云計算環境下高校計算機類實驗教學平臺建設探究

梁世華　李衡

【摘 要】云計算環境因具備資源按需分配、安全可控、數據可靠、提高資源利用率、統一管理等多種特性，在高校實驗平臺建設階段得到廣泛應用，通過基于云平臺的校園桌面基礎設施將信息技術與教育教學深度融合，構建一個安全、高效、節能、環保的實驗教學平臺，讓學生享受更優質的教育服務。

【關鍵詞】云計算；實驗教學；實驗平臺建設

中圖分類號： TP308 文獻標識碼： 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

云計算技術從概念提出到如今的廣泛應用，不過十余年而已，但該技術對各行業的影響卻越來越深遠，已成為計算機應用的一大熱點。在高教領域，目前，云計算技術也越來越受到重視。云計算技術在高校計算機類實驗教學平臺中普及應用，將快速提升教學質量，同時也可以解決教學過程中存在的相關問題，具有非常強的實用性。

1 現有計算機實驗教學平臺分析

一般來說，高校的計算機實驗中心會承擔著校級計算機類公共教學實驗和信息類學科相關專業實驗、實訓及有關的科研任務。計算機實驗教學平臺的主要功能有3個：一是與信息類課程相關的配套實驗教學；二是學生課余自主化的學習上機；三是信息類等級考試、英語各級考試等以及與考試相關的教學培訓。

目前高校的普通傳統型計算機實驗室，一般是在微機上同時安裝一個或者多個操作系統，教學軟件定期或按需更新，并對計算機進行硬盤保護。這樣的管理方式在實驗教學過程中存在以下問題：

（1）教學環境部署困難。一般來說，機房只能開設已經安裝了相關課程軟件的實驗課程，若使用過程中出現軟件或者系統問題，就必需實施系統更新并同傳，將花費大量的時間，同時工作量也比較大。系統更新會耗費機房管理人員較多的時間及精力，且有時會出現上機環境不能在規定時間內完成，從而影響正常的教學。

（2）文件保存困難。由于實驗室內的計算機普遍采用了硬盤保護措施，每次重啟后的系統就會自動還原，臨時保存的文件將被刪除。為此，上機用戶必需借助便攜移動存儲設備或者網絡的方式去保存文檔，不僅相當不便，還易感染病毒，增加了實驗平臺的管理與維護難度。

（3）教育資源利用率低。大部分高校的計算機實驗中心的開放式實驗項目不多，而擁有個人電腦學生比例也較大，使實驗中心的計算機在課后閑置狀況突出，無法實現優質教育資源共享與應用的指導原則。

（4）使用周期短，資金需求量大。傳統實驗教學中心機房的建設需要大量資金，但IT技術發展飛速，軟件硬件更新迭代頻繁，新置機房軟硬件一般三年左右就需要換代，存在資源浪費問題，且傳統機器能耗高，用電量大，不利于節能減排。

因此，為使計算機實驗中心的建設管理模式能夠滿足高校的發展需要，需要積極探討新的建設管理方式。云計算技術是高性能計算技術與分布式計算技術相結合的產物，可以通過基于網絡的計算方式，將軟硬件資源進行共享，而這，恰恰是傳統計算技術的不足之處。云計算環境下的計算機實驗教學平臺不僅能夠優化實驗教學環境，還能在建設和維護上節約大量資金，是深化實驗教學模式改革，進行實驗教學創新一大契機。

2 云計算環境下的計算機實驗教學平臺建設

2.1 目標

構建“一學生一桌面“的云平臺，實現課堂隨身走，學生可以使用平板電腦在內的各類設備接入桌面，在宿舍依然可以完成作業。不同年級、不同課程，定制專屬化桌面教學環境，確保為學生提供相對獨立和純凈的教學系統，讓學生更加專心上課。

2.2 云計算環境下的實驗教學平臺解決方案

云平臺實驗教學中心硬件建設包括服務器、云終端、網絡、輔材和存儲等。云終端可用利用舊設備，也可用新購，網絡建設亦然，這樣能快速部署和應用云平臺上的桌面與服務。

云終端的部署：在每個云平臺教室都設置1臺教師機，這臺設備建議采用物理PC或x86瘦終端（windows系統），其上安裝多媒體電子教室軟件，滿足屏幕廣播、分組教學、文件分發、遠程控制等日常上課需求。這樣的設計方案，可將流量分散到計算機教室本地網絡，一方面減少服務器網絡壓力，另一方面當機房網絡中斷或服務器故障，教師PC依舊可以將教學屏幕和視頻推送給學生機（瘦終端），實現離線式廣播教學，不影響正常授課。

學生機采用ARM瘦終端（安卓系統），通過設備加電自啟、定時開關機、單點登錄等功能特性，實現上課時的全自動化開關機，無需學生人為介入，整體操作更為簡便。隨著智慧校園深入發展，未來可以采用“桌面池模式”為每位學生分發一個通用桌面+云存儲空間，學生可以隨時隨地接入桌面完成作業。

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

學生桌面采用1：N還原模式部署，系統重啟自動還原為初始狀態，電腦老師只需維護一個模板鏡像，即可一鍵發布教學軟件、更新系統等，從而為提升教學效率保駕護航。

3 結束語

利用最先進的云計算技術解決傳統計算機實驗教學平臺存在的各類問題，為學校打造云計算機教室、移動教學，方便教師實時備課。通過在學校數據中心部署高性能桌面云服務器，集中托管學生桌面和教師桌面，然后在計算機教室和教師辦公區放置零維護、精致小巧的桌面云終端，實現在校師生更優質的學習辦公體驗，并能夠統一管理和控制，從而降低總擁有成本，幫助學校建設“安全、高效、節能、環保“的智慧校園，引領學校走上”云教學“的步伐。

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