高職院校云計算教學實訓平臺的搭建與應用

段飛

摘 ? 要：文章將結合平臺的功能需求，利用PC建立客戶端，支撐師生、管理員的相關操作，并搭載Google App Engine軟件構建數(shù)據(jù)云端，進行實訓資源的共享，并經(jīng)由測試分析，驗證了平臺的應用可行性。

關鍵詞：云計算;實訓平臺;云端;共享技術

云計算技術在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中具有海量存儲、并行計算等應用優(yōu)勢，可利用虛擬技術將計算機軟硬件、實訓資源等遷移至“云端”，進而實現(xiàn)跨專業(yè)、跨學科甚至是跨學校的實訓設備、資源的共享，以此來規(guī)避重復建設、高投資的問題。為此，結合實訓教學的實際需求，根據(jù)云計算技術的特點，在借鑒以往研究的基礎上，搭建一種可基于云端進行實訓教學與資源共享的平臺，可全程跟蹤實訓教學過程，整合各類優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡實訓資源，為實訓教學的“提質(zhì)增效”提供全面支撐[1]。

1 ? ?云計算教學實訓平臺的功能需求

學生的實踐應用和創(chuàng)新能力是高職院校教育培訓的基本目標，也是與社會和企業(yè)需求無縫對接的基礎、前提。云計算是實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲、處理的新型處理技術，基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，采用多種數(shù)字計算技術，通過動態(tài)擴展網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以虛擬化資源的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。為此，利用云計算技術優(yōu)勢，結合實訓教學的應用需求，云計算教學實訓平臺應該是一個可實現(xiàn)云實訓資源、課件、虛擬設備等的專業(yè)、學校的流動、共享，可為師生的教學實訓及管理員的運維管理提供全方位的功能服務，具體的功能需求分析如下[2]。

1.1 ?學生實訓學習需求

高職院校云計算教學實訓平臺的首要功能就是滿足學生的實訓學習需求，為此，平臺建設時應該將校內(nèi)的各類實訓資源整合至云端，根據(jù)既定的實訓教學規(guī)劃確定實訓教學內(nèi)容、方法和層次，各學科、專業(yè)可根據(jù)此構建實訓教學資源目標，將實訓資源的主題方向、文件鏈接等融入其中。此時，學生便可根據(jù)專業(yè)方向和理論學習進程，自主選擇實訓項目、流程進行實訓學習，在線下載實訓資料，并可在線觀摩實訓項目演練、進行實訓操作，同時，還可將實訓操作結果上傳至教師端，與教師進行在線交流互動。

1.2 ?教師實訓教學需求

教師是各科實訓教學的指導者和輔助者，云計算實訓教學平臺應該圍繞實訓項目展開建設，設置實訓項目管理、教學資源整合、教學實訓等模塊，用以支撐教師實訓教學的功能。平臺應該可以根據(jù)實訓計劃和培訓規(guī)范，進行實訓資源的整合、共享，并據(jù)此設定實訓教學內(nèi)容、進行實訓教學準備和具體實施。同時，教師還可實時跟蹤、輔導學生的實訓操作過程，并根據(jù)實訓項目完成情況進行測試評價，給予相應的獎懲、技術認證，總結歸納實訓效果和不足，幫助學生查缺補漏，有針對性地進行實訓。

1.3 ?管理人員運維管理需求

云計算教學實訓平臺的安全、平穩(wěn)運行，需要管理人員給予相應的技術運維支撐，平臺應該配置平臺參數(shù)設置、數(shù)據(jù)操作、資源共享、備份等操作功能。具體而言，管理員通過平臺初始化操作、參數(shù)設置便可運行實訓教學功能，利用不同頁面模板的加載來支撐PC客戶端各類實訓過程、效果的可視化演示和呈現(xiàn)，且可根據(jù)理工科、文科類實訓課程側重點，利用不同的實訓模板設置實訓項目和內(nèi)容，為師生提供實訓教與學的支撐。同時，還可將實訓交互、審核測評、實訓教學規(guī)劃等以插件模式引入平臺之中，為實訓平臺提供各類應用功能。

2 ? ?云計算教學實訓平臺的搭建

2.1 ?平臺整體架構的設計

結合上述各類應用功能需求，高職院校云計算實訓平臺將“PC客戶端+云端”的模式搭建整體框架，詳細建設方法有如下幾點分析：

（1）客戶端，主要利用互聯(lián)網(wǎng)通信技術，基于網(wǎng)絡化的PC端，師生便可利用局域網(wǎng)或無線網(wǎng)絡進入平臺，通過任意PC機上的網(wǎng)頁瀏覽器來登錄平臺，查看、下載云端的實訓資源，并進行在線的實訓課件觀看、學習，實現(xiàn)具體的實訓操作。

（2）云端，是解決高職院校軟硬件升級改造投入大、重復建設的關鍵點，利用云計算技術的虛擬資源池，將實訓設備、資源虛擬化為數(shù)字資源，便可實現(xiàn)海量存儲，用于支撐實訓資源、課件的跨專業(yè)、跨學校的共享、交互，最大化地實現(xiàn)了實訓平臺的應用。

2.2 ?平臺建設的關鍵技術分析

2.2.1 ?平臺拓撲結構設計

結合云計算技術的應用優(yōu)勢，教學實訓平臺在設計時以便于實訓教學、學習操作為根本目標，根據(jù)私有云平臺的構建設計模式，研究將基于云計算技術，將全部計算機設備采用級聯(lián)的方式集中規(guī)劃和配置，并利用中心服務器進行集中管控，讓操作者無需關注實訓服務來自哪臺控制設備，只需依照實訓教學與學習的需求進行操作即可[3]。學生可實時在線進行實訓模擬和操練，而教師可全程跟蹤學生實訓狀況，給予針對性的指導，管理人員則可便捷地設置平臺參數(shù)，對平臺進行全程運維管理，確保教學實訓平臺的有效運行。平臺的拓撲結構如圖1所示。

結合圖1可知，云計算實訓教學平臺配置服務器安全管理中心（Safety Management Center，SMC），利用雙網(wǎng)卡接入網(wǎng)絡便可實現(xiàn)對平臺的操控管理，也可對控制器設備進行控制，在平臺構建中，需要將實訓設備、儀器等注冊至平臺的管理系統(tǒng)，而后，通過服務器對控制器的操控，管理員便可根據(jù)實訓教學項目、進程和內(nèi)容對實訓設備進行同步加載、運行，由此，通過相關的操作指令實現(xiàn)對實訓設備的使用。同時，控制器也是平臺的主要構成，是保證師生實訓教學的基礎配置，可利用控制器的Console接口進行配置，平臺的各個控制器上均有Console接口，可對平臺進行靈活配置，在正確接入控制器之后，需采用命令行方式配置控制器的相關通信接口，經(jīng)由CFG接口的IP地址等相關配置來實現(xiàn)操控，該種控制器的配置方式，可利用eth0接口，將操作指令注冊至服務器SMC上，而后，利用int eth0命令便可查看平臺接口配置內(nèi)容。

2.2.2 ?云實訓資源共享的技術設計

高職院校云計算教學實訓平臺應采用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）3層架構模式的計算方式，運用Java2平臺企業(yè)版（Java 2 Platform Enterprise Edition，J2EE）架構編程，利用模型—視圖—控制器（Model-View-Controller，MVC）模式進行設計。平臺運行時，用戶可經(jīng)由瀏覽器向應用程序傳輸請求，而后，由ActionServlet進行請求處理，平臺中心的處理器根據(jù)用戶不同請求，判定向哪一個注冊服務器發(fā)送請求，并在Google App Engine搭建的云端應用服務環(huán)境中，通過調(diào)用底層的DataStore，Memcache或服務器群來配置響應請求的資源，并匯總獲取的響應數(shù)據(jù)，經(jīng)過格式化處理后，將其反饋至前臺的ActionServlet，由其進行JSP視圖的呈現(xiàn)，為用戶的實訓操作提供交互服務支撐。

實訓資源、課件的交互、共享是云計算教學實訓平臺建設的優(yōu)勢所在，Google App Engine是進行網(wǎng)路應用程序開發(fā)、托管的應用平臺，基于云計算教學實訓平臺中資源共享需求，可利用Google App Engine構建一個云端共享服務應用體系，在Google基礎架構上，開發(fā)人員可采用Java標準技術運行各類網(wǎng)絡應用程序，并可根據(jù)需求靈活擴展資源存儲量，且利用Google App Engine無需維護任何服務器，只需上傳應用程序，便可為實訓平臺提供不同的云端服務。

3 ? ?云計算教學實訓平臺的應用

在云計算教學實訓平臺的實際應用中，為滿足不同學科甚至學校海量師生的實訓需求，實訓平臺環(huán)境可配置6個節(jié)點，也即在Vmware Workstation中配置6臺工作的虛擬機，各個節(jié)點的虛擬機分別聯(lián)通服務器，方便調(diào)用云端的共享數(shù)據(jù)資源，以實現(xiàn)大規(guī)模實訓操練的同步進行[4]。同時，為驗證實訓平臺的應用性，研究結合相關的測試要求和規(guī)范，利用黑盒測試方法，在云計算教學實訓平臺上部署基于PC的客戶端，用戶通過客戶端的瀏覽器便可向測評服務器傳輸測試請求，評價服務器在運行過程中的容錯、負載及安全性，根據(jù)測試所得數(shù)據(jù)分析，證明平臺運行平穩(wěn)、性能較優(yōu)。同時，通過對平臺實操訓練、審核評價、師生互動等功能的測試，得出系統(tǒng)能夠有效滿足各類功能需求，達到了預設的應用功能。

[參考文獻]

[1]羅利花.基于云計算的計算機教學實訓平臺構建[J].電子技術與軟件工程，2019（16）：157-158.

[2]嚴楠，戴家樹.面向云的協(xié)同育人實訓平臺建設方案的探索[J].湘南學院學報，2018（5）：48-51.

[3]周敏.基于云計算的虛擬信息安全實訓平臺的設計[J].實驗技術與管理，2018（7）：198-201.

[4]宣樂飛.基于云技術的網(wǎng)絡攻防實訓平臺設計與實現(xiàn)[J].計算機時代，2018（6）：26-28.