動畫遠(yuǎn)程教育云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)

【摘 要】 伴隨信息技術(shù)的發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域。針對動畫專業(yè)遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺可以為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)即時(shí)交流、協(xié)作互動、使用靈活、安全高效的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，該平臺的應(yīng)用將促成動畫遠(yuǎn)程教育向?qū)嵺`性、多樣化的轉(zhuǎn)變。

【關(guān)鍵詞】 實(shí)驗(yàn)平臺；動畫專業(yè)；遠(yuǎn)程教育；云計(jì)算；虛擬化

【中圖分類號】 G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 B 【文章編號】 1009—458x（2016）08—0054—05

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對動畫專業(yè)遠(yuǎn)程教育至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的主流遠(yuǎn)程教育平臺尚無法滿足動畫專業(yè)對于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要求。本文從動畫專業(yè)的特點(diǎn)和面臨的問題入手，研究設(shè)計(jì)了一個(gè)基于虛擬化技術(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺，對動畫專業(yè)課程實(shí)踐進(jìn)行初步的應(yīng)用嘗試。該實(shí)驗(yàn)平臺從動畫專業(yè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的需求出發(fā)，試圖解決分組管理、組內(nèi)交互、教師管理等問題，是對動畫專業(yè)遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)平臺的一次有益嘗試，也希望能夠起到拋磚引玉的作用，引起領(lǐng)域內(nèi)的廣泛關(guān)注，以期進(jìn)一步研究、實(shí)踐和提高。

一、動畫專業(yè)的特點(diǎn)和動畫

遠(yuǎn)程教育面臨的問題

（一）動畫專業(yè)的特點(diǎn)

動畫專業(yè)課程屬于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，有著區(qū)別于其他學(xué)科專業(yè)的顯著特點(diǎn)。主要體現(xiàn)在：

1. 動畫的制作流程決定了其創(chuàng)制過程的協(xié)作性

動畫的創(chuàng)制周期較長，制作過程相對復(fù)雜，其制作流程包括前期、中期、后期三個(gè)階段，在每個(gè)階段中，都由不同的人員完成不同的任務(wù)。動畫前期策劃階段，包括故事創(chuàng)作、角色造型設(shè)計(jì)、場景繪制、畫面分鏡頭設(shè)計(jì)等手繪工作。在這個(gè)階段，需要全面收集資料，集思廣益，將抽象的構(gòu)思轉(zhuǎn)化為具體的畫面。動畫是一種高度假定性的電影藝術(shù)，無論何種藝術(shù)形式的動畫，其前期的設(shè)計(jì)工作最為重要，直接決定了影片風(fēng)格與未來成片品質(zhì)的優(yōu)劣；中期包括設(shè)計(jì)稿繪制、原動畫、動檢、校對、拍攝等工作，3D動畫則由電腦生成動作，加動畫，最后渲染完成；后期編輯與合成等工作都需要幾個(gè)部門合作完成。

2. 動畫專業(yè)的實(shí)踐性決定了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要性

除了需要具備專業(yè)基礎(chǔ)知識、基本理論和軟件操作技能之外，動畫創(chuàng)作更需要?jiǎng)邮謱?shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。因此，動畫專業(yè)的學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)必不可少，需要特別注重對學(xué)習(xí)者實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，對遠(yuǎn)程教育中開展動畫專業(yè)提出更高的要求。例如，在動畫前期的課程設(shè)計(jì)中，需要學(xué)習(xí)者創(chuàng)作完成整部動畫片的所有角色造型設(shè)計(jì)方案。與其他遠(yuǎn)程教育課程不同，這些設(shè)計(jì)方案的最終確定不存在唯一答案和單一評價(jià)機(jī)制，而是需要教師與學(xué)習(xí)者之間共同溝通并進(jìn)行修改。動畫教育注重培養(yǎng)的是創(chuàng)造性思維、藝術(shù)感受力和實(shí)踐能力，因此，教師應(yīng)在第一時(shí)間親自修改學(xué)習(xí)者的角色造型設(shè)計(jì)稿，并讓學(xué)習(xí)者同時(shí)看到圖形圖像的繪制過程和完成效果。在共同討論的氛圍中推進(jìn)創(chuàng)作進(jìn)程，這種形式對于動畫專業(yè)的教與學(xué)都是非常重要的。

（二）動畫遠(yuǎn)程教育面臨的主要問題

當(dāng)前的遠(yuǎn)程動畫專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到教學(xué)環(huán)境的制約，不能解決動畫創(chuàng)作流程中各部門之間有效合作，不能完全滿足基本的教學(xué)需求，主要表現(xiàn)在：

（1）動畫前期故事腳本、角色造型、場景、故事板等不同分組的設(shè)計(jì)，需要幾個(gè)小組的設(shè)計(jì)者在創(chuàng)作過程中即時(shí)分享創(chuàng)意和設(shè)計(jì)圖稿；

（2）同一小組成員需隨時(shí)交換意見，并對設(shè)計(jì)文檔進(jìn)行修改；

（3）動畫通過畫面表現(xiàn)故事，這種本質(zhì)特點(diǎn)決定了在創(chuàng)作過程中，最為有效的交流方式是直接使用圖形圖像來說明問題；

（4）教師對不同小組設(shè)計(jì)進(jìn)程的監(jiān)督和指導(dǎo)工作需要一個(gè)人性化的模塊設(shè)計(jì)，并對圖文修改權(quán)限進(jìn)行保護(hù)；

（5）動畫中、后期的制作、合成、特效等工作需要提供支持二維、3D等動畫制作軟件和龐大的運(yùn)行空間，并提供軟件更新與維護(hù)服務(wù)；

（6）遠(yuǎn)程動畫實(shí)驗(yàn)平臺應(yīng)提供易于操作的界面設(shè)計(jì)與功能管理，以便教師和學(xué)習(xí)者之間的相互操作。

學(xué)習(xí)者進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作的過程是一個(gè)集思廣益、相互協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)的過程。由于遠(yuǎn)程教學(xué)環(huán)境的局限，導(dǎo)致動畫教學(xué)不能進(jìn)行作品創(chuàng)制過程中的實(shí)時(shí)交流。缺少協(xié)助環(huán)境已經(jīng)成為影響教學(xué)質(zhì)量的重要問題。因此，建立一個(gè)適用于動畫學(xué)習(xí)者合作的虛擬實(shí)驗(yàn)室非常有必要，用于組織、協(xié)調(diào)學(xué)習(xí)者在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下分工協(xié)作完成動畫設(shè)計(jì)制作的各個(gè)環(huán)節(jié)。這種學(xué)習(xí)方式讓學(xué)習(xí)者能夠參與豐富多樣的思維活動，經(jīng)歷實(shí)踐與創(chuàng)新的過程，也有助于學(xué)習(xí)能力的提高。

二、云計(jì)算為構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)

平臺提供了可能

開放大學(xué)主要以遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)與在線教學(xué)為主，動畫遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)在技術(shù)上應(yīng)突出靈活性、智能性。遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)平臺應(yīng)體現(xiàn)集成化，加強(qiáng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。新技術(shù)的研究與應(yīng)用必將促進(jìn)教育理念、教育方式、教育環(huán)境的變革?；诂F(xiàn)代信息技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺將作為一種有效的輔助教學(xué)手段在動畫遠(yuǎn)程教學(xué)中發(fā)揮重要作用，解決當(dāng)下存在的實(shí)際問題。

（一）云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺可以解決組內(nèi)協(xié)調(diào)互動和組間資源共享的問題

云計(jì)算為遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)建提供了可能。云計(jì)算是建立在計(jì)算和存儲虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)上，以互聯(lián)網(wǎng)為中心，使用戶可以按照自身需求申請相關(guān)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲等應(yīng)用的一種服務(wù)（Klems， Nimis， & Tai， 2008）。我國工業(yè)和信息化部在2012年5月發(fā)布的《通信業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中將云計(jì)算定位為“構(gòu)建國家級信息基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)現(xiàn)融合創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)發(fā)展方向”?？梢钥闯?，虛擬化技術(shù)是云計(jì)算最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是云計(jì)算的理論基石（Armbrust， et al.， 2009； Kaplan， 2008）。

云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺就是將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域，為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者提供一個(gè)“集中式”信息化實(shí)驗(yàn)服務(wù)平臺。云虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)原則是“組內(nèi)協(xié)同互動，組間資源共享”，根據(jù)動畫實(shí)驗(yàn)存儲和運(yùn)算資源開銷大的特點(diǎn)，云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺通過對資源動態(tài)調(diào)節(jié)為廣大學(xué)習(xí)者提供具有較強(qiáng)的靈活性、實(shí)時(shí)性、互動性和隔離性的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境 （Klems， Nimis， & Tai， 2008），每個(gè)實(shí)驗(yàn)組可以共享組內(nèi)資源，組與組之間相互獨(dú)立。同時(shí)，平臺也繼承了云計(jì)算技術(shù)的數(shù)據(jù)安全、高效管理、高可用性等諸多優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合教育資源建設(shè)，使之成為學(xué)習(xí)者和教師的輔助教學(xué)互動服務(wù)平臺。

云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺具有可以實(shí)時(shí)交互、分工協(xié)作、共同編輯修改等功能，可以滿足學(xué)習(xí)者在動畫制作各階段的分工協(xié)作需求。另外，云計(jì)算技術(shù)還可以提供彈性的計(jì)算能力、靈活的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，具有不受限制的存儲等特點(diǎn)，能夠在上色、動檢、聲畫合成、特效制作、影片剪輯等創(chuàng)制過程中提供超強(qiáng)的共享運(yùn)算能力和存儲空間，滿足動畫中后期階段的工作需求，供幾個(gè)小組同時(shí)進(jìn)行大運(yùn)算量的操作。通過云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，教師可對學(xué)習(xí)者進(jìn)行一對一的協(xié)調(diào)控制與統(tǒng)一管理，同時(shí)也有效地實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)者之間的遠(yuǎn)程合作。作為有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺是對現(xiàn)有遠(yuǎn)程教學(xué)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室空間和功能的擴(kuò)展，也是幫助動畫專業(yè)學(xué)習(xí)者提高動手實(shí)踐能力的一條新途徑，可以解決當(dāng)前存在的種種問題，滿足動畫遠(yuǎn)程教育的需求。

（二）云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺為打造遠(yuǎn)程智慧學(xué)習(xí)環(huán)境提供了可能

學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)是實(shí)現(xiàn)教和學(xué)的方式變革的基礎(chǔ)。為學(xué)習(xí)者提供更加便利、舒適、高效的學(xué)習(xí)環(huán)境將是未來教育信息化發(fā)展的重要方向。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一個(gè)以信息通信技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以學(xué)習(xí)者為中心且具備以下特征的環(huán)境，可以適應(yīng)學(xué)習(xí)者不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)能力，可以為學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)提供支持，為學(xué)習(xí)者的發(fā)展提供支持。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的基本特征可以概括為以下幾點(diǎn)（黃榮懷，楊俊鋒，胡永斌，2012）：① 實(shí)現(xiàn)物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的融合。在智慧環(huán)境中，對物理環(huán)境的感知、監(jiān)控和調(diào)節(jié)功能進(jìn)一步提高，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的應(yīng)用使虛擬環(huán)境與物理環(huán)境無縫融合。② 更好地提供適應(yīng)學(xué)習(xí)者個(gè)性特征的學(xué)習(xí)支持和服務(wù)。③ 智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種能感知學(xué)習(xí)情景、識別學(xué)習(xí)者特征、提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動工具、自動記錄學(xué)習(xí)過程和評測學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場所或活動空間。

云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺作為“圓桌型”虛擬云教室的設(shè)計(jì)，試圖提供學(xué)習(xí)者“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境”，開創(chuàng)動畫遠(yuǎn)程教學(xué)空間的新格局，真正實(shí)現(xiàn)“技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)”（Technology Enhanced Learning）的愿景。打造未來新型學(xué)習(xí)模式，引領(lǐng)動畫教育在人才培養(yǎng)模式上的創(chuàng)新，營造培養(yǎng)學(xué)習(xí)者實(shí)踐能力的良好氛圍，建立以注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)者藝術(shù)感知力與合作能力為目標(biāo)的全新教學(xué)觀念，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力。教師也由單方面?zhèn)魇谥R真正轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)、組織、幫助學(xué)習(xí)者認(rèn)知?jiǎng)赢嬓袠I(yè)、獲取新知識的引導(dǎo)者。

（三）現(xiàn)有的兩種主流云計(jì)算不能充分滿足需要

目前，教育云平臺主要分為兩種，一種是政府部門、教育機(jī)構(gòu)牽頭建設(shè)的非營利性教育信息平臺，一種是社會力量、公司企業(yè)建設(shè)的營利性資源平臺。但是以上兩種平臺都不適合動畫遠(yuǎn)程教育，原因包括：一、教育云平臺通常借助云計(jì)算技術(shù)和服務(wù)模式，建立統(tǒng)一的云計(jì)算中心，并搭建基礎(chǔ)設(shè)施云、高性能計(jì)算云，這種公共云平臺在軟件功能上無法滿足動畫專業(yè)教學(xué)的基本需求；二、企業(yè)推出的營利性資源平臺之間數(shù)據(jù)、服務(wù)共享困難，難以互聯(lián)互通，無法滿足動畫專業(yè)教學(xué)特有的分工協(xié)作的要求。目前，開放教育、網(wǎng)絡(luò)教育以及遠(yuǎn)程教育平臺中多采用B/S工作模式，具有技術(shù)成熟、開發(fā)周期短、管理要求低、使用簡便等突出優(yōu)點(diǎn)。動畫專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程所用軟件升級快、資源需求越來越高，但現(xiàn)有的遠(yuǎn)程教育平臺往往存在一些無法克服的弱點(diǎn)，如硬件追加投入高、系統(tǒng)資源共享能力差、軟件升級困難等。

三、云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)的思路與架構(gòu)

動畫遠(yuǎn)程教育云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺基于云計(jì)算技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)，用于動畫專業(yè)遠(yuǎn)程教育的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過使用池化虛擬機(jī)資源為平臺提供充足的計(jì)算資源（Gibbs， 2006），同時(shí)采用按需分配模式開辟多個(gè)獨(dú)立的服務(wù)端為不同的學(xué)習(xí)組提供服務(wù)。實(shí)驗(yàn)平臺支持多個(gè)實(shí)驗(yàn)組同時(shí)開展實(shí)驗(yàn)，每個(gè)組有若干學(xué)習(xí)者組成，同組的學(xué)習(xí)者可以利用各種終端設(shè)備連接到實(shí)驗(yàn)平臺，利用實(shí)驗(yàn)平臺提供的交互協(xié)同、資源共享和軟件支持服務(wù)，各自承擔(dān)不同任務(wù)并共同完成實(shí)驗(yàn)。如圖1所示，實(shí)驗(yàn)平臺同時(shí)為多個(gè)實(shí)驗(yàn)組提供服務(wù)，組內(nèi)成員可以登錄到本組的服務(wù)域，并使用相關(guān)的服務(wù)功能。組與組之間相互隔離，但底層的計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等硬件資源是共享使用的。云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺為各小組之間以及不同分組之間進(jìn)行學(xué)習(xí)與討論提供了一個(gè)虛擬空間，可以有效實(shí)現(xiàn)動畫設(shè)計(jì)制作過程中“編、導(dǎo)、演”的遠(yuǎn)程操作過程，同時(shí)為教師進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督、指導(dǎo)學(xué)習(xí)者分組協(xié)作提供技術(shù)支持。

為提高平臺資源的共享利用率、軟件功能的靈活性，采用C/S工作模式（Aymerich， Fenu， Surcis， 2008）。動畫遠(yuǎn)程教育云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的體系結(jié)構(gòu)如圖 2所示。

云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的服務(wù)端由云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)和實(shí)驗(yàn)平臺專用應(yīng)用構(gòu)成，主要由物理資源層、軟件支撐層和平臺應(yīng)用層組成。

物理資源層主要包括平臺運(yùn)行的服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備，構(gòu)成了整個(gè)平臺的硬件支撐環(huán)境，這些計(jì)算資源被虛擬化后，可以同時(shí)向多個(gè)實(shí)驗(yàn)組提供完成實(shí)驗(yàn)所需的計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源。動畫遠(yuǎn)程教育云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺與其他遠(yuǎn)程教育云應(yīng)用的區(qū)別在于該平臺依據(jù)動畫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程，除提供各設(shè)計(jì)階段所必需的軟件服務(wù)外，還為每個(gè)設(shè)計(jì)階段提供組內(nèi)成員之間互動協(xié)作的計(jì)算、存儲和軟件服務(wù)。

軟件支撐層主要包括虛擬化層、數(shù)據(jù)庫、調(diào)度管理、負(fù)載均衡、日志管理、平臺安全管理等模塊，用于對實(shí)驗(yàn)平臺提供軟件支撐。

平臺的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)在于云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺應(yīng)用層，主要包括：① 即時(shí)通信模塊。同組學(xué)習(xí)者之間可實(shí)現(xiàn)時(shí)點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)的通信服務(wù)，消息傳遞、文件共享等快速有效的交互學(xué)習(xí)。② 設(shè)計(jì)協(xié)作模塊。具備版本控制功能，支持多人對同一文檔或多媒體文件進(jìn)行修改標(biāo)注的操作。例如，5-6人的制作小組中擔(dān)任編劇、導(dǎo)演、角色造型設(shè)計(jì)、場景設(shè)計(jì)、后期合成與特效制作等不同區(qū)域工作的參與者，可同時(shí)進(jìn)行討論。動畫劇本、角色造型、場景繪制方案等可以同步完成多人展示與修改工作。③ 電子故事板模塊。實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)在線的多媒體交流功能，可以在故事板上輸入文字或進(jìn)行繪畫操作，輸入結(jié)果即時(shí)在屏幕上顯示，并可保存為圖形文件。例如，開展討論時(shí)，負(fù)責(zé)動畫角色造型設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)者可直接將設(shè)計(jì)方案以圖像形式進(jìn)行展示和討論，聽取意見之后，在故事板上直接繪制修改圖像。另外，利用平臺提供的動畫軟件，也可隨時(shí)生成角色三視圖及完成簡單動作展示。設(shè)計(jì)協(xié)作模塊與電子故事板模塊功能提高了組內(nèi)會議交流的效率。④ 登錄管理模塊。此模塊用于對學(xué)習(xí)者或教師的登錄進(jìn)行管理，完成角色的身份認(rèn)證。教師角色具備對學(xué)習(xí)者的分組、任務(wù)分工、實(shí)驗(yàn)進(jìn)度查詢、作業(yè)點(diǎn)評等管理功能。⑤ 專用軟件管理模塊。實(shí)驗(yàn)平臺中集成了相當(dāng)數(shù)量的動畫專用軟件，這些軟件可隨時(shí)被學(xué)習(xí)者調(diào)用，此模塊用于維護(hù)軟件的安裝、更新、卸載操作。⑥ 平臺管理模塊，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺的維護(hù)、管理功能。云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺專有模塊功能虛擬現(xiàn)實(shí)的交互功能設(shè)計(jì)符合動畫產(chǎn)品創(chuàng)制的特點(diǎn)，不但合理優(yōu)化了小組的分工協(xié)作，同時(shí)方便教師監(jiān)督指導(dǎo)整個(gè)小組的設(shè)計(jì)進(jìn)度與作業(yè)質(zhì)量。教與學(xué)的同步也大大增強(qiáng)了動畫學(xué)習(xí)者的興趣，提高學(xué)習(xí)者的參與性與學(xué)習(xí)效率。

需要特別指出的是云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺應(yīng)用層中電子故事版模塊、設(shè)計(jì)協(xié)作模塊是區(qū)別于其他實(shí)驗(yàn)平臺的主要部分，也是本平臺的特色與核心。電子故事板模塊和設(shè)計(jì)協(xié)作模塊充分考慮動畫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，采用了協(xié)同合作技術(shù)和并發(fā)處理技術(shù)，在動畫設(shè)計(jì)過程中有效防止操作死鎖、信息同步慢、用戶體驗(yàn)差等問題。

終端設(shè)備包括筆記本、個(gè)人電腦、平板電腦、智能手機(jī)等。伴隨著移動設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，學(xué)習(xí)者不但可以通過筆記本、個(gè)人電腦利用專用軟件連接實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，還可以通過移動設(shè)備利用專用的客戶端APP連接實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行大部分的實(shí)驗(yàn)操作，使得學(xué)習(xí)者之間或師生之間能以更加快捷的方式交互。

動畫遠(yuǎn)程教育云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺針對動畫遠(yuǎn)程課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)各個(gè)階段的功能需求設(shè)計(jì)，為動畫遠(yuǎn)程教育的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)提供實(shí)驗(yàn)所需的軟硬件支持。該實(shí)驗(yàn)平臺有以下特性：① 硬件成本低，平臺采用云虛擬化技術(shù)有效實(shí)現(xiàn)硬件資源的共享，降低了硬件采購成本。② 易用性，平臺采用C/S結(jié)構(gòu)，支持多種客戶端設(shè)備，利用手持設(shè)備學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)隨地登錄實(shí)驗(yàn)平臺。③ 可擴(kuò)展性，基于云計(jì)算平臺的設(shè)計(jì)能夠很好地支持各種軟件的集成，新增功能模塊添加簡便。

四、實(shí)驗(yàn)平臺的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證

（一）實(shí)驗(yàn)平臺的實(shí)現(xiàn)與試行

我們利用8個(gè)由1Gbps以太網(wǎng)連接的刀片服務(wù)器和一個(gè)盤陣搭建了云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的硬件基礎(chǔ)設(shè)施。每個(gè)刀片服務(wù)器包含4個(gè) Xeon X5660 CPU和24GB DDR3內(nèi)存。盤陣型號為IBM Storwize V3700，容量為12TB，接口為1Gbps iSCSI。云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺運(yùn)行于qemu-kvm-0.12.1.2虛擬化環(huán)境之上，服務(wù)器軟件均在Windows Server 2008環(huán)境下開發(fā)，通過100Mbps專網(wǎng)連接互聯(lián)網(wǎng)。作為遠(yuǎn)程教育的云計(jì)算平臺，我們必須考慮基礎(chǔ)設(shè)施的成本問題，采用刀片服務(wù)器為主的硬件架構(gòu)主要考慮以下幾個(gè)因素：① 硬件成本：與機(jī)架安裝式基礎(chǔ)設(shè)施相比，刀片服務(wù)器的連接線纜和配件成本下降約35%。② 能耗成本：刀片服務(wù)器的高集成度可有效降低功耗。③ 資源配給靈活：利用刀片服務(wù)器的模塊化設(shè)計(jì)，加快資源、更換和恢復(fù)速度。表1顯示了不同實(shí)現(xiàn)方式的對比情況。

（二）實(shí)驗(yàn)平臺的驗(yàn)證

平臺研制完成后，通過不斷完善和修改，經(jīng)過2年4學(xué)期的在線試用。每學(xué)期約有300人使用該平臺進(jìn)行動畫課程設(shè)計(jì)，每組5人，分成60組。我們觀察到的最高同時(shí)在線人數(shù)為246人（58組），用戶操作流暢，系統(tǒng)的CPU使用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐率最大值分別為58%和73%。試用的結(jié)果表明，該實(shí)驗(yàn)平臺的功能達(dá)到動畫遠(yuǎn)程教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求，平臺運(yùn)算能力能夠滿足相關(guān)課程的需要。

在剛過去的一學(xué)年里，我們通過該平臺完成了528人次的課程，130人完成了5門基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)習(xí)成績比以前有所提升。學(xué)習(xí)者合作完成了35個(gè)動畫作品。據(jù)抽樣調(diào)查，87%的學(xué)習(xí)者對平臺的評價(jià)為優(yōu)良。

五、結(jié)語

云計(jì)算作為一種新型計(jì)算服務(wù)模式，正對遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)絡(luò)教育的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。本文設(shè)計(jì)和構(gòu)建的基于云計(jì)算的動畫專業(yè)遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)平臺，是對本專業(yè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)的初步嘗試。案例顯示，該嘗試取得了初步成效，也是利用云計(jì)算技術(shù)建設(shè)低成本、高效能、通用教育平臺的一次實(shí)踐。雖然，目前由于動畫專業(yè)學(xué)生人數(shù)相對較少，不能大規(guī)模展開以廣泛地檢驗(yàn)效果，對于最終的大規(guī)模教學(xué)成效尚缺乏有力的數(shù)據(jù)支撐，試驗(yàn)的規(guī)模也不夠系統(tǒng)，實(shí)施方面也缺乏研究，但是隨著移動終端設(shè)備和移動網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步普及，云計(jì)算遠(yuǎn)程教育平臺的不斷興起，動畫專業(yè)自身的不斷探索和發(fā)展，必將極大地促進(jìn)不同地區(qū)間的教育平衡發(fā)展，使得泛在學(xué)習(xí)成為可能，也對進(jìn)一步細(xì)化和深化相關(guān)研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。整體上看，云虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)符合遠(yuǎn)程教育的特征，作為一種豐富、有效的交互學(xué)習(xí)手段，其建立必將有利于營造一種指導(dǎo)協(xié)作、鼓勵(lì)創(chuàng)新、互幫互助的學(xué)習(xí)氛圍。

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收稿日期：2016-04-21

定稿日期：2016-06-30

作者簡介：王筱竹，博士，講師，國家開放大學(xué)文法教學(xué)部（100039）。

責(zé)任編輯 韓世梅