云環(huán)境的全數(shù)字語言實驗室建設與應用

黃勁 聶琳

【摘要】在語言實驗室建設改造中，通過把全數(shù)字語言實驗室技術與云服務技術的有機整合，可構(gòu)建出新一代的云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室，能夠很好地把外語課程教學和計算機小班教學結(jié)合起來，實現(xiàn)多室合一功能。開放式云實驗平臺的應用還能夠把多樣式課程教學仿真環(huán)境推送到實驗室以外的云端，從而進一步拓寬了實驗室的教學空間。

【關鍵字】全數(shù)字語言實驗室；云實驗平臺；虛擬仿真；多室合一

數(shù)字語言實驗室是從傳統(tǒng)電化教學語音室發(fā)展起來的產(chǎn)物。90年代起，隨著計算機多媒體技術發(fā)展，傳統(tǒng)電化教學語音室已逐步向第一代數(shù)字化的語言實驗室轉(zhuǎn)型。計算機網(wǎng)絡發(fā)展，為第二代網(wǎng)絡化的數(shù)字語言實驗室發(fā)展奠定了基礎。近年來，計算機網(wǎng)絡與云計算技術發(fā)展，以及全數(shù)字語言實驗室技術日漸成熟，為純軟件化的云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室發(fā)展帶來了新契機。第三代的全數(shù)字語言實驗室，真正實現(xiàn)了從過去專用型硬件設備或部分專用型硬件設備的半數(shù)字化方式，向全通用型硬件設備的全數(shù)字化方式轉(zhuǎn)變，這將成為今后數(shù)字語言實驗室建設發(fā)展的主流方向。

經(jīng)過近3年的逐步建設改造，我校大學城校區(qū)已完成了全部語言實驗室的升級改造。在云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室建設改造過程，以及課程教學改革實踐中，我們進行了大量有益的研究和探索，獲得了許多云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室建設和應用的寶貴經(jīng)驗和發(fā)展思路。

一、 全數(shù)字化語言實驗室的構(gòu)建

目前，成熟、穩(wěn)定的全數(shù)字語言實驗室產(chǎn)品仍為數(shù)不多，我們只能在可挑選的幾家廠商產(chǎn)品中進行評測，從教學功能、使用方便性和穩(wěn)定性、仿真環(huán)境兼容性和適應性、系統(tǒng)性價比等幾方面入手，篩選出綜合性能指標較好的卓軟全數(shù)字語言實驗室軟件，作為我們新一代數(shù)字語言實驗室升級改造的優(yōu)選產(chǎn)品。

1. 系統(tǒng)硬件的組成

卓軟全數(shù)字語言教學系統(tǒng)采用主從工作站架構(gòu)，教師端和學生端均可使用通用型計算機工作站設備。學生端工作站既可使用瘦終端設備（如升騰C30）方式，也可以使用強壯客戶端設備（如DELL Optiplex 3025或HP ProOne 480 G2的一體機）來進行配置，還可以選用高性能PC機作為學生端工作站。

實驗室內(nèi)組成千兆網(wǎng)絡，網(wǎng)絡接入層交換機采用3臺24口千兆智能交換機（如H3C S5024PV2-EI或Huawei S5700-28P-LI-AC）進行級聯(lián)堆疊，可支持近60個節(jié)點的工作站聯(lián)網(wǎng)，并發(fā)使用。各實驗室網(wǎng)絡匯接到校園網(wǎng)中，互聯(lián)互通。同時，還通過專網(wǎng)，聯(lián)接到校區(qū)的云實驗平臺中（見圖1），以獲得更快的云服務響應速度。

2. 系統(tǒng)軟件的部署

全數(shù)字語言教學系統(tǒng)選用了純軟件的卓軟全數(shù)字語言實驗室軟件產(chǎn)品，以本地部署方式安裝運行，還可以使用云服務部署方式來安裝運行。使用本地部署方式，可節(jié)省大量云資源，提高全數(shù)字語言實驗室系統(tǒng)的運行速度和效率，系統(tǒng)使用起來更加簡便、高效和穩(wěn)定。卓軟全數(shù)字語言實驗室系統(tǒng)，有V3.0 2015超值版和V3.0 2016專業(yè)版2種軟件版本，專業(yè)版具有更完整的外語專業(yè)教學功能。

3. 全數(shù)字語言實驗室軟件的功能

卓軟全數(shù)字語言實驗室軟件在教師端主機上進行集中控制和管理，可控制學生端的設備開/關；屏幕的顯示/廣播/黑屏；聲音廣播的開/關等，能夠開放學生端自主學習和上網(wǎng)使用，以及實現(xiàn)文件資源分發(fā)/收集等功能。還能夠?qū)崿F(xiàn)語言教學的授課廣播、全體錄音、學生舉手發(fā)言、分組討論等功能，以及具有口語、聽力、聽寫、情景訓練，以及口語考試等外語教學的專業(yè)功能。專業(yè)版還增加了同聲傳譯訓練等教學功能。

二、云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室的云實驗平臺

在全數(shù)字語言實驗室中，通過云桌面的虛擬化技術應用，不僅能夠解決外語教學中，教學環(huán)境多樣化、復雜化問題，還能夠在多室合一功能應用中，實現(xiàn)各種課程教學環(huán)境的虛擬化仿真。云桌面的虛擬化仿真應用，拓寬了課堂教學環(huán)境的空間，既可以滿足新（高）版本環(huán)境的使用，也可以適應舊（低）版本環(huán)境的使用需要。結(jié)合開放了云存儲等功能的云實驗平臺應用，還可以為實驗性課程教學，提供全方位服務支持。

云實驗平臺就是一個云服務數(shù)據(jù)中心，利用了校園網(wǎng)的網(wǎng)絡條件，可用于構(gòu)建、部署和管理各種課程教學環(huán)境的云桌面應用。云實驗平臺采用混合云結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同課程的使用情況和具體要求，可選用私有云方式，或者公有云方式，以適應實驗室內(nèi)外不同教學環(huán)境的實際使用需要?；旌显七€可以是多種云服務系統(tǒng)的綜合應用，既可以使用云桌面VDI技術的云晫（Vinzor）云服務、VMware云服務，也可以使用云桌面VOI技術的海光云服務，以滿足各種課程教學環(huán)境的靈活快速部署。

我們使用的云實驗平臺，以國內(nèi)自主研發(fā)的云晫（Vinzor）云服務系統(tǒng)（如Huawei RH2288H V3 X 2）為主，可支持9間實驗室里450個云端的任意110個云端并發(fā)使用，也可支持校園網(wǎng)內(nèi)移動云端的使用。海光云服務系統(tǒng)等其他云服務系統(tǒng)為輔，海光云服務系統(tǒng)可支持新建2間實驗室的110個云端并發(fā)使用。這樣的多種教學環(huán)境部署方式，不僅能滿足計算機程序設計類實驗課程的教學應用，還能很好地適合多媒體類實驗課程的教學應用。云晫（Vinzor）云服務系統(tǒng)（見圖2）主要功能包括： 能夠按照課程表，進行云桌面資源池建立和任務調(diào)度；云桌面（含課程、固定2種桌面）的快照制作；課室、課程的一鍵式部署和線性擴容；多平臺終端支持和管理；云服務數(shù)據(jù)中心的運行監(jiān)控；數(shù)據(jù)存儲與備份等云服務教學應用功能。

三、云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室的課程教學應用

云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室的教學應用，一方面是外語課程的課堂教學應用；另一方面是外語課程外，其他課程的課堂教學應用。在外語課程教學中，新建系統(tǒng)基本上能適合多媒體情境化的語言教學，還能通過云桌面虛擬化仿真環(huán)境應用，滿足各種特殊環(huán)境的外語課程教學。如解決低版本PPT（office 2003）電子教案在高版本（office 2016）環(huán)境下，不能鏈接播放視音頻文件等問題。在外語課程之外的其他課程教學中，可利用云實驗平臺，在教師端和學生端的云端，進行各種課程教學環(huán)境的虛擬化仿真（見圖3）。云端的建立，只需在通用計算機上復制云客戶端軟件包，并啟動運行即可?；蛘?，也可以采用云瀏覽器端的訪問方式來使用。

此外，我們還開展了外語課程之外，一系列示范性課程的教學改革實踐。選擇了數(shù)字媒體技術類的《數(shù)字影視技術》課程和《電子音樂合成技術與應用》課程，以及程序設計類的《ASP.NET動態(tài)網(wǎng)站開發(fā)實踐》課程，作為典型的示范性課程，進行云環(huán)境下的課程教學改革具體實踐。利用了大學城校區(qū)云實驗平臺，不僅把教學環(huán)境部署到云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室的課堂教學使用，而且還使用云課程桌面方式，把課程教學環(huán)境推送到實驗室之外，供學生課外使用。這樣，在校園內(nèi)就可讓學生隨時、隨地進行課程自主學習和實訓（見圖4），并保證課外實踐環(huán)境與課堂教學環(huán)境一致。結(jié)合課程教學需求，還可以使用云實驗平臺的云存儲功能，為每一個學生配置一定量的云存儲空間（一般為8G），方便學生把實驗過程的工程文件、臨時文件和數(shù)據(jù)保存起來，日后繼續(xù)進行編輯修改。

通過開放式云實驗平臺應用，課程任課老師還能夠在異地校區(qū)，使用云固定桌面和管理系統(tǒng)，進行課程教學環(huán)境的自行搭建、部署和管理。并且，能夠把部署好的教學環(huán)境，以云課程桌面方式，推送到校區(qū)實驗室內(nèi)外的云端使用。也方便了任課老師進行課程教學設計，以及對教學資源整合。課程的云桌面資源控制，主要根據(jù)教學進度和課程表來規(guī)劃安排，由云實驗平臺管理系統(tǒng)進行動態(tài)配置和調(diào)度，并集中管理（見圖5）。課程教學時間外，不需要使用的云桌面資源，將由云管理系統(tǒng)控制統(tǒng)一回收，以減少云服務資源的開銷

四、實驗室構(gòu)建和應用中值得關注的問題

在云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室建設和應用中，結(jié)合我們對課程教學的具體實踐體會，我們認為多功能的云環(huán)境實驗室具有其自身特點，在實際教學使用過程中，應在以下幾點引起注意

1.云環(huán)境應用能滿足多環(huán)境教學需要，集中控制管理方便靈活。

雖然新建實驗室使用了新版本計算機系統(tǒng)軟件，能適合大部分課程教學環(huán)境的使用需要，但并不能滿足所有教學環(huán)境應用，總會有一些課程教學環(huán)境無法適用。利用云環(huán)境的虛擬桌面應用，能夠很好地滿足外語課程各種教學環(huán)境的使用需要，同時還能滿足外語課程之外，其他課程的多樣化教學環(huán)境使用需要。云部署的教學環(huán)境，可自行搭建，動態(tài)管理，集中維護，使用方便靈活。

2. 開放式云實驗平臺能更好適應多校區(qū)、多環(huán)境的應用

開放式云實驗平臺，不僅能方便地把各種老師教學環(huán)境和學生學習環(huán)境推送到實驗室云端上使用，而且還能夠在課外，推送環(huán)境到實驗室外的校園內(nèi)云端使用，甚至在異地校區(qū)的移動云端使用。結(jié)合云盤等云服務功能應用，教學使用效果更佳。對于云實驗平臺的構(gòu)建和使用，資源的分配和管理，則是一個云應用的策略和規(guī)劃問題，還涉及到云服務數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)搭建、設備配置、成本投入和使用授權等因素。

3.虛擬化的VDI和VOI應用，為教學環(huán)境部署帶來更大靈活性

在實驗室內(nèi)，可根據(jù)不同課程教學的使用需要，選用云服務的VDI或VOI方式來部署各種實驗教學環(huán)境。對于多媒體技術類課程的實驗教學環(huán)境，更適合使用VOI方式推送環(huán)境到強壯終端，然后利用本地終端資源來計算及處理圖形密集型應用，如音視頻、大型設計及工業(yè)軟件等，這將大大降低對網(wǎng)絡和云服務器的依賴性，即使網(wǎng)絡中斷或服務器宕機，云端仍可繼續(xù)工作。數(shù)據(jù)既可采用集中云存儲，也可使用云端本地存儲，且云端應用數(shù)據(jù)不會因網(wǎng)絡或服務端故障而導致丟失。

4. 云應用與課程網(wǎng)站結(jié)合，有利于提高課程教學質(zhì)量和效果

在課程教學過程中，特別是實踐性課程的教學上，把云實驗平臺應用與課程教學網(wǎng)站使用結(jié)合起來，有助于學生隨時、隨地進行開放式自主學習。利用云課程桌面推送的虛擬化教學環(huán)境，更好地保證了課程教學環(huán)境使用的一致性，尤其是學生在課堂外開展課程實踐所需要獲得的教學環(huán)境。利用云存儲等云服務功能的應用，還能夠使學生把教學實驗過程的文件和數(shù)據(jù)保存起來，為課程教學實踐帶來了便利。總體上，云服務應用能夠?qū)μ岣哒n程教學的質(zhì)量和效果，起到很好的促進作用。

五、結(jié)束語

云環(huán)境的全數(shù)字語言實驗室建設，充分利用了全數(shù)字化語言實驗室技術優(yōu)勢，不僅能夠把外語教學的語言實驗室、口語實驗室、同傳實驗室功能融合于一室，而且通過混合云實驗平臺應用，還能夠把計算機實驗室、網(wǎng)絡實驗室、多媒體實驗室等多種實驗室的功能融合為一體。通過把全數(shù)字語言實驗室技術、云服務技術、視聽中控技術有機結(jié)合起來，使過去單一語言教學功能的語言實驗室，最終建設改造成為具有多室合一功能的云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室，能夠融合外語教學和計算機小班教學于一室，實現(xiàn)了低成本建設改造成為具有多功能應用的一流實驗室。

云環(huán)境全數(shù)字語言實驗室全部使用了通用型硬件設備，除在實驗室設備選型，以及今后系統(tǒng)升級改造帶來極大的方便性和靈活性外，還能夠為實驗室多功能應用，以及系統(tǒng)資源全面整合提供有利的條件，也為今后課程教學改革打下了良好基礎。

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基金項目：2016年中山大學教學改革研究基金資助項目（No.68000-18822604）