基于泛在學習要求的教育云桌面建設

◆王海峰

基于泛在學習要求的教育云桌面建設

◆王海峰

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.17.028

隨著信息技術的迅猛發展，學習方式也在不斷更新，已從數字化學習逐步過渡到移動學習，實現泛在學習。如今，泛在學習也成為教育技術學領域關注和研究的熱點話題。結合桌面云建設實踐，探討教育建設更好服務泛在學習的持續健康發展問題。

教育；云桌面；泛在學習

1 建設背景

2012 年 9 月 5 日，劉延東副總理在第一次全國教育信息化工作電視電話會議上提出了“教育信息化是創造泛在學習環境、構建學習型社會的必由之路”的要求，在 2015年 11 月 19 日結束的第二次全國教育信息化工作電視電話會議上再次提出了“泛在學習”，強調要充分運用信息技術打造泛在學習環境。云技術、移動化以及泛在學習正改變著傳統的教學方式和學習方式，移動互聯的發展和智能終端的普及也為云桌面的應用提供了更為便捷可靠的基礎條件。目前，云桌面已經在很多教學機構得到應用，泛在學習正日益成為一種重要的學習方式。

通過教育云桌面建設，可進一步消除教育信息化建設中出現的系統維護、資源存儲使用、空間管理方面存在的一些困擾，推進學校教育信息化建設，提升教育化應用效率和水平。

2 目標思路

需求分析隨著信息化發展，學校在教學實踐中對電腦硬件的要求正在不斷提高。目前不同功能教室所需的資源及軟件部署存在較大差異，存在以下幾類問題：

1）專業實驗室的桌面用機，因講解和演示的需求不同，在運算能力、存儲容量、軟件數量、軟件版本等方面的要求亦不相同。大量的實驗用機若配置過高，無疑造成巨大浪費，若配置較低，又很難適應教學需要，完成教學任務。部分專業軟件的安裝，往往對計算機配置有不同要求，還存在同一軟件不能多版本并存的問題，這加大了設備更換頻率，對日常維護也帶來不小的麻煩。

2）歷年采購的桌面用機由于型號和配置多樣，不便于統一管理，特別是配件更換問題，要么找不到零件，要么更換成本很高，增加了后期維護的難度。

3）教師除了課堂教學需要，還需要應用計算機進行備課，制作教案，自我學習，應用、更新各種軟件等，對桌面環境的個性化要求較高，顯然難以統一設置和部署，有些實驗或軟件對系統環境有特殊要求。比如：多媒體教室在演示不同軟件時需要更單一的環境，并在不同教師使用時能夠動態切換，在以往情況下實現起來非常煩瑣，加大了教師工作量和難度。

4）如教師在家將文檔編輯了一半，需要帶去辦公室繼續制作，在辦公室做好的 PPT 需要帶去教室使用，講解后需要分享給學生，在這個常見的運用中，涉及文件和素材的保存以及傳輸，無論是用U盤還是用郵件都難以實現優化流暢的體驗。

學校對教學計算機應用管理，計算機桌面系統是具體而又重要的一個環節。其中包括管理三個層面，其一是操作界面，其二是應用存儲空間，其三是軟件選擇。云桌面（如圖1所示）將在滿足這三層需要的基礎上，以計算資源的彈性管理和使用場景可延伸的優勢解決上述問題。

建設目標

1）建成學校云桌面平臺，打造基于云計算的桌面虛擬化（如圖2所示）。

2）強化信息技術應用，推動課程教學與信息資源有機整合，提高教師信息技術應用水平。

3）打造數字化校園精品案例，以點帶面，充分發揮區域內的示范、引領和推動作用。

建設思路

1）摸清家底，確定方向。安吉縣實驗小學作為縣域內小學段重點的小學，無論是師資隊伍水平，還是硬件配置水平，都處于全縣前列。在上級主管部門的關心和支持下，經過幾年的數字示范校建設，學校在數字化的建設和應用方面有了長足的進步，建設并成功推廣應用了包括學校遠程錄播教室、微課錄播教室、視頻監控平臺、家校聯系平臺、學校課程資源庫平臺等，有力地推動了學校教育教學工作的開展，質量的進一步提高，促進了教學。將這所學校作為數字化建設示范學校，以充分發揮學校在縣域范圍內數字化校園建設方面的示范、引領和推動作用，加大全縣的信息化應用工作力度。

2）確定目標，大膽嘗試。在前期學校數字示范校的建設過程中，學校投入大量人力、物力、財力，但也清楚地看到學?，F有水平與前沿的數字化信息技術水平之間還有相當差距。如何在建設過程中，在已有基礎上充分發揮現有裝備的作用，使學校的數字化建設成果最大化，是一直在思考的問題。幾經討論，最終確定以“基于泛在學習理論的教育云桌面建設”為主題的攻關課題。云桌面技術是一個全新的領域，許多人對其還是不甚了解，但它充分運用了云技術，使現有的設施資源效益最大化，適用學校現狀。

3）精心實施，輻射引領。在上級主管部門的大力支持下，在云桌面建設過程中采取“三步走”策略：

首先，在行政管理人員層面，建立相應賬號，在學校管理層開始嘗試，體驗云桌面帶來的便捷和高效；

其次，在骨干教師層面，鼓勵使用云桌面技術，逐步提高教職員工的認可度；

最后，建立全校教師賬號，在全校范圍內開展云桌面技術的運用。

經過這樣的一個過程，使全校教師都能熟練地運用云桌面技術，開展教育教學及管理工作，并在與兄弟學校的接觸交流中，不斷擴大其影響力，輻射到全縣各個學校。

圖 1 云桌面系統基礎架構

圖 2 基于云計算的桌面虛擬化

3 成果特色

系統建設方面云桌面技術是一個新領域，目前縣域范圍內接觸此項技術的學校比較少。學校在上級主管部門的大力支持下，積極推進這一項目的實施。主要的系統建設實施步驟包括以下五個方面：

1）服務器環境初步搭建。首先進行數據中心的搭建，完成了智能桌面虛擬化解決方案?；陬A訂的用戶策略，創建、導入了初期的用戶和組，主要是針對行政人員、各管理科室并擴展到全校所有教師，并使之體驗到新系統環境帶來的迅捷和高效。

2）學校標準鏡像制作。通過收集學校典型用戶（包括學校中層、骨干教師、普通教師、承辦活動要求等）的使用需求，包括操作系統版本、應用的數量和版本、常規系統配置等，整合為幾個統一的需求，根據這些需求，利用智能桌面虛擬化解決方案制作標準鏡像，并根據各類人員對系統的管控需求，對制作好的鏡像設置訪問權限。

3）策略的制定。根據學校各個部門的使用需求、管控需求，分別制定部門、特殊用戶的管理策略。該策略的主要內容如圖3所示。

4）管理員和普通用戶的使用技能培訓。針對用戶桌面運行維護和各科室的管理人員進行智能桌面虛擬化解決方案培訓。學校聯系技術公司，對學校所有教職員工進行分層、分階段的培訓，包括學校管理層面的使用培訓、學校骨干教師層面的使用培訓、學校班主任及任課教師層面的使用培訓。再由學校負責同志根據自己使用的情況，將操作細節錄屏后制作視頻資料，發送到所有用戶手中。經過培訓，確保每一位使用人員都能熟悉運用該系統，并在平時的教學管理工作過程中積極使用。

5）分階段的桌面部署。按照業務計劃，對涉及的桌面進行分階段的部署，包括云桌面軟件的安裝、調試。目前為止，已經完成所有普通教室和專用教室的桌面部署工作，學校每個教室都可以實現軟件平臺的登錄。

應用推廣方面對于學校內部而言，無論是教師個人教學資料的保存使用問題，各 PC客戶端的設備維護方面，還是教學資源的便捷使用效率問題，都可以用云桌面技術得以解決。所以在推進過程中，先以價值體現為主，取得大家的認可，并逐步形成共識，最終使得該技術順利運用于學校工作的方方面面。

1）專題介紹與培訓，提高系統認可度。在系統起用之初，為了穩步推進，學校在技術使用培訓之前，對目前存在的一些信息技術應用的困擾問題進行了整理，并通過全體教師會集中學習，使全體教師對項目建設形成高度共識。

①降低學校總體成本，減少學校對網絡建設的投資，最大限度發揮現有資產的價值。學校不必再對各個班級的終端投入大量資金，PC的處理能力集中到數據中心，各終端成為瘦客戶端，只要具備顯示功能，不需要強的處理能力，即可實現各種軟件和平臺的使用。

②保障教學的連續性、一致性。教育云數據中心為每個辦公終端提供了虛擬的“計算機”，每個終端所使用的硬件資源都是共享的，分配的虛擬資源在沒有實際使用時，其他用戶可使用。在運用傳統的終端進行教育教學時，當學生離開教室環境時，就沒有教育環境或者教育環境中斷，而云桌面技術則實現了教育環境的連續性和一致性。

③提供靈活便利的授課教學環境。云桌面技術的運用，實現了教師個人終端與教學班級內終端的一致性。教師在個人終端的課件、教學設計、練習，都可以在教室終端得以實現。對于遠程教學，不僅能提供遠程教學，還能提供操作練習的環境，并確保了遠程用戶與現場學習一致的操作環境及體驗，這些體驗與學員所處位置、設備均無關，有力支持和保障泛在學習方式的實施。

④降低了運維的復雜程度，提高了部署效率。運用云桌面技術后，可降低桌面維護成本，減少運維人員的工作量，只要維護好服務器上的桌面鏡像就可以了，不必到實際的現場進行維護。而且僅故障恢復時間而言，傳統PC桌面的故障恢復時間一般約為2～4小時，而云辦公桌面僅需3分鐘。

⑤不受空間環境限制，隨時都可以鏈接到自己的云桌面環境，真正實現了移動辦公。云桌面技術可以隨時隨地接入移動辦公，無限網絡制，用戶可以在任意時間、任意地點接入云桌面；接入終端無限制，用戶可以使用任意的終端設備訪問辦公室桌面；通過不同的終端訪問辦公桌面為用戶提供一致性體驗；統一的身份認證系統提供不同接入方式的安全性保障。

2）分組用戶和賬號的建立。在教職員工都能熟練使用云桌面系統平臺后，學校根據學校管理和教學的需求，分別建立了機房、實驗室、教室、功能教室、教師辦公室、圖書室、教師家庭終端等幾個層次的用戶組和賬號（如圖4所示）。利用針對桌面的近百條策略，從主機訪問、硬件資源分配、用戶控制、數據安全、離線文件備份、網絡接入等方面按需靈活定制桌面，給不同的用戶分配相應的工作環境，滿足不同場景下的用戶需求。不同類型的桌面均通過管理中心集中統一管控。

圖 3 管理策略制定

圖 4 分組用戶和賬號的建立

3）教師實際運用。目前學校部分班級的班級多媒體設備存在著一定的老化落伍現象，在適時引入云桌面技術后，只要這臺PC終端還能確保顯示功能，就能使用云桌面技術，不需再重新對設備進行更新。個人辦公電腦與教室內終端的使用一致性體驗，便捷而相對熟悉操作系統，減輕了一線教師的壓力，整個過程更為清晰、流暢，學校后勤部門也減少了大量的維護成本。

特色亮點在系統平臺的建設過程中，我們充分發揮了集體的智慧，聽取了上級主管部門、學校教師的各種建議和意見，在較短的時間內順利完成了建設任務，使用效果良好。

1）基于云桌面的個人云盤存儲。云桌面技術的運用，可以實現任何終端（包括移動終端）的上網操作，并獲取相關資源?？迫谓處熀蛯W校管理層可以將所需的課件、教學設計、教學資源、個人資料、學校管理資料保存在虛擬機里。用戶在使用時，不用再通過移動存儲盤來實現資源的轉移。在學校組織的寧波班主任論壇活動、縣教研室組織的名優教師下鄉送教活動中，云桌面的使用都取得了很好的效果。

2）基于云桌面的千兆網運用延伸。安吉縣實驗小學匯聚了縣內眾多的名優教師，積累了豐富的優質教學資源。學校遠程錄播教室和常態化微課錄播教室承辦各類教研活動，也積累了大量的優質教學活動資源。學校對這些優質資源進行了整理和歸納，建成了一個動態的課程資源庫，涵蓋語、數、英、科等主要學科的教學設計、課件、學習單和德育、校本培訓等相關資料。教師只要打開云桌面，就能在系統里找到一個共享的資源庫，可以對這些資源進行下載使用。通過云桌面系統，利用云服務器就可以解決這個問題。用戶可以隨時隨地登錄訪問“十二五”期間省內建成的省遠程教育平臺、省教育技術中心信息管理平臺等許多內部網絡平臺，應用這些內部網絡資源。

3）基于云桌面的校園安全管理。學校視頻監控建設項目中全校安裝了 44個視頻探頭，實現了校園監控無死角。考慮監控的安全因素，視頻監控只對學校內網提供服務，外部公網無法訪問，在校外就無法查看視頻畫面，但通過登錄云桌面系統，即可查看校園監控畫面。一旦發生突發事故，學校管理人員可遠程調用相關視頻資料，做出快速反應，及時處置，大大提高了學校安全管理的效率。

圖 5 成本對比

4 應用效果

運行數據

1）系統成本方面。云桌面技術的運用，在硬件設施和軟件建設方面，很大程度上節約了學校的建設成本（如圖5所示）。學校目前所有普通教室、功能教室的終端 PC機，都能正常運行。在此基礎上，建立整個云桌面系統平臺只需再添置一臺服務器和一套應用軟件，總的投入約15萬元。在系統建成后，基本硬件設施的使用壽命最低可達10年；電力消耗為傳統 PC 的 15%，功率僅為 35 W 左右，后續的維護成本極低，總體碳排放量降低至 80%。而原有的各類設備在更新、維護方面，每年需要投入約5萬元，這里還不包括大批量的班級多媒體設備更換費用。

2）系統平臺建設數據。目前為止，學校所有普通教室、功能教室均完成客戶端安裝，并能正常使用。所有教師辦公電腦都安裝了客戶端。對學?，F有的教學資源進行了分類整理，形成語文、數學、英語、科學、音樂、體育、美術、德育活動、校本培訓等幾個模塊的校本資源庫，都存儲于服務器內，學校每臺終端登錄后，都可以下載并使用這些資源。

3）教師賬號、用戶組及培訓數據。學校分三批完成了所有教師的賬號、用戶組的建立。首先是學校管理層面的賬號建立和使用，并初期嘗試運行了三個月。然后對學校備課組長和骨干教師建立賬號。最后完成所有教師的賬號建立工作，系統平臺的使用率比較頻繁的約占 87.9%，并在不斷的提高中。學校先后組織了三次專業培訓，培訓平均參訓率達 94%。

績效分析

1）在教育教學、教育科研方面。使用云桌面技術后，教師在家備課，可直接通過云桌面和虛擬應用進行文檔編輯，到辦公室后可繼續進行修改，上課時在多媒體教室用云客戶端直接登錄使用。不再需要使用移動存儲盤或郵箱來實現資料的中轉。

在常見程序應用中，最麻煩的就是版本不統一問題。如 Office 版本，有的用戶喜歡 2003 版，有的用戶喜歡2013 版，也經常發生版本沖突。采用“瘦客戶機 + 云桌面”組合，程序實際運算在服務器端進行，每位教師都在各自的云桌面中安裝自己所需的教學軟件，就不用擔心硬件配置問題，也無須考慮軟件版本兼容問題。

2）在學校管理方面。云桌面技術以其便捷性、高效性和安全性方面給學校管理工作帶來極大的便利。高效性主要體現在操作系統管理的高效和應用程序管理的高效上。采用桌面虛擬化方案后，用戶桌面、應用及數據均保存在數據中心，對客戶終端的云桌面還可以采用按需、定時、定期還原系統的管理方式降低運維投入，運維人員可在后臺針對主鏡像進行系統和應用程序的統一升級，并會自動更新到所有聯網的終端，在下次終端開機時，所有補丁和更新將自動生效，大大降低了管理成本。云終端的系統采用只讀不寫的功能，對數據不存儲、不運算，只需在服務器做好安全防護，通過服務器的集群、高可靠及遷移等功能即可保證整個系統的可持續運轉，實現了學校的標準云桌面環境、標準應用的目標，并且利用虛擬化的方式實現了真正意義的“可控”。

5 結語

隨著信息技術的不斷發展以及虛擬化技術的不斷提升，云桌面技術也將會有更大的發展前景?！?/p>

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1671-489X(2016)17-0028-05

作者：王海峰，安吉縣教育保障中心（313300）。