Les départements de sciences informatiques doivent fournir un enseignement et une formation pratique sur les technologies les plus récentes utilisées dans le monde du travail. Aujourd'hui, il s'agit du cloud et des technologies connexes, comme la virtualisation. Toutefois, la plupart des universités ne possèdent pas les ressources nécessaires pour construire une nouvelle infrastructure compatible avec ces technologies. De plus, le rythme auquel celles-ci évoluent est tellement soutenu qu'il est presque impossible de se tenir à jour des dernières plates-formes et des derniers outils et langages.

Au City College of New York (CCNY), les professeurs voulaient fournir aux étudiants une expérience pratique de la virtualisation, des conteneurs et d'autres technologies du cloud qui n'étaient pas correctement traitées dans leurs manuels et autres supports de cours actuels. Le CCNY avait besoin d'une nouvelle stratégie pour suivre les récentes évolutions de l'informatique d'une manière économique et pratique.

"Un grand nombre de programmes de sciences informatiques ont tendance à être plutôt théoriques et conventionnels dans leur approche des principales structures de données de base et des principaux algorithmes et systèmes d'exploitation", déclare Peter Barnett, professeur associé en sciences informatiques du CCNY. "Il est important d'amener les étudiants à 'ouvrir leur esprit vers l'extérieur'. Nous devons fournir aux étudiants un enseignement visionnaire pour les aider à devenir des informaticiens accomplis."

Construire un enseignement complet en sciences informatiques avec l'aide de Google Cloud Platform

Barnett a été informé des bourses d'études Google Cloud par Lindsay Siegel, directeur général du Zahn Innovation Center, un incubateur du CCNY qui comprend un accélérateur de startup, un encadrement, divers services gratuits et des installations de prototypage rapide.

La première fois que Barnett a introduit Google Cloud dans sa classe, il a donné à ses étudiants un exercice destiné à les faire réfléchir sur la manière dont les plates-formes cloud mettent en œuvre les fonctionnalités des systèmes d'exploitation et des serveurs d'application classiques. Il leur était demandé de répondre à la question "Où êtes-vous ? Dans un conteneur ou une machine virtuelle ? Comment pouvez-vous savoir si vous êtes sur un serveur particulier ou sur un cluster de machines distribuées ?

Les étudiants pouvaient choisir de travailler avec Google Cloud ou un autre fournisseur de technologie cloud. Pour le plus grand nombre d'entre eux ayant choisi Google Cloud, Barnett a indiqué qu'ils avaient trouvé que les didacticiels étaient intuitifs et permettaient de commencer rapidement à importer des données et à créer des applications. Ils avaient bénéficié de l'assistance de l'équipe Google Cloud et de leurs propres professeurs du CCNY lorsqu'ils avaient rencontré des difficultés pour réaliser leurs projets.

Certains étudiants ont travaillé avec Google App Engine et pu observer la manière dont les conteneurs fonctionnaient, tandis que d'autres ont choisi l'un des didacticiels pour apprendre à créer une application dans Google Compute Engine. Tous les étudiants ont découvert comment explorer leur environnement de machines virtuelles (VM) ou de conteneurs à l'aide des commandes Linux, et ils ont également pratiqué l'utilisation des commandes SQL dans leur système de base de données.

Encourager les étudiants à penser comme des ingénieurs

En s'immergeant dans Cloud Platform, les étudiants ont été encouragés à réfléchir de manière conceptuelle à propos du cloud et à comprendre que, même dans le cloud, ils continuent à utiliser des éléments matériels. Ils ont lu des articles, regardé des didacticiels et expérimenté ce qu'ils pouvaient faire à l'intérieur et à l'extérieur des conteneurs. Ils ont consigné l'utilisation de la mémoire et du processeur, et ont découvert la manière dont la mémoire virtuelle est fournie, ainsi que la manière dont les adresses IP sont obtenues.

Trois étudiants, Nissan, James et Michael, ont dépassé les exigences minimales de création d'un exemple d'application. "Ils ont importé leurs propres référentiels et ont créé leurs propres applications. Tout s'est bien passé, et ils ont pu apprécier l'utilité de Google dans un environnement de travail", déclare Barnett.

Comprendre le pourquoi et le comment

Lorsque les étudiants sont encouragés à poser leurs propres questions, ils en apprennent beaucoup plus sur un sujet. Durant certains de leurs exercices, les étudiants ont noté le temps que mettait une application à répondre en fonction de son emplacement (Royaume-Uni ou États-Unis). Ceci les a obligés à réfléchir davantage à l'endroit où étaient situées les ressources de calcul physiques. Un étudiant a mis en œuvre la base de données MySQL de Google Cloud dans son projet cloud et l'a explorée pour déterminer le lieu de stockage des fichiers du système.

Barnett a encouragé sa classe à s'informer sur les technologies cloud qui les intéressaient le plus. Certains étudiants ont expérimenté l'utilisation de Kubernetes pour gérer les conteneurs, tandis que d'autres ont étudié l'équilibrage de la charge dans MongoDB. Les étudiants ont ensuite partagé leurs expériences pour mieux comprendre divers environnements.

Au-delà de la démonstration

Les étudiants qui suivent le cours de synthèse Senior Project du professeur Barnett au CCNY utilisent actuellement Google Cloud pour implémenter la partie backend de projets informatiques sérieux présentant un potentiel significatif d'un point de vue scientifique, social et entrepreneurial.

Les projets de ses cinq équipes comprennent : l'utilisation du machine learning (apprentissage automatique) pour la reconnaissance de l'écriture manuelle grâce à la technique de reconnaissance optique des caractères ; l'assistance aux entraîneurs, physiothérapeutes et à leurs clients dans la mise au point et le maintien des formes correctes d'exercice ; l'amélioration de la recherche de brevets par l'analyse de contenu combinée au machine learning ; la cartographie de l'intérieur des stations de métro et d'autres espaces publics afin d'aider les malvoyants à se diriger dans ces espaces ; et la production de musique quasi aléatoire par intelligence artificielle qui varie en fonction des réactions de l'utilisateur.

La plupart de ces projets utilisent l'intelligence artificielle sous la forme d'analyse de contenu et de machine learning, et Google Cloud fournit un ensemble robuste d'API adaptées à ces besoins, telles que ML-Engine et BigQuery. L'équipe Google for Education a donné généreusement de son temps pour fournir une assistance sur Google Cloud à chacune des équipes de Barnett afin de faciliter le développement et les tests en cours.

Fournir une expérience concrète

Pour devenir des informaticiens accomplis, les étudiants doivent étudier à la fois la théorie et des applications pratiques des outils utilisés dans le monde professionnel actuel. Des services cloud tels que Google Cloud permettent au CCNY d'accéder à des outils de développeur de pointe et à une infrastructure cloud à grande échelle, sans nécessiter de gigantesque investissement initial. Les étudiants peuvent apprendre à travailler avec une grande variété de langages et de plates-formes cloud, notamment Python, Ruby, Sinatra et Google Cloud. L'accès à ces outils et ces langages serait impossible pour un grand nombre d'établissements, dont les ressources limitées ne permettent pas de disposer d'une variété de technologies à explorer. Google Cloud offre un moyen économique d'accéder aux environnements informatiques modernes d'une manière évolutive pour répondre aux besoins de tous les étudiants et de tous les départements.

"L'environnement cloud est la manifestation moderne du système d'exploitation", explique Barnett. "Les étudiants ne vont pas travailler sur des serveurs physiques. Le cloud, ce n'est pas seulement l'avenir, c'est le présent."