云桌面在高校計算機實踐教學中的應用研究

吳燕波　姚秋鳳　向大為

摘 要 本文針對傳統(tǒng)PC教學場景中的不足，在公安院校實踐教學中引入桌面虛擬化技術，通過將現(xiàn)有信息化應用系統(tǒng)遷移到云桌面平臺上，整合現(xiàn)有資源，提高資源利用效率，降低運維成本。通過桌面云靈活、便捷、易用的云服務模式，促進資源的共享，減少信息孤島現(xiàn)象， 管理維護困難的問題。

關鍵詞 虛擬云桌面 計算機機房 實踐教學 應用研究

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.06.054

Application of Cloud Desktop in Computer Practice

Teaching in Colleges and Universities

WU Yanbo， YAO Qiufeng， XIANG Dawei

（Hubei University of Police， Wuhan， Hubei 430034）

Abstract Aiming at the shortcomings of traditional PC teaching scenarios， this paper introduces desktop virtualization technology in the practice teaching of public security colleges. By migrating the existing information application system to the cloud desktop platform， this paper integrates the existing resources， improves the efficiency of resource utilization and reduces the cost of operation and maintenance. Through the flexible， convenient and easy-to-use cloud service mode of desktop cloud， it promotes the sharing of resources， reduces the phenomenon of information islands， and manages and maintains difficult problems.

Keywords virtual cloud desktop； computer room； practice teaching； application research

新的信息技術的出現(xiàn)和廣泛應用不斷為現(xiàn)代教育模式的革新帶來契機，更快速、更便捷、更環(huán)保的教育教學模式越來越受到人們的期待，其中云計算的信息化架構給教育信息化帶來變革，給計算資源分配和管理帶來了全新的模式。目前越來越多的高校開始應用虛擬化桌面技術，一方面可以降低軟硬件開支，增強數(shù)據(jù)安全性，降低管理成本，便于集中管理資源；另一方面利用形式多樣的云端教學資源，能夠調(diào)動學生的學習熱情，激發(fā)學生的內(nèi)在潛能，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。桌面云平臺的引入既提高了實踐教學質量，也有效地降低了教學成本。

1 計算機實驗室管理與實驗教學中存的問題

計算機技術和網(wǎng)絡技術的教學實驗應用日益增多，更新快，實踐性強，雖然學校每年都增加對計算機實驗機房基礎設施的投入，但是計算機基礎設施還是跟不上信息技術的發(fā)展，無法滿足現(xiàn)代實驗教學和科研環(huán)境的需求，如何利用新一代的信息技術，建設一個技術適度超前，系統(tǒng)便于管理維護，滿足復雜教學環(huán)境需求，資源利用率高，經(jīng)濟安全可靠的教學實驗平臺，已成為學校當前面臨的一個重要難題。我院實驗中心計算機機房面向全院普通本科專業(yè)和普通?？茖I(yè)開設各類實驗課程共29門，承擔全省公安在職民警的培訓，同時是全院教職工的科研平臺，是我院大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地。在信息化高速發(fā)展的今天，實驗中心計算機設備更新速度已很難滿足日益增長的應用需求。在機房管理與實驗教學中存在以下問題：

（1）每當計算機系統(tǒng)補丁或應用程序需要更新時，機房管理員便要到逐個機房進行逐臺PC的更新和維護，工作量大。就算能進行整個機房計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡同傳，但有時也因網(wǎng)絡斷線或一臺計算機出現(xiàn)問題，而導致快要完成的系統(tǒng)升級被迫中斷。

（2）不同的機房，不同的課程，不同的教學環(huán)境，管理員需要管理的事務太多，終端維護成本高、維護管理不到位。分散的機房管理模式會導致設備資源分配不均，部分教學設備和儀器使用效率低下。

（3）單一的傳統(tǒng)教學模式，已難以滿足目前復雜多樣及具有個性化的實踐教學需要和新時代信息化人才培養(yǎng)的需求。

2 云桌面實踐教學平臺解決方案

2.1 虛擬云桌面工作原理

虛擬化云桌面是指通過虛擬化實現(xiàn)動態(tài)遠程訪問桌面系統(tǒng)，統(tǒng)一托管數(shù)據(jù)中心，提高桌面使用的安全性和靈活性。簡單的說就是把傳統(tǒng) PC 機的存儲、計算、應用等功能通過云計算技術遷移到云端數(shù)據(jù)中心，把后臺服務器（一臺或多臺）的硬件資源整合成資源池，通過對服務器虛擬化，生成大量獨立的桌面操作系統(tǒng)（虛擬桌面），Windows桌面以虛擬機的方式在數(shù)據(jù)中心運行。學生則可脫離主機，通過與網(wǎng)絡連接的云終端設備（瘦客戶機、傳統(tǒng)PC或筆記本電腦、平板等）遠程登錄個人桌面，進行自主課程學習，提高零散時間的利用率。

2.2 云桌面實踐教學體系架構設計

湖北警官學院以新的教學改革為契機，在虛擬化架構下，充分利用成熟、穩(wěn)定的技術解決方案，構建了易于管理、部署靈活、資源利用率高，維護便利又相對節(jié)能的信息化教學環(huán)境。云終端將桌面OS/APP/用戶數(shù)據(jù)遷向后臺服務器，而鍵盤鼠標輸入信號通過網(wǎng)絡也傳向服務器，服務器端執(zhí)行應用后將計算結果傳回云終端。由于無需更改后臺應用，拆分桌面系統(tǒng)的運行環(huán)境與安裝環(huán)境、應用、桌面以及配置文件等，大大降低了管理成本與復雜度，提高了管理效率。如圖1所示。

圖1 云桌面實踐教學體系架構圖

*將桌面OS/APP/用戶數(shù)據(jù)遷向后臺服務器；

*云終端將桌面OS/APP/用戶數(shù)據(jù)遷向后臺服務器，而鍵盤鼠標輸入信號通過網(wǎng)絡也傳向服務器，服務器端執(zhí)行應用后將計算結果傳回云終端，無需更改后臺應用。

*云桌面是在現(xiàn)有顯示硬件的基礎上面，通過云終端，能夠使用云中心的云計算超強能力，達成電腦性能的產(chǎn)品。

在這種架構下，針對教師的使用環(huán)境，采用瘦終端+VDI虛擬桌面的方式提供辦公環(huán)境，為每個教室的教師機分配一臺虛擬桌面，可以通過網(wǎng)絡，從任何終端進行訪問。教師機所采用的VDI方式，具有靈活的自主性和使用權限?？梢愿鶕?jù)自己的意愿，更改、安裝或刪除自己所屬桌面上的軟件。

3 虛擬桌面在高校實踐教學中的應用

3.1 實現(xiàn)資源整合與共享

目前我院實驗中心的計算機設備，可以部分利用，僅需在網(wǎng)絡中心部署云桌面所需的服務器集群，提供所需的計算、存儲、網(wǎng)絡、備份等資源，可將分布在我院南北兩院機房的計算機桌面資源虛擬化，從而順利實現(xiàn)資源的整合和共享。通過云桌面技術，可將各機房資源從原來的分散管理、獨立運行，轉變?yōu)榧泄芸?、資源共享，面向全校各院系師生按需提供服務。利用云平臺，可節(jié)約成本，擴展教師和學生實踐教學和主動學習的時間和空間，能將理論和實際更好結合，激發(fā)學生興趣。

3.2 將計算機實驗機房管理推向云管理模式

云計算在教育教學中的應用主要體現(xiàn)在整合優(yōu)質教學資源，提供高效靈活的計算機實驗教學環(huán)境，實現(xiàn)云端管理和服務共享，從而更有效的服務于廣大師，桌面虛擬化真正實現(xiàn)了計算機機房的集中管理和靈活部署。虛擬云桌面管理模式，使得實踐教學更加高效便利，管理更加方便，這對于公安院校及其他學校的網(wǎng)絡環(huán)境升級與改造有一定的借鑒作用。

3.3 滿足個性化教學需求，激發(fā)學生興趣

有了虛擬云桌面的實驗平臺，學生使用PC、移動終端（ipad、智能手機、平板電腦等）通過瀏覽器可以遠程訪問桌面系統(tǒng)。只要簡單的輸入能夠證明自己身份的用戶名和密碼，就可以即刻從瘦終端上獲得自己獨享的工作桌面。學生登錄訪問云平臺就可獲得所需的教學資源和實驗實訓內(nèi)容，就能夠做實驗，可以獲得和實體實驗室一樣的實驗效果。而且這個過程要比傳統(tǒng)電腦啟動，登錄過程快得多。工作桌面中，自動映射了對應教學科室的教學資源，集中部署安裝了老師每學期需要用到的虛擬應用軟件，滿足所有老師教學需求，而且不需要老師自己維護應用，自己尋找教學資源。當老師遇到應用程序使用問題，后臺網(wǎng)絡管理人員能夠快捷靈活的遠程協(xié)助，并能夠通過對后臺虛擬桌面的配置進行維護與升級（表1）。

表1 云桌面與傳統(tǒng)PC對照表

3.4 降低軟硬件開支，增強數(shù)據(jù)安全性，降低管理成本

使用云桌面，可以有效利用資源，大大降低硬件投入，且使用年限更長（一般6-10年，是傳統(tǒng)PC兩倍）。機房管理人員只需維護服務器，不需維護每個終端，云終端計算機除核心軟件外，其余都下載自服務器端，軟件升級和維護只需在服務器端進行即可，降低了整體開銷。

4 結束語

利用云平臺，可節(jié)約成本，擴展教師和學生實踐教學和主動學習的時間和空間，能將理論和實際更好結合。使用虛擬云桌面的實驗平臺可根據(jù)學生學習需求靈活搭建不同的實驗電路，有利于綜合性和設計性實驗的開出和提高。云桌面實踐教學平臺改善了實驗平臺的管理模式，使得實踐教學更加高效便利，管理更加方便，這對于公安院校及其他學校的網(wǎng)絡環(huán)境升級與改造有一定的借鑒作用。

*通訊作者：姚秋鳳

基金項目：湖北省教育科學規(guī)劃課題2018GB043；湖北警官學院教研項目YJXM2018B03；湖北警官學院2019年科研自選課題，同時本文受湖北省電子取證協(xié)同創(chuàng)新中心資助

參考文獻

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