云计算环境下高校教学资源建设与应用研究
梁世华 李衡
【摘 要】云计算环境因具备资源按需分配、安全可控、数据可靠、提高资源利用率、统一管理等多种特性，在高校实验平台建设阶段得到广泛应用，通过基于云平台的校园桌面基础设施将信息技术与教育教学深度融合，构建一个安全、高效、节能、环保的实验教学平台，让学生享受更优质的教育服务。
【关键词】云计算；实验教学；实验平台建设
中图分类号： TP308 文献标识码： A 文章编号： 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
云计算技术从概念提出到如今的广泛应用，不过十余年而已，但该技术对各行业的影响却越来越深远，已成为计算机应用的一大热点。在高教领域，目前，云计算技术也越来越受到重视。云计算技术在高校计算机类实验教学平台中普及应用，将快速提升教学质量，同时也可以解决教学过程中存在的相关问题，具有非常强的实用性。
1 现有计算机实验教学平台分析
一般来说，高校的计算机实验中心会承担着校级计算机类公共教学实验和信息类学科相关专业实验、实训及有关的科研任务。计算机实验教学平台的主要功能有3个：一是与信息类课程相关的配套实验教学；二是学生课余自主化的学习上机；三是信息类等级考试、英语各级考试等以及与考试相关的教学培训。
目前高校的普通传统型计算机实验室，一般是在微机上同时安装一个或者多个操作系统，教学软件定期或按需更新，并对计算机进行硬盘保护。这样的管理方式在实验教学过程中存在以下问题：
（1）教学环境部署困难。一般来说，机房只能开设已经安装了相关课程软件的实验课程，若使用过程中出现软件或者系统问题，就必需实施系统更新并同传，将花费大量的时间，同时工作量也比较大。系统更新会耗费机房管理人员较多的时间及精力，且有时会出现上机环境不能在规定时间内完成，从而影响正常的教学。
（2）文件保存困难。由于实验室内的计算机普遍采用了硬盘保护措施，每次重启后的系统就会自动还原，临时保存的文件将被删除。为此，上机用户必需借助便携移动存储设备或者网络的方式去保存文档，不仅相当不便，还易感染病毒，增加了实验平台的管理与维护难度。
（3）教育资源利用率低。大部分高校的计算机实验中心的开放式实验项目不多，而拥有个人电脑学生比例也较大，使实验中心的计算机在课后闲置状况突出，无法实现优质教育资源共享与应用的指导原则。
（4）使用周期短，资金需求量大。传统实验教学中心机房的建设需要大量资金，但IT技术发展飞速，软件硬件更新迭代频繁，新置机房软硬件一般三年左右就需要换代，存在资源浪费问题，且传统机器能耗高，用电量大，不利于节能减排。
因此，为使计算机实验中心的建设管理模式能够满足高校的发展需要，需要积极探讨新的建设管理方式。云计算技术是高性能计算技术与分布式计算技术相结合的产物，可以通过基于网络的计算方式，将软硬件资源进行共享，而这，恰恰是传统计算技术的不足之处。云计算环境下的计算机实验教学平台不仅能够优化实验教学环境，还能在建设和维护上节约大量资金，是深化实验教学模式改革，进行实验教学创新一大契机。
2 云计算环境下的计算机实验教学平台建设
2.1 目标
构建“一学生一桌面“的云平台，实现课堂随身走，学生可以使用平板电脑在内的各类设备接入桌面，在宿舍依然可以完成作业。不同年级、不同课程，定制专属化桌面教学环境，确保为学生提供相对独立和纯净的教学系统，让学生更加专心上课。
2.2 云计算环境下的实验教学平台解决方案
云平台实验教学中心硬件建设包括服务器、云终端、网络、辅材和存储等。云终端可用利用旧设备，也可用新购，网络建设亦然，这样能快速部署和應用云平台上的桌面与服务。
云终端的部署：在每个云平台教室都设置1台教师机，这台设备建议采用物理PC或x86瘦终端（windows系统），其上安装多媒体电子教室软件，满足屏幕广播、分组教学、文件分发、远程控制等日常上课需求。这样的设计方案，可将流量分散到计算机教室本地网络，一方面减少服务器网络压力，另一方面当机房网络中断或服务器故障，教师PC依旧可以将教学屏幕和视频推送给学生机（瘦终端），实现离线式广播教学，不影响正常授课。
学生机采用ARM瘦终端（安卓系统），通过设备加电自启、定时开关机、单点登录等功能特性，实现上课时的全自动化开关机，无需学生人为介入，整体操作更为简便。随着智慧校园深入发展，未来可以采用“桌面池模式”为每位学生分发一个通用桌面+云存储空间，学生可以随时随地接入桌面完成作业。
云服务器部署：如果无需为学生桌面分配存储空间，可用使用部署云课堂一体化服务器，采用全闪存磁盘设计方式，为上层桌面提供强大的IO支持，确保卓越的用户体验。如果需要为学生桌面分配存储空间，则部署桌面云一体化服务器，采用SSD+HDD混合磁盘设计方式，其中SSD用于热点数据缓存加速，HDD用于存储个人数据，从而以较低成本的方式获得高IO支持，提升学生上机体验。
学生桌面采用1：N还原模式部署，系统重启自动还原为初始状态，电脑老师只需维护一个模板镜像，即可一键发布教学软件、更新系统等，从而为提升教学效率保驾护航。
3 结束语
利用最先进的云计算技术解决传统计算机实验教学平台存在的各类问题，为学校打造云计算机教室、移动教学，方便教师实时备课。通过在学校数据中心部署高性能桌面云服务器，集中托管学生桌面和教师桌面，然后在计算机教室和教师办公区放置零维护、精致小巧的桌面云终端，实现在校师生更优质的学习办公体验，并能够统一管理和控制，从而降低总拥有成本，帮助学校建设“安全、高效、节能、环保“的智慧校园，引领学校走上”云教学“的步伐。
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