云計算環(huán)境下高校計算機(jī)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)探究

梁世華　李衡

【摘 要】云計算環(huán)境因具備資源按需分配、安全可控、數(shù)據(jù)可靠、提高資源利用率、統(tǒng)一管理等多種特性，在高校實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)階段得到廣泛應(yīng)用，通過基于云平臺的校園桌面基礎(chǔ)設(shè)施將信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，構(gòu)建一個安全、高效、節(jié)能、環(huán)保的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，讓學(xué)生享受更優(yōu)質(zhì)的教育服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】云計算；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)

中圖分類號： TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）11-0133-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.057

【Abstract】Because of the characteristics of resource allocation， safety control， reliable data， improving resource utilization and unified management， the cloud computing environment is widely used in the construction of university experimental platform，It combines information technology and education teaching through the campus desktop Infrastructure based on cloud platform to build a security，Efficient，energy saving，environmental protection experimental teaching platform，so that students enjoy better quality of education services.

【Key words】Cloud computing；Experimental teaching；Experimental platform construction

云計算技術(shù)從概念提出到如今的廣泛應(yīng)用，不過十余年而已，但該技術(shù)對各行業(yè)的影響卻越來越深遠(yuǎn)，已成為計算機(jī)應(yīng)用的一大熱點(diǎn)。在高教領(lǐng)域，目前，云計算技術(shù)也越來越受到重視。云計算技術(shù)在高校計算機(jī)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺中普及應(yīng)用，將快速提升教學(xué)質(zhì)量，同時也可以解決教學(xué)過程中存在的相關(guān)問題，具有非常強(qiáng)的實(shí)用性。

1 現(xiàn)有計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺分析

一般來說，高校的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心會承擔(dān)著校級計算機(jī)類公共教學(xué)實(shí)驗(yàn)和信息類學(xué)科相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及有關(guān)的科研任務(wù)。計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的主要功能有3個：一是與信息類課程相關(guān)的配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)；二是學(xué)生課余自主化的學(xué)習(xí)上機(jī)；三是信息類等級考試、英語各級考試等以及與考試相關(guān)的教學(xué)培訓(xùn)。

目前高校的普通傳統(tǒng)型計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，一般是在微機(jī)上同時安裝一個或者多個操作系統(tǒng)，教學(xué)軟件定期或按需更新，并對計算機(jī)進(jìn)行硬盤保護(hù)。這樣的管理方式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在以下問題：

（1）教學(xué)環(huán)境部署困難。一般來說，機(jī)房只能開設(shè)已經(jīng)安裝了相關(guān)課程軟件的實(shí)驗(yàn)課程，若使用過程中出現(xiàn)軟件或者系統(tǒng)問題，就必需實(shí)施系統(tǒng)更新并同傳，將花費(fèi)大量的時間，同時工作量也比較大。系統(tǒng)更新會耗費(fèi)機(jī)房管理人員較多的時間及精力，且有時會出現(xiàn)上機(jī)環(huán)境不能在規(guī)定時間內(nèi)完成，從而影響正常的教學(xué)。

（2）文件保存困難。由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的計算機(jī)普遍采用了硬盤保護(hù)措施，每次重啟后的系統(tǒng)就會自動還原，臨時保存的文件將被刪除。為此，上機(jī)用戶必需借助便攜移動存儲設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)的方式去保存文檔，不僅相當(dāng)不便，還易感染病毒，增加了實(shí)驗(yàn)平臺的管理與維護(hù)難度。

（3）教育資源利用率低。大部分高校的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心的開放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不多，而擁有個人電腦學(xué)生比例也較大，使實(shí)驗(yàn)中心的計算機(jī)在課后閑置狀況突出，無法實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享與應(yīng)用的指導(dǎo)原則。

（4）使用周期短，資金需求量大。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心機(jī)房的建設(shè)需要大量資金，但I(xiàn)T技術(shù)發(fā)展飛速，軟件硬件更新迭代頻繁，新置機(jī)房軟硬件一般三年左右就需要換代，存在資源浪費(fèi)問題，且傳統(tǒng)機(jī)器能耗高，用電量大，不利于節(jié)能減排。

因此，為使計算機(jī)實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)管理模式能夠滿足高校的發(fā)展需要，需要積極探討新的建設(shè)管理方式。云計算技術(shù)是高性能計算技術(shù)與分布式計算技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可以通過基于網(wǎng)絡(luò)的計算方式，將軟硬件資源進(jìn)行共享，而這，恰恰是傳統(tǒng)計算技術(shù)的不足之處。云計算環(huán)境下的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺不僅能夠優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，還能在建設(shè)和維護(hù)上節(jié)約大量資金，是深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新一大契機(jī)。

2 云計算環(huán)境下的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)

2.1 目標(biāo)

構(gòu)建“一學(xué)生一桌面“的云平臺，實(shí)現(xiàn)課堂隨身走，學(xué)生可以使用平板電腦在內(nèi)的各類設(shè)備接入桌面，在宿舍依然可以完成作業(yè)。不同年級、不同課程，定制專屬化桌面教學(xué)環(huán)境，確保為學(xué)生提供相對獨(dú)立和純凈的教學(xué)系統(tǒng)，讓學(xué)生更加專心上課。

2.2 云計算環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺解決方案

云平臺實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心硬件建設(shè)包括服務(wù)器、云終端、網(wǎng)絡(luò)、輔材和存儲等。云終端可用利用舊設(shè)備，也可用新購，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)亦然，這樣能快速部署和應(yīng)用云平臺上的桌面與服務(wù)。

云終端的部署：在每個云平臺教室都設(shè)置1臺教師機(jī)，這臺設(shè)備建議采用物理PC或x86瘦終端（windows系統(tǒng)），其上安裝多媒體電子教室軟件，滿足屏幕廣播、分組教學(xué)、文件分發(fā)、遠(yuǎn)程控制等日常上課需求。這樣的設(shè)計方案，可將流量分散到計算機(jī)教室本地網(wǎng)絡(luò)，一方面減少服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)壓力，另一方面當(dāng)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)中斷或服務(wù)器故障，教師PC依舊可以將教學(xué)屏幕和視頻推送給學(xué)生機(jī)（瘦終端），實(shí)現(xiàn)離線式廣播教學(xué)，不影響正常授課。

學(xué)生機(jī)采用ARM瘦終端（安卓系統(tǒng)），通過設(shè)備加電自啟、定時開關(guān)機(jī)、單點(diǎn)登錄等功能特性，實(shí)現(xiàn)上課時的全自動化開關(guān)機(jī)，無需學(xué)生人為介入，整體操作更為簡便。隨著智慧校園深入發(fā)展，未來可以采用“桌面池模式”為每位學(xué)生分發(fā)一個通用桌面+云存儲空間，學(xué)生可以隨時隨地接入桌面完成作業(yè)。

云服務(wù)器部署：如果無需為學(xué)生桌面分配存儲空間，可用使用部署云課堂一體化服務(wù)器，采用全閃存磁盤設(shè)計方式，為上層桌面提供強(qiáng)大的IO支持，確保卓越的用戶體驗(yàn)。如果需要為學(xué)生桌面分配存儲空間，則部署桌面云一體化服務(wù)器，采用SSD+HDD混合磁盤設(shè)計方式，其中SSD用于熱點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存加速，HDD用于存儲個人數(shù)據(jù)，從而以較低成本的方式獲得高IO支持，提升學(xué)生上機(jī)體驗(yàn)。

學(xué)生桌面采用1：N還原模式部署，系統(tǒng)重啟自動還原為初始狀態(tài)，電腦老師只需維護(hù)一個模板鏡像，即可一鍵發(fā)布教學(xué)軟件、更新系統(tǒng)等，從而為提升教學(xué)效率保駕護(hù)航。

3 結(jié)束語

利用最先進(jìn)的云計算技術(shù)解決傳統(tǒng)計算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺存在的各類問題，為學(xué)校打造云計算機(jī)教室、移動教學(xué)，方便教師實(shí)時備課。通過在學(xué)校數(shù)據(jù)中心部署高性能桌面云服務(wù)器，集中托管學(xué)生桌面和教師桌面，然后在計算機(jī)教室和教師辦公區(qū)放置零維護(hù)、精致小巧的桌面云終端，實(shí)現(xiàn)在校師生更優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)辦公體驗(yàn)，并能夠統(tǒng)一管理和控制，從而降低總擁有成本，幫助學(xué)校建設(shè)“安全、高效、節(jié)能、環(huán)保“的智慧校園，引領(lǐng)學(xué)校走上”云教學(xué)“的步伐。

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