淺析中職計算機專業遠程實訓平臺建設

◆劉芳芳

（濟源職業技術學校 河南 459000）

由于中職專業課教學對實訓過程的特殊需求和中職學生普遍存在動手能力高于動腦能力的特點，中職計算機專業教學在課堂之外需要有良好的學習反饋機制，才能保障學生學習的高效性。這就需要有一套完善的學習實訓平臺幫助學生在課余學習活動中完成學習任務。本文分析中職學校計算機專業現有的在線實訓平臺的優缺點，提出了可行的改進方法，建設一種適合中職學生在線實訓的平臺。

1 中職學校現有計算機專業在線實訓形式

中職學校的日常教學活動不同于普通高中教育，中職教學主要是培養學生具體動手實踐能力，中職學生在課堂之外學習必須有實訓設備的支撐。隨著計算機技術的發展和在線教學技術的提高，在線學習成為可能解決這一問題的一種途徑。以下就現存的兩種中職教學的在線實訓平臺進行簡單的分析。

1.1 OJ 系統

OJ 是Online Judge 的簡稱，是一種在線判題系統。在線判題系統常在一些編程競賽中使用，如知名的ACM 國際大學生程序設計競賽。在線判題系統允許用戶在線提交程序源代碼，系統對程序源代碼進行編譯和執行，并通過預先設定的數據對這些程序進行測試。提交代碼一般會在受限的環境下最終運行，包括時間限制、內存限制、安全限制等。運行結果最終與標準答案比較，并將結果和相關提示反饋給用戶。同時系統對用戶進行各種形式的統計和排名，如提交答案數量排名、正確率排名、程序效率排名等。系統一般具有不同的題庫，方便不同層次的用戶選擇練習或參與競賽。

OJ 系統的特點很適合職業學校在線實訓平臺需求，目前高校大多都有自己內部OJ 系統。針對中職在線實訓平臺的需求，首先，其最大的優勢就是技術相對成熟，國內引入時間相對較長，系統實現簡單。系統搭建一般只需要一臺服務器就可以實現，與普通網站沒有太大區別。同時豐富的手冊資料也對安裝有很大幫助，降低了使用難度。同時國內有很多開源的OJ 系統，對二次開發定制系統門檻低。其次，OJ 系統完善的安全限制和資源限制機制，也保證了系統的高效和健全性。學生在使用系統練習時可以高效的編譯和執行，同時保證程序錯誤不會影響本地系統安全。第三，OJ 系統支持多種程序語言，在網絡上可以找到各類程序語言的OJ 系統。常見的包括Python、Java、PHP、C 等各類系統，多數同時支持幾乎全部常見程序語言，這就使OJ 系統具有靈活的應用場景，滿足不同專業對程序設計實訓環境的要求。最后OJ 系統最突出的優點是對終端性能的要求低，OJ 系統本質是一個網站系統，通過瀏覽器即可使用。

1.2 在線教學系統

針對中職學校的一些專業課程，許多企業開發一些定制實訓設備來滿足教學使用。這些設備可以針對課程的需要，提供教學所使用的實訓環境。有些教學實訓設備，針對專業特點，可以進行網絡共享，使學生可以通過網絡訪問并使用實訓設備。

專業定制的實訓設備具有良好的專業適應性，針對不同專業有不同的內容設置。中職現有的專業實訓設備都有完善的學習系統，能滿足學生學習實訓的要求。設備多數具有教育教學、測試評價系統，給學生提供全面的實訓環境。同時設備廠商一般都會結合各類競賽設計競賽系統，這樣就給設備提供了多樣的實訓場景，更方便地服務于教學。在一些對硬件設施練習緊密的實訓設備中，設備的軟件部分會和硬件有很好的兼容性，可以充分發揮出實訓設備的性能，從而提高教學效果。隨著網絡技術的發展，越來越多的實訓設備開始結合線上系統。企業讓自己的實訓設備具有網絡學習功能，把專業定制設備的優勢進行拓展，使原有的設備優勢可以延伸到各種實訓場景中。在開通

網絡權限后，可以在校內局域網甚至是公有網絡上訪問和使用真實的實訓設備，這種技術給現有的中職實訓設備拓展了使用空間和地域。專業定制的實訓設備也存在線上實訓應用場景中與專業結合太緊密，想使用此類設備，首先要找到相應的企業才能購買該設備。同一專業各學科間設備并不通用，需要多套設備才能滿足所有學科實訓要求。由于設備的功能多相應的實訓設備的復雜度很高，需要廠商專門維護。在搭建實訓平臺時，高復雜度也使系統對于一線教師來說并不方便掌握，這就使教師在日常教學使用中根據實際使用場景發揮的空間變小。因此這些設備因其專業強大的功能造成普通教師在日常使用中融會貫通應用于多專業的可能性降低；設備增減功能成本和復雜度比較大；在線實訓時對用戶終端要求較高從而限制了使用場景多樣。

2 中職計算機專業遠程在線實訓解決方案建議

根據對以上兩個典型的實訓平臺的分析，可以大致總結出中職在線實訓平臺應具有以下幾個特點：

（1）對用戶使用終端要求要低，在多種使用場景下都可以達到要求。

（2）對實訓平臺的功能升級復雜度不高，便于教師操作使用。

（3）實訓平臺應具有良好的適應性，方便各專業間拓展。

中職學校計算機專業一般都有完備的專業機房，對于在線實訓平臺的需求主要集中在課余時間。學生在課余時間并沒有經常使用計算機，手機作為一種常見終端是一種最佳選擇，這就要求系統對用戶終端要求要低，能滿足學生課余使用甚至是假期在家仍可使用手機遠程練習。對于計算機專業來說，專業課教師都能很好地使用電腦，該實訓平臺依托于電腦功能的升級復雜度不高，教師可在授課時根據自己的需求配置環境，方便教師定制自己的實訓環境。同時，對于相關專業，該平臺都可以配置合適的環境。針對這些要求，以下具體分析該技術的實現方法。

2.1 網頁遠程桌面

隨著Web 網頁技術的更新，HTML5 已經開始支持WebSocket技術，WebSocket 是HTML5 開始提供的一種在單個TCP 連接上進行全雙工通訊的協議，通過此項技術，我們可也搭建基于HTML5 技術的遠程桌面網頁應用。主要流程是Web 端使用HTML5 的WebSocket 與Web 后臺通信，Web 后臺與服務端使用TCP 協議通信。定制傳輸協議，發送命令與接收數據包需要一個傳輸協議保證數據完整，組包、檢驗包。Web 端接收到后臺推送過來的屏幕位圖流數據，直接在img 或canvas 元素上渲染出來。最后服務端接收到前端命令，轉成各種方式實現相應操作。

通過以上流程，可以實現網頁環境下對遠程主機的操控，實現網頁操控遠程主機，在服務器端模擬主機搭建實訓環境，學生僅通過網頁就可實現對實訓環境的使用，解決了客戶端設備要求高的問題。

2.2 Docker

Docker 是一個開源的應用容器引擎，讓開發者可以打包他們的應用以及依賴包到一個可移植的鏡像中，然后發布到任何流行的Linux 或Windows 機器上，實現虛擬化，容器完全使用沙箱機制，相互之間不會有任何接口。通過Docker 軟件，教師可在本地搭建好實訓環境，然后共享到服務器上完成實訓環境的快速搭建。近年來Docker 在云計算領域的應用日漸成熟，相關資料豐富，教師在使用Docker 時有大量的資料參考，降低了Docker 使用難度。針對中職教師自己搭建的開發環境，教師可以很容易上手并搭建環境，解決當前面臨的問題。

通過以上技術，我們搭建出一個前端基于WebSocket 技術用于遠程交互，后端使用Docker 方便教師定制開發環境的完整實訓平臺。同時，隨著云運算技術的發展，甚至可以加入云設備，讓學生假期在家通過教師公布的云環境，完成一些硬件相關課程，如單片機、計算機硬件維修等。本文通過發現問題并提出可解決的方案，勾勒出一個更合適中職的電子信息類專業遠程在線實訓平臺的雛形。以后我們將不斷完善，力求實訓平臺能更好地為中職在線教育服務。