云計(jì)算在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘 要：目前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)模逐漸增大，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)飛速發(fā)展，與之相關(guān)的后臺(tái)服務(wù)也迅速增加，但是由于教學(xué)過程的相對(duì)集中性、師生群體使用的固定性造成大量的硬件資源使用效率低，浪費(fèi)情況嚴(yán)重，安全性也大大下降，所以需要一種新的管理模式和技術(shù)改變現(xiàn)狀，對(duì)資源進(jìn)行合理的統(tǒng)籌和規(guī)劃，提高教學(xué)體驗(yàn)度，資源使用率和投資回報(bào)率。本文從高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際情況出發(fā)，闡述了云計(jì)算對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生的影響，對(duì)云計(jì)算模式在高校實(shí)驗(yàn)中心的發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)；云計(jì)算；虛擬化；

中圖分類號(hào)：TP3 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-09-00-0

一、高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心概述

隨著高校實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)規(guī)模擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的飛速發(fā)展，支撐前臺(tái)業(yè)務(wù)運(yùn)行的后臺(tái)服務(wù)和硬件設(shè)備也迅速增加。但在資源軟硬件規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，原有的使用方式和管理模式制約了資源的高效利用，出現(xiàn)了資源浪費(fèi)、安全性下降等問題。

在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心中網(wǎng)絡(luò)專業(yè)軟件應(yīng)用不斷上線，網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展和在高校教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，導(dǎo)致E-Learning、D-Learning、M-Learning等多種學(xué)習(xí)模式出現(xiàn)，都希望利用新的信息技術(shù)為人們創(chuàng)造更加豐富、互動(dòng)和仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境，達(dá)到最優(yōu)的學(xué)習(xí)效果。但在專業(yè)軟件應(yīng)用發(fā)展壯大的同時(shí)，傳統(tǒng)的對(duì)信息中心核心機(jī)房硬件設(shè)備資源的管理和應(yīng)用模式已顯落后，跟不上高?？焖俨渴鹋c應(yīng)用的需求，并且物理環(huán)境的限制（物理空間、電力供應(yīng)、樓宇承載負(fù)重等）也對(duì)新設(shè)備的部署形成了層層障礙[1]。

（1）服務(wù)器的利用率低且耗能；現(xiàn)今機(jī)房?jī)?nèi)運(yùn)行的大部分服務(wù)器利用率都非常低，一臺(tái)服務(wù)器只能有一個(gè)操作系統(tǒng)，由于應(yīng)用程序的使用率和使用時(shí)間段不同，造成硬件資源使用不平衡，CPU、內(nèi)存、硬盤空間的資源利用率不超過25%，大量的系統(tǒng)資源被閑置，并且始終耗費(fèi)電能，浪費(fèi)嚴(yán)重。

（2）可管理性差；首先是可用性低，每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器都是單機(jī)，如果哪臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)問題，相對(duì)應(yīng)的應(yīng)用業(yè)務(wù)也將中斷；其次是系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)和變更時(shí)需要停機(jī)運(yùn)維，也將造成應(yīng)用中斷，其中包括學(xué)校的一些重要教學(xué)系統(tǒng)，一旦中斷服務(wù)影響很大。

（3）兼容性差；系統(tǒng)和應(yīng)用在進(jìn)行遷移工作時(shí)，要考慮不同版本的驅(qū)動(dòng)，并且新的軟件包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件無法運(yùn)行在老的硬件平臺(tái)，因此改變現(xiàn)有設(shè)備管理模式來應(yīng)對(duì)大量增多的應(yīng)用需求就成為本課題研究的意義。

（4）IT基礎(chǔ)架構(gòu)變得過于復(fù)雜；高校實(shí)驗(yàn)中心基礎(chǔ)架構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備采購間隔年代長(zhǎng)，更多的人力忙于維護(hù)和系統(tǒng)升級(jí)，沒有時(shí)間和精力做戰(zhàn)略性業(yè)務(wù)項(xiàng)目，使得人力成本逐年上升。

（5）教學(xué)資源不能共享；我國(guó)一直以來實(shí)行的是各高校獨(dú)立辦學(xué)的原則，高校與高校之間是相對(duì)獨(dú)立的實(shí)體，在教學(xué)資源的運(yùn)用上，使用的是排他性原則，高校各自擁有的教育資源和信息資源不同且不能深入共享[2]。

隨著教學(xué)服務(wù)要求的響應(yīng)時(shí)間越來越短和管理成本越來越高，高校需要一種更好的管理和使用策略，為了改變現(xiàn)狀，改進(jìn)資源管理模式，提高資源利用率，對(duì)資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃使用，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的安全性，必須構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的資源管理模式，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化管理[3]。

二、云計(jì)算在教育領(lǐng)域的技術(shù)特點(diǎn)

伴隨云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用的不斷深入、云計(jì)算在教育領(lǐng)域體現(xiàn)出了很大優(yōu)勢(shì)，這一先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)改進(jìn)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式、改造了學(xué)習(xí)環(huán)境[4]。云計(jì)算技術(shù)是一種能夠降低IT復(fù)雜性的新方法，它將按需提供的自助管理虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)匯集成高效池，以服務(wù)的形式提供計(jì)算，通過實(shí)現(xiàn) IT 基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化，可以降低 IT成本，同時(shí)提高現(xiàn)有資產(chǎn)的效率、利用率和靈活性。如果采用虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這些服務(wù)器的高效利用，將己有的系統(tǒng)遷移至虛擬平臺(tái)，并以此來提高管理水平，提高辦學(xué)質(zhì)量就顯得很有必要了。

虛擬化和云計(jì)算技術(shù)從一開始就是面向應(yīng)用的，隨著這些技術(shù)在理論上的逐步成熟，迫切需要將它們應(yīng)用于各個(gè)實(shí)際工作領(lǐng)域，并在實(shí)踐中發(fā)展和完善。因此，通過虛擬化技術(shù)，針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)中心的特點(diǎn)進(jìn)行云計(jì)算研究，搭建統(tǒng)一管理平臺(tái)，達(dá)到合理動(dòng)態(tài)分配資源，通過虛擬化提高IT 資源和應(yīng)用程序的效率和可用性，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)的靈活性，能夠快速響應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的快速變化，提高管理水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理模式的變革。

通過云計(jì)算在高校中的實(shí)際應(yīng)用，搭建一個(gè)統(tǒng)一、開放、靈活、高效的高校教學(xué)平臺(tái)，在高校實(shí)驗(yàn)中心的管理模式方面做一些有益研究和探索，并且通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)際使用驗(yàn)證云計(jì)算管理模型在高校教學(xué)服務(wù)中的有效性和積極作用。

三、云計(jì)算在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

云計(jì)算以獨(dú)特的功能、特點(diǎn)和運(yùn)營(yíng)模式[5]，使其在高等學(xué)校教育信息化領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。云計(jì)算在硬件環(huán)境構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究、優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享和個(gè)人知識(shí)管理四個(gè)方面提供的全新運(yùn)行模式，為高校教育信息化提出了革命性的創(chuàng)新思路 [6]。

（一）降低經(jīng)費(fèi)投入

云計(jì)算在高校教育行業(yè)的實(shí)施可以整合和利用不同類型、不同廠家的物理服務(wù)器，降低硬件經(jīng)費(fèi)投入，減少采購和更新基礎(chǔ)設(shè)備的頻次。

特別是在高校密集型用戶環(huán)境中，“私有云”的建立更能體現(xiàn)云計(jì)算的價(jià)值，師生可以利用各種終端接入云環(huán)境，通過軟件即服務(wù)（SaaS）使用經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用軟件定制服務(wù)[7]，使用相同應(yīng)用，無需個(gè)性化配置，極大地減少了學(xué)校為維護(hù)和升級(jí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件投入的費(fèi)用[8]，從而節(jié)約硬件總體成本。

（二）利于高校實(shí)驗(yàn)和科研建設(shè)的開展

高校實(shí)驗(yàn)和科研工作基本是間斷性的，對(duì)信息資源的利用也是突增性的，云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)正符合此要求，可以為全校師生提供了優(yōu)質(zhì)的軟硬件和技術(shù)環(huán)境。師生通過虛擬桌面、遠(yuǎn)程桌面像管理本地服務(wù)器一樣操作實(shí)驗(yàn)資源，并且實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和地點(diǎn)不受限制。云計(jì)算還支持?jǐn)?shù)據(jù)回滾，一方面保證數(shù)據(jù)安全，另一方面可以互相印證，極大的方便了科學(xué)研究。

（三）優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享

目前多數(shù)高校都有通過多種形式的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)，但這種傳統(tǒng)的平臺(tái)受各種原因所限，比如場(chǎng)地、時(shí)間、人員范圍等，資源的共享具有局限性。云計(jì)算可以向用戶提供多方面、多層次的資源共享服務(wù)，有P2C、C2C、P2P等多種模式，做到無所不在的教學(xué)和隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)。云計(jì)算可以通過公共云服務(wù)平臺(tái)給師生提供更加完善的教學(xué)資源共享服務(wù)，為更多的服務(wù)對(duì)象和各級(jí)各類教育提供服務(wù)。

（四）優(yōu)化個(gè)人知識(shí)管理

隨著終身學(xué)習(xí)理念的加強(qiáng)，每個(gè)人需要掌握、管理和運(yùn)用的知識(shí)都在呈幾何級(jí)數(shù)增加，相應(yīng)資源也是越來越多，而學(xué)習(xí)環(huán)境的不斷變化、人員的移動(dòng)、場(chǎng)所的變更造成數(shù)據(jù)遺忘、數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)損壞等事件經(jīng)常發(fā)生。

云計(jì)算可以通過各種終端設(shè)備，包括手機(jī)、PAD等移動(dòng)設(shè)備將個(gè)人學(xué)習(xí)資料實(shí)時(shí)上傳到云服務(wù)器，利用云計(jì)算的云存儲(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地調(diào)用和存儲(chǔ)信息，而且還可以根據(jù)師生需求動(dòng)態(tài)擴(kuò)展存儲(chǔ)空間，并且可以根據(jù)個(gè)性需求定制博客、個(gè)人空間等個(gè)人知識(shí)管理交流平臺(tái)，是高等學(xué)校開展教育信息化的新途徑和新方式。

四、結(jié)語

云平臺(tái)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一種趨勢(shì)，基于云平臺(tái)所建立的實(shí)踐教學(xué)資源服務(wù)平臺(tái)不僅可以提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性，同時(shí)也將從根本上改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式。但是，云平臺(tái)作為一項(xiàng)較為新興的IT應(yīng)用，其發(fā)展極為迅速，而在高等教育領(lǐng)域特別是實(shí)踐教學(xué)方面的應(yīng)用又處在初始階段，包括基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境建設(shè)和教學(xué)模式改革等在內(nèi)的各種問題都處在探索中，還需要我們進(jìn)一步去討論和研究。

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本文為北京聯(lián)合大學(xué)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目校級(jí)重點(diǎn)課題“基于云平臺(tái)的經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革研究”（2013立項(xiàng)）的階段性成果。

作者簡(jiǎn)介：郭峰，男，1978.10，大學(xué)本科，職稱：實(shí)驗(yàn)師 工作單位：北京聯(lián)合大學(xué)經(jīng)貿(mào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心100101 tel：18800109525 email：18800109525@163.com