一種便攜式操作系統的多媒體應用模式探索

李旭++向海昀++朱龔梅

摘 要 高校多媒體教室數量持續增長，教室的運維難度加大。教師對多媒體設備使用的差異性需求與當下多媒體教室管理運維的方式存在顯著差距。提出一種便攜式操作系統創新運維模式，具有豐富的應用場景，可以實現將操作系統預裝到移動存儲中，可以預裝個性化自定義的軟件，不僅實現攜帶和使用便捷化，還可以有效解決教師使用多媒體主機的差異性需求問題。

關鍵詞 便攜式操作系統；多媒體教室管理；多媒體設備

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0020-04

Exploration of a Portable Operating System Application Pattern of Multi-media//LI Xu， XIANG Haiyun， ZHU Gongmei

Abstract The numbers of multimedia classroom continue to growing

in university， the difficulty of the classrooms operation and main-tenance keeps increasing. Teachers different demands of multimedia devices with the current multimedia classroom management opera-

tion and maintenance pattern have a significant gap. This paper pre-sents a portable operating system innovation pattern of classrooms operation and maintenance. Teachers can pre-installed OS with re-movable storage， pre-personalized custom software. Not only is the carrying and use convenient， but also the growing differences in the needs of teachers has been solved effectively.

Key words portable operating system； multimedia classroom mana-gement； multimedia devices

1 前言

多媒體教室作為高校信息化建設的一項基礎設施，在教學中的地位不可替代，多媒體教室擴充的增長速度很快。從另一個方面講，信息化經費的投入不斷增加，尤其強調設備的使用體驗，這就要求多媒體教室的管理部門不斷提升服務質量，為各自高校創建一流大學和一流學科，提供相匹配的教學保障水平。但現狀是多媒體教室現代化的建設步伐并沒有形成對應的體制機制變革，設備的日益集成對技能要求提高，運維人員素質亟待提升[1]。教師對多媒體教學設備的使用體驗要求越來越高與設備管理部門追求更好的教學服務目標一致，但無法回避幾個方面的現實情況：多媒體教室統一的操作系統版本和設置面對不同的教師使用群體帶來不一致使用體驗；安裝還原卡的多媒體教室計算機不可避免地會導致計算機的開機速度、開關應用程序的流暢度降低，與教師追求良好的計算機運行效能存在矛盾；教學常用的辦公軟件不同版本間使用方法不一。

高校中的教師專業和年齡層次差異較大，對電教設備的熟練程度不同。計算機專業或者熟悉計算機操作的人群可以很好地操作電教設備，也能以較快的速度適應和接受在計算機系統上部署的新技術產品。然而這部分人群以年輕理工科教師和計算機專業的教師為主，在整個學校的教師隊伍中占比仍是小眾。大多數教師常常因為不熟悉多媒體計算機的操作系統和操作系統安裝的軟件，導致對設備的使用體驗差。

Linux操作系統是有別于Windows操作系統的另一種選擇，由于其良好的系統穩定性和極低的軟硬件資源消耗，在很多工程類業務中應用廣泛。很多專業的一些軟件基于Linux平臺使用，但是在現有的多媒體教室計算機部署環境下，基于Linux的課程演示不易實現，導致很多可以在課堂上實際展示的操作和結果都需要等到進入專業實驗機房才能進行，這樣造成的課堂不連續，也與多媒體教室豐富的內容表現本質極其矛盾。

教師群體使用的差異性需求，本質上是對多媒體教室管理運維提出新的訴求。關于管理運維的討論很多，有學校嘗試服務外包，有學校依據自身需要開發支撐的信息化業務系統，也有學校開放主機系統供教師自由定制[2-4]。本文提出一種便攜式操作系統的多媒體教室應用模式，可以個性化解決教師不同使用習慣和軟件差異性需求，提升教師的使用體驗。

2 便攜式操作系統技術

便攜式操作系統技術 多媒體教室作為信息化基礎設施，在學校教學中地位至關重要，主要體現在兩個方面。一是多媒體教室以其豐富的知識表達呈現能力凸顯在當代教學中的不可替代性。對任課教師來說，借助多媒體進行知識的呈現，更利于信息的傳達，更利于課堂氛圍的轉變。二是多媒體教室的“脆弱性”也讓它變得重要。有學者針對多媒體設備出現的故障做過共性歸納，涉及音箱、計算機、投影儀、中控、功放等設備[5]，其中任何一個部件出現故障，都會導致多媒體設備運行異常，降低教師的使用體驗，影響課堂秩序。其中又以計算機方面的“故障”（疑問）最多。

現今多媒體教室針對計算機主機的管理模式大致可以分為：基于管理層面，開放的計算機系統，定期檢查，定期還原；基于技術層面，計算機系統安裝必要的操作軟件，使用還原卡保護系統，防止被破壞；基于技術層面，采用虛擬云桌面技術，保障多媒體教室的高可用性。

表1中管理方式包括傳統運維和基于信息化手段的管理。開放式主機系統統一初裝基本軟件，以后的主機系統的軟件安裝、配置由有需要的任課教師自行調試。這樣的主機管理方式可以讓教師隨意定制自己的軟件版本，但主要弊端是隨著時間的推移，任課教師定制軟件增多，系統崩潰風險性極大。如果多媒體教室數量多，那么這種管理方式會帶來極大的運維負擔。現在采用這種方式的極少，導致弊端的主要原因就是使用人數多，隨意個性化主機系統和無系統保護機制導致病毒破壞。

基于自還原的主機管理方式是當下采用最多的，它通過計算機系統自帶的還原卡功能為主機使用統一還原，這樣就可以較長時間保證系統的完整性。它的弊端同樣明顯，包括：系統無法滿足教師多樣性要求，軟件版本更新速度

慢，影響計算機的開關機速度和應用程序的響應效率。

虛擬桌面的主機管理系統是一種較新的管理方式，它主要通過配置胖服務端和瘦客戶端的方式，解決的問題是本地主機性能差、軟件統一運維管理難度大等問題。它對使用者有一定的計算機技能要求，也需要配置專網環境，對整個基礎設施要求較高。

混合式主機管理是通過綜合前幾種管理方式的優點部署的一種理想管理模式：通過安裝還原卡，保護計算機系統盤；開放非系統盤，允許教師自行安裝軟件和存儲文件。這種理想的環境部署模式還沒有進一步得到實際驗證。

便攜式主機系統通過將自定義自選型的操作系統安裝到移動介質中，在教師進入教師上課的時候，可以選擇便攜式操作系統進行課程演示。便攜式操作系統在教師備課階段就可以使用，在該系統設計課件、部署演示環境、改變系統的設置，以符合自己的使用習慣。這樣一些操作在系統重啟后，數據仍舊能夠有效保存，可以在任何一臺計算機上繼續工作。

便攜式主機系統可以很好地解決教師差異性需求，這樣的一種主機管理方式不能完全取代以上的多媒體教室主機管理方式，但是可以作為一種有效的補充，解決教師使用系統的差異性需求問題。

便攜式主機系統的制作 Windows便攜式操作系統制作的本質是采用微軟自帶的WindowsToGo技術（WTG），該技術是Windows 8企業版操作系統以上版本的一項功能，可以快捷地通過WTG功能創建可以自定義、個性化、可移動的Windows操作系統，通過連接外置的USB和可移動存儲裝置啟動工作區，而不用考慮宿主計算機所運行的操作系統環境如何。途徑有兩種方式。第一種通過從Windows 8之后的操作系統自帶WTG技術，可以將Windows操作系統寫進受微軟認證過的移動存儲中。受認證的移動存儲設備主要是指移動硬盤，它對U盤的容量大小、傳輸速度要求極為嚴格，普通的U盤無法正常識別。第二種通過第三方工具rufus等類似軟件將Windows系列的操作些寫進移動存儲介質中。第三方軟件對寫入設備的認證要求較低，具有很強的通用性，金士頓和SanDisk的16 G容量的U盤都是可以識別的寫入設備。

WTG與典型的計算機操作系統的區別：內部磁盤（系統盤）保持為在線狀態，為了保護可移動操作系統的數據安全，默認狀態下可插拔的移動存儲裝載連接電腦后會被正常顯示出來。WTG技術實現的可移動操作系統可以完全跨介質平臺，可以在不同的硬件架構上實現差異性的系統操作，實現漫游，當移動到不同的計算機上首次運行時，會自動安裝響應的硬件驅動。WTG部署到移動存儲時首先要求該介質為微軟認證的設備類型，主要要求該設備具有高速的I/O讀寫性能，這是保證Windows流暢操作的必要條件。其次，經過認證的介質具有很好的穩定性。基于WTG部署應用的注意事項，部署過程會清除移動介質上的數據，因此要做好數據備份，選擇部署的鏡像時合理選擇32位還是64位操作系統，避免安裝不兼容的應用程序。

創建可移動的Linux操作系統通常采用的是Live USB技術，也就是將Linux的操作系統安裝到可移動存儲介質中，實現原理類似WTG技術。很多工科院校中常常會在Linux

平臺下做一些數值分析、模型計算等操作，如地質方面的實驗分析和石油勘探專業的一些基于Linux平臺的軟件使用等操作演示都希望能在Linux平臺下進行，但是多媒體教師中又主要以Windows操作系統為平臺核心。那么基于Linux的便攜式操作系統可以滿足教師在上課期間基于Linux平臺進行模擬演示，并且可以將演示的結果數據同樣有效地保存在系統中。制作Linux的便攜式操作系統同樣需要Linux的系統鏡像文件、具有高速讀寫的移動介質、第三方的制作Live USB制作工具，常見的有YUMI、Universal-USB等工具。

便攜式主機系統的數據安全 便攜式主機系統的數據存儲于移動介質中，數據的持久性、數據空間的擴展性、系統數據資料安全是保障便攜式主機系統穩定、高可用的基本關注。

數據持久性是將內存中的數據轉存到硬盤中進行持久保存。基于WTG技術實現便攜式主機系統可以將使用者的操作保留到移動設備中，使用體驗和本地計算機無差別。數據持久性可以為移動操作系統提供良好使用體驗，教師的備課過程可以全部在便攜式主機系統中進行，所有的數據都會持久保留，所有的計算機參數設置、使用習慣也會個性化存儲。數據持久性保證了教師從本地桌面計算機到多媒體教室主機的無縫銜接，體驗一致。

數據空間的擴展是無論本地計算機系統，還是這里論述的便攜式主機系統，都無法回避的一個重要問題。由于便攜式系統與本地計算機使用無差異特性，那么頻繁使用（包括軟件的安裝、補丁更新等）所需的存儲空間必然增長，因此，制作前的科學規劃非常重要。便攜式主機系統不同于本地計算機，不能通過增加外部設備和重新劃分磁盤空間的方式來調整系統分區的存儲大小。

基于移動存儲設備制作移動主機系統，不僅可以當作操作系統正常使用，保持其作為移動存儲介質的基本屬性也沒有改變，仍然可以在設備中存放文件、照片等資料，這些資料也可以在進入便攜式主機系統中被有效讀寫。外部資料可以被自由寫進或者讀取，那么存儲設備中關于系統的資料的安全也非常重要，有關操作系統文件的刪除、移動、重命名等操作都是被禁止的。基于此，便攜式系統移動介質防篡改、防病毒的要求要高于普通介質。

3 便攜式操作系統在多媒體教室運維中的應用

選取SanDisk 3.0 64 G型號的移動存儲介質，以Windows

10教育版為基礎，使用第三方工具Rufus制作便攜式操作系統。制作流程只需要按照安裝軟件上的提示說明順序進行即可，大約60分鐘，因選區的移動存儲介質讀寫性能不同而存在差異。需要注意的是盡管此處使用的移動存儲介質從容量大小、接口類型等規格方面都滿足微軟的制作要求，但是仍舊不能通過WTG的兼容性檢查，所以這里選用第三方的Rufus工具。整個流程可以觀察制作日志實時掌握制作進度，操作便捷。

有效使用便攜式主機系統之前還需要正確設置計算機的BIOS啟動順序，進入BIOS中的BOOT選項卡，選擇USB啟動作為第一啟動項。系統啟動的時候就可以依據BIOS順序首從移動介質中啟動操作系統，否則系統默認從硬盤啟動本地主機系統。首次正常進入便攜式系統跟本地安裝操作系統類似，都要求使用者完成計算機用戶名、時區、密碼等參數設定。

正常進入便攜式操作系統后，通過軟件安裝、使用操作、性能、數據持久等4個方面對其易用性進行評估。在便攜式操作系統中安裝日常多媒體教室所需要的基本軟件進行測試，包括Office演示套件、VB編程環境、瀏覽器等，測試發現此類軟件的安裝和使用同本地計算機無差異，但是流暢性較差。進一步分析，一是由于本地計算機使用了固態硬盤作為系統啟動分區，在開機速度和軟件的開關效率方面比便攜式系統流暢，但和其他安裝機械硬盤的計算機相比，使用流暢度并無顯著不同；二是由于便攜式操作系統開機后CPU和磁盤的讀寫負載在30秒左右恢復正常，如圖1所示。

在數據持久性方面，通過反復重啟計算機后查看安裝軟件和更新補丁的情況，并未出現數據還原；通過在移動介質中的其他資料的拷貝、移動，也并未造成系統崩潰、數據丟失等現象，在便攜式主機系統和本地計算機的硬盤之間也可以正常交互數據。

4 小結

不同存儲介質導致體驗流暢性存在差異，實測發現不同類別存儲介質制作的移動操作系統在多媒體主機上使用時，流暢度體驗不完全一致。采用SanDisk 3.0 64 G、King-

ston DTSE9 G2 32 G、SanDisk Extreme USB 3.0 16 G等U盤介質進行實測發現，SanDisk 3.0接口的設備使用流暢度較好，能夠快速響應教師的點擊、打開操作，而Kingston 3.0接口的設備在使用流暢度方面體驗略差。導致這方面的原因可能是由于不同規格的存儲介質的讀寫速度不一樣所致，因此在制作便攜式操作系統時盡量選用讀寫速度高的介質。

從移動介質引導進入系統的前提是需要更改計算機BIOS設置中的啟動順序參數，進而不同設備產生使用差異性問題。計算機需要將U盤設置為第一啟動項，計算機在進行加載的時候就可以正常進入教師所使用的移動操作系統，否則就會默認進入多媒體主機本地硬盤的操作系統。第二種方式是可以通過功能按鍵快速選擇開機啟動選項而無須進入BIOS中進行設置。

通過BIOS的正確設置或者快速啟動的正確選擇，都可以正常進入移動操作系統，但是關鍵在于不同計算機型號的BIOS進入和快速啟動選項的功能按鍵各不相同，這就導致不同機型難以形成統一的使用方式，對于不熟悉計算機的教師來說難度較高。盡管可以在所有的多媒體教室主機上統一由技術人員做好BIOS相關設置，并且指導教師采用快速啟動的方式來選擇進入自己的操作系統，但是在具體使用中也存在偶發情況，需要手動選擇，才能正確進入移動操作系統。

還原卡阻止問題，不同的設備所使用還原卡不同，很多還原卡為更全面防護人為破壞操作系統，對BIOS設置進行了加固，在開機的時候就不能通過快捷鍵或者更改BIOS選項來應用移動操作系統，需要先進入還原卡管理界面進行手動設置。

盡管這種基于便攜式操作系統的多媒體教室管理方式有一定的技術門檻，但是作為一種便攜式、創新性的多媒體運維方式，可以在滿足各種教學差異性需求的同時降低運維難度，對教室數量多、差異性需求明顯的群體來說極為適用，也是當下對多媒體教室管理運維的一種創新補充。

參考文獻

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