基于云計(jì)算的軟件教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

云潔

(內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特 010010)

隨著社會(huì)科技水平的不斷提高,云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到高校的實(shí)踐教學(xué)中。云計(jì)算技術(shù)在教學(xué)管理中發(fā)揮了重要的應(yīng)用作用。云計(jì)算通過(guò)軟件進(jìn)行教學(xué),建立教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái),利用軟件信息教學(xué)來(lái)提高學(xué)生的實(shí)踐能力。云計(jì)算技術(shù)具有無(wú)限儲(chǔ)存和計(jì)算能力,建立云計(jì)算實(shí)訓(xùn)平臺(tái),教師可以由相關(guān)的教學(xué)軟件通過(guò)云平臺(tái)發(fā)布教學(xué)課程,還能管理班級(jí)。另外學(xué)生也可以通過(guò)該平臺(tái)學(xué)習(xí)并下載相關(guān)的教學(xué)資料,完成作業(yè)等。云平臺(tái)的應(yīng)用為教師和學(xué)生提供了便利。但目前云平臺(tái)軟件教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)上還存在一些問(wèn)題,為了更好的應(yīng)用好云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)平臺(tái)對(duì)云計(jì)算在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了詳細(xì)分析,實(shí)現(xiàn)云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)提高教學(xué)質(zhì)量。

1 云計(jì)算的概述

云計(jì)算是分布式計(jì)算的一種,指的是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無(wú)數(shù)個(gè)小程序,然后,通過(guò)多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。云計(jì)算早期,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是簡(jiǎn)單的分布式計(jì)算,解決任務(wù)分發(fā),并進(jìn)行計(jì)算結(jié)果的合并[1]。因而,云計(jì)算又稱為網(wǎng)格計(jì)算。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù),可以在很短的時(shí)間內(nèi)(幾秒鐘)完成對(duì)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的數(shù)據(jù)的處理,從而達(dá)到強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。隨著云計(jì)算的不斷發(fā)展,現(xiàn)階段所說(shuō)的云服務(wù)已經(jīng)不單單是一種分布式計(jì)算,而是分布式計(jì)算、效用計(jì)算、負(fù)載均衡、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、熱備份冗雜和虛擬化等計(jì)算機(jī)技術(shù)混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。

2 目前高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀

2.1 對(duì)學(xué)生不能進(jìn)行有效的監(jiān)控

當(dāng)下的教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)還存在一定的不足,不能對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的監(jiān)控管理,因此對(duì)學(xué)生的教學(xué)情況以及學(xué)習(xí)成果也不能及時(shí)的獲取。很多的教師分管的班級(jí)較多,管理的學(xué)生最少也有幾十名,因此不能做到對(duì)每位學(xué)生的全面管理。教師的精力也是有限的,就是在負(fù)責(zé)任的教師也不能兼顧每位學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程,因此無(wú)法及時(shí)的進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)。這是目前高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的一項(xiàng)弊端,不利于學(xué)生的發(fā)展,同時(shí)對(duì)教學(xué)質(zhì)量也產(chǎn)生了一定影響[2]。

2.2 教學(xué)方式傳統(tǒng)單一

隨著新課程改革的實(shí)施,要求高校在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新,但在實(shí)際的教學(xué)中很多教師還是采用傳統(tǒng)單一教學(xué)方法,在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中教師還是以課本教學(xué)內(nèi)容為主,學(xué)生只能被迫的去學(xué)習(xí)。該教學(xué)不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,而且還會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.3 實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室配置低

在實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室中,由于建設(shè)成本高,需要的教學(xué)設(shè)備也多,對(duì)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的配置就降低了,另外實(shí)訓(xùn)平臺(tái)還需要結(jié)合教學(xué)要求安裝各種軟件,耗費(fèi)人力物力[3]。由于配置低一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備能否正常運(yùn)行還無(wú)法保證,嚴(yán)重降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

表1 OpenStack 控制節(jié)點(diǎn)硬件配置Tab.1 OpenStack control node hardware configuration

3 基于云計(jì)算的軟件教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

首先需要設(shè)計(jì)虛擬桌面平臺(tái),將桌面平臺(tái)分為客戶層、桌面層、管理層,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行管理。另外搭建云計(jì)算虛擬桌面平臺(tái)教學(xué)系統(tǒng),將實(shí)訓(xùn)中的各種軟件組合起來(lái),實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)運(yùn)行。

云計(jì)算虛擬教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)由服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)三部分組成,為了更好的進(jìn)行平臺(tái)教學(xué)還需要在設(shè)計(jì)時(shí),安裝平臺(tái)監(jiān)控軟件、配置管理軟件、平臺(tái)備份軟件,提高實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的教學(xué)效果。

3.2 桌面平臺(tái)管理模塊的設(shè)計(jì)

云計(jì)算軟件教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)離不開(kāi)桌面管理,因此在桌面模塊管理上也要加強(qiáng)重視,首先設(shè)計(jì)用戶登錄認(rèn)證系統(tǒng),通過(guò)系統(tǒng)服務(wù)器對(duì)桌面教學(xué)平臺(tái)的客戶端進(jìn)行認(rèn)證判斷,通過(guò)認(rèn)證后可以申請(qǐng)教學(xué)學(xué)習(xí)[4]。另外桌面平臺(tái)管理也可以設(shè)計(jì)一個(gè)用戶權(quán)限系統(tǒng),客戶可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登錄服務(wù),還能進(jìn)行遠(yuǎn)程啟動(dòng)管理。

3.3 平臺(tái)監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)

很多普通的實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)沒(méi)有監(jiān)控設(shè)計(jì),因此不能很好的對(duì)學(xué)生進(jìn)行管理,也不能及時(shí)的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)平臺(tái)下設(shè)計(jì)平臺(tái)監(jiān)控模塊系統(tǒng),教師可以隨時(shí)的對(duì)學(xué)生的教學(xué)情況進(jìn)行監(jiān)管,可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量,也有助于提高教學(xué)質(zhì)量。

3.4 平臺(tái)系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)

很多的學(xué)校在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的配置上為了節(jié)省建設(shè)成本,往往缺少一些教學(xué)設(shè)備設(shè)施的配置,在云計(jì)算的教學(xué)軟件中增加了配置設(shè)計(jì),評(píng)測(cè)軟件處理流程的配置設(shè)計(jì),主要可以通過(guò)軟件類課程進(jìn)行在線提交學(xué)生的評(píng)測(cè)。增加了軟件評(píng)測(cè)配置后,可以通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行自動(dòng)編譯,編寫各種教學(xué)信息[5]。

3.5 云計(jì)算操作系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

VMware vSphere是一款云計(jì)算操作系統(tǒng),它將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變成極為簡(jiǎn)化的云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu),可以靈活快速且高效的搭建平臺(tái)所需要的云應(yīng)用程序架構(gòu)及云數(shù)據(jù)處理中心。通過(guò)該軟件可以實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的計(jì)算操作。

4 云計(jì)算軟件教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

4.1 云平臺(tái)配置環(huán)境的搭建

在云計(jì)算平臺(tái)的搭建中離不開(kāi)節(jié)點(diǎn)的配置,OpenStack控制節(jié)點(diǎn)硬件配置要求CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)和硬盤配備均衡,硬盤側(cè)重于速度,OpenStack 控制節(jié)點(diǎn)硬件配置如表1所示。

4.2 軟件測(cè)評(píng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)平臺(tái)上,在各個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建虛擬機(jī)群,根據(jù)不同的教學(xué)環(huán)境去模擬、測(cè)試教學(xué)內(nèi)容,建立自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái),開(kāi)發(fā)新的測(cè)試軟件,設(shè)定用戶權(quán)限,進(jìn)行統(tǒng)一的頁(yè)面控制,利用Web瀏覽器技術(shù)或者客戶端技術(shù),進(jìn)行統(tǒng)一開(kāi)發(fā)、測(cè)試實(shí)現(xiàn)測(cè)試平臺(tái)構(gòu)建。

5 基于云計(jì)算軟件教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的重要性

5.1 實(shí)現(xiàn)資源共享

云計(jì)算軟件教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),可以加快學(xué)校信息化建設(shè),在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)教學(xué)中,云服務(wù)平臺(tái)的用戶所觸及的不在是傳統(tǒng)性、系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息化系統(tǒng),而是具備良好計(jì)算功能和大規(guī)模的存儲(chǔ)空間一體化的信息教學(xué)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)云計(jì)算軟件教學(xué)平臺(tái)可以有效改善目前網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的現(xiàn)狀問(wèn)題,更好的發(fā)揮虛擬化教學(xué)的效果,避免軟件應(yīng)用不合理等弊端。

5.2 節(jié)省建設(shè)成本

對(duì)高校來(lái)說(shuō),軟件的升級(jí)、采購(gòu)等需要的費(fèi)用特別高,在云計(jì)算的設(shè)計(jì)上增加了軟件配置的設(shè)計(jì),如果實(shí)現(xiàn)云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)可以節(jié)省高校的該費(fèi)用問(wèn)題。云計(jì)算實(shí)訓(xùn)平臺(tái)首先幫學(xué)校避免了投入大規(guī)模的采購(gòu)服務(wù)器,云服務(wù)供應(yīng)商能夠幫學(xué)校帶來(lái)大量的資源和云計(jì)算水平優(yōu)勢(shì)以及良好的設(shè)備設(shè)施。學(xué)校只需要投入很少的建設(shè)成本就能采購(gòu)到終端,來(lái)搭建在云端上。另外云計(jì)算的運(yùn)行設(shè)備穩(wěn)定性較強(qiáng),服務(wù)器的用戶回饋信息不受約束,在系統(tǒng)更新上的費(fèi)用也大大降低。

5.3 平臺(tái)數(shù)據(jù)安全性高

云計(jì)算實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)采購(gòu)了安全性較高的殺毒軟件,像360安全衛(wèi)士以及百度殺毒軟件是常用的殺毒軟件,但在控制病毒上效果不顯著,云服務(wù)器再設(shè)計(jì)時(shí),采用了高水平的設(shè)計(jì)小組,對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)數(shù)據(jù)安全上進(jìn)行了軟件開(kāi)發(fā),專門設(shè)計(jì)了防病毒軟件,從而保障了師生在平臺(tái)上開(kāi)展教學(xué)時(shí)可以使用該軟件。不僅保障了平臺(tái)教學(xué)數(shù)據(jù)的安全性,還節(jié)省了學(xué)校的建設(shè)費(fèi)用,該軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)可以極大的提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率和教學(xué)質(zhì)量。

6 基于云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)

6.1 移動(dòng)式教學(xué)

云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì),打破了傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式,該平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)就能實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué),教師還可以隨時(shí)隨地的在云計(jì)算平臺(tái)上通過(guò)應(yīng)用軟件布置實(shí)驗(yàn)課程任務(wù)。學(xué)生也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成相關(guān)的教學(xué)任務(wù)。移動(dòng)式教學(xué),不僅為師生提供了便利,還有助于提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率。

6.2 全方面監(jiān)控學(xué)生的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)過(guò)程

云計(jì)算的軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),教室可以通過(guò)云平臺(tái)的監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的監(jiān)控。教室可以隨時(shí)的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)情況,還能通過(guò)監(jiān)控模塊對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行反饋,學(xué)生可以對(duì)教學(xué)中遇到的問(wèn)題反饋給教師,該監(jiān)控設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn),有助于增加師生之間的溝通,更好進(jìn)行互動(dòng)學(xué)習(xí)。

6.3 平臺(tái)資源的動(dòng)態(tài)伸縮

基于與計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn),通過(guò)虛擬化技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)硬件資源的虛擬化,將教學(xué)資源內(nèi)容形成資源庫(kù),并支持用戶訪問(wèn)。構(gòu)成的云計(jì)算實(shí)訓(xùn)平臺(tái)打破了傳統(tǒng)的用戶權(quán)限,可以自由的實(shí)現(xiàn)資源之間的伸縮,資源的動(dòng)態(tài)伸縮可以提高資源的使用率。

6.4 提升了運(yùn)維管理

傳統(tǒng)的平臺(tái)管理在運(yùn)營(yíng)上還存在很多的弊端,大多還使用線下管理的方式。基于云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),打破了傳統(tǒng)的運(yùn)維管理方法,通過(guò)安裝應(yīng)用軟件,云平臺(tái)的線上實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)可以完成自動(dòng)化的運(yùn)維操作,不僅減輕了運(yùn)維人員的工作量,還節(jié)省了成本。

7 結(jié)論

從分析實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀,提出了基于云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),本文對(duì)云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)在設(shè)計(jì)上進(jìn)行了詳細(xì)分析,為建立云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)奠定發(fā)展基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)云計(jì)算軟件實(shí)訓(xùn)教學(xué)不僅可以節(jié)省學(xué)校建設(shè)成本,還能提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率和質(zhì)量。