云計(jì)算平臺(tái)在高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)境中的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用

伴隨高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理體制的改革和發(fā)展，以往較為傳統(tǒng)封閉的實(shí)驗(yàn)室管理觀念和管理方法已經(jīng)不能滿足高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理體制的發(fā)展需求，亟需改變。智能、高效、集成的信息化模式能為實(shí)驗(yàn)室教學(xué)提供一定的實(shí)時(shí)支持，從而提高教學(xué)資源的利用率，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)效益。云計(jì)算是一種可以適應(yīng)高校實(shí)驗(yàn)室信息化發(fā)展的技術(shù)方法。探討云計(jì)算在高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)境中的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用能夠充分有效的利用資源、發(fā)展創(chuàng)新，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室信息化發(fā)展模式的建立，推進(jìn)信息化建設(shè)，是高等教育教學(xué)適應(yīng)創(chuàng)新型社會(huì)的表現(xiàn)。

1 實(shí)驗(yàn)室信息化發(fā)展的現(xiàn)狀

2002年教育部發(fā)布了以實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革為評(píng)估指標(biāo)的普通高校本科教學(xué)工作情況的評(píng)估方案。當(dāng)前高等學(xué)校（尤其是地方高等學(xué)校）實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)表現(xiàn)出基礎(chǔ)差、資源不足、管理程度低、資源利用效率低的狀況，制約了高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的發(fā)展。針對(duì)這種現(xiàn)狀，教育部發(fā)布的評(píng)估方案在一定程度上推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)的發(fā)展。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新性所必備的條件包括實(shí)驗(yàn)室的信息化，所以實(shí)驗(yàn)室信息化的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)有很重要的影響。信息化技術(shù)的進(jìn)步讓實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)生了明顯的變化，促進(jìn)信息化發(fā)展的同時(shí)也存在很多不足的地方。

1.1 高校實(shí)驗(yàn)室信息化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)分析

首先，能夠提高高校實(shí)驗(yàn)室功能的全面化。以校園信息化為背景，實(shí)驗(yàn)室的功能作用在高校的發(fā)展上起到關(guān)鍵性的作用。實(shí)驗(yàn)室的功能有兩個(gè)方面，一是教學(xué)功能，第二是科研功能。實(shí)驗(yàn)教師可以與學(xué)生一起運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室的各種資源來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，其中包括信息資源、技術(shù)物資裝備資源，使科研活動(dòng)更具特色[1]。

其次，使高校實(shí)驗(yàn)室的信息化含量提高。實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)中，很多地方院校使用管理和檢查系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程服務(wù)課程和服務(wù)功能。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下建設(shè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源就能完成實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)教師能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)、測(cè)試、評(píng)價(jià)和管理。

1.2 高校實(shí)驗(yàn)室信息化發(fā)展中的不足

首先，高校實(shí)驗(yàn)室在加強(qiáng)管理方面已經(jīng)開始采用現(xiàn)代化信息技術(shù)，但實(shí)施的效果卻不盡人意。在規(guī)模和水平上，只有普通的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)被提供，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件管理維護(hù)只是簡(jiǎn)單的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和安排工作任務(wù)，大部分信息管理系統(tǒng)不能達(dá)到“管理”的層次。

其次，信息化經(jīng)費(fèi)投入不平衡。有一個(gè)良好的信息化平臺(tái)才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資源的開發(fā)和共享。當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室的信息化建設(shè)資金投入少，導(dǎo)致信息化建設(shè)和學(xué)校的規(guī)模發(fā)展不同步，制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，使實(shí)驗(yàn)室的管理向著制度化、科學(xué)化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，以此來(lái)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，推進(jìn)素質(zhì)教育[2]。

2 運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室信息化平臺(tái)和資源

2.1 云計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)

云計(jì)算有狹義和廣義兩種定義，它們分別指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需要的資源或者服務(wù)。云計(jì)算可以解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室信息構(gòu)架利用率低、管理維護(hù)資金需求高的問題。為了減少信息建設(shè)和管理維護(hù)成本的資金投入，減少能源的消耗，實(shí)驗(yàn)室引入了云計(jì)算平臺(tái)，促進(jìn)了高校實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)的發(fā)展。使用云計(jì)算系統(tǒng)可以將各種數(shù)據(jù)保存到云儲(chǔ)存平臺(tái)上，然后在云計(jì)算平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在服務(wù)器集群上建立應(yīng)用系統(tǒng)，同時(shí)構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施和上層應(yīng)用程序，使資源的利用效率達(dá)到最大化[3]。

2.2 云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)分別表現(xiàn)在信息化的部署和實(shí)驗(yàn)室信息化的解決方案上，具體有以下幾個(gè)方面：能夠擔(dān)負(fù)大量數(shù)據(jù)的處理任務(wù)，減少用戶管理數(shù)據(jù)的負(fù)擔(dān)；能夠提供更多的實(shí)驗(yàn)程序，與基礎(chǔ)設(shè)施緊密結(jié)合；能夠?yàn)榻處熀蛯W(xué)生帶來(lái)更多的學(xué)習(xí)和管理服務(wù)；能夠減少初期的投資，降低投資風(fēng)險(xiǎn)解決資金不足的問題；虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的虛擬化，降低管理成本；基于云計(jì)算可以將多余的資源釋放，進(jìn)行資源優(yōu)化達(dá)到充分利用資源的目的。

3 實(shí)驗(yàn)室信息化的云計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)

云計(jì)算平臺(tái)中的實(shí)驗(yàn)信息平臺(tái)通過基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用平臺(tái)和軟件服務(wù)為用戶帶來(lái)多種多樣的使用管理。

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施云化改造

含有服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、和存儲(chǔ)的物理層和資源服務(wù)層共同組成了云計(jì)算的基礎(chǔ)構(gòu)架。其中資源服務(wù)層構(gòu)建在具有高性能、虛擬化、動(dòng)態(tài)性、擴(kuò)展性和靈活性的物理層之上，通過虛擬化技術(shù)來(lái)管理底層的硬件設(shè)備轉(zhuǎn)化成資源池，資源池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的基礎(chǔ)物理設(shè)備，讓管理平臺(tái)按需要把物理資源分到獨(dú)立物理服務(wù)器的虛擬機(jī)上。硬件資源也是由云計(jì)算平臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行管理。公用服務(wù)器按照計(jì)算性能和時(shí)間來(lái)租用虛擬服務(wù)器，實(shí)驗(yàn)信息平臺(tái)經(jīng)過云化改造以后，大大提高了實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的利用效率，減少成本，減少浪費(fèi)。

3.2 運(yùn)用云計(jì)算提供業(yè)務(wù)創(chuàng)建應(yīng)用平臺(tái)

PaaS運(yùn)用虛擬化技術(shù)給用戶提供一個(gè)包括用戶操作系統(tǒng)、應(yīng)用開發(fā)程序、運(yùn)行和管理環(huán)境的完整的虛擬平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)信息網(wǎng)用戶可以在運(yùn)用構(gòu)建PaaS來(lái)解決信令、協(xié)議、和昂貴部署平臺(tái)的問題。實(shí)驗(yàn)信息網(wǎng)不需要擁有或者管理服務(wù)器和基礎(chǔ)設(shè)施，就可以通過PaaS模式的運(yùn)用來(lái)解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的開發(fā)難度大、速度慢等問題，降低了試驗(yàn)中的開發(fā)成本，實(shí)驗(yàn)人員的都能各盡其職加入到開發(fā)隊(duì)伍中，構(gòu)建一個(gè)開發(fā)與融合的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。用戶只要在平臺(tái)上租用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)與平臺(tái)服務(wù)，就可以獲得通過云計(jì)算技術(shù)以服務(wù)的形式提供的實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理[4]。

3.3 運(yùn)用軟件服務(wù)形式來(lái)提供多樣化服務(wù)

實(shí)驗(yàn)信息網(wǎng)通過SaaS服務(wù)滿足用戶的應(yīng)用程序需求，這種服務(wù)形式不用手動(dòng)、部署It環(huán)境，用戶可以運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器來(lái)使用云計(jì)算平臺(tái)上的軟件，可以定制、建設(shè)具體的應(yīng)用服務(wù)。用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)在云端獲得儲(chǔ)存在Haas中的開發(fā)成果和數(shù)據(jù)資源，以此實(shí)現(xiàn)服務(wù)和信息的整合，使用戶獲得個(gè)性化的體驗(yàn)。Google Apps就是運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的Wed瀏覽器來(lái)提供應(yīng)用程序服務(wù)的，用戶端的復(fù)雜功能被簡(jiǎn)化，客戶端和運(yùn)行平臺(tái)相互獨(dú)立，用戶在普通電腦上使用的軟件可以隨時(shí)切換到移動(dòng)客戶端上使用。在實(shí)驗(yàn)信息網(wǎng)中SaaS模式具有費(fèi)用低、免維護(hù)、軟件統(tǒng)一接口、安全性高的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。“實(shí)驗(yàn)云”的建立使實(shí)驗(yàn)室信息的管理具有敏捷性，實(shí)現(xiàn)了以虛擬化和分布式為基礎(chǔ)的硬件構(gòu)架和以基本軟件管理為基礎(chǔ)的平臺(tái)構(gòu)架，這種構(gòu)架平臺(tái)具有開放性、集約化和靈活性的特點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著云計(jì)算時(shí)代的到來(lái)，云計(jì)算平臺(tái)在高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)境中的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室的信息化，給實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)了先進(jìn)的管理模式和信息化的規(guī)劃方法，在一定程度上滿足了實(shí)驗(yàn)室信息管理和科學(xué)研究的需要。高?？梢岳迷朴?jì)算技術(shù)解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)計(jì)算能力不足的問題，可以通過云計(jì)算技術(shù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和更新教學(xué)模式，建設(shè)資源節(jié)約型實(shí)驗(yàn)信息教學(xué)環(huán)境。

[1]王玉芬,郭曉娟.云計(jì)算對(duì)高校教學(xué)資源影響解析[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010,27(5).

[2]趙俊蘭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)的研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(3).

[3]吳建國(guó).基于電子商務(wù)協(xié)同平臺(tái)的云計(jì)算模式分析[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),012,2(4).