【連載特別企画】

事例で学ぶ、 Microsoft Azure活用術 ~クラウド移行編~

38 Moodleで構築したeラーニングシステムをAzureへ移行 - 北海道大学 大学院工学研究院工学系教育研究センター

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日本における課題の1つに数えられるグローバル人材の育成。海外で生活するという経験を積める留学が、グローバル人材の育成において重要なファクターとなることはいうまでもありません。しかし留学には、その期間は大学教育を受けることができない、社会に出る時期が遅れてしまうなど、デメリットも存在します。こうしたデメリットを解消し、学生の「留学したい」という意向を最大限尊重した教育を提供するのが、北海道大学大学院 工学研究院工学系教育研究センターです。

北海道大学大学院工学研究院 工学系教育研究センターでは、2006年に「CEEDeラーニングシステム」と呼ばれるしくみを構築し、留学中でも遠隔教育によって教育を受け、単位が得られる環境を整備しています。同センターではこれまで、Moodleで構築したCEED eラーニングシステムについて、オンプレミスの環境からサービスを提供してきました。しかし、外部向けサービスを、機密情報を保有する校務システムと同じオンプレミスで運用し続けることは、セキュリティの観点でリスクがありました。

そこで北海道大学大学院工学研究院 工学系教育研究センターでは、2017年に提供基盤をMicrosoft Azureへ移行。Azure Media ServicesやMicrosoft Cognitive ServicesといったPaaSを最大限活用して新たな環境を構築したことで、セキュリティの確保だけでなく、ユーザーの利便性の向上、教材制作の自動化を実現した「発展を伴ったシステム移行」に成功しています。

北海道大学大学院工学研究院

プロファイル

世界を牽引する最高水準の研究、技術への挑戦と、それを可能とする若手研究者、技術者の育成を目指す北海道大学大学院工学研究院。グローバル化でも活躍する人材を輩出すべく、同研究院では海外インターンシップ派遣を積極的に支援。積極性や問題解決力、国際コミュニケーション力を養う「質の高い教育」に向けた取り組みを進めています。

導入の背景とねらい
外部向けサービスをオンプレミスで運用し続けるのは、セキュリティの観点でリスクがあった

北海道大学大学院工学研究院 工学院長 工学博士 教授 小林 幸徳氏

社会や経済のグローバル化が急速に進行しています。国際社会における日本のプレゼンスを高めるうえで、グローバル人材の育成は、いっそう重要度を増しているといえるでしょう。

このような情勢を見据えて、多くの大学が留学制度を充実させています。しかし、留学中は大学教育を受けることができない、単位互換がない、といった理由から、留学期間を短期に設定する、もしくは留学自体を控えてしまう学生も多いのが現状です。この状況をかねてから危惧し、eラーニングシステムを活用した単位認定制度を整備することで学生の留学を積極的に支援してきたのが、北海道大学大学院工学研究院 工学系教育研究センター(以下、CEED)です。

CEEDでは学生が積極的に海外で経験を積むことができるよう、2006年より「CEEDeラーニングシステム」を提供しています。これと並行し、対面講義だけでなくCEEDeラーニングシステムを経て能力を身につけた学生にも単位認定する制度を整備。こうした取り組みによって、海外留学を行う学生数は増加傾向にあるといいます。

北海道大学大学院工学研究院 工学院長 工学博士 教授 小林 幸徳氏は、CEEDeラーニングシステムの対象ユーザーについて次のように説明します。

「CEEDeラーニングシステムが主に対象とするのは、海外への留学生や、社会人で博士課程の取得を目指す関東圏の学生など、『対面で授業を受けることが難しい学生』です。もちろん、通学する学生が復習、予習に活用するという用途もありますが、いちばんの目的は、遠隔教育で対面授業と同等の知識を提供することにあります。こうした理由から、CEEDeラーニングシステムで提供するコンテンツは、90分講義の撮影データをベースとする動画教材が多くを占めています」(小林氏)。

CEEDeラーニングシステム上にある動画コンテンツの累計数は1,800以上、時間にして延べ2,383時間にのぼります。CEEDではこれらのコンテンツを、オープンソースソフトウェア(OSS)のラーニングマネジメントシステム(LMS)「Moodle」で構築した、オンプレミスのシステムから学生へ配信してきました。しかし、教育機関を対象とするサイバー攻撃は増加しつつあり、外部向けサービスをオンプレミスで提供することは、大学にとって大きなセキュリティリスクになっていたといいます。

セキュリティに対する社会的責任が高まる中、今日の大学教育は、「質の高い教育の提供」とともに「教育の安全な提供」を担保することも求められます。外部向けサービスはその性質上、脅威侵入の入り口となる危険性を擁しています。これをオンプレミスで運用し続けることは、同環境にある校務システム、つまり成績や個人の情報を扱うシステムへの侵入経路を開くことにつながるのです。

小林氏は、機密情報を扱うクローズドシステムのセキュリティを確保するためには、CEEDeラーニングシステムの提供基盤をオンプレミスから分離しなければならなかったと語ります。

「仮に外部向けサービスをオンプレミスで運用し続ける場合、当然ながら高い水準のセキュリティを担保する必要があります。しかし、セキュリティ対策には高度に専門的な技術、知識を必要とします。必然的に、管理作業は属人化せざるを得ません。人事異動が決して少なくない大学機関において、外部向けサービスに耐えうるセキュリティ対策を講じることは、継続性の面で限界があったのです。そのため、2017年に控えるリプレースを機に、CEEDeラーニングシステムの提供基盤をオンプレミスとは別の環境へ移すこととなりました」(小林氏)。

また、同システムはセキュリティだけでなく、教材拡充という観点でも課題を抱えていました。前述のとおり、CEEDeラーニングシステムは現段階で1,800もの動画コンテンツを有しています。しかし、全科目、全講義を母数とする場合、教材化できている講義の数は全体の1/2を満たしません。

残り半分の教材化を進め、なおかつ過去の講義動画のアップデートも進める場合、教材制作に要する工程を最適化することが求められます。しかし、下に挙げるこれまでの制作工程では、1つの教材を作成するのにも多くのコストと工数、期間を要していました。

北海道大学大学院工学研究院 工学系教育研究センター eラーニング教育プログラム 技術職員 角井 博則氏は、この点について次のように説明します。

北海道大学大学院工学研究院 工学教育研究センター eラーニング教育プログラム 技術職員 角井 博則氏

「たとえば1つの動画コンテンツの文字起こしを外部業者へアウトソースする場合、依頼から原稿が到着するまでにまず1週間ほどの期間を要します。また、大学教育の専門性から外部業者が専門用語のすべてを正しく認識することが難しく、到着した原稿はそのままで使えるクオリティではないことが大半です。よって、今度はCEEDの職員と教員で校正することとなりますが、これにも数日から数週間を要します。その後ようやく映像コンテンツとして編集を行い、約6時間のエンコード作業を経て1つの教材が完成します。ここまででわかるとおり、これまでは教材1つ制作するだけでも、膨大な工数、期間を要していたのです」(角井氏)。

さらに、教材の拡充だけでなくシステム運用においても、管理に要する工数が課題化していました。CEEDではこれまで、HTML5をベースとしたシステムをもって、PC、スマートデバイスなどマルチデバイスで視聴可能な環境を提供。しかし、スマートデバイスのOSは短期間で多くのアップデートが発生するため、バージョンアップのたび動作確認に追われることとなります。角井氏は「Androidに関してはiOSに比べて端末のバリエーションが多く、バージョンアップも度重なるため、対応しきれないと判断し、やむなく対象外にしました」と、運用側が自力でこれに追従していくのは限界があったと明かします。

システム概要と導入の経緯
Azure Media ServicesやMicrosoft Cognitive ServicesといったPaaSを活用することで、教材制作から配信までの工程が自動化できる

あらゆる環境の学生に向けて、あらゆる学生が必要とする動画教材を提供する。こうした「多様な学び」を今後も継続して提供するためには、単に提供基盤を移行するだけでなく、教材の制作工程、そして配信のしくみ自体を抜本的に見直すことが求められました。

この課題に対し、CEEDではクラウドの活用を前提に、提供基盤の選定を開始します。事業者側とユーザー側で責任範囲が明確に分かれているクラウドでは、工数負荷を最小限に抑えながら、システム単体のセキュリティ水準を担保できます。また、小林氏は以前、北海道大学が設置する「北海道大学オープンエデュケーションセンター」で、eラーニングシステムのクラウド構築に関する検証作業に携わっていました。検証の対象は、CEED eラーニングシステムとは異なり学外ユーザーにも開かれた遠隔教育システムでしたが、Moodleで構築したシステムだという点は共通しています。この検証成果と知見を転用すれば、CEED eラーニングシステムの移行に要する期間、工数も最適化できると考えたのです。

CEEDでは2016年より、複数事業者を候補としてサービス選定を開始。MoodleがIaaS環境で問題なく稼動すること、高いセキュリティ水準を有すること、以上2点を比較項目として検討を進めます。その結果、Azureを有力候補とすることを決定。小林氏は、「Moodleの動作については実環境での検証結果を、セキュリティ水準については実績や外部認証機関の認証情報を参考に、比較検討を進めました。いずれの事業者もこれら2点を高水準で満たしていましたが、中でもAzureは、CSゴールドマークを国内で初めて取得するなど、セキュリティについて特に高い水準を有していました」と、Azureに注目した理由を説明します。

また、AzureがPaaSを豊富に提供している点も、先の決定の大きな要因だったといいます。ビデオストリーミングサービスであるAzure Media Services、動画内の音声をテキスト化するMicrosoft Cognitive Servicesなど、マイクロソフトが提供するPaaSの活用は、これまで人力で行ってきた作業の自動化を果たす可能性を秘めていました。角井氏は、こうしたRPA(Robotic Process Automation:ロボットによる業務自動化)の導入によって、教材作成から配信までの工程を自動化できることに期待したと語ります。

「たとえばAzure Media Servicesを活用すれば、OS、ネットワーク帯域ごとに最適化した形でコンテンツを配信する環境を、規格の動向に左右されることなく簡単に維持することができます。また、Microsoft Cognitive ServicesのMedia Indexerでは音声データからテキストを抽出することが可能です。これに翻訳サービスのMicrosoft Translatorを組み込めば、教材制作における文字起こしや英訳、編集作業、アップロード、そして配信までが一挙に自動化できるでしょう。これを実現すべく、MoodleとAzure Media Servicesを連携した設計でもシステムが問題なく動作するか、検証することにしました」 (角井氏)。

単にMoodleをIaaSで構築するだけであれば、Azureに限らず多くのクラウドで問題なく動作することが見込まれます。しかし、PaaSなど他のサービスと連携する場合、動作に不具合が生じることは決して少なくありません。Azureの採用を正式決定するうえで、角井氏が触れた検証は不可欠なものでした。

こだまリサーチ株式会社 マネージャ 篠原 徹氏

CEEDはこの検証を、教育用ソフトウェアおよびシステムの企画、研究開発、コンサルティングを主要業務とするこだまリサーチ株式会社へ依頼。その結果、MoodleとAzure Media Servicesを組み合わせた場合でも、動作に問題がないことが確認されました。CEEDではこの結果を受け、2016年末、CEED eラーニングシステムの提供基盤にAzureを採用することを正式決定します。

検証作業とシステム構築を担当した、こだまリサーチ株式会社 マネージャ 篠原 徹氏は、AzureとMoodleの親和性について次のように説明します。

「Azure Media Servicesだけでなく、Microsoft Cognitive Servicesと連携した場合でも、Moodleの動作に不具合はありませんでした。これは、Azureというプラットフォームと Moodleとの親和性の高さを表しているといえます。ただ、Azure Media ServicesとMoodle の両サービスを別画面で管理することは、運用上、非効率的です。そのため、今回、Moodle上の管理画面でAzureの各PaaSの操作も一元化できるプラグインを開発しました。システム構築時にこれを実装することで、管理性を大幅に高めています」(篠原氏)。

CEED eラーニングシステムの概要図(左)とシステム構成図(右)。Moodle で構築したシステム以外はほぼすべてPaaSで構築している

導入効果
Azureへの移行によって、ストレスなく多様な環境から利用できる eラーニングシステムを実現

Azureの正式採用を決定後、CEEDでは 2017年1月より、実証実験を行うための、小規模な環境の構築に着手します。そこで動作に問題がないことを確認した5月より、本番環境の構築を開始。同年10月で、正式にサービスインすることを計画しています。

まだ本番稼動前という段階ながら、オンプレミスからクラウドへ移行することで、より利便性の高いサービスになるだろう、と小林氏は期待を寄せます。

「本番稼動はまだこれからですが、これまで以上にユーザーに沿った eラーニング システムになることは間違いありません。Azure Media Servicesによって、Android、iOS など学生の所持するさまざまな環境からサービスを利用できるようになります。また、ユーザーのネットワーク帯域に最適化したビットレートで動画教材が配信されるため、だれもがどんな環境であっても、ストレスなく学ぶことのできるサービスになることを期待しています」(小林氏)。

CEED eラーニングシステムのポータル画面(左)と教材を再生しているようす(右)。ユーザーはデバイス、OSを問わずさまざまな環境から、同システムを利用することができる

Azureへの移行は、コスト面でも高い効果が期待されています。構築から数年後のユーザー環境、ファイルサイズにも対応しなければならないため、オンプレミスではどうしても、最大スペックのハードウェアで環境を構築する必要があります。しかし、クラウドではユーザーの利用状況やコンテンツ数などに併せて、適宜リソースや性能を調整することが可能です。

角井氏は「オンプレミスと比較すると、5年間で50%ものコスト削減効果を見込んでいます」と説明。さらに、教材拡充という側面でもコストメリットが生まれるだろうと続けます。

「実証実験では、エンコードに要する時間が6時間から2時間へと短縮されることが確認できました。また、Microsoft Cognitive Servicesを活用した文字起こし、字幕付けは、1動画コンテンツあたり約20分、数百円程度で行うことができます。これまで必要としてきた工数、期間、そしてコストのすべてが、Azureへの移行によって劇的に削減されるでしょう。ここで削減したコスト、リソースを新たな教材制作に割り当てることで、全講義の教材化に向けた歩を進めていきたいと考えています」 (角井氏)。

今後の展望
今回の成果次第でAzureの全学水平展開も

本番稼動を開始する 2017年10月以降、CEED eラーニングシステムは、ユーザーの「多様な学び」をこれまで以上に支援するサービスとして学生に提供されることとなります。

また、同システムでは今後、学生の教材閲覧時間や閲覧状況の可視化といった、新たな機能についても、随時実装されていく予定です。篠原氏は、「各ユーザーが特定の教材をどのくらい閲覧したか、教材のどこで一時停止したか、といった情報を収集し可視化するしくみを、新たにシステム上へ構築しました。ここで収集した情報は、今後、eラーニングだけでなく講義自体をいっそう質の高いものとしていく上でも有効に活用いただけるでしょう」と説明します。

さらに今回の取り組みの成果によっては、全学の取り組みにまでAzureの活用を推奨していく可能性もあります。小林氏は、次のように語ります。

「本学では、ITを活用したシステム等導入の好事例を共有し、最適化を図る動きがあります。今回の取り組みで一定の成果が出た場合には、他サービスの提供基盤にAzureの活用を推奨するなど、全学水平展開が進む可能性もあるでしょう」(小林氏)。

CEEDが提供する eラーニングシステムは、グローバル人材の育成という、日本の将来を左右する大きな命題を持っています。同サービスの提供基盤をAzureへ移行したことで、ユーザーの利便性をいっそう高めた同研究院。この取り組みは、北海道大学だけでなく、日本の教育全体に好影響を与えるモデルケースになるかもしれません。

「本番稼動はまだこれからですが、これまで以上にユーザーに沿ったeラーニング システムになることは間違いありません。Azure Media Servicesによって、Android、iOSなど学生の所持するさまざまな環境からサービスを利用できるようになります。また、ユーザーのネットワーク帯域に最適化したビットレートで動画教材が配信されるため、だれもがどんな環境であっても、ストレスなく学ぶことのできるサービスになることを期待しています」



北海道大学大学院工学研究院
工学院長
工学博士
教授
小林 幸徳氏

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インデックス

連載目次
第40回 経営計画にかかる時間を1/3に削減。SQL Serverをコアテクノロジーとした経営管理システムSactonaを導入した成果 - イオンペット
第39回 わずか4か月で事業のクラウドシフトを果たした、エヌワークの挑戦
第38回 Moodleで構築したeラーニングシステムをAzureへ移行 - 北海道大学 大学院工学研究院工学系教育研究センター
第37回 SAP ERP環境にAzureを採用したIT基盤のフルクラウド化を実施 - ゴルフダイジェスト・オンライン
第36回 Azureをプラットフォームとする教育クラウドを市で整備、運用することで、教育と校務の情報化と、教員の働き方改革を推進 – 西条市教育委員会
第35回 シリーズ販売本数が7,800万本を超える「バイオハザード」のゲーム基盤に、Azureを採用 - カプコン
第34回 データ分析の基盤産業化を目指す、倉敷市の挑戦
第33回 海外拠点ゆえのICT課題の解消を目指した「段階的な標準化」- 新日鉄住金エンジニアリング
第32回 Microsoft Azureが、伊勢志摩サミットにおける「安全で正確な情報発信」を支える - 三重県
第31回 Microsoft AzureとOffice 365が、医療のシミュレーション教育を支える - 国家公務員共済組合連合会
第30回 機密性の高い文書を取り扱うファイルサーバーを、Azure によるハイブリッドクラウド環境へリプレース – サン・フレア
第29回 地方自治体の「開かれた議会」を支えるべく、提供基盤にAzure Media Servicesを採用– ジェイ・フィット
第28回 教職員だけでなく学生の利用も見据え、ユーザビリティに優れたAzureを研究基盤に採用 – 香川大学
第27回 音楽業界の変化に対応せねばならない。アジリティの獲得へ向け、Microsoft AzureのPaaSを積極的に採用したIT基盤を構築 – ジャパンミュージックデータ
第26回 Microsoft AzureのPaaSを最大限に活用したモダナイゼーションを実施 - 富士フイルムソフトウエア
第25回 クラウドを基幹とした創薬エコシステムで、日本のバイオ産業の活性化をめざす - 産業技術総合研究所 創薬分子プロファイリング研究センター
第24回 情報共有 × 学習管理サービスの提供基盤を Azure へ移行することで、70 万人以上が利用するサービスの安定稼動を実現 - ウィルソン・ラーニング ワールドワイド
第23回 将来的なクラウド ニーズの変遷を見据え、Windows Azure Packと Microsoft Azure によるハイブリッドな開発検証基盤を構築 – ビービーシステム
第22回 Azure Cognitive Servicesを組み込んだ映像解析ソリューション「アロバビューコーロ」を導入 - 東京サマーランド
第21回 Azure SQL Data Warehouse を活用したデータ分析基盤を構築し、ビッグ データを「蓄積」から「全社活用」の段階へ - ゲオホールディングス
第20回 「あらゆる研究者がいつ、どこからでもゲノム解析が行える」世界を実現すべく、Azure 上でのゲノム解析を検証 - 東京大学医科学研究所 ヒトゲノム解析センター
第19回 Azure DevTest Labs の活用により、青天井になりがちなインスタンスの統制も実現 - 東京ガスiネット
第18回 ミッション クリティカル性の高い SAP ERP の開発 検証環境を Azure 上に移行 - オイレス工業
第17回 安定性、利便性、セキュリティに優れる Enterprise Mobility + Security の導入により、モバイル活用のさらなる発展とアジリティ向上を実現 - 丸紅
第16回 提供基盤を Azure へ移行することで、よりセキュアかつ利便性の高いサービスへのリニューアルを実現 – セゾン情報システムズ
第15回 Microsoft Operations Management Suite の導入で、高度な「見える化」を実現 - エイアンドティー
第14回 「農家の安定経営」を継続的に支援すべく、Microsoft Azure を活用したハイブリッド クラウド環境を構築 - JA愛知みなみ
第13回 オンプレミスから Microsoft Azure へのシステム移行により、自然災害発生時でも "止まらない" IT 基盤を整備 – 小柳建設
第12回 新規事業であるクラウド プラットフォームの提供基盤に Microsoft Azure を採用 - ミロク情報サービス
第11回 Microsoft Azure 上で Photon を構築することで、100 か国を超えるエリア間でのリアルタイム通信対戦を実現 - バンダイナムコスタジオ
第10回 トップ シェアを誇る Web 電話帳のクラウド基盤を、「スターターパック」により短期間でAzure へ移行 – Phone Appli
第9回 SQL Server と Azure を採用した新たなデータ分析基盤を、わずか 2 か月で開発 – マガシーク
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第7回 マイクロソフトの技術サポートにより Azure SQL Data Warehouse を短期導入、人口流動データを活用したビジネス拡大に寄与 - Agoop
第6回 「omni7」に、Microsoft Azure を基盤とした Windows タブレット「EM10」を採用 – セブン&アイ・ホールディングス
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第4回 Microsoft Azure の提供により、年間 30% もの水準で新規顧客の増加を実現 – インテリジェンス ビジネスソリューションズ
第3回 3 か月でSAP ERP システムを Azure へ移行、約 20% のコスト削減と地域医療の継続性が向上 - JA長野厚生連
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