یک معماری هوشمند مبتنی بر رایانش ابری جهت ارزیابی سیستم‏های آموزش الکترونیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان

1 مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه ولایت، ایرانشهر، ایران

2 گروه مهندسی فناوری اطلاعات، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان ، ایران

چکیده

پیشرفت روزافزون فناوری، سیستم‌های مختلف از جمله سیستم آموزشی را بر آن داشته است که خود را با شرایط جدید وفق داده و از فناوری در جهت پیشبرد مقاصد خود استفاده نمایند. از این رو، آموزش الکترونیک یا همان آموزش مبتنی بر وب در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در کنار مزایای بسیار این نوع آموزش، محدودیت‌هایی وجود دارد از جمله نبود زیرساخت مناسب جهت توسعه، بهره‌وری نامناسب منابع و هزینه مدیریت منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری. مقاله حاضر با هدف پرداختن به چالش‌های فوق از طریق بهره‌مندی از مزایای رایانش ابری، ارائه شده است. برای این منظور، پس از معرفی فناوری رایانش ابری، به مزایای آن در سیستم آموزش الکترونیک و کارهای صورت گرفته خواهیم پرداخت. سپس، معماری هوشمند پیشنهادی برای یک سیستم آموزش الکترونیک مبتنی بر رایانش ابری ارائه می‌شود که قابلیت به‏کارگیری برای دروس مختلف در هر نوع سیستم آموزشی را داراست. از نقاط قوت معماری فوق می‌توان به داشتن یک سطح کاربردی جامع و نیز مکانیزم ارزیابی هوشمند و بسیار منعطف‏ اشاره نمود که نتیجه آن افزایش رضایت‌مندی و بهبود عملکرد کاربران است. از دیگر مزایای آن، نگرش دقیق به نقش کاربران سیستم و بخش‌های قابل دسترس توسط آن‌ها و متناسب با آن در نظر گرفتن بخش‌های لازم در سطح مدیریت ابر می‌باشد. پس از بررسی شیوه‌های مختلف پیاده‌سازی معماری پیشنهادی، به ارزیابی آن نسبت به سیستم آموزش الکترونیک مرسوم و همچنین معماری‌های مختلف مبتنی بر ابر پرداخته شده است. در نهایت نیز ضمن نشان دادن برتری آن، مراحل پیشنهادی جهت انتقال به معماری پیشنهادی در محیط‌های آموزشی و همچنین محدودیت‏های آن، ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها


M. A. H. Masud, and X. Huang, “An e-learning system architecture based on cloud computing”, System, Vol. 10, No. 11, pp. 255-259, 2012.

L. M. Vaquero, L. Rodero-Merino, J. Caceres, and M. Lindner, “A break in the clouds: towards a cloud definition”, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Vol. 39, No. 1, pp. 50-55, 2008.

P. Mell, and T. Grance, “The NIST definition of cloud computing”, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland, Rep. 800-145, 2011.

S. Marston, Z. Li, S. Bandyopadhyay, J. Zhang, and A. Ghalsasi, “Cloud computing—The business perspective”, Decision support systems, Vol. 51, No. 1, pp. 176-189, 2011.

B. Grobauer, T. Walloschek, and E. Stocker, “Understanding cloud computing vulnerabilities”, IEEE Security & Privacy, Vol. 9, No. 2, pp. 50-57, 2011.

P. Pocatilu, F. Alecu, and M. Vetrici, “Measuring the Efficiency of Cloud Computing for E-Learning Systems”, Wseas Transactions on Computers, Vol. 9, pp. 42-51, 2010.

T. Dillon, C. Wu, and E. Chang, April. “Cloud computing: issues and challenges”, In 2010 24th IEEE international conference on advanced information networking and applications, Perth, Western Australia, 2010, pp. 27-33.

Q. Zhang, L. Cheng, and R. Boutaba, “Cloud computing: state-of-the-art and research challenges”, Journal of internet services and applications, Vol. 1, No. 1, pp. 7-18, 2010.

I. M. Abbadi, Cloud management and security, John Wiley & Sons, West Sussex, United Kingdom, 2014.

R. L. Grossman, “The case for cloud computing”, IT professional, Vol. 11, No. 2, pp. 23-27, 2009.

L. Wang, G. V. Laszewski, A. Younge, X. He, M. Kunze, J. Tao, and C. Fu, “Cloud computing: a perspective study”, New Generation Computing, Vol. 28, No. 2, pp 137-146, 2010.

M. Roza, C. Smith, and K. Fielder, “Working group Security as a Service (SecaaS)”, Cloud Security Alliance (CSA), [Online] https://cloudsecurityalliance.org/research/working-groups/security-as-a-service/, [Accessed: July 19, 2019].

C. Curino, E. P. Jones, R. A. Popa, N. Malviya, E. Wu, S. Madden, H. Balakrishnan, and N. Zeldovich, “Relational cloud: A database-as-a-service for the cloud”, Proc. 5th Biennial Conference on Innovative Data Systems Research (CIDR), Asilomar, California, USA, 2011, pp 235-240.

G. Pallis, “Cloud computing: the new frontier of internet computing”, IEEE Internet Computing, Vol. 14, No. 5, p 70, 2010.

W. Jansen, and T. Grance, “NIST-Guidelines on security issues in public cloud computing”, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland, Rep. 800-144, 2011.

مرکز تحقیقات رایانش، مرکز تحقیقات ابر، ]برخط[. http://crc.aut.ac.ir. ]دسترسی در 05/02/1398[

دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مرکز محاسبات ابری امیرکبیر-ارائه‌دهنده سرویس رایانش ابری، ]برخط[. http://hpcrc.aut.ac.ir. ]دسترسی در 05/02/1398 [

دانشگاه صنعتی اصفهان، مرکز ابر رایانش ملی شیخ بهایی، ]برخط[. https://nhpcc.iut.ac.ir/fa/home. ]دسترسی در 05/02/1398[

دانشگاه رازی کرمانشاه، مرکز رایانش ابری دانشگاه رازی کرمانشاه، ]برخط[. http://cloud.razi.ac.ir. ]دسترسی در 05/02/1398 [

دانشگاه تبریز، آزمایشگاه تحقیقاتی رایانش ابری، ]برخط[.  http://ece.tabrizu.ac.ir/fa/page/3004/آزمایشگاه-تحقیقاتی-رایانش-ابری. ]دسترسی در 05/02/1398 [

زینب لشکری‌پور، نسرین عادلی‌پور، "فناوری محاسبات ابری و جایگاه آن در ایران،" پنجمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی برق و کامپیوتر با تاکید بر دانش بومی، صفحه 8-1، تهران، مؤسسه آموزش عالی مقدس اردبیلی، 19 بهمن ۱۳۹۶.

M. Nasr, and S. Ouf. “An Ecosystem in e-learning using cloud computing as platform and Web2. 0”, The Research Bulletin of Jordan ACM, Vol. 2, pp. 134-140, 2011.

M. Bosamia, and A. Patel. “An overview of cloud computing for e-learning with its key benefits”, International Journal of Information, Vol. 6, No. ½, 2016.

X. Bai, “Affordance of ubiquitous learning through cloud computing”, In 2010 Fifth International Conference on Frontier of Computer Science and Technology, Changchun, Jilin, China, 2010, pp. 78-82.

J. A. González-Martínez, M. L. Bote-Lorenzo, E. Gómez-Sánchez, and R. Cano-Parra, “Cloud computing and education: A state-of-the-art survey”, Computers & Education, Vol. 80, pp. 132-151, 2015.

گلناز وکیلی، "ارزیابی کارایی مدل‏های رایانش ابری در ارائه سرویس‏های یادگیری الکترونیکی،" پژوهش‏نامه پردازش و مدیریت اطلاعات، دوره 29، شماره 4، تابستان 1393.

D. G. Chandra, and M. D. Borah, “Cost benefit analysis of cloud computing in education”, In 2012 International Conference on Computing, Communication and Applications, Dindigul, Tamilnadu, India, 2012, pp. 1-6.

E. A. Aldakheel, “A cloud computing framework for computer science education”, Ph.D. Thesis, Bowling Green State University, 2011.

M. Zuvic-Butorac, Z. Nebic, D. Nemcanin, T. Mikac, and P. Lucin, “Establishing an institutional framework for an e-learning implementation–experiences from the University of Rijeka, Croatia”, Journal of Information Technology Education, Vol. 10, No. IIP, pp. 043-056, 2011.

S. Duggal, N. Ali, and M. K. Sharma, “Designing Issues for E-Learning Modules in Cloud Platform”, In International Conference of Advance Research and Innovation, New Delhi, India, 2015, pp. 142-146.

A. Y. U. Gital, and F. U. Zambuk, “Cloud computing: Solution to ICT in higher education in Nigeria”, Advances in Applied Science Research, Vol. 2, No. 6, pp. 364-369, 2011.

A. M. Elamir, N. Jailani, and M. A. Bakar, “Framework and architecture for programming education environment as a cloud computing service”, Procedia Technology, Vol. 11, pp.1299-1308, 2013.

M. Despotović-Zrakić, K. Simić, A. Labus, A. Milić, and B. Jovanić, “Scaffolding Environment for е-Learning through Cloud Computing”, Educ. Technol. Soc, Vol. 16, No. 3, pp. 301-314, 2013.

A. El Mhouti, M. Erradi, and A. Nasseh, “Using cloud computing services in e-learning process: Benefits and challenges”, Education and Information Technologies,Vol. 23, No. 2, pp. 893-909, 2018.

H. F. El-Sofany, S. A. El-Seoud, and R. T. Farouk, “Studying the Effect of Using E-Learning Through Secure Cloud Computing Systems”, In The Challenges of the Digital Transformation in Education: Proceedings of the 21st International Conference on Interactive Collaborative Learning (ICL), Kos Island, Greece, Vol. 2, 2018, pp. 54-63.

S. T. Siddiqui, S. Alam, Z. A. Khan, and A. Gupta, “Cloud-Based E-Learning: Using Cloud Computing Platform for an Effective E-Learning”, In Smart Innovations in Communication and Computational Sciences, Singapore, 2019, pp. 335-346.

N. B. Nordin, R. N. Mir, and Z. Noor, “Adoption of Cloud Computing in Higher Learning Institutions: A Systematic Review”, Indian Journal of Science and Technology, Vol. 10, No. 36, pp. 1-19, 2017.

C. Madhumathi, and G. Ganapathy, “An academic cloud framework for adapting e-learning in universities”, International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering, Vol. 2, No. 11, pp. 4480-4484, 2013.

L. Rajendran, and R. Veilumuthu, “A Cost Effective Cloud Service for E-Learning Video on Demand”, European Journal of Scientific Research, Vol. 55, No. 4, pp. 569-579, 2011.

K. P. N. Jayasena, and H. Song. “Private Cloud with e-Learning for Resources Sharing in University Environment”, In E-Learning, E-Education, and Online Training, Dublin, Ireland, 2017, pp. 169-180.

Z. Yang, and Z. Zhu, “Construction of OSS-based e-learning cloud in China”, In Education Technology and Computer (ICETC), 2010 2nd International Conference on, Shanghai, China, Vol. 2, 2010, pp. V2-398.

A. Ezenwoke, N. Omoregbe, C. K. Ayo, and M. Sanjay, “NIGEDU CLOUD: model of a national e-education cloud for developing countries”, IERI Procedia, Vol. 4, pp.74-80, 2013.

A. E. Khedr, and A. M. Idrees, “Enhanced e-Learning System for e-Courses Based on Cloud Computing”, JCP, Vol. 12, No. 1, pp. 10-19, 2017.

Y. Khmelevsky, and V. Voytenko, “Hybrid cloud computing infrastructure in academia”, WCCCE 2015 - the 20th Western Canadian Conference on Computing Education, Nanaimo, British Columbia, Canada, 2015, pp. 8-9.

O. Morariu, C. Morariu, and T. Borangiu, “A genetic algorithm for workload scheduling in cloud based e-learning”, In Proceedings of the 2nd International Workshop on Cloud Computing Platforms, Bern, Switzerland, 2012, p. 5.

T. Kalushkov, D. Valcheva, and G. Markova, “A Model for Pseudo-Cloud Hosted E-Learning Module for Collaborative Learning”, In 2018 2nd International Symposium on Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies (ISMSIT), Ankara, Turkey, 2018, pp. 1-5.

A. El Mhouti, A. N. M. Erradi, and J. M. Vasquèz, “Cloud-based VCLE: A virtual collaborative learning environment based on a cloud computing architecture”, In Systems of Collaboration (SysCo), International Conference on, Casablanca, Morocco, 2016, pp. 1-6.

V. R. Naidu, A. Z. Bhat, and B. Singh, “Cloud Concept for Implementing Multimedia Based Learning in Higher Education”, In Smart Technologies and Innovation for a Sustainable Future, Cham, 2019, pp. 81-84.

K. M. Chao, A. E. James, A. G. Nanos, J. H. Chen, S. D. Stan, I. Muntean, G. Figliolini, P. Rea, C. B. Bouzgarrou, P. Vitliemov, and J. Cooper, “Cloud E-learning for Mechatronics: CLEM”, Future Generation Computer Systems, Vol. 48, pp.46-59, 2015.

S. Stein, J. Ware, J. Laboy, and H. E. Schaffer, “Improving K-12 pedagogy via a Cloud designed for education”, International Journal of Information Management, Vol. 33, No. 1, pp. 235-241, 2013.

K. Chine, “Learning math and statistics on the cloud, towards an EC2-based Google Docs-like portal for teaching/learning collaboratively with R and Scilab”, In 2010 10th IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies, Sousse, Tunisia, 2010, pp. 752-753.

R. I. Dinita, G. Wilson, A. Winckles, M. Cirstea, and A. Jones, “A cloud-based virtual computing laboratory for teaching computer networks”, In Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM), 2012 13th International Conference on, Brasov, Romania, 2012, pp. 1314-1318.

W. Tian, S. Su, and G. Lu, “A framework for implementing and managing platform as a service in a virtual cloud computing lab”, In Education Technology and Computer Science (ETCS), 2010 Second International Workshop on, Wuhan, Vol. 2, 2010, pp. 273-276.

M. Vouk, S. Averitt, M. Bugaev, A. Kurth, A. Peeler, H. Shaffer, E. Sills, S. Stein, and J. Thompson, “Powered by VCL—using Virtual Computing Laboratory (VCL) Technology to Power Cloud Computing”, In Proceedings of the 2nd International Conference on Virtual Computing (ICVCI), NC: RTP, 2008, pp. 15-16.