《互聯網運維技術》課程線上實驗教學研究

摘要：受到新冠肺炎疫情的影響，各大高校逐步有序地開展線上教學也成為近幾年來的一種趨勢，在此期間線上實驗教學的重要性也逐漸凸顯出來，因此尋求一個便捷實用的線上實驗教學平臺至關重要。《互聯網運維技術》是我校計算機專業的一門重要的專業必修課，它是一門理論與實踐操作相結合的課程。在遵循教學各項規定的前提下，通過藍橋云課平臺設計了《互聯網運維技術》這門課的實驗教學環節，最后通過學生的反饋和成績對線上實驗教學進行總結和反思。

關鍵詞：互聯網運維技術；線上實驗教學；藍橋云課

一、引言

現今國內大數據、人工智能、區塊鏈等產業的迅猛發展，并且伴隨著國際科技與產業發展變幻莫測的復雜局勢，國務院、教育部近年來相繼出臺了一系列高等教育教學指導意見及政策等，有力地推動了高等教育內涵式發展且實踐教育教學的重要性在其中也逐步得到提升。2018年1月，教育部發布《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，要求計算機類專業的主要實踐性教學環節“在教學過程中為全體學生提供穩定的參與工程實踐的平臺和環境”。2019年4月，教育部發布《教育部辦公廳關于實施一流本科專業建設“雙萬計劃”的通知》，強調不斷完善協同育人和實踐教學機制，強化實踐教學，不斷提升人才培養的目標達成度和社會滿意度。2022年10月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于加強新時代高技能人才隊伍建設的意見》，強調了要加大高技能人才培養力度。實踐育人是要在整個教育過程中突出教育的實踐屬性，促使學生在接受實踐教育過程中實現自主參與和自主教育[1]。因此，實踐教學在培養現代高素質高技能人才上的重要性也不容忽視。

近幾年，受到新冠肺炎疫情的影響，各大高校的實驗實踐教學逐漸從“線下”轉移到“線上”。對計算機專業來說，學生要有機會參與基礎軟件系統、應用軟件系統、應用硬件系統等相關課程的實踐[2]，因此，疫情環境下線上實驗實踐教學對計算機專業的學生來說是不可或缺的。線上實驗實踐教學遇到的挑戰和困難也逐步地凸顯出來。在互聯網運維中，由于涉及分布式服務器的配置操作，因此線下配置實驗操作環境較為繁瑣，且線下實驗教學需要學生坐在學校特定的機房里，使用專門配備的計算機進行如HDFS分布式文件管理、Hadoop分布式計算、Docker容器編排與部署等技術，這就受到了上課時間和上課地點的約束。如果線上實驗教學完全依靠學生用自己的計算機來進行實驗操作，由于計算機不具備安裝分布式系統或者安裝容器編排軟件的條件而導致無法進行實驗，因此為了讓學生能順利進行線上實驗，需要尋找一個不需要進行本地配置、能在線運行的線上實驗教學平臺。藍橋云課在線實驗教學平臺是一個IT技術在線實訓平臺，可以為高校計算機等相關專業學生和教師提供在線實踐課程、虛擬實驗環境和實驗實訓服務。藍橋云課平臺完全能滿足《互聯網運維技術》線上實驗教學的條件，因此選擇它作為這門課的線上實驗平臺。

二、《互聯網運維技術》課程概況

《互聯網運維技術》是我校為計算機專業大三學生開設的一門48學時的本科生課程，其中理論教學占40學時，實驗教學占8學時。在學習這門課之前需要先修操作系統、計算機網絡、數據庫原理及應用和Web前端開發技術等課程。通過學習這門課，希望能達到以下目標：①讓學生可以理解互聯網運維在軟件開發中的重要意義，理解軟件開發的個體軟件過程，掌握軟件開發流程，了解一切皆是服務的概念和典型IT服務標準，掌握大數據運維管理中的配置管理、系統管理、故障管理、性能管理、安全管理、高可用性管理、應用變更管理、服務資源管理，并能夠運用常見運維工具鏈通過綜合信息對互聯網系統進行運維調試、監控、分析、解釋，并分析其局限性。②讓學生能夠理解并掌握云原生與容器技術以及容器編排技術的工作原理以及相關知識、Docker/Kubernetes框架的體系結構以及基于容器技術和容器編排技術的互聯網系統自動化部署方法，針對自動化部署的需求編寫Dockerfile設計容器并通過Jenkins自動化部署。③讓學生能夠理解并掌握Hadoop大數據分析框架運維的工作原理以及相關知識，理解并掌握HDFS、YARN、MapReduce的概念及核心技術，能夠運用上述技術進行綜合系統設計，并在設計中體現創新意識。④讓學生能夠獨立完成大數據運維系統的構建并撰寫實驗報告，提高綜合分析復雜工程問題能力，在構建系統以及分析撰寫過程中克服畏難情緒，積極探索，無抄襲行為。通過大數據系統安全管理的學習，能夠堅持總體國家安全觀。

這門課的實驗內容主要分為四個部分：測試Linux相關命令操作、配置Zabbix監控Nginx Web服務、配置容器管理技術和配置Hadoop大數據分析系統。通過學習實驗部分的內容，要求學生獨立完成大數據運維系統的構建并撰寫實驗報告，提高綜合分析復雜工程問題能力，在構建系統以及分析撰寫過程中克服畏難情緒，積極探索。

三、《互聯網運維技術》課程線上實驗教學設計

本節以《互聯網運維技術》課程的核心—Docker應用開發為例，詳細描述在藍橋云課平臺上實驗教學的線上實驗教學經驗。

（一）設計思想

Docker實戰課程適用于有一定Linux基礎的學生，該課程實操性較強，因此主要通過藍橋云課平臺幫助學生在動手實踐的同時扎實理論基礎。該課程設計主要教學內容包括Docker基本用法、Docker容器管理、Docker鏡像管理、Docker存儲管理、Docker網絡管理、Docker安全管理、Docker運行MongoDB及Redis、基于Docker API開發應用這些實際操作課程。

（二）Docker基本用法課程設計

該課程主要通過介紹Docker中如鏡像、容器、倉庫等基本概念，并通過使用Docker進行實際網絡應用部署加深學生對Docker的理解，并安排線上虛擬機幫助學生安裝容器，并且用Docker運行一些簡單的案例。

（三）Docker管理課程設計

這部分課程主要包含

①使用Docker創建容器、對創建的容器進行啟動與停止，并通過具體的任務幫助學生動手創建容器并連接容器，通過交互式命令管理容器的生命周期，查看容器的元數據。

②Docker鏡像管理，包括搜索、拉取鏡像，構建及刪除鏡像。

③Docker存儲管理，了解在容器中將Docker主機掛載到容器中的三種方式，分別為卷，綁定掛載和臨時文件系統，讓同學通過交互式命令了解不同數據存儲的方式以及應用場景，并且能夠進行數據卷的備份和恢復。

④Docker網絡管理，讓學生了解Docker的不同網絡模式，如橋接網絡和自定義網絡，并且通過容器的端口映射部署不同的網絡應用，并通過自定義網絡實現容器互聯。

⑤Docker安全管理，讓學生使用證書加固Docker Daemon安全，學習設置特級運行容器并設置容器權限的白名單。

（四）Docker實際應用開發

這部分課程主要使用兩個實際案例幫助學生了解并開發Docker相關應用。

①使用Docker運行MongoDB和Redis。MongoDB是一個基于分布式文件存儲的數據庫，為WEB應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案。MongoDB介于關系數據庫和非關系數據庫之間，功能豐富、易部署、易使用，存儲數據非常方便。Redis是一個開源的日志型、Key-Value數據庫，使用ANSI C語言編寫，并支持多種語言的API。本實驗讓學生通過創建Dockerfile來安裝這兩個數據庫，并實現一些簡單的增刪查改操作。

②使用Docker搭建WordPress。WordPress是一種使用PHP語言開發的博客平臺，用戶可以在支持PHP和MySQL數據庫的服務器上架設屬于自己的網站，也可以將WordPress用作內容管理系統。本實驗讓學生編寫Dockerfile創建一個WordPress應用，并基于此開發自己的博客平臺。

四、線上實驗教學的效果

本次針對19級計算機專業74名本科生進行線上實驗教學，96%以上的學生能順利完成并取得較好的成績。部分學生的留言：“挺喜歡這個課程中間夾雜的輕松一下，很有趣”“學習收獲很多，很有意思，繼續努力加油”“根據老師一步步地指導，感覺操作起來沒有難度，但是要讓自己立馬回過頭來完成整個的操作，還是比較困難的，需要自己課后多下功夫，花費時間多多熟悉課上所學的知識點”。從以上學生的反饋和最終成績來看，大部分學生認為有興趣學并能將學習的內容熟練地應用，在實驗過程中可以逐步提高學生分析復雜工程問題能力。除了在藍橋云課上讓學生學習實驗教學內容，教師也會通過線下答疑、微信、QQ等方式與學生進行全方位的溝通，確保最大程度地讓學生能學會、學懂、學以致用。綜合來看，本次線上實驗教學達到了預期的教學效果。

五、結束語

這次基于藍橋云課的《互聯網運維技術》課程線上實驗教學證明運用該平臺進行線上實驗教學可以達到預期的教學效果。從線上實驗教學來看，教師們應該思考怎樣更好地運用新技術新理念，才能適應新形勢、新環境下教育模式的改變。

線上教學一方面可以提高教師的工作效率，但是另一方面由于網絡的原因拉開了和學生之間的距離，因此教師還需要進一步去探索更加完善、更加有效的教學模式。

作者單位：謝云欣 常州大學石油與天然氣工程學院 "能源學院

朱晨陽 常州大學計算機與人工智能學院

李婷 潘海俊 常州聯影智融醫療科技有限公司

參 "考 "文 "獻

[1]申紀云.高校實踐育人的深度思考[J].中國高等教育，2012（Z2）：11-14.

[2]蔣宗禮.本科工程教育：聚焦學生解決復雜工程問題能力的培養[J].中國大學教學，2016（11）：27-30，84.