教育雲端科技的現況與未來發展

1. 教育雲端科技的現況與未來發展 臺北市政府教育局聘任督學 韓長澤

2. 前言 • 根據統計，即使企業的資料中心，一般而言也只有約15％的運算是用在有效率的生產，大約還是有85％的運算資源浪費。 • 雲端運算由於集中化、虛擬化，可以減少維護成本 。 • 雲端分為公共雲與私有雲兩種 • 敏感性不高的資料與運算可置放於公共雲，敏感性高的資料可以在內部打造私有的雲端架構。 • 打造雲端服務所費不貲，中小企業難以負擔

3. Cloud Computing 雲端運算不是技術，它是概念。

4. 雲端運算的概念 一種電腦運算的概念，而一種概念就會有許多不同的方式去實踐，這個時候才會有不同的技術衍伸出來。 最終目標是沒有軟體的安裝，所有的資源都來自於雲端，使用者端只需一個連上雲端的設備與簡單的介面（例如瀏覽器）即可。

5. 雲端運算之優點 • 公司與用戶之間，透過雲端溝通往來。 • 企業或個人可以透過網路取得其所需之資源。 • 連上網路，資源無所不在。 • 打破傳統工作場所地域限制。

6. 雲端運算定義 • 是一種透過網路提供運算, 儲存,存取 給使用者使用 • 使用者不用知道資料中心在那裡,只要知道如何去取用, 按使用量或使用時間計費 • 雲=網路 • 端(終端設備,運算伺服器設備)

7. 對個人影響 • 減少購買設備費用 • 單純使用終端設備 • 可隨時隨地存取與分享資料 • 改變了生活模式與習慣 • 隱私權受影響 • 個人工作模式會增加

8. 雲端服務 • Web Email • 線上掃毒 • YouTube • 線上文件 • 部落格 • … 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC)

9. 雲端運算的演化 Super Computer 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC)

10. 雲端運算的演化 Super Computer 叢集運算 • 通過一組鬆散集成的計算機軟體和/或硬體連接起來，緊密地協作完成計算工作 • PVM 、MPI • 1960~ • 相對於超級電腦有高的性價比 Cluster Computing 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC)

11. 雲端運算的演化 Super Computer 分散式運算 Cluster Computing • 把需要進行大量計算的工程數據分割成小塊，由多台計算機分別計算，在上傳運算結果後，將結果統一合併得出數據結論的科學。 • Remote procedure calls • SETI@Home, Einstein@Home Distributed Computing 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC)

12. 雲端運算的演化 Super Computer 格網運算 • 大量異構計算機（通常為桌面）的未用資源（CPU週期和磁盤存儲），將其作為嵌入在分佈式電信基礎設施中的一個虛擬的計算機集群，為解決大規模的計算問題提供了一個模型。 • Globus • 1990~ Cluster Computing Distributed Computing Grid Computing 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC)

13. 雲端運算的演化 Super Computer 公用運算 • 主要提倡一種理想的企業資訊架構，讓IT服務模仿公用服務的方式進行，如供應水、電力、瓦斯。”用多少付多少”以及”隨需即用” • From IBM, Cluster Computing Distributed Computing Grid Computing Utility Computing 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC) http://www.zdnet.com.tw/enterprise/feature/0,2000085762,20086535-2,00.htm

14. 雲端運算的演化 Super Computer 雲端運算 • 透過網路將龐大的運算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，再交由多部伺服器所組成的龐大系統經搜尋、運算分析之後將處理結果回傳給用戶 • 雲～＝網路 • Google：MapReduce、GFS及BigTable Cluster Computing Distributed Computing Grid Computing Utility Computing Cloud Computing 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC)

15. 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC)

16. 雲端運算特色 虛擬化 超大規模 高可靠度 使用者付費 高擴充性 高通用性 成本低 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC) http://baike.baidu.com/view/1316082.htm

17. 現有的雲端運算服務 • Windows • Google • Amazon • Yahoo • ….. 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC)

18. 資料來源：國家高速網路與計算中心(NCHC) 比較表

19. Sharing computing power among multiple tenants Instantscale-upandscale-down Improve time-to-market Pay for access,not ownership

20. 六大新興產業 • 由政府當火車頭負責推動 • 醫療健康照護服務 • 文化創意服務 • 數位化教育服務 • 精緻農業服務 • 觀光旅遊服務 • 能源管理服務 20

21. 數位化教育服務 • 教學教案內容服務(影音服務) • 家庭連絡簿 • 數位教材(電腦 /電子白板 /電子書) • 學習歷程成效分析系統 • 在家老師與學生可進行各項事宜 http://tech.cipper.com/index.php/archives/332

22. 雲端智慧校園 SaaS PaaS IaaS 中華電信 智慧校園雲端應用 數位圖書館 個人虛擬桌面 教室環境 設備整合 智慧校園 校園節能管理 校園安全管理 社群服務 個人雲端書櫃 學習輔助 評量題庫 電子教材 校務行政 虛擬桌面 社群平台 同步/非同步學習平台 學習內容 交換中心 影音串流 中華電信 雲端中心 Servers Networking Storage Security Data Center Fabric 資料來源：中華電信 2014/9/15 22

23. 雲端數位學習 Desktop PC NoteBook Tablet Phone 雲教室 雲書包 雲教師 雲端桌面平台（CDS) 家長聯絡簿 行事曆 雲端書櫃 題庫系統 備課管理 功課表 百大好書書庫 教案 創作 課程講義 教學素材 評量題庫 數位教科書 ISV: 教育應用服務 CSV: 教育加值內容 第三方加值服務 與 微服務 共享創作 與 付費 內容 雲端教育軟體商店平台SaaS Store 雲端教材資源庫平台Content Store 中華電信: 雲端智慧校園平台 教學流程管理平台 認證平台 社群平台 金流平台 資料來源：中華電信 2014/9/15 23

24. 學習服務 Home PC School PC Classroom PC 中華現有系統 社群平台 認證平台 雲端桌面服務平台Cloud Desktop Service 金流平台 教學規劃與資源整合 即時評量與追蹤 教學活動管理 補救教學管理 學習軟體 教務軟體 校務軟體 評量題庫 電子教科書 教學素材 課程講義 雲端教育軟體商店平台Apps Store 教學流程管理平台 雲端教材資源庫平台Content Store Teacher Community ISV Ecosystem CSV Ecosystem 資料來源：中華電信

25. 桌面服務平台應用情境 學生端服務-雲端書包 以學生為學習中心, 學校在學期開始, 將電子課本匯入每個學生的雲端書包, 學生擁有自己的課本，可以做筆記劃重點 學校：將學生的考試成績，連絡事宜等學生的學習紀錄, 放入學生學端書包 家長：在家連上雲端了解學生上課情形與學校聯絡事宜, 對於學生需補強科目可以線上採購參考書與練習題，線上課程, 或相關課外讀物 老師端-教學服務 以老師容易準備課程資料為中心, 依老師每學期的課程安排，提供相關的素材供老師準備教案 資料來源：中華電信

26. 教學流程管理平台應用情境 教學規劃製作 調整教學策略 即時追蹤學習狀態 教學單元 補充講解 -------- 指定教學活動&分享教案 上傳補救教學資源 學習資訊回饋 補充講解資源庫 學習記錄庫 教學活動資源庫 教案庫 ------------- 個別學習進度 補救教學實施 活動實施 學習記錄 講解與練習 [練習]-英文縱橫字謎 [練習]-看圖填空 [測驗]-國中英語第1冊 … 觀看講解與練習(影音、文字、補充教材) 練習 (縱橫字謎、看圖填空..) 、測驗(選擇、填空…) 學生 備課-教學-評量-補救 老師 資料來源：中華電信 學生

27. 教材資源庫平台應用情境 可以在任意時間、地點，透過任何裝置，存取異質形式內容的 雲端隨選資源庫 教室環境 圖書館 … 針對各種不同裝置型態與格式，轉換成最適合內容呈現的格式 雲端隨選資源庫服務平台 匯集各種來源與格式的數位內容，以及閱讀活動所產生的使用紀錄，轉換成中繼檔案儲存 K12教材內容 數位內容 網路數位內容 資料來源：中華電信

28. 教育雲服務架構 高中職 69 校 國中 62 校 國小 153 校 高中職 12萬人 　國中 10萬人 　國小 15萬人 老師2.5萬人 電子白板、平板電腦等設備 台北市 終端設備 供應商 學生 家長 老師 學校 未來教室、電子書包之雲端教學服務 教育雲端整合服務 教學軟體供應商（ISV） 教學內容供應商 （CSV） 基於平台服務，開發更多教學所需之應用工具 電子教科書、評量、素材整合上架 教育科技系統整合商 教育雲聯合服務中心 學校導入、培訓與服務 教學工具(Apps) 課後 補救工具集 課前 備課工具集 課中 教學工具集 雲端教育服務平台(Education Cloud Service Platform) 開放式教育服務(Open Service) 資策會 教學與學習服務 電信網路通訊服務商 提供垂直整合之教育雲技術方案 內容管理服務 教務管理服務 服務整合管理 教學平台營運商 網路頻寬與機房硬體設施 雲端基礎架構 Cloud Infrastructure(CAFE) 教學平台經營與維護 電信機房 (網路與硬體設備) 資料來源：資策會

29. 學生 家長 教育雲網路架構規劃 Bandwidth 100MB~1GB 臺北市教育局中央機房 微型雲端伺服器 (校務行政、課程、教材、資源庫(cache)) Bandwidth 100MB 學校A 認證機制 SSO 數位資源 校園雲端伺服器 認證機制 SSO 數位資源 補教業者、 ISV/CSV業者 班級N 班級B 防火牆 班級A 無線AP Internet 商業運轉雲端機房 TANET 老師 Bandwidth 100MB Bandwidth 100MB 學校B 老師 學校C 學校N 資料來源：資策會

30. 教育雲端教學服務平台 整合數位內容及工具平台，將單純內容提供轉化為服務模式，快速提供老師、學生及家長所需的教學及學習服務，強化科技化教學應用。 課前 電子書包 電子書包 資料來源：資策會 30

31. 教學服務平台關鍵特色 快速整合教材與網路資源 教學資源雲端化、素材化 • 允許老師滙入 PPT、Doc 自製教材。 • 單一介面整合 Youtube、Wikipedia、Flash、Web Site等各式網路資源。 • 可線上整合電子教科書與題庫。 • 教學素材重新切割，大幅提升再利用率。 跨白板教學服務整合 可於任何廠牌之電子白板或觸控載具上使用。 教學資源交流分享 馬上出題、立即互動 • 教育雲服務可串接前端不同成本等級之教學設備。 • 簡化出題流程、提升即時評測應用成效。 • 便捷的教學指引及教學資源封裝、分享與交換。 • 允許電子書包直接存取老師課中筆記。 資料來源：資策會

32. 師生應用回饋 民生國中英文、地理、國文科等科目進行導入，資訊融入教學逐步轉化成為常態性融入式應用 • 全校七年級班級進行前測，根據前測結果，選定 4 個班級，每個班級約 40 人 • 實施 2 個月（8週），每週 4 小時課程 王老師（選定原本能力差不多之班級） 成果 有效 提升 35%↑ 44%↑ 林老師（選定原本能力落後之班級） 成長 幅度 追平 14%↑ 32%↑ 資料來源：資策會 32

33. 情境案例 雲端 教學服務平台 備課、教學、班級經營、教師社群、親師溝通的重要工具 老師 備課與教學設計 學生 無所不在的學習應用 • 登入平台 • 選擇電子教科書 • 編輯教材內容 • 設計教學活動 • 安排隨堂測驗 親子聯繫與教師意見交流的溝通管道 • 教學管理 • 題庫管理 • 活動管理 • 設備管理 預習教材 課前 • 登入平台 • 開啟上課教材 • 瀏覽教材內容 • 即時測驗追蹤 • 學習成效分析 • 學習歷程管理 • 書庫管理 • 資源共享 • 課後輔導管理 多元教學應用與管理 師生互動 • 登入平台 • 開啟互動工具 • 點名回覆 • 答案回覆(點選、書寫) • 登入平台 • 管控學生電子書包 • 播放教材與教學 • 即時佈題傳送與課堂互動 • (抽問、搶答、點名、投票) • 實施教學活動與評量 • 檢視答題狀況與回饋 • 問題檢視與討論 • 指派回家作業 小組合作學習 課中 • 登入平台 • 接收題目 • 開啟互動工具 • 合作答題(答案共編) • 傳送答案 活動練習、評量測驗 • 登入平台 • 開啟活動/測驗考卷 • 執行活動/作答考卷 家長 檢視教學成效 複習教材、繳交作業 課後練習、課外閱讀 親師溝通 • 登入平台 • 提供補充教材 • 瀏覽作業與批改 • 聯絡簿親師交流 課後 • 登入平台 • 查看聯絡簿 • 撰寫習作 • 撰寫作業並上傳 • 登入平台 • 查看聯絡簿 • 家長簽名 • 意見回覆 • 登入電子書庫 • 下載電子書 • 瀏覽課外讀物 • 評量測驗練習

34. 學習驅動力提升重點 高連貫性、高互動性、重複利用性高、門檻低 課前：辦公室/學校 課中：電子書包未來教室 課後：家庭 整體解決方案 教育雲 創新 • 教學規劃 • 教案設計 • 教材準備 • 教案分享 • 評量設計 • 補救學習 • 課後自學 • 發展計畫 • 內容市集 • 親師生互動 • 科技教學 • 即時互動 • 題庫測驗 • 遊戲活動 • 答題追蹤 個人電腦 家長 學生 教師 電子書包 教師 學生 電子白板 個人電腦 電子書包 教育雲端教學服務平台 與數位學習 課堂教學 傳統 課前 課中 課後 連貫性低 重複利用率低 連貫性低 重複利用率低 X X • 紙本回家作業 • 班級網頁 • 線上測驗 • 線上自學 • 家庭聯絡簿 • 紙本考卷設計 • 紙本教案規劃 • 班級網頁 • LMS 作業 筆記本、考卷 、教科書、 鉛筆盒、參考書… 傳統黑板、 粉筆、教具、 掛圖… 教師 學生 教師 學生 資料來源：資策會 34

35. Edu Pal為台北市打造的智慧教育 • 互動式教材 • 數位課輔教材 • 課外讀物 • 國語日報 雲端服務與軟體平台 • 完整的功能 • 直覺的操作 • 滿足老師, 學生與家長 內容 Shuttle 創新教學 • 師大團隊研究在平板上的創新教學 硬體載具 • 人性化的設計 資料來源：資策會 35

36. Edu Pal提供的雲端服務 • 雲端書櫃 • 政府資源界接 • 學校/班級/個人書櫃架構規劃 • 電子書城與教育軟體市集 • 可信賴的版權保護機制 • 專屬教育的空間 • 個人創作的分享與商機 • 出版社的界接 • 教育社群 • 無國界的專屬教育社群 • 學習不孤單 • 學習的分享 雲端服務架構 資料來源：浩鑫 36

37. Edu Pal提供的平台功能2 • 教師備課編輯平台 • •轉換來自於Office, PDF的文件 • •連結雲端書櫃, 輕鬆發佈教案 • 教室控制平台 • 載具畫面與電子白板畫面之間的互動 • 監控學生載具的使用狀況 • 鎖定學生載具 • 載具作業系統的備份, 回復以及更新 • 回復出廠原始狀態 • 輕鬆備份作業系統與回復機制 • 自動更新韌體以及平台版本 • 讀報平台 • 新聞自動派送 • 豐富學生的閱讀能力, 增加與社會的連結, 培養社會責任 37 資料來源：浩鑫 37

38. Edu Pal提供的硬體載具 • 價格便宜 • Android + ARM為基礎 • 外型輕巧, 電池使用時間長 • 8吋, 550g, 約5小時的連續使用時間 • 平易近人的使用設計 • 電容式多點觸控 • 4:3的螢幕顯示比例 • 貼心的外觀設計 • 可外接HDMI螢幕, USB隨身碟 • 前後雙攝影鏡頭 • 防潑水 • 優越的效能規格 • 雙核心1G處理器 • 優越的3D繪圖效能 • 優越的影像多媒體以及Flash播放性能 • 富有創意的多功能皮套設計 • 防落摔保護 • 觸控筆的收納 • 橫式/立式支架 • 名牌, 手提帶, 肩背帶設計 38 資料來源：浩鑫 38

39. 長期商業模式建立 傳統內容產業升級為數位內容產業 長期目標 內容版權代理中心 傳統內容產業  數位內容產業 授權代理 EP同步數位授權 商業營運收入分潤 商業營運收入分潤 公共建設教育雲 Public Cloud 商業運轉私有雲 Private Cloud 教育部/局 授權 內容服務化商業模式 設備使用租賃 硬體產業  服務加值硬體產業 個人自學使用付費 推 升 全環境硬體設備租賃商模建立 課中教育雲服務（學校免費） 課後教育雲自學服務（家庭付費） 短期策略 電子書包教育雲服務整合示範應用 資料來源：資策會

40. 長期商業模式建立 資料來源：浩 傳統內容產業升級為數位內容產業 長期目標 內容版權代理中心 傳統內容產業  數位內容產業 授權代理 EP同步數位授權 商業營運收入分潤 商業營運收入分潤 公共建設教育雲 Public Cloud 商業運轉私有雲 Private Cloud 內容授權服務化 （Edu App Market） 創新商業模式循環 服務加值硬體產業 創新商業模式循環 教育部/局 授權 內容服務化商業模式 設備使用租賃 硬體產業  服務加值硬體產業 個人自學使用付費 推 升 全環境硬體設備租賃商模建立 課中教育雲服務（學校免費） 課後教育雲自學服務（家庭付費） 短期策略 電子書包教育雲服務整合示範應用 資料來源：資策會