云計(jì)算與虛擬化課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法

宋焱宏

摘要：當(dāng)前，隨著云計(jì)算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，虛擬化（例如存儲(chǔ)、桌面和服務(wù)器虛擬化）技術(shù)通過整合系統(tǒng)提高了信息管理的效率，同時(shí)降低了總體成本。而《云計(jì)算與虛擬化》也成為各類高校計(jì)算機(jī)工程和信息系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)不可或缺的重要課程。該課程的學(xué)習(xí)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生在云計(jì)算與虛擬化相關(guān)理論與應(yīng)用方面的知識(shí)與能力，起到基礎(chǔ)性作用。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)得到普遍實(shí)施的背景下，如何提高《云計(jì)算與虛擬化》課程的教學(xué)效率與質(zhì)量，培養(yǎng)更多計(jì)算機(jī)工程和信息系統(tǒng)專業(yè)的優(yōu)秀人才成為當(dāng)前高校需要研究的課題。有鑒于此，本文從教學(xué)理念和教學(xué)過程兩個(gè)方面切入該課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，提出應(yīng)基于云計(jì)算與虛擬化技術(shù)研究的理論背景以及實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)理論與實(shí)踐來促進(jìn)該課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。教師應(yīng)組織開展一系列課程活動(dòng)夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)，利用編程或編碼腳本訓(xùn)練提升學(xué)生的實(shí)踐操作技能。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算與虛擬化;課程;網(wǎng)絡(luò)教學(xué);方法

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）16-0125-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1概述

隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，其模型已經(jīng)納入諸多關(guān)鍵環(huán)節(jié)，例如“按使用付費(fèi)”、高可用性、靈活性、可擴(kuò)展性和普遍性?；谠频馁Y源在在線和移動(dòng)學(xué)習(xí)中也扮演著重要的角色。云計(jì)算通過互聯(lián)網(wǎng)提供了廣泛的標(biāo)準(zhǔn)化和可定制的應(yīng)用程序和服務(wù)。基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）是服務(wù)的基本模型之一，在該模型中客戶可以將存儲(chǔ)、硬件、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)組件外包給提供商。除了簡(jiǎn)化和外包信息技術(shù)（IT）運(yùn)營(yíng)和項(xiàng)目的某些方面外，云計(jì)算還鼓勵(lì)軟件開發(fā)人員應(yīng)對(duì)多核、并行編程和虛擬化等關(guān)鍵的下一代編程挑戰(zhàn)。在虛擬化環(huán)境中進(jìn)行軟件測(cè)試正變得越來越普遍。傳統(tǒng)內(nèi)部的IT項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)需要對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行較大的前期投資，而使用云端托管的資源和工具進(jìn)行軟件開發(fā)更能起到節(jié)約成本的作用。

《云計(jì)算與虛擬化》是當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)工程和信息系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)的重要課程。該課程理論與實(shí)踐并重，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境下更需要實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念與方法上的突破。本文基于當(dāng)前云計(jì)算與虛擬化研究的理論背景以及《云計(jì)算與虛擬化》課程的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)理論與實(shí)踐來探討該課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法。該課程內(nèi)容繁多、理論性加強(qiáng)，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作。本文提出相關(guān)教學(xué)建議，認(rèn)為應(yīng)基于一系列課程活動(dòng)夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)，在編程或編碼腳本訓(xùn)練中提升學(xué)生的實(shí)踐操作技能。

2 云計(jì)算與虛擬化技術(shù)及其應(yīng)用

在云計(jì)算環(huán)境中，虛擬化主要通過虛擬機(jī)來實(shí)現(xiàn)。虛擬機(jī)是真實(shí)機(jī)器的一種表現(xiàn)，其使用的軟件提供了一個(gè)可以運(yùn)行相關(guān)程序、功能及服務(wù)的環(huán)境。通過虛擬化，服務(wù)器利用率顯著提高。虛擬化為硬件資源共享和多個(gè)操作系統(tǒng)提供了機(jī)會(huì)，通過這些操作系統(tǒng)，通用硬件驅(qū)動(dòng)程序被克隆并分配給每個(gè)虛擬機(jī)。虛擬機(jī)監(jiān)視器（hypervisor）是一個(gè)軟件層，在邏輯上劃分物理硬件和來賓操作系統(tǒng)。虛擬化的最新趨勢(shì)是裸機(jī)方法，即虛擬機(jī)監(jiān)視器直接在硬件上運(yùn)行，而不需要主機(jī)操作系統(tǒng)。VMware和Xen是數(shù)據(jù)中心最常用的虛擬化產(chǎn)品。這些虛擬機(jī)監(jiān)控程序通過各種功能（如來賓隔離、小代碼庫(kù)、操作系統(tǒng)分離和權(quán)限訪問）提供高級(jí)別的安全性。此外，Xen虛擬機(jī)監(jiān)視器的一個(gè)重要特性是它對(duì)各種操作系統(tǒng)的中立性，它允許各種操作系統(tǒng)（如Linux、Solaris、BSD等）成為Domain0，用于配置和控制虛擬化活動(dòng)。Microsoft Azure（在重命名之前稱為Windows Azure）是一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施，用于使用Microsoft托管的數(shù)據(jù)中心構(gòu)建、部署和管理應(yīng)用程序和服務(wù)?？梢允褂肕icrosoft Azure云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)創(chuàng)建虛擬機(jī)。訂閱Azure操作簡(jiǎn)單，可長(zhǎng)期使用，適合包括學(xué)生在內(nèi)的各類用戶。通常而言，一個(gè)小型數(shù)據(jù)中心的邏輯圖形設(shè)計(jì)，其中只安裝若干服務(wù)器機(jī)架，并分為三層。頂層是消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)（LAN）。在這一層之下，有一個(gè)VMware vSphere分發(fā)交換機(jī)（VDS）。VDS對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象，并在vSphere虛擬機(jī)監(jiān)控程序中提供訪問級(jí)別切換。這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)虛擬化非常有用，因?yàn)樗С知?dú)立于物理結(jié)構(gòu)的邏輯網(wǎng)絡(luò)[8]。此外，對(duì)于虛擬局域網(wǎng)（VLAN）的創(chuàng)建，其中物理網(wǎng)絡(luò)在邏輯上劃分為兩個(gè)不同的VLAN（Bhuwan-VLAN-1和Bhuwan-VLAN-2）。這些VLAN工作在路由和交換層（即第3層）之上。第2層設(shè)備主要是智能交換機(jī)，用于將數(shù)據(jù)中心的第3層組件與核心層（即第1層）交換機(jī)互連。

3 《云計(jì)算與虛擬化》課程及其網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

該課程主要圍繞云計(jì)算虛擬化技術(shù)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)原理、業(yè)務(wù)模式等內(nèi)容，結(jié)合大量的實(shí)踐案例，明晰虛擬化技術(shù)相關(guān)方法的各個(gè)層面及各類應(yīng)用以及在云計(jì)算中的重要地位和作用。該課程有助于學(xué)生對(duì)虛擬化技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)具有整體認(rèn)識(shí)，熟悉基本的虛擬化方法和產(chǎn)品，并能過將其應(yīng)用到實(shí)際的云計(jì)算平臺(tái)中去。

3.1教學(xué)理念的貫徹

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不同于面對(duì)面教學(xué)，面對(duì)面教學(xué)過程中形成的教學(xué)風(fēng)格不能簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中，重要的是要深入了解復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程和策略，以建立必要的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)技能和能力。一般來說，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)通過設(shè)計(jì)、促進(jìn)和指導(dǎo)認(rèn)知和社會(huì)過程，以實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)人有意義對(duì)教育有價(jià)值的學(xué)習(xí)成果。因此，在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中體現(xiàn)和執(zhí)行這些任務(wù)的方式要求重新定位。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)和組織，教師必須能夠指定合適的在線學(xué)習(xí)活動(dòng)，以滿足課程需求，并具備創(chuàng)建和支持在線活動(dòng)的適當(dāng)教學(xué)方法的知識(shí)。教師必須能夠展示活動(dòng)與預(yù)期結(jié)果之間的相關(guān)性，并據(jù)此選擇適當(dāng)?shù)拿襟w。在課程中，教師必須能夠管理學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐參與，并利用在線技術(shù)監(jiān)控整個(gè)學(xué)習(xí)過程，以確保學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)性與有效性。為了促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)課堂應(yīng)打造開放的氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生參與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動(dòng)，為分組協(xié)作學(xué)習(xí)提供支持。教師應(yīng)向?qū)W生闡明學(xué)習(xí)要點(diǎn)，了解學(xué)生學(xué)習(xí)需求，創(chuàng)造和支持一個(gè)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境。在該教學(xué)模式中，師生致力于建立一種類似于學(xué)習(xí)社區(qū)的共同意識(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生加入團(tuán)隊(duì)合作以支持社區(qū)、貢獻(xiàn)社區(qū)的能力。此外，教師應(yīng)擔(dān)負(fù)起指導(dǎo)職責(zé)，提供生成課程內(nèi)容所需的知識(shí)和資源，為學(xué)生解決問題提供幫助，最終確保課程目標(biāo)的達(dá)成。同時(shí)，教師也應(yīng)該成為研究者，不僅要跟上課程主題的發(fā)展，而且要用新的教學(xué)模式和教學(xué)方法來改進(jìn)教學(xué)。

3.2教學(xué)法的運(yùn)用

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)對(duì)教師的角色和能力提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。教師積極參與是課程設(shè)置成功的關(guān)鍵。在《云計(jì)算與虛擬化》課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，教師應(yīng)該采取多種教學(xué)手段，開展多種教學(xué)活動(dòng)，例如可采用任務(wù)教學(xué)法，設(shè)置具體任務(wù)，提供專業(yè)知識(shí)和技術(shù)指導(dǎo)，讓學(xué)生積極參與討論，完成任務(wù)，進(jìn)而得出結(jié)論。其間，更可以采用合作學(xué)習(xí)法，將學(xué)生分組以解決問題，完成任務(wù)，并穿插交互式學(xué)習(xí)方法，強(qiáng)化合作學(xué)習(xí)效果。其后，教師還可采用啟發(fā)式教學(xué)法，推薦擴(kuò)展學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)。

在開展該課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，教師應(yīng)充分計(jì)劃，遵循對(duì)話的流程，并在需要時(shí)提供指導(dǎo)。首先，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，使學(xué)生小組能夠解決問題或承擔(dān)任務(wù)，通過協(xié)作的方式來制定策略并調(diào)節(jié)和協(xié)調(diào)自身學(xué)習(xí)。其次，教師需要以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為講臺(tái)，創(chuàng)造良好的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，提供明確的學(xué)習(xí)方向和支持結(jié)構(gòu)。再次，教師通過跟蹤學(xué)生活動(dòng)，明確學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)，建立反應(yīng)模型來監(jiān)督和鼓勵(lì)學(xué)習(xí)參與學(xué)習(xí)過程。第四，教師采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)（協(xié)作）模式組建學(xué)習(xí)小組并分配角色職責(zé)，通過協(xié)調(diào)互動(dòng)、安排和組織互動(dòng)結(jié)構(gòu)、提供社會(huì)和情感支持來調(diào)節(jié)和促進(jìn)小組對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的完成。最后，教師應(yīng)建立學(xué)習(xí)規(guī)范，并制定相應(yīng)成績(jī)考核方式。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)需要在線流程和技術(shù)的支持，以便能夠設(shè)計(jì)和組織相關(guān)教學(xué)活動(dòng)。教師應(yīng)具備在線交流技能，應(yīng)具備并能夠運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和教學(xué)資源庫(kù)在網(wǎng)上回應(yīng)和解決學(xué)生提出的問題，給予學(xué)生創(chuàng)造性反饋，同時(shí)結(jié)合情感、技術(shù)等一系列手段建設(shè)性地解決教學(xué)中出現(xiàn)的各類問題。

另外，從交互式學(xué)習(xí)的視角出發(fā)，對(duì)于《云計(jì)算與虛擬化》這樣一門理論與實(shí)踐并重的課程來說，互動(dòng)也是能促進(jìn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。教師應(yīng)該確?；?dòng)是學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要組成部分，而不是附加成分。教師可以清楚界定互動(dòng)內(nèi)容，以避免出現(xiàn)不必要的冗長(zhǎng)信息出現(xiàn)在互動(dòng)中。在課前階段，教師和學(xué)生之間需要通過互動(dòng)來實(shí)現(xiàn)相互了解，特別是學(xué)生個(gè)人對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和對(duì)學(xué)習(xí)問題的理解。在課中階段，教師應(yīng)設(shè)置互動(dòng)場(chǎng)景，并在整個(gè)互動(dòng)過程中保持一定的建設(shè)性。教師應(yīng)掌握學(xué)生的互動(dòng)討論，通過為互動(dòng)討論設(shè)定正確的基調(diào)來把握互動(dòng)節(jié)奏，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提供意見。學(xué)生之間的互動(dòng)以及學(xué)習(xí)小組之間的互動(dòng)應(yīng)集中體現(xiàn)對(duì)問題的分析以及相關(guān)解決方案的提出。尤其在合作學(xué)習(xí)過程中，教師需要了合作模式與互動(dòng)模式的相互影響。教師要致力于構(gòu)建反饋機(jī)制以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，而不僅僅是即時(shí)回答對(duì)學(xué)生提出的問題。在互動(dòng)過程中，教師的積極參與應(yīng)得到學(xué)生的認(rèn)可，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)與老師的交流是有建設(shè)性和鼓勵(lì)性的。在課后階段，教師的教學(xué)指導(dǎo)將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚_拓性與延展性的提示，通過提出一些具有啟發(fā)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源進(jìn)行拓展性學(xué)習(xí)，以促進(jìn)課后學(xué)習(xí)，鞏固教學(xué)成果。

3.4 教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用

《云計(jì)算與虛擬化》課程實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)硬件具有較高要求。以Windows Server 2016標(biāo)準(zhǔn)版虛擬服務(wù)器為例，此版本最多支持64個(gè)插槽和最多4TB的RAM。它包括最多兩個(gè)虛擬機(jī)的許可證，并且支持Nano服務(wù)器安裝。其完全可以滿足對(duì)于教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用。相關(guān)設(shè)置具體如下：先設(shè)置該虛擬機(jī)的域名服務(wù)器（DNS）地址，而后命名和配置該虛擬服務(wù)器。本例中的虛擬機(jī)稱為SQLServer，然后為虛擬機(jī)配置PowerShell（用于管理操作系統(tǒng)和管理任務(wù)）和遠(yuǎn)程桌面服務(wù)。在配置和運(yùn)行新的虛擬服務(wù)器之前，還可以選擇并添加安全擴(kuò)展來進(jìn)一步增強(qiáng)和保護(hù)虛擬機(jī)。學(xué)生還可以創(chuàng)建一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)來連接許多虛擬機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)示例中，可創(chuàng)建四個(gè)不同的子網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)子網(wǎng)可以有固定數(shù)量的可用Internet協(xié)議（IP）地址。而后，可集中顯示可用的實(shí)際IP地址。在創(chuàng)建虛擬資源之后，設(shè)置學(xué)生用戶權(quán)限和訪問權(quán)限?，F(xiàn)有DNS名稱可用于活動(dòng)目錄（AD），并可以添加新用戶并為其分配不同的角色，即創(chuàng)建新的用戶配置文件，并為其指定一個(gè)用戶管理員角色。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接并登錄到虛擬機(jī)后，學(xué)生可使用Powershell集成腳本環(huán)境（ISE）使用命令行界面與服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)踐中，該平臺(tái)設(shè)置能很好地滿足教學(xué)需求。

基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用，《云計(jì)算與虛擬化》課程教學(xué)系統(tǒng)可分為三個(gè)子系統(tǒng)：教師教學(xué)系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)習(xí)系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)，其總體框架如圖1所示。

4結(jié)束語(yǔ)

《云計(jì)算與虛擬化》課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)要求學(xué)生具備自主預(yù)習(xí)相關(guān)背景知識(shí)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中解決問題并進(jìn)行自我指導(dǎo)的學(xué)習(xí)能力。而教師則應(yīng)了解全局，吸引學(xué)生的整體商業(yè)觀點(diǎn)和價(jià)值觀?！对朴?jì)算與虛擬化》作為當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)工程和信息系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)的重要課程，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境下更需要實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念與方法上的突破。教師要基于云計(jì)算與虛擬化技術(shù)研究的理論背景以及實(shí)踐應(yīng)用，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)理論與實(shí)踐來促進(jìn)該課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。教師應(yīng)組織開展一系列課程活動(dòng)夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)，在編程或編碼腳本訓(xùn)練中提升學(xué)生的實(shí)踐操作技能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李明俊，陸瑩.普通高?！短摂M化與云計(jì)算》課程建設(shè)的探討[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，29（4）：466-469.

[2] 薛炎發(fā).基于Linux底層系統(tǒng)的中職云計(jì)算虛擬化教學(xué)探究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2018（10）：49.

[3] 邢靜宇.《云計(jì)算與虛擬化》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦（理論版），2016（17）：243-244，249.

[4] 任亮.基于云計(jì)算虛擬化教學(xué)手段的研究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2018（34）：22-23.

[5] 唐小勇.《云計(jì)算與大數(shù)據(jù)》課程中虛擬化技術(shù)研討式教學(xué)案例[J].科技與創(chuàng)新，2017（9）：147.

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】