中小學(xué)云課堂解決方案

周素梅

摘 要 通過分析傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室的弊端，提出云課堂的概念架構(gòu)，結(jié)合延慶縣中小學(xué)云教室建設(shè)方案設(shè)計(jì)，詳細(xì)論述云課堂在管理、教學(xué)、環(huán)保、應(yīng)用等方面的價(jià)值。

關(guān)鍵詞 云課堂；計(jì)算機(jī)；云教室

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）07-0020-03

教育云因其運(yùn)維簡單、資源豐富、擴(kuò)展靈活、數(shù)據(jù)可靠、節(jié)約成本、節(jié)能環(huán)保等多種特性，目前正在快速進(jìn)入應(yīng)用。以往大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室的建設(shè)，大都采用教師機(jī)和學(xué)生機(jī)單獨(dú)享用各自PC機(jī)的模式，這種模式耗電量大，安全性差，而且大量PC機(jī)硬件資源閑置浪費(fèi)，因此，如何利用“云”計(jì)算技術(shù)完善計(jì)算機(jī)教室應(yīng)用便成為現(xiàn)實(shí)問題。

1 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室的不足之處

目前，延慶縣中小學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教室共有70多個，多媒體網(wǎng)絡(luò)機(jī)房已經(jīng)普及全縣。這些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室的建設(shè)，大都采用教師和學(xué)生單獨(dú)享用各自PC機(jī)的模式，隨著數(shù)字校園建設(shè)迅速發(fā)展，PC終端需要配合學(xué)校的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)的升級和更新，無形中增加了終端維護(hù)的工作量。學(xué)生可以隨意安裝各類軟件，致使系統(tǒng)越來越龐大，運(yùn)行緩慢。師生之間傳遞材料需要使用移動存儲設(shè)備，容易感染病毒。此外，PC機(jī)發(fā)熱多，機(jī)體輻射以及噪音干擾較為嚴(yán)重。再者，PC機(jī)升級換代快，可利用配件少，投資保護(hù)差。因此，如何能夠構(gòu)建一個低成本、易于管理、安全性高的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室，是教育信息化建設(shè)發(fā)展中需要解決的重要問題。

2 關(guān)于中小學(xué)“云課堂”

云課堂是基于云計(jì)算技術(shù)打造的新一代計(jì)算機(jī)教室解決方案，可根據(jù)教學(xué)需要靈活地提供多種教學(xué)系統(tǒng)鏡像，并可進(jìn)行實(shí)時(shí)切換。云課堂將云計(jì)算技術(shù)和教學(xué)場景緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)管理集中化、教學(xué)智能化、校園綠色化、部署簡捷化的全新教學(xué)體驗(yàn)。它提供了教學(xué)環(huán)境、教學(xué)資源共享平臺，定義了計(jì)算機(jī)教室新的建設(shè)模式。云課堂由服務(wù)器、終端、云一體機(jī)、教學(xué)管理軟件和集中管理平臺組成，圖1為云課堂架構(gòu)拓?fù)鋱D。

云終端之間相互隔離，通過TCP/IP協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)架構(gòu)，與能夠運(yùn)行多用戶的服務(wù)器進(jìn)行通信，他們可以同時(shí)登錄到服務(wù)器上，利用服務(wù)器的海量處理能力對云終端進(jìn)行管理、存儲、運(yùn)行、配置。這種架構(gòu)使每臺云終端都有可能具有服務(wù)器級的運(yùn)算能力，圖2為云教室終端拓?fù)鋱D。

3 延慶縣中小學(xué)云教室建設(shè)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)云課堂設(shè)計(jì)思路，延慶縣從本縣中小學(xué)校的實(shí)際情況出發(fā)，每個教學(xué)機(jī)房從終端入手，分為三個部分，即終端區(qū)、云課堂主機(jī)區(qū)和校園網(wǎng)鏈路（數(shù)據(jù)通信及管理區(qū)），三個區(qū)域用千兆接入式連接起來，如圖3所示。

適用方式：首先從教師端發(fā)起請求，連接至云課堂主

機(jī)，通過制作好的課程鏡像批量生成虛擬桌面，云課堂主機(jī)將生成的虛擬桌面推送到云課堂終端，進(jìn)行電子教學(xué)管理，如屏幕廣播、視頻廣播等操作；學(xué)生可以直接訪問校園網(wǎng)系統(tǒng)或使用虛擬機(jī)上課；教師可以通過點(diǎn)擊“下課”按鈕，云課堂主機(jī)回收計(jì)算資源，依次刪除所有虛擬機(jī)，結(jié)束課程。如此循環(huán)，教師和學(xué)生即可輕松獲得一節(jié)節(jié)生動的云主機(jī)教學(xué)課程。

云課堂主機(jī)建設(shè)方案設(shè)計(jì) 云課堂主機(jī)解決方案由客戶端層、云主機(jī)層和管理層組成，貫徹這些層面的是接入控制和安全。

在客戶端層，針對新、舊不同機(jī)房教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)終端，新環(huán)境搭建可采用云課堂終端，舊機(jī)房改造可采用舊PC安裝客戶端的方式。

在云主機(jī)層，主要分別對各種教學(xué)場景、考試場景做鏡像定制，通過云課堂主機(jī)來為客戶端層提供接入。之所以在該層提供多種鏡像類型，主要是不同的課程有不同的教學(xué)應(yīng)用需求：云課堂主機(jī)能提供功能強(qiáng)大的智能鏡像管理系統(tǒng)，為避免在同一鏡像封裝過多應(yīng)用導(dǎo)致過度臃腫或應(yīng)用兼容性問題，一課一鏡像的方式效率更高，管理更容易，問題出現(xiàn)幾率也大大降低。

管理層通過為學(xué)校部署應(yīng)用及云課堂集中管理平臺，可同時(shí)對所有教室內(nèi)的云主機(jī)進(jìn)行集中的統(tǒng)一管理。貫穿云課堂管理方面還包括安全，安全涵蓋范圍較廣，主要包括用戶管理、權(quán)限管理和系統(tǒng)監(jiān)控等方面內(nèi)容。

云課堂終端建設(shè)方案設(shè)計(jì) 根據(jù)學(xué)校情況，延慶縣中小學(xué)云課堂終端有以下幾種情況。

1）專用云課堂終端?；诠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的教育行業(yè)專用終端設(shè)計(jì)，采用高運(yùn)算功能、低功耗的嵌入式處理器，用于存儲操作系統(tǒng)的小型本地閃存以及精簡版的操作系統(tǒng)。包含網(wǎng)絡(luò)適配器、顯卡和其他外設(shè)的標(biāo)配輸入/輸出選件。

專用云課堂終端優(yōu)化了系統(tǒng)的擴(kuò)展、維護(hù)、升級等一系列環(huán)節(jié)，最大限度地節(jié)省了投入到系統(tǒng)中的各種費(fèi)用，系統(tǒng)TCO的減少會隨著時(shí)間的延續(xù)越來越明顯。

2）普通PC機(jī)。由于云課堂主機(jī)方案對終端的處理能力要求不高，所以，可以利用現(xiàn)有的、舊的甚至是曾經(jīng)淘汰的PC機(jī)終端，也不會出現(xiàn)性能不足的問題。

3）外設(shè)支持。允許用戶將外設(shè)連接到終端上，然后像在本地桌面使用外設(shè)一樣使用這些連接在終端上的外設(shè)。設(shè)備支持類型包括USB設(shè)備、串并口設(shè)備、攝像頭等。

4 云課堂的應(yīng)用價(jià)值

延慶縣通過對各中小學(xué)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)多媒體網(wǎng)絡(luò)教室的改造，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室變成了“云教室”，這種“云教室”無論是在管理、環(huán)保方面，還是在教學(xué)、應(yīng)用方面的價(jià)值都有極大提升和改善。

簡管理——更多輕松，創(chuàng)新管理價(jià)值 每間云課堂部署時(shí)間比PC機(jī)房節(jié)省50%以上，比傳統(tǒng)的桌面虛擬化方案節(jié)省90%以上。不需要強(qiáng)電改造、分區(qū)配置、同傳等，一次鏡像更新，可同步所有機(jī)房，云課堂教學(xué)環(huán)境軟件更新效率比傳統(tǒng)PC機(jī)房方式提高10倍。單教室通過 Web管理界面管理，多教室通過Center進(jìn)行集中管理，可大幅度提升管理效率。云課堂使用情況實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，歷史信息查詢，為進(jìn)一步的信息化投資提供數(shù)據(jù)支撐，避免投資浪費(fèi)。

促教學(xué)——創(chuàng)新技術(shù)，帶來最佳教學(xué)體驗(yàn) 服務(wù)器開機(jī)90秒即可獲得可用的桌面，在服務(wù)器已開啟的情況下，從開啟終端到獲得可用桌面僅需30多秒。云課堂比物理PC機(jī)更快的IO訪問速度，啟動軟件速度更快教學(xué)軟件運(yùn)行流暢。120秒完成60個桌面的教學(xué)鏡像切換，可以更靈活地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，更快速地完成不同課程場景的切換。每臺云課堂主機(jī)能夠支持60個桌面并發(fā)教學(xué)應(yīng)用，提供流暢的屏幕廣播、視頻教學(xué)、3D軟件、應(yīng)用軟件操作體驗(yàn)。EST協(xié)議支持視頻加速處理，支持并發(fā)720P、1080P高清視頻播放。云課堂通過IO Cache技術(shù)和融合計(jì)算技術(shù)，徹底解決了傳統(tǒng)虛擬化技術(shù)的IO瓶頸問題和富媒體體驗(yàn)問題，通過軟硬件的完美結(jié)合帶給用戶良好的使用體驗(yàn)。

更環(huán)保——節(jié)能省錢，創(chuàng)造社會效益 電力成本節(jié)約80%，一間60臺機(jī)器的機(jī)房6年共可以節(jié)約4萬元電費(fèi)，10間機(jī)房6年可以節(jié)約電費(fèi)40萬元，如圖4、圖5所示。

服務(wù)器可以通過升級配置和平滑擴(kuò)展。終端循環(huán)使用，保護(hù)用戶投資，減少電子垃圾（表1）。

創(chuàng)未來——全新模式，引領(lǐng)教學(xué)未來

1）進(jìn)入云課堂，每天都是新的。云服務(wù)中心軟件新功能推送，RCDOS在線升級。

2）備課不再困難，素材隨需可得。統(tǒng)一提供標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)課程環(huán)境，消除地區(qū)資源差異，教學(xué)應(yīng)用軟件及課件在線發(fā)布，云課堂用戶論壇方便交流使用經(jīng)驗(yàn)及教學(xué)方法創(chuàng)新。

3）云課堂延展了學(xué)習(xí)空間：在校園內(nèi)的每個角落，隨時(shí)連接云課堂繼續(xù)學(xué)習(xí)。

云課堂競爭對比分析（表2）

總之，“云教室”通過網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)、虛擬硬盤、設(shè)備驅(qū)動等多項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集中管理存儲、操作系統(tǒng)統(tǒng)一分發(fā)、統(tǒng)一升級、軟件統(tǒng)一安裝等，實(shí)現(xiàn)了簡便管理、促進(jìn)教學(xué)發(fā)展、節(jié)約費(fèi)用的新的教學(xué)應(yīng)用模式。endprint