επίπεδο πόρων λογισμικού αποτελείται κυρίως από το λειτουργικό σύστημα και το ενδιάμεσο λογισμικό, μέσω του οποίου, μια ποικιλία από πόρους λογισμικού ενσωματώνονται για να παράσχουν μια ενιαία διεπαφή για τους προγραμματιστές, έτσι ώστε να μπορούν εύκολα να αναπτύξουν εφαρμογές που βασίζονται σε αυτούς τους πόρους και να τις ενσωματώσουν στο Νέφος. Το επίπεδο διαχείρισης πόρων είναι το κλειδί για την επίτευξη της χαλαρής ζεύξης (loose coupling) των πόρων λογισμικού και υλικού, ένα χαρακτηριστικό πολύ βασικό στην αρχιτεκτονική σχεδιασμού υπηρεσιών (S.O.A.). Μέσω της ολοκλήρωσης της εικονικοποίησης και της νεφοϋπολογιστικής υποδομής μπορεί να επιτευχθεί μια στρατηγική προγραμματισμού κα η ανάλογα-με-τη-ζήτηση (on-demand) ελεύθερη ροή και τη διανομή του λογισμικό πάνω σε διάφορους πόρους του υλικού. Το επίπεδο των υπηρεσιών, περιλαμβάνει τα τρία μοντέλα των υπηρεσιών νεφοϋπολογιστικής (SaaS, PaaS και IaaS). Στο μοντέλο SaaS, σε αντίθεση με το παραδοσιακό λογισμικό, οι χρήστες χρησιμοποιούν το λογισμικό μέσω του Διαδικτύου, χωρίς να χρειάζεται αγορά, συντήρηση και αναβάθμιση. Στο επίπεδο εφαρμογής βρίσκονται οι ειδικές εφαρμογές που ολοκληρώνουν τους διδακτικούς πόρους στο περιβάλλον της νεφοϋπολογιστικής, συμπεριλαμβανομένων των διαδραστικών μαθημάτων και του διαμοιρασμού των διδακτικών πόρων. [22] 6.3. Τα Πλεονεκτήματα της Αρχιτεκτονικής Ισχυρή υπολογιστική και αποθηκευτική χωρητικότητα: Η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική εντοπίζει τους υπολογιστικούς πόρους και τα δεδομένα μέσα από ένα μεγάλο αριθμό κατανεμημένων υπολογιστών, που παρέχουν ισχυρή υπολογιστική ισχύ και τεράστιο αποθηκευτικό χώρο δεδομένων, κάνοντας τους διαθέσιμους στους μαθητές μέσω του Διαδικτύου. Υψηλή διαθεσιμότητα: Με την ενσωμάτωση της μαζικής αποθήκευση και της υψηλής απόδοσης σε υπολογιστική ισχύ, το σύστημα αυτό μπορεί να παρέχει υψηλότερη ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών. Το νεφοϋπολογιστικό σύστημα μπορεί να ανιχνεύσει αυτόματα την 46

53 αστοχία κάποιου κόμβου και να τον αποκλείσει χωρίς να επηρεάσει την κανονική λειτουργία του συστήματος. Υψηλή ασφάλεια: Σε αυτό το μοντέλο τα δεδομένα αποθηκεύονται πάρα πολύ συχνά. Στηριζόμενο σε ένα ή περισσότερα κέντρα δεδομένων, οι διαχειριστές διαχειρίζονται τα ενιαία δεδομένα, κατανέμουν τους πόρους, εξισορροπούν τον φόρτο, εγκαθιστούν το λογισμικό, ελέγχουν την ασφάλεια και να κάνουν αξιόπιστη παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο, έτσι ώστε να εγγυώνται την ασφάλεια των δεδομένων των χρηστών στο μεγαλύτερο δυνατό βαθμό. Εικονικοποίηση: Είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό της αρχιτεκτονικής αυτού του τύπου. Κάθε περιβάλλον εγκατάστασης των εφαρμογών δεν σχετίζεται με τη φυσική πλατφόρμα. Αντ αυτού διαχειρίζεται, μεταφέρεται, και γίνεται εφεδρικό αντίγραφο ασφάλειας μέσω μιας εικονικοποιημένης πλατφόρμας. Θέτει το υποκείμενο υλικό, συμπεριλαμβανομένων των εξυπηρετητών, του αποθηκευτικού χώρου και του εξοπλισμού δικτύωσης, σε μια ολοκληρωμένη εικονικοποίηση, προκειμένου να οικοδομηθεί μια δεξαμενή διαμοιραζόμενων πόρων που διανέμεται ανάλογα-με-τη-ζήτηση. Στο κλασικό μοντέλο ηλεκτρονικής μάθησης, οι εκπαιδευτικοί αναθέτουν διδακτικά καθήκοντα, διεξάγουν τακτικές διαλέξεις και εκπαιδεύουν τους μαθητές. Με την προτεινόμενη Εικόνα 5.7 Διαδραστικό μοντέλο της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής αρχιτεκτονική, οι εκπαιδευτικοί μπορούν να χρησιμοποιούν πολυμέσα για την ενίσχυση του παιδαγωγικού περιεχομένου, να ενθαρρύνουν τους μαθητές να συνεργάζονται μεταξύ τους για να ολοκληρώσουν απλά μαθησιακά καθήκοντα ή σύνθετες ομαδικές εργασίες Μέσω της συνεργατικής μάθησης, οι μαθητές μπορούν να αποκτήσουν όχι μόνο γνώση, αλλά ενισχύουν το ομαδικό τους πνεύμα, χαρακτηριστικά που βοηθάν τις σχέσεις με τους άλλους ανθρώπους αλλά και στην αυτό-έκφραση. Με αυτό τον τρόπο η μάθηση και η διδασκαλία θα γίνουν πιο διαδραστικές κάτι που είναι η απαίτηση των καιρών. [22] 47