計算機實踐教學立體化服務(wù)系統(tǒng)的集成設(shè)計

王 威，李 楠

（商洛學院 數(shù)學與計算機應(yīng)用學院，陜西商洛726000）

計算機實踐教學立體化服務(wù)系統(tǒng)的集成設(shè)計

王 威，李 楠

（商洛學院 數(shù)學與計算機應(yīng)用學院，陜西商洛726000）

分析了立體化服務(wù)管理系統(tǒng)的意義和迫切性，論述了集成系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)的主要功能，以及實現(xiàn)每種功能所需使用的關(guān)鍵技術(shù)和部署過程，通過對系統(tǒng)實際使用的評測，提高了學生上機實踐的積極性和教師實踐教學的質(zhì)量。

立體化服務(wù)；B/S結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)存儲；機房管理

計算機操作能力也已經(jīng)成為現(xiàn)代社會衡量人才的一個重要標準，計算機實驗室作為學生進行計算機實踐課程教學的主要場所[1]，在促進學生實踐動手能力、對所學課堂知識的理解和鞏固等方面，發(fā)揮了不可替代的重要作用。高校重視計算機實驗室的管理水平，不僅能夠促進教學質(zhì)量的提高，還能減輕管理人員的工作強度，這對高校和學生的發(fā)展都具有十分重要的意義[2]。目前高校計算機實踐教學中的設(shè)備大多對學生采取了嚴格的限制，學生在上機實踐過程中被動參與較多，主動參與太少，這種上機實踐模式很難調(diào)動學生上機實踐的積極性和主動性，不利于創(chuàng)新性和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。為了能扭轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象，一種好的模式是，在對計算機進行合理限制的前提下，為學生提供盡可能多的上機實踐服務(wù)平臺，教師更多需要做的是設(shè)計上機實踐任務(wù)，具體任務(wù)的完成學生根據(jù)平臺提供的資源自己主動去完成。為了適應(yīng)這一轉(zhuǎn)變，提出了一種計算機實踐教學立體化服務(wù)管理系統(tǒng)，并詳細論述了系統(tǒng)集成設(shè)計和部署過程。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)主要服務(wù)對象是使用機房進行上機實踐操作的學生和上機實踐教學的教師，學生和教師不需要對立體化服務(wù)管理系統(tǒng)進行維護和管理，維護和管理的任務(wù)主要是由系統(tǒng)管理員完成，因此系統(tǒng)采用集中管理方式。系統(tǒng)架構(gòu)目前主要是基于客戶和服務(wù)器的C/S結(jié)構(gòu)[3]以及基于瀏覽器和服務(wù)器的B/S結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)選用B/S結(jié)構(gòu)。

所謂的B/S(Browser/Server)結(jié)構(gòu)，即瀏覽器/服務(wù)器模式結(jié)構(gòu),是Web興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式,Web瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件，這種模式統(tǒng)一了客戶端,將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上[4]，不僅節(jié)省了開發(fā)客戶端所需的成本，而且也節(jié)省了客戶端頻繁升級帶來的麻煩，體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 B/S體系結(jié)構(gòu)

2 立體化服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

機房立體化服務(wù)系統(tǒng)包括機房核心功能有：DNS管理、網(wǎng)絡(luò)存儲管理、機房管理、資源導(dǎo)航管理以及資源服務(wù)管理五大核心功能。其中部分功能的使用需要部署專用服務(wù)器，因此需要專門購置提供全天候不間斷工作的服務(wù)器，具體部署中采用了IBM公司的專業(yè)服務(wù)器，為了防止數(shù)據(jù)丟失，將幾塊硬盤配置成磁盤鏡像。服務(wù)器的操作系統(tǒng)，選擇了Windows Server 2003網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作方便，性能穩(wěn)定，并且默認安裝了Web服務(wù)器IIS6.0，對于進行Web部署十分便利，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.1 DNS管理

當提供Web服務(wù)的網(wǎng)站較多時，可以通過以下三種方式部署網(wǎng)站：使用不同IP地址架設(shè)多個Web服務(wù)；使用不同端口號架設(shè)多個Web服務(wù)；使用不同主機頭架設(shè)多個Web服務(wù)。方式一的缺點是對于IPV4網(wǎng)絡(luò)，由于沒有足夠多的IP地址分配給每一個網(wǎng)站系統(tǒng)，另外對于網(wǎng)站訪問者來說，記住每一個網(wǎng)站的IP地址是一件比較困難的事。方式二雖然節(jié)省了IP地址，但同樣存在需要記住每個網(wǎng)站的IP地址及其所對應(yīng)的端口號的問題，當系統(tǒng)較多時端口號和IP地址的記憶也會給訪問者帶來極大的不便。利用DNS域各系統(tǒng)進行管理是目前最有效的解決方法。

利用DNS管理就要使用DNS的域名系統(tǒng)，它是一種組織域?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的計算機和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)命名系統(tǒng)[5]。主要功能是完成將主機的域名轉(zhuǎn)換為IP地址,是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的重要組成部分，有了它，訪問者不用記住能夠被機器直接讀取的IP地址數(shù)據(jù)串，當要訪問某項Web服務(wù)時，只要輸入該項服務(wù)所對應(yīng)的主機頭，即平時上網(wǎng)的網(wǎng)址，便可訪問服務(wù)，而且當開發(fā)了新的Web服務(wù)，只需設(shè)置不同的主機頭進行擴展和部署，十分方便。計算機實踐教學立體化服務(wù)管理系統(tǒng)主機域名為http://www.slxyjsjx.com，采用正向查找，DNS服務(wù)的搭建選用Windows Server 2003自帶的DNS服務(wù)進行組建和管理，當DNS服務(wù)部署完成后，為了讓其發(fā)揮應(yīng)有的作用，必須在將要訪問Web服務(wù)的客戶端主機中，將網(wǎng)絡(luò)適配器的DNS服務(wù)地址中的一個設(shè)置為DSN服務(wù)所在的服務(wù)器IP地址，DNS服務(wù)才可正常發(fā)揮作用。部分W eb服務(wù)的DNS分配如表1所示。

2.2 網(wǎng)絡(luò)存儲

網(wǎng)絡(luò)存儲是為了解決計算機硬盤保護和學生上機實驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要保存，以備下次實驗繼續(xù)使用的矛盾而搭建的Web服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)存儲屬于B/S結(jié)構(gòu)，首先需要搭建Web服務(wù)器，比較典型的Web服務(wù)器有Microsoft公司的IIS[6]和進行JSP部署的Tomcat容器[7]，由于立體化服務(wù)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)采用的是利用ASP技術(shù)設(shè)計和開發(fā)的xxasp文件共享系統(tǒng)，故選用IIS作為Web服務(wù)器。首先將網(wǎng)絡(luò)存儲程序文件放置在服務(wù)器的某個目錄；其次在Web服務(wù)器上新建站點，按照提示完成站點建設(shè)，并設(shè)置站點主機頭為disk.slxyjsjx.com，然后在瀏覽器地址欄中輸入http://disk.slxyjsjx.com便可訪問網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)[8]。

表1 DNS分配表

實際使用中，網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)需要學生實名注冊經(jīng)認證方可使用，不同的賬號所對應(yīng)的文件系統(tǒng)是彼此獨立的，互不影響。用戶的存儲空間按照不同的角色，進行了等級劃分，所對應(yīng)的最低級是銅牌用戶，默認空間100 MB，如空間不夠用，可向管理員提出申請，進行擴容。管理員可以登錄后臺管理，對所有注冊用戶的信息以及空間使用進行管理和維護，例如，學生畢業(yè)之后，可根據(jù)需要刪除其注冊信息和上傳文件信息，確保系統(tǒng)高效、快捷地運行。經(jīng)測試運行，解決了學生上機實驗中間數(shù)據(jù)存儲和硬盤全盤保護之間的矛盾。

2.3 機房管理

管理主要包括軟硬件維護管理、教學管理、計費管理等服務(wù)。

2.3.1 軟硬件維護管理

計算機實踐教學立體化服務(wù)管理系統(tǒng)的依托對象是整個機房的硬件實體，尤其是每個機房的計算機，只有保證機房的計算機能正常工作，每個上機的同學才能通過計算機訪問和使用立體化服務(wù)系統(tǒng)。對于擁有幾百臺計算機的實驗室，在硬件正常的情況下，通過在母機上進行軟件部署，利用聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)同傳[11]功能進行整個機房的軟件部署，并將母機進行Ghost備份，生成.gho鏡像文件，以備單機軟件還原使用。對于單機維護，如果采用傳統(tǒng)的逐個檢修的方式去維護，不但效率低下，而且機房管理員的維護負擔也十分繁重。因為計算機出故障畢竟是少數(shù)，因此如能利用軟件對每臺計算機的工作情況和狀況進行實時監(jiān)控和統(tǒng)計，如果發(fā)現(xiàn)異常，軟件監(jiān)控系統(tǒng)能及時定位出故障的機器并告知大概的故障信息，管理人員便可以有針對性地進行維護和維修，節(jié)省了逐一排查所需的時間[9]。在管理中硬件故障診斷和定位可借助硬件監(jiān)控軟件進行，實踐證明此類軟硬件管理的方法大大提高了機房硬件和軟件維護的效率。

2.3.2 教學管理

立體化服務(wù)管理是為實踐教學提供各種服務(wù)的管理平臺，但是這些服務(wù)的提供必需在教學的有效組織和監(jiān)管之下才能最好的發(fā)揮功效。教學管理主要包括排課管理、上課考勤管理、上課監(jiān)控管理、教學廣播管理、收發(fā)作業(yè)管理、師生互動管理。排課管理主要是對上機進行安排，例如，某個老師什么時間在那個機房上機，在排課系統(tǒng)中設(shè)置好后，在規(guī)定的時間學生去上機可直接進入系統(tǒng)，非上課時間需要輸入賬號和密碼進行計時收費，當上課時間到了，系統(tǒng)又會自動返回登錄界面，強迫學生結(jié)束上機，為下一批學生上機做好準備。系統(tǒng)應(yīng)具備上課考勤功能，上網(wǎng)監(jiān)控、禁止上網(wǎng)、禁止訪問某一軟件和某一目錄的功能，使老師對學生的計算機可以進行適當?shù)目刂?，約束其上機行為，讓其專注于實踐教學內(nèi)容，同時通過該系統(tǒng)還可以對學生的上機行為進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)學生在實踐中遇到的問題，通過屏幕廣播功能進行演示解答，當教師需要為學生發(fā)放文件或者上課結(jié)束后需要收作業(yè)時候，收發(fā)作業(yè)功能便發(fā)揮了作用。由于機房教學管理軟件開發(fā)難度較大，故在實際的部署中可以選擇成熟的管理軟件，例如，博思特機房管理系統(tǒng)、極域網(wǎng)絡(luò)教室等，將此類管理軟件應(yīng)用到機房教學管理，極大地提高了機房教學管理的自動化、信息化程度，得到師生的一致認可。

2.3.3 計費管理

在不進行實踐教學時，為了提高計算機的使用率、增加學生額外上機練習時間，機房管理人員會安排機房讓學生自主上機，但如果不加限制讓學生使用，將不便于組織和管理，學生會把自主上機當成自由上網(wǎng)，采取的措施主要是通過管理軟件適當收取費用。當學生初次自主練習時，需要憑學生證注冊一個賬號，起初會給每個學生賬號存入一定的學習時間，當學生免費時間用完之后，需要到指定部門給自己賬號存入一定的金額，然后計時計費上機，金額用完之后，系統(tǒng)會自動退出。使用計費管理可以防止學生由于免費上機，長時間沉迷于網(wǎng)絡(luò)聊天、娛樂、游戲等而失去自主學習的意義。因此計費管理系統(tǒng)的正常運行對于自由上機的正常進行十分重要，每臺需要登錄的計算機，在登錄之前都需要訪問計費服務(wù)器，驗證自己的用戶名密碼以及余額是否充足，從而決定是否有權(quán)限進入計算機系統(tǒng)。在構(gòu)建計費系統(tǒng)時，可選擇博斯特計費系統(tǒng)或萬象網(wǎng)管系統(tǒng)進行計費管理。

2.4 導(dǎo)航服務(wù)

立體化服務(wù)平臺是一個集多種服務(wù)功能于一體的綜合服務(wù)系統(tǒng)，隨著功能的不斷拓展和完善，集成的服務(wù)越來越多，為了使師生對整個服務(wù)系統(tǒng)有一個全局的把握，需要設(shè)計導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)。具體做法是，利用ASP或JSP技術(shù)設(shè)計一個導(dǎo)航服務(wù)子系統(tǒng)，將其部署在Web服務(wù)器上，并為其設(shè)置主機頭，在所有其它終端計算機中進行相關(guān)配置，包括將瀏覽器默認主頁設(shè)置為導(dǎo)航服務(wù)網(wǎng)址，在網(wǎng)絡(luò)配置的DNS配置中，將其中一個DNS設(shè)置為DNS服務(wù)器所在主機的IP地址，并利用組策略限制用戶對默認瀏覽器主頁及DNS的修改，當用戶打開終端計算機的瀏覽器后，導(dǎo)航服務(wù)頁面就自動打開，用戶根據(jù)導(dǎo)航頁面可以方便地使用立體化服務(wù)系統(tǒng)中的各種資源，隨著系統(tǒng)的不斷擴展，導(dǎo)航服務(wù)可以不斷同步更新。同時還可以利用導(dǎo)航服務(wù)子系統(tǒng)進行電子公告，例如，學生在上機過程中丟失東西，可以發(fā)布公告，讓其認領(lǐng)，可以定期將機房管理的相關(guān)制度以及其它注意事項進行公告等。

2.5 資源服務(wù)

在進行計算機實踐教學和機房管理維護辦公的過程中，不可避免地要用到各種各樣的資源，雖然將計算機接入互聯(lián)網(wǎng)中，可以從中獲取大量所需資源，但是每次從互聯(lián)網(wǎng)中檢索信息及軟件資源，特別是大型軟件時，將會耗費大量的檢索和下載時間，尤其學生上機時，如果大量時間用在尋找資源，留下練習的時間勢必會減少，同時學生在上網(wǎng)檢索的過程很容易被網(wǎng)絡(luò)中其它內(nèi)容所吸引，分散上機注意力。

在立體化服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)中，考慮以上情況，采取兩種方式解決，方式一，創(chuàng)建ftp文件服務(wù)器，將所需資源放在ftp服務(wù)器特定目錄中，為需要使用資源的師生提供服務(wù)；方式二，將所需資源從互聯(lián)網(wǎng)中收集整理，搭建B/S結(jié)構(gòu)的資源服務(wù)網(wǎng)站，對資源進行分類介紹并提供下載鏈接供師生下載使用。在立體化服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中兩種方法配合使用，對于素材文件，分為圖片素材、聲音素材、動畫素材、視頻素材等幾大類，采用方式一搭建FTP服務(wù)器進行素材共享。部署中，在比較了眾多FTP服務(wù)器管理軟件后，由于Server-U是一種在Windows系統(tǒng)中運用比較廣泛的FTP服務(wù)器端軟件，硬件無需特殊要求，安裝方便，設(shè)置簡單[10]，支持實時的多用戶連接，支持匿名用戶訪問等優(yōu)點,因此選擇Server-U作為FTP服務(wù)器管理軟件，通過測試運行，學生不但可以在機房訪問FTP中的資源，而且下課后還可以在宿舍或校園網(wǎng)的其它地方訪問其中資源，為學生自主學習提供了極大的便利。

對于資源文件的共享和管理，則選擇B/S結(jié)構(gòu)資源管理平臺，在Web服務(wù)器下進行配置，然后從資源管理平臺對收集的軟件資源、課件資源、教學視頻資源等進行分類添加，在添加的過程中，對每一個資源進行簡單介紹，并提供下載鏈接，訪問者通過瀏覽器訪問資源網(wǎng)站，選擇自己需要的資源進行下載。隨著資源管理平臺的擴展，還可以將其分解為軟件服務(wù)系統(tǒng)、課件服務(wù)系統(tǒng)以及教學視頻點播服務(wù)系統(tǒng)。

3 結(jié)語

計算機實踐教學立體化服務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計和部署，不僅有效緩解了實驗室與實踐教學過程中存在的許多突出矛盾，而且提高了管理者的管理效率，增強了學生上機的主動性、積極性，加強了教師對教學過程的有效管理和控制，對于整個實踐教學質(zhì)量的改善效果明顯。然而平臺經(jīng)過一段時間的測試運行，也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進的地方，例如，博思特機房管理系統(tǒng)對于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性要求非常高，網(wǎng)絡(luò)稍有異常，就會導(dǎo)致客戶端不能登錄計算機系統(tǒng)，從而影響正常的上機實踐活動，同時立體化服務(wù)平臺中某些功能模塊對于用戶的訪問響應(yīng)速度較慢，導(dǎo)致用戶在等待過程中失去耐心，另外由于機房管理人員有限，對于某些資源的更新和維護相對遲緩，隨后需要加以改進。

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（責任編輯：張國春）

The Integration Design of Three-dimensional Service System for Com puter Practice Teaching

WANG Wei,LINan
(College of Mathematics and Computer Application,Shangluo University,Shangluo 726000,Shaanxi)

The significance and urgency of the three-dimensional service management system is analysed, the integration system architecture design,the main functions of the implementation and the key technology to realize each function needed to use and deployment process are illustrated through the system with the actual test of the system,the enthusiasm of students practice on computer and teaching quality are improved.

three-dimensional service;Browser/Server;network storage;computer lab management

G64

：A

：1674-0033（2014）04-0067-04

10.13440/j.slxy.1674-0033.2014.04.016

2014-02-27

商洛學院教育教學改革研究項目(10JYJX0201)；商洛學院科研基金項目（11SKY004）

王 威，男，陜西洛南人，碩士，講師