云教育平臺在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

王華

摘要：云教育平臺是一個教育信息化綜合服務(wù)平臺。該文首先分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺中存在的問題，然后提出了利用云計(jì)算構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的方案和體系架構(gòu)，分析了實(shí)現(xiàn)云教育平臺需要解決的實(shí)際問題，并闡述了云教育平臺在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：云教育；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；云計(jì)算；服務(wù)平臺

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）30-0153-02

Application Study on Cloud Education Platform in Experimental Teaching

WANG Hua

（Shandong University of Traditional Chinese

Medicine，Jinan 250355， China）

Abstract： Cloud education platform is an integrated service platform of educational informatization. Firstly problems in traditional experimental teaching platform were analyzed in this paper. Secondly the basic concept of cloud education was presented and new architecture was provided by means of cloud computing. And then practical problems to achieve cloud education platform were analyzed. Lastly the advantages of cloud education platform in experimental teaching were expounded.

Key words： cloud education； experimental teaching； cloud computing； service platform

隨著教育信息化技術(shù)的迅速發(fā)展，教學(xué)條件不斷改善，實(shí)驗(yàn)室的

實(shí)驗(yàn)條件也在不斷地更新?lián)Q代。雖然這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備在升級更新后，取得了良好的教學(xué)效果，但是并沒有充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，這是因?yàn)橛捎趯W(xué)校的專業(yè)特色決定了人們普遍對教育信息技術(shù)認(rèn)識水平不高，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源信息化平臺建設(shè)相對滯后，教學(xué)資源缺乏有效整合，形成了一個個的信息孤島。因此，我們應(yīng)在鞏固原有成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前的新技術(shù)，順應(yīng)時代潮流發(fā)展方向，解決目前存在的問題和難點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的問題與現(xiàn)狀

1.1 經(jīng)費(fèi)問題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直以來都存在資源分散、資源利用率不高等問題。許多服務(wù)器只承擔(dān)著單一的功能，例如專項(xiàng)WEB服務(wù)、在線教學(xué)平臺等，多數(shù)時間服務(wù)器CPU都處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。大量的服務(wù)器不僅占用了高額的硬件設(shè)備采購經(jīng)費(fèi)，而且每年耗電量也不小。新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入成本大，動輒幾百萬，嚴(yán)重制約許多高校開展各類實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)的步伐。而且隨著信息技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出了許多新技術(shù)新軟件，現(xiàn)有的舊的硬件配置已經(jīng)無法裝載不斷升級更新的新軟件，教學(xué)中高清視頻播放不流暢，不能滿足教學(xué)活動需要。

1.2 病毒感染

為了防止病毒感染，機(jī)房一般安裝還原精靈和殺毒軟件等，針對一些開放性研究型或?qū)嵺`性課程，學(xué)生由于不能隨意安裝軟件，因此影響了學(xué)生自主性研究和創(chuàng)新性開發(fā)。而在當(dāng)前社會，大部分學(xué)生都擁有自己的智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、臺式機(jī)等各種終端設(shè)備。一方面，他們希望能方便地通過個人設(shè)備來訪問學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，而不是局限于固定的實(shí)驗(yàn)室，受到實(shí)驗(yàn)室開放時間和使用空間的限制；另一方面，學(xué)生在個人終端上自己搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要時間和精力，而且有時也不具備全部的實(shí)驗(yàn)條件。

1.3 機(jī)房運(yùn)維工作量大

由于各部門自行采購的服務(wù)器型號繁多，而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)所要求的軟件環(huán)境也是各不相同，頻繁的硬件維護(hù)和軟件安裝也讓管理人員疲于奔命，使得本來人員配備不足的管理人員忙于各種繁瑣的重復(fù)勞動中，不能將更多精力用于學(xué)校的信息化建設(shè)中去。不同的硬件和軟件環(huán)境，給管理和維護(hù)增加諸多不便，無法進(jìn)行統(tǒng)一管理，除了設(shè)備本身的老化耗損外，單個配件故障需要逐一排查和更換，維修繁瑣，效率低下，也極易影響教學(xué)效果。

1.4 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺成為資源訪問瓶頸

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺一般是網(wǎng)站模式，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)會被安裝在本地服務(wù)器上，由專職管理人員負(fù)責(zé)維護(hù)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上使用人數(shù)過多就會導(dǎo)致服務(wù)器擁堵，出現(xiàn)系統(tǒng)變慢甚至宕機(jī)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致后續(xù)學(xué)生無法正常使用，只能通過系統(tǒng)管理員重新啟動服務(wù)才能恢復(fù)正常。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)云教育平臺方案設(shè)計(jì)

云計(jì)算技術(shù)是信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，云教育是云計(jì)算技術(shù)在教育中的運(yùn)用和落實(shí)，是一種高效的面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化教育的新模式。以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，通過云教育平臺把各類實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行集中有效的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)各類實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的按需訪問、教育協(xié)作和高度共享等服務(wù)，從而提高教學(xué)效果[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的云教育平臺是一個大規(guī)模的高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)算機(jī)集群，采用云計(jì)算技術(shù)搭建統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)云教育平臺，以便解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺中無法克服的諸多問題。

2.1 根據(jù)云計(jì)算技術(shù)中提供的資源類型，云計(jì)算可提供三種服務(wù)模式：IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)）

（1） IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。學(xué)校網(wǎng)絡(luò)信息中心以服務(wù)的形式提供虛擬硬件資源，例如虛擬主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)存儲等。各部門用戶通過提交申請可以獲得所需的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，搭建各自的應(yīng)用平臺，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建和部署應(yīng)用。

（2） PaaS（Platform-as-a-Service）：平臺即服務(wù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，PaaS負(fù)責(zé)提供底層集成服務(wù)，能為各部門用戶提供一個獨(dú)立的應(yīng)用平臺，包括托管，測試以及開發(fā)等等，各部門無需購買軟硬件即可創(chuàng)建和部署應(yīng)用。

（3） SaaS（Software-as-a-Service）：軟件即服務(wù)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過SaaS形式，個人終端無需安裝軟件，只需通過網(wǎng)絡(luò)向云平臺獲取所需的軟件服務(wù)即可，從而節(jié)省個人硬盤空間，提高系統(tǒng)使用效率。而且將大大減輕系統(tǒng)管理員的系統(tǒng)維護(hù)工作量，而且學(xué)生可以通過這種服務(wù)正常使用軟件。

通過云教育平臺，一方面，高校內(nèi)部可以根據(jù)自身的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源定制服務(wù)，師生通過身份認(rèn)證的方式獲取服務(wù)，可根據(jù)自身情況選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。一方面，不同高校亦可將各自的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源聯(lián)合起來，實(shí)現(xiàn)資源共享。SaaS的各種線上服務(wù)也可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺上實(shí)現(xiàn)，以增進(jìn)師生互動，實(shí)現(xiàn)信息反饋。

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的云教育平臺搭建，要根據(jù)自身情況，充分利用現(xiàn)有的機(jī)房環(huán)境和維護(hù)力量。首先進(jìn)行硬件投入，建立起共用的服務(wù)器集群，然后將部門服務(wù)器集中進(jìn)行管理，提高訪問效率，推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展[2]。

2.2 實(shí)現(xiàn)云教育平臺需要解決的問題

云教育平臺的成功建設(shè)是云教育應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的保障。要成功搭建平臺，需要解決幾個實(shí)際問題。

（1）硬件方面。數(shù)臺高性能服務(wù)器、大容量存儲設(shè)備及相關(guān)周邊設(shè)備是必需的。為保證訪問速度，高速交換設(shè)備也是必需的，否則一旦出現(xiàn)堵塞或連接不上，會影響終端訪問，不能保障云教育平臺穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）軟件方面。本校采用兩種虛擬化軟件，一種是 VMware vSphere 平臺，該平臺既可通過 Web 端訪問，亦可通過桌面客戶端VMware View Client訪問，利用 vCenter Server 方便快捷地管理數(shù)臺物理機(jī)；一種是 H3C CAS 平臺，該平臺通過 Web 端進(jìn)行快速訪問。

（3）管理方面。由于虛擬機(jī)統(tǒng)一部署在虛擬化平臺上，因此一般不會出現(xiàn)硬件故障，利于對虛擬機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理。但是由于一切資料數(shù)據(jù)都保存于終端，這也對管理人員提出更高要求。管理員不但具備過硬技術(shù)，還要從制度上進(jìn)行嚴(yán)格管理，否則一旦操作錯誤或者密碼泄露等都有可能帶來不可修復(fù)的損失。

3 云教育平臺的優(yōu)勢分析

3.1 整合資源，集中管理，節(jié)省成本

建立云教育平臺后，不再需要原來眾多的單個的服務(wù)器，而是將學(xué)校所需服務(wù)分散布置在數(shù)據(jù)中心下的虛擬機(jī)上，將學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源抽象化、虛擬化。一是省去了大量服務(wù)器的采購環(huán)節(jié)和成本；二是由管理員對虛擬機(jī)實(shí)行統(tǒng)一管理，便于維護(hù)和升級，利用虛擬機(jī)的克隆技術(shù)可以短時間內(nèi)完成用戶的應(yīng)用部署；

3.2 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈活性，加強(qiáng)師生互動

云教育平臺能提供一種虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，學(xué)生可以在任何時間、任何地點(diǎn)進(jìn)行個性化自主學(xué)習(xí)。通過云教育平臺，學(xué)生還可以接受線上輔導(dǎo)，跟老師互動，老師也可以及時對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行追蹤了解，從而提高教學(xué)效果。

4 結(jié)束語

云教育平臺為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一種全新的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)新模式，為未來的先進(jìn)教育理念繪制了美好的藍(lán)圖。但云教育平臺教學(xué)模式目前還處于探索和試用階段，要使云教育更好地服務(wù)于教學(xué)，不僅需要相關(guān)先進(jìn)技術(shù)的支撐，還需要先進(jìn)的規(guī)章制度、管理模式等保障，需要全校師生上下共同努力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張以文，趙姝.高校云教育模式初探[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013（30）：166-168.

[2] 馬明，李發(fā)海，曹霞.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的云服務(wù)模式探討[J].電腦知識與技術(shù)，2015（11）：139-140.