基于泛在學(xué)習(xí)要求的教育云桌面建設(shè)

◆王海峰

基于泛在學(xué)習(xí)要求的教育云桌面建設(shè)

◆王海峰

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.17.028

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，學(xué)習(xí)方式也在不斷更新，已從數(shù)字化學(xué)習(xí)逐步過渡到移動學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)。如今，泛在學(xué)習(xí)也成為教育技術(shù)學(xué)領(lǐng)域關(guān)注和研究的熱點(diǎn)話題。結(jié)合桌面云建設(shè)實(shí)踐，探討教育建設(shè)更好服務(wù)泛在學(xué)習(xí)的持續(xù)健康發(fā)展問題。

教育；云桌面；泛在學(xué)習(xí)

1 建設(shè)背景

2012 年 9 月 5 日，劉延?xùn)|副總理在第一次全國教育信息化工作電視電話會議上提出了“教育信息化是創(chuàng)造泛在學(xué)習(xí)環(huán)境、構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會的必由之路”的要求，在 2015年 11 月 19 日結(jié)束的第二次全國教育信息化工作電視電話會議上再次提出了“泛在學(xué)習(xí)”，強(qiáng)調(diào)要充分運(yùn)用信息技術(shù)打造泛在學(xué)習(xí)環(huán)境。云技術(shù)、移動化以及泛在學(xué)習(xí)正改變著傳統(tǒng)的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，移動互聯(lián)的發(fā)展和智能終端的普及也為云桌面的應(yīng)用提供了更為便捷可靠的基礎(chǔ)條件。目前，云桌面已經(jīng)在很多教學(xué)機(jī)構(gòu)得到應(yīng)用，泛在學(xué)習(xí)正日益成為一種重要的學(xué)習(xí)方式。

通過教育云桌面建設(shè)，可進(jìn)一步消除教育信息化建設(shè)中出現(xiàn)的系統(tǒng)維護(hù)、資源存儲使用、空間管理方面存在的一些困擾，推進(jìn)學(xué)校教育信息化建設(shè)，提升教育化應(yīng)用效率和水平。

2 目標(biāo)思路

需求分析隨著信息化發(fā)展，學(xué)校在教學(xué)實(shí)踐中對電腦硬件的要求正在不斷提高。目前不同功能教室所需的資源及軟件部署存在較大差異，存在以下幾類問題：

1）專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的桌面用機(jī)，因講解和演示的需求不同，在運(yùn)算能力、存儲容量、軟件數(shù)量、軟件版本等方面的要求亦不相同。大量的實(shí)驗(yàn)用機(jī)若配置過高，無疑造成巨大浪費(fèi)，若配置較低，又很難適應(yīng)教學(xué)需要，完成教學(xué)任務(wù)。部分專業(yè)軟件的安裝，往往對計算機(jī)配置有不同要求，還存在同一軟件不能多版本并存的問題，這加大了設(shè)備更換頻率，對日常維護(hù)也帶來不小的麻煩。

2）歷年采購的桌面用機(jī)由于型號和配置多樣，不便于統(tǒng)一管理，特別是配件更換問題，要么找不到零件，要么更換成本很高，增加了后期維護(hù)的難度。

3）教師除了課堂教學(xué)需要，還需要應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行備課，制作教案，自我學(xué)習(xí)，應(yīng)用、更新各種軟件等，對桌面環(huán)境的個性化要求較高，顯然難以統(tǒng)一設(shè)置和部署，有些實(shí)驗(yàn)或軟件對系統(tǒng)環(huán)境有特殊要求。比如：多媒體教室在演示不同軟件時需要更單一的環(huán)境，并在不同教師使用時能夠動態(tài)切換，在以往情況下實(shí)現(xiàn)起來非常煩瑣，加大了教師工作量和難度。

4）如教師在家將文檔編輯了一半，需要帶去辦公室繼續(xù)制作，在辦公室做好的 PPT 需要帶去教室使用，講解后需要分享給學(xué)生，在這個常見的運(yùn)用中，涉及文件和素材的保存以及傳輸，無論是用U盤還是用郵件都難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化流暢的體驗(yàn)。

學(xué)校對教學(xué)計算機(jī)應(yīng)用管理，計算機(jī)桌面系統(tǒng)是具體而又重要的一個環(huán)節(jié)。其中包括管理三個層面，其一是操作界面，其二是應(yīng)用存儲空間，其三是軟件選擇。云桌面（如圖1所示）將在滿足這三層需要的基礎(chǔ)上，以計算資源的彈性管理和使用場景可延伸的優(yōu)勢解決上述問題。

建設(shè)目標(biāo)

1）建成學(xué)校云桌面平臺，打造基于云計算的桌面虛擬化（如圖2所示）。

2）強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用，推動課程教學(xué)與信息資源有機(jī)整合，提高教師信息技術(shù)應(yīng)用水平。

3）打造數(shù)字化校園精品案例，以點(diǎn)帶面，充分發(fā)揮區(qū)域內(nèi)的示范、引領(lǐng)和推動作用。

建設(shè)思路

1）摸清家底，確定方向。安吉縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)作為縣域內(nèi)小學(xué)段重點(diǎn)的小學(xué)，無論是師資隊伍水平，還是硬件配置水平，都處于全縣前列。在上級主管部門的關(guān)心和支持下，經(jīng)過幾年的數(shù)字示范校建設(shè)，學(xué)校在數(shù)字化的建設(shè)和應(yīng)用方面有了長足的進(jìn)步，建設(shè)并成功推廣應(yīng)用了包括學(xué)校遠(yuǎn)程錄播教室、微課錄播教室、視頻監(jiān)控平臺、家校聯(lián)系平臺、學(xué)校課程資源庫平臺等，有力地推動了學(xué)校教育教學(xué)工作的開展，質(zhì)量的進(jìn)一步提高，促進(jìn)了教學(xué)。將這所學(xué)校作為數(shù)字化建設(shè)示范學(xué)校，以充分發(fā)揮學(xué)校在縣域范圍內(nèi)數(shù)字化校園建設(shè)方面的示范、引領(lǐng)和推動作用，加大全縣的信息化應(yīng)用工作力度。

2）確定目標(biāo)，大膽嘗試。在前期學(xué)校數(shù)字示范校的建設(shè)過程中，學(xué)校投入大量人力、物力、財力，但也清楚地看到學(xué)校現(xiàn)有水平與前沿的數(shù)字化信息技術(shù)水平之間還有相當(dāng)差距。如何在建設(shè)過程中，在已有基礎(chǔ)上充分發(fā)揮現(xiàn)有裝備的作用，使學(xué)校的數(shù)字化建設(shè)成果最大化，是一直在思考的問題。幾經(jīng)討論，最終確定以“基于泛在學(xué)習(xí)理論的教育云桌面建設(shè)”為主題的攻關(guān)課題。云桌面技術(shù)是一個全新的領(lǐng)域，許多人對其還是不甚了解，但它充分運(yùn)用了云技術(shù)，使現(xiàn)有的設(shè)施資源效益最大化，適用學(xué)校現(xiàn)狀。

3）精心實(shí)施，輻射引領(lǐng)。在上級主管部門的大力支持下，在云桌面建設(shè)過程中采取“三步走”策略：

首先，在行政管理人員層面，建立相應(yīng)賬號，在學(xué)校管理層開始嘗試，體驗(yàn)云桌面帶來的便捷和高效；

其次，在骨干教師層面，鼓勵使用云桌面技術(shù)，逐步提高教職員工的認(rèn)可度；

最后，建立全校教師賬號，在全校范圍內(nèi)開展云桌面技術(shù)的運(yùn)用。

經(jīng)過這樣的一個過程，使全校教師都能熟練地運(yùn)用云桌面技術(shù)，開展教育教學(xué)及管理工作，并在與兄弟學(xué)校的接觸交流中，不斷擴(kuò)大其影響力，輻射到全縣各個學(xué)校。

圖 1 云桌面系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)

圖 2 基于云計算的桌面虛擬化

3 成果特色

系統(tǒng)建設(shè)方面云桌面技術(shù)是一個新領(lǐng)域，目前縣域范圍內(nèi)接觸此項技術(shù)的學(xué)校比較少。學(xué)校在上級主管部門的大力支持下，積極推進(jìn)這一項目的實(shí)施。主要的系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施步驟包括以下五個方面：

1）服務(wù)器環(huán)境初步搭建。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的搭建，完成了智能桌面虛擬化解決方案。基于預(yù)訂的用戶策略，創(chuàng)建、導(dǎo)入了初期的用戶和組，主要是針對行政人員、各管理科室并擴(kuò)展到全校所有教師，并使之體驗(yàn)到新系統(tǒng)環(huán)境帶來的迅捷和高效。

2）學(xué)校標(biāo)準(zhǔn)鏡像制作。通過收集學(xué)校典型用戶（包括學(xué)校中層、骨干教師、普通教師、承辦活動要求等）的使用需求，包括操作系統(tǒng)版本、應(yīng)用的數(shù)量和版本、常規(guī)系統(tǒng)配置等，整合為幾個統(tǒng)一的需求，根據(jù)這些需求，利用智能桌面虛擬化解決方案制作標(biāo)準(zhǔn)鏡像，并根據(jù)各類人員對系統(tǒng)的管控需求，對制作好的鏡像設(shè)置訪問權(quán)限。

3）策略的制定。根據(jù)學(xué)校各個部門的使用需求、管控需求，分別制定部門、特殊用戶的管理策略。該策略的主要內(nèi)容如圖3所示。

4）管理員和普通用戶的使用技能培訓(xùn)。針對用戶桌面運(yùn)行維護(hù)和各科室的管理人員進(jìn)行智能桌面虛擬化解決方案培訓(xùn)。學(xué)校聯(lián)系技術(shù)公司，對學(xué)校所有教職員工進(jìn)行分層、分階段的培訓(xùn)，包括學(xué)校管理層面的使用培訓(xùn)、學(xué)校骨干教師層面的使用培訓(xùn)、學(xué)校班主任及任課教師層面的使用培訓(xùn)。再由學(xué)校負(fù)責(zé)同志根據(jù)自己使用的情況，將操作細(xì)節(jié)錄屏后制作視頻資料，發(fā)送到所有用戶手中。經(jīng)過培訓(xùn)，確保每一位使用人員都能熟悉運(yùn)用該系統(tǒng)，并在平時的教學(xué)管理工作過程中積極使用。

5）分階段的桌面部署。按照業(yè)務(wù)計劃，對涉及的桌面進(jìn)行分階段的部署，包括云桌面軟件的安裝、調(diào)試。目前為止，已經(jīng)完成所有普通教室和專用教室的桌面部署工作，學(xué)校每個教室都可以實(shí)現(xiàn)軟件平臺的登錄。

應(yīng)用推廣方面對于學(xué)校內(nèi)部而言，無論是教師個人教學(xué)資料的保存使用問題，各 PC客戶端的設(shè)備維護(hù)方面，還是教學(xué)資源的便捷使用效率問題，都可以用云桌面技術(shù)得以解決。所以在推進(jìn)過程中，先以價值體現(xiàn)為主，取得大家的認(rèn)可，并逐步形成共識，最終使得該技術(shù)順利運(yùn)用于學(xué)校工作的方方面面。

1）專題介紹與培訓(xùn)，提高系統(tǒng)認(rèn)可度。在系統(tǒng)起用之初，為了穩(wěn)步推進(jìn)，學(xué)校在技術(shù)使用培訓(xùn)之前，對目前存在的一些信息技術(shù)應(yīng)用的困擾問題進(jìn)行了整理，并通過全體教師會集中學(xué)習(xí)，使全體教師對項目建設(shè)形成高度共識。

①降低學(xué)?？傮w成本，減少學(xué)校對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資，最大限度發(fā)揮現(xiàn)有資產(chǎn)的價值。學(xué)校不必再對各個班級的終端投入大量資金，PC的處理能力集中到數(shù)據(jù)中心，各終端成為瘦客戶端，只要具備顯示功能，不需要強(qiáng)的處理能力，即可實(shí)現(xiàn)各種軟件和平臺的使用。

②保障教學(xué)的連續(xù)性、一致性。教育云數(shù)據(jù)中心為每個辦公終端提供了虛擬的“計算機(jī)”，每個終端所使用的硬件資源都是共享的，分配的虛擬資源在沒有實(shí)際使用時，其他用戶可使用。在運(yùn)用傳統(tǒng)的終端進(jìn)行教育教學(xué)時，當(dāng)學(xué)生離開教室環(huán)境時，就沒有教育環(huán)境或者教育環(huán)境中斷，而云桌面技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了教育環(huán)境的連續(xù)性和一致性。

③提供靈活便利的授課教學(xué)環(huán)境。云桌面技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了教師個人終端與教學(xué)班級內(nèi)終端的一致性。教師在個人終端的課件、教學(xué)設(shè)計、練習(xí)，都可以在教室終端得以實(shí)現(xiàn)。對于遠(yuǎn)程教學(xué)，不僅能提供遠(yuǎn)程教學(xué)，還能提供操作練習(xí)的環(huán)境，并確保了遠(yuǎn)程用戶與現(xiàn)場學(xué)習(xí)一致的操作環(huán)境及體驗(yàn)，這些體驗(yàn)與學(xué)員所處位置、設(shè)備均無關(guān)，有力支持和保障泛在學(xué)習(xí)方式的實(shí)施。

④降低了運(yùn)維的復(fù)雜程度，提高了部署效率。運(yùn)用云桌面技術(shù)后，可降低桌面維護(hù)成本，減少運(yùn)維人員的工作量，只要維護(hù)好服務(wù)器上的桌面鏡像就可以了，不必到實(shí)際的現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)。而且僅故障恢復(fù)時間而言，傳統(tǒng)PC桌面的故障恢復(fù)時間一般約為2～4小時，而云辦公桌面僅需3分鐘。

⑤不受空間環(huán)境限制，隨時都可以鏈接到自己的云桌面環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)了移動辦公。云桌面技術(shù)可以隨時隨地接入移動辦公，無限網(wǎng)絡(luò)制，用戶可以在任意時間、任意地點(diǎn)接入云桌面；接入終端無限制，用戶可以使用任意的終端設(shè)備訪問辦公室桌面；通過不同的終端訪問辦公桌面為用戶提供一致性體驗(yàn)；統(tǒng)一的身份認(rèn)證系統(tǒng)提供不同接入方式的安全性保障。

2）分組用戶和賬號的建立。在教職員工都能熟練使用云桌面系統(tǒng)平臺后，學(xué)校根據(jù)學(xué)校管理和教學(xué)的需求，分別建立了機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室、教室、功能教室、教師辦公室、圖書室、教師家庭終端等幾個層次的用戶組和賬號（如圖4所示）。利用針對桌面的近百條策略，從主機(jī)訪問、硬件資源分配、用戶控制、數(shù)據(jù)安全、離線文件備份、網(wǎng)絡(luò)接入等方面按需靈活定制桌面，給不同的用戶分配相應(yīng)的工作環(huán)境，滿足不同場景下的用戶需求。不同類型的桌面均通過管理中心集中統(tǒng)一管控。

圖 3 管理策略制定

圖 4 分組用戶和賬號的建立

3）教師實(shí)際運(yùn)用。目前學(xué)校部分班級的班級多媒體設(shè)備存在著一定的老化落伍現(xiàn)象，在適時引入云桌面技術(shù)后，只要這臺PC終端還能確保顯示功能，就能使用云桌面技術(shù)，不需再重新對設(shè)備進(jìn)行更新。個人辦公電腦與教室內(nèi)終端的使用一致性體驗(yàn)，便捷而相對熟悉操作系統(tǒng)，減輕了一線教師的壓力，整個過程更為清晰、流暢，學(xué)校后勤部門也減少了大量的維護(hù)成本。

特色亮點(diǎn)在系統(tǒng)平臺的建設(shè)過程中，我們充分發(fā)揮了集體的智慧，聽取了上級主管部門、學(xué)校教師的各種建議和意見，在較短的時間內(nèi)順利完成了建設(shè)任務(wù)，使用效果良好。

1）基于云桌面的個人云盤存儲。云桌面技術(shù)的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)任何終端（包括移動終端）的上網(wǎng)操作，并獲取相關(guān)資源?？迫谓處熀蛯W(xué)校管理層可以將所需的課件、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)資源、個人資料、學(xué)校管理資料保存在虛擬機(jī)里。用戶在使用時，不用再通過移動存儲盤來實(shí)現(xiàn)資源的轉(zhuǎn)移。在學(xué)校組織的寧波班主任論壇活動、縣教研室組織的名優(yōu)教師下鄉(xiāng)送教活動中，云桌面的使用都取得了很好的效果。

2）基于云桌面的千兆網(wǎng)運(yùn)用延伸。安吉縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)匯聚了縣內(nèi)眾多的名優(yōu)教師，積累了豐富的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。學(xué)校遠(yuǎn)程錄播教室和常態(tài)化微課錄播教室承辦各類教研活動，也積累了大量的優(yōu)質(zhì)教學(xué)活動資源。學(xué)校對這些優(yōu)質(zhì)資源進(jìn)行了整理和歸納，建成了一個動態(tài)的課程資源庫，涵蓋語、數(shù)、英、科等主要學(xué)科的教學(xué)設(shè)計、課件、學(xué)習(xí)單和德育、校本培訓(xùn)等相關(guān)資料。教師只要打開云桌面，就能在系統(tǒng)里找到一個共享的資源庫，可以對這些資源進(jìn)行下載使用。通過云桌面系統(tǒng)，利用云服務(wù)器就可以解決這個問題。用戶可以隨時隨地登錄訪問“十二五”期間省內(nèi)建成的省遠(yuǎn)程教育平臺、省教育技術(shù)中心信息管理平臺等許多內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)平臺，應(yīng)用這些內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源。

3）基于云桌面的校園安全管理。學(xué)校視頻監(jiān)控建設(shè)項目中全校安裝了 44個視頻探頭，實(shí)現(xiàn)了校園監(jiān)控?zé)o死角?？紤]監(jiān)控的安全因素，視頻監(jiān)控只對學(xué)校內(nèi)網(wǎng)提供服務(wù)，外部公網(wǎng)無法訪問，在校外就無法查看視頻畫面，但通過登錄云桌面系統(tǒng)，即可查看校園監(jiān)控畫面。一旦發(fā)生突發(fā)事故，學(xué)校管理人員可遠(yuǎn)程調(diào)用相關(guān)視頻資料，做出快速反應(yīng)，及時處置，大大提高了學(xué)校安全管理的效率。

圖 5 成本對比

4 應(yīng)用效果

運(yùn)行數(shù)據(jù)

1）系統(tǒng)成本方面。云桌面技術(shù)的運(yùn)用，在硬件設(shè)施和軟件建設(shè)方面，很大程度上節(jié)約了學(xué)校的建設(shè)成本（如圖5所示）。學(xué)校目前所有普通教室、功能教室的終端 PC機(jī)，都能正常運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，建立整個云桌面系統(tǒng)平臺只需再添置一臺服務(wù)器和一套應(yīng)用軟件，總的投入約15萬元。在系統(tǒng)建成后，基本硬件設(shè)施的使用壽命最低可達(dá)10年；電力消耗為傳統(tǒng) PC 的 15%，功率僅為 35 W 左右，后續(xù)的維護(hù)成本極低，總體碳排放量降低至 80%。而原有的各類設(shè)備在更新、維護(hù)方面，每年需要投入約5萬元，這里還不包括大批量的班級多媒體設(shè)備更換費(fèi)用。

2）系統(tǒng)平臺建設(shè)數(shù)據(jù)。目前為止，學(xué)校所有普通教室、功能教室均完成客戶端安裝，并能正常使用。所有教師辦公電腦都安裝了客戶端。對學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)資源進(jìn)行了分類整理，形成語文、數(shù)學(xué)、英語、科學(xué)、音樂、體育、美術(shù)、德育活動、校本培訓(xùn)等幾個模塊的校本資源庫，都存儲于服務(wù)器內(nèi)，學(xué)校每臺終端登錄后，都可以下載并使用這些資源。

3）教師賬號、用戶組及培訓(xùn)數(shù)據(jù)。學(xué)校分三批完成了所有教師的賬號、用戶組的建立。首先是學(xué)校管理層面的賬號建立和使用，并初期嘗試運(yùn)行了三個月。然后對學(xué)校備課組長和骨干教師建立賬號。最后完成所有教師的賬號建立工作，系統(tǒng)平臺的使用率比較頻繁的約占 87.9%，并在不斷的提高中。學(xué)校先后組織了三次專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)平均參訓(xùn)率達(dá) 94%。

績效分析

1）在教育教學(xué)、教育科研方面。使用云桌面技術(shù)后，教師在家備課，可直接通過云桌面和虛擬應(yīng)用進(jìn)行文檔編輯，到辦公室后可繼續(xù)進(jìn)行修改，上課時在多媒體教室用云客戶端直接登錄使用。不再需要使用移動存儲盤或郵箱來實(shí)現(xiàn)資料的中轉(zhuǎn)。

在常見程序應(yīng)用中，最麻煩的就是版本不統(tǒng)一問題。如 Office 版本，有的用戶喜歡 2003 版，有的用戶喜歡2013 版，也經(jīng)常發(fā)生版本沖突。采用“瘦客戶機(jī) + 云桌面”組合，程序?qū)嶋H運(yùn)算在服務(wù)器端進(jìn)行，每位教師都在各自的云桌面中安裝自己所需的教學(xué)軟件，就不用擔(dān)心硬件配置問題，也無須考慮軟件版本兼容問題。

2）在學(xué)校管理方面。云桌面技術(shù)以其便捷性、高效性和安全性方面給學(xué)校管理工作帶來極大的便利。高效性主要體現(xiàn)在操作系統(tǒng)管理的高效和應(yīng)用程序管理的高效上。采用桌面虛擬化方案后，用戶桌面、應(yīng)用及數(shù)據(jù)均保存在數(shù)據(jù)中心，對客戶終端的云桌面還可以采用按需、定時、定期還原系統(tǒng)的管理方式降低運(yùn)維投入，運(yùn)維人員可在后臺針對主鏡像進(jìn)行系統(tǒng)和應(yīng)用程序的統(tǒng)一升級，并會自動更新到所有聯(lián)網(wǎng)的終端，在下次終端開機(jī)時，所有補(bǔ)丁和更新將自動生效，大大降低了管理成本。云終端的系統(tǒng)采用只讀不寫的功能，對數(shù)據(jù)不存儲、不運(yùn)算，只需在服務(wù)器做好安全防護(hù)，通過服務(wù)器的集群、高可靠及遷移等功能即可保證整個系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)校的標(biāo)準(zhǔn)云桌面環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的目標(biāo)，并且利用虛擬化的方式實(shí)現(xiàn)了真正意義的“可控”。

5 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展以及虛擬化技術(shù)的不斷提升，云桌面技術(shù)也將會有更大的發(fā)展前景?！?/p>

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1671-489X(2016)17-0028-05

作者：王海峰，安吉縣教育保障中心（313300）。