現(xiàn)代高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的新趨勢

◆王振華 劉慧芳 洪 泓

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 北京 100083）

現(xiàn)代高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的新趨勢

◆王振華 劉慧芳 洪 泓

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 北京 100083）

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是許多實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)，分析了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要性。針對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中存在的一些問題，提出目前實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的發(fā)展方向，利用新的信息技術(shù)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室作用，提高資源的利用效率。本文從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的角度，闡述了信息技術(shù)高速發(fā)展下的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，微機(jī)選擇的多樣化，先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的利用，多媒體教學(xué)系統(tǒng)及電子白板的等教學(xué)展示系統(tǒng)等，分析這些技術(shù)的必要性和可行性。

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室；云計(jì)算；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；多媒體教學(xué)

0 引言

目前，高校最多的實(shí)驗(yàn)室就是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，雖然實(shí)驗(yàn)室名稱不盡相同，但是，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都離不開微型計(jì)算機(jī)。高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，依據(jù)應(yīng)用的不同，可分為兩大類，一種是通用型機(jī)房，這種機(jī)房的主要是微機(jī)，這種實(shí)驗(yàn)室比如：用來計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、語言編程開發(fā)類、一般應(yīng)用軟件操作、語音機(jī)房等實(shí)驗(yàn)室；另一類是硬件開發(fā)測試類機(jī)房，這類計(jì)算機(jī)一般需要連接硬件設(shè)備或者實(shí)驗(yàn)箱，或者開發(fā)板，或者測量儀器等。

高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)相關(guān)課程實(shí)踐的重要基地，許多計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室仍然是幾十臺獨(dú)立計(jì)算機(jī)的狀況，不能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的功能和性能，實(shí)驗(yàn)室的利用率比較低，實(shí)踐教學(xué)的效果達(dá)不到理想的要求，這些計(jì)算機(jī)亦不利于實(shí)驗(yàn)室人員的管理工作[1]。新的形勢下，計(jì)算機(jī)硬件的水平在一段時(shí)間內(nèi)，在體系結(jié)構(gòu)和速度上大大提高的可能性不大，軟件對硬件要求也不會有很大的提高[2]。這樣，目前的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)可以使用的年限可以適當(dāng)延長。從我校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心一系列的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程，針對出現(xiàn)問題，本文總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。

1 云計(jì)算技術(shù)與計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。用戶通過電腦、筆記本、手機(jī)等方式接入數(shù)據(jù)中心，按自己的需求進(jìn)行運(yùn)算[3]。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)以服務(wù)器集群為依托私有云建設(shè)，以微機(jī)為輔的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)利用云計(jì)算技術(shù)中的云存儲和虛擬化技術(shù)。其中，云存儲是一種網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，通過集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)[4]。

云計(jì)算技術(shù)中的虛擬技術(shù)，尤其是桌面虛擬化，是指將計(jì)算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性?？梢酝ㄟ^任何設(shè)備，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間訪問在網(wǎng)絡(luò)上的屬于個(gè)人的桌面系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，利用云計(jì)算技術(shù)，有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）提高資源的利用率；（2）提供多樣化選擇的操作系統(tǒng)；（3）便于實(shí)驗(yàn)室管理人員的維護(hù)；（4）便于實(shí)驗(yàn)室開放管理；（5）提供了創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)環(huán)境[5]。

2 計(jì)算機(jī)類型選擇多元化

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室配置的計(jì)算機(jī)未必一定選擇臺式機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的種類也越來越多，就目前而言，計(jì)算機(jī)的種類包括：臺式機(jī)、一體機(jī)、筆記本、云終端、平板電腦等[6]。不同的計(jì)算機(jī)有不同的特點(diǎn)，應(yīng)用的側(cè)重的不同：常規(guī)的臺式計(jì)算機(jī)，體積相對大，機(jī)箱的散熱性好，運(yùn)算處理功能相對強(qiáng)；一體機(jī)因?yàn)闆]有主機(jī)，占用空間小，散熱性有點(diǎn)弱，也是許多機(jī)房的選擇；筆記本的主要特點(diǎn)就是移動(dòng)性好，教學(xué)實(shí)驗(yàn)之外，可以租借給學(xué)生，提高了計(jì)算機(jī)的利用率；云終端機(jī)的配置相當(dāng)較低，對后臺的依賴性強(qiáng)等[7]。

另外，依據(jù)教學(xué)需求的不同，選擇的操作系統(tǒng)的不同，常見的有：Windows系列，Linux/Unix系列，還有蘋果的MAC操作系統(tǒng)。比如：進(jìn)行蘋果應(yīng)用程序開發(fā)，就必須選擇蘋果的計(jì)算機(jī)。

3 先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

目前，大部分的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室都有局域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)包括有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的對網(wǎng)絡(luò)的需要，可以選擇地建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，光纖網(wǎng)是針對高速、安全的網(wǎng)絡(luò)需要，也是下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展趨勢；雙絞線介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)是的普通網(wǎng)絡(luò)，在建設(shè)部署時(shí)，盡量選擇六類網(wǎng)線以上的介質(zhì)，局域網(wǎng)盡量千兆以太網(wǎng)或者萬兆以太網(wǎng)，確保一段時(shí)間內(nèi)不被淘汰[8]。

另外，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室無線網(wǎng)的建設(shè)。一方面，許多設(shè)備都有無線網(wǎng)卡，筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)等需要網(wǎng)絡(luò)，比如移動(dòng)互聯(lián)開發(fā)，需要訪問網(wǎng)絡(luò)?？紤]實(shí)驗(yàn)室開放問題，一些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室會利用筆記本電腦或者平板電腦上網(wǎng)，需要給他們提供一些方便，以便進(jìn)行查找資料等。同時(shí)，也為實(shí)驗(yàn)室開放管理，提供了技術(shù)支持。

利用基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全管理。在實(shí)驗(yàn)室開放的過程，實(shí)驗(yàn)室管理人員也不可能時(shí)刻都在實(shí)驗(yàn)室，可以利用監(jiān)控系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)確保實(shí)驗(yàn)室安全。監(jiān)控系統(tǒng)可以提供遠(yuǎn)程手機(jī)監(jiān)控，門禁系統(tǒng)可以提供進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的人員情況。

4 多媒體系統(tǒng)與電子白板設(shè)備

實(shí)驗(yàn)室是教學(xué)的重要場地，在許多實(shí)踐教學(xué)工作中，展示教學(xué)內(nèi)容和板書仍然是實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。多媒體教學(xué)系統(tǒng)即多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，是指利用多媒體計(jì)算機(jī)，綜合處理和控制符號、語言、文字、聲音、圖形、圖像、影像等多種媒體信息，把多媒體的各個(gè)要素按教學(xué)要求，進(jìn)行有機(jī)組合并通過屏幕或投影機(jī)投影顯示出來，同時(shí)按需要加上聲音的配合，以及使用者與計(jì)算機(jī)之間的人機(jī)交互操作，完成教學(xué)或訓(xùn)練過程。這給教學(xué)工作注入新的活力，這是我們計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的一個(gè)重要部分[8]。

目前，一些計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室里仍在使用黑板或者白板，黑板的粉塵對計(jì)算機(jī)的損害是非常的大，大量的粉塵通過靜電吸附在主板上，導(dǎo)致主板散熱不利而損壞主板的元器件。交互式電子白板可以與電腦進(jìn)行信息通訊，將電子白板連接到教師機(jī)或者平板電腦，并利用投影機(jī)將計(jì)算機(jī)上的內(nèi)容投影到電子白板屏幕上，此時(shí)的電子白板就相當(dāng)于一個(gè)面積特別大的手寫板，可以在上面任意書寫、繪畫并及時(shí)顯示，文件保存為圖形文件。

5 采用2/8原則，預(yù)留出空實(shí)驗(yàn)桌

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)臺之間的距離越大，舒適度越高，安全性也越高。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，一般每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺都擺放一臺計(jì)算機(jī)。在實(shí)踐教學(xué)的過程中，實(shí)驗(yàn)學(xué)生說一般都少于實(shí)際的實(shí)驗(yàn)臺數(shù)，這樣相當(dāng)于有一部分的計(jì)算機(jī)的利用率非常低。一方面浪費(fèi)了設(shè)備資源，另一方面，增加了實(shí)驗(yàn)室人員的管理工作。

另外一個(gè)考慮的因素，目前的大學(xué)生家庭條件越來越好，大部分學(xué)生都有自己的筆記本電腦。在許多的實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生都帶上自己的筆記本電腦來上課，主要的原因是：在自己的筆記本電腦搭建的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以在宿舍、圖書館及自習(xí)教室里繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)。

在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，可以適當(dāng)?shù)乜粘龃蠹s20%的空位置（實(shí)驗(yàn)桌不放置計(jì)算機(jī)），只需給80%的實(shí)驗(yàn)桌配置計(jì)算機(jī)即可。實(shí)驗(yàn)桌上預(yù)留有線網(wǎng)絡(luò)接口，提供無線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以用自己的計(jì)算機(jī)連接實(shí)驗(yàn)設(shè)備或者后臺服務(wù)器。

6 結(jié)語

信息技術(shù)的高速發(fā)展和高校學(xué)科的建設(shè)，對計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的要求也越來越高。高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)研究和技術(shù)服務(wù)的重要基地，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目的主要是為學(xué)生實(shí)踐教學(xué)和課外創(chuàng)新實(shí)踐服務(wù)以及科研服務(wù)，提高實(shí)驗(yàn)室的開放性，便于實(shí)驗(yàn)室管理，提高資源的利用率。目前，為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，為了社會和企業(yè)培養(yǎng)更多的計(jì)算機(jī)相關(guān)人才，因此高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作尤為重要。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理水平體現(xiàn)了一個(gè)高校的教學(xué)、科研和管理水平，也是建設(shè)高水平大學(xué)的重要條件之一。

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中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教學(xué)改革項(xiàng)目（JGYB201305）。