高校機房在實踐教學中應用管理技術探究

陳龍華

（廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院，廣東 佛山 528216）

1 高校機房在實踐教學中承擔的主要工作任務和特點

實踐教學是鞏固和加深對理論知識理解與掌握的有效途徑，在教學過程中，主要是注重學生實踐能力、應用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提升，其教學形式包括實驗教學、課程設計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習等。相對于傳統(tǒng)課堂理論教學來說，實踐教學更具綜合性、直觀性、創(chuàng)新性，可以引導激發(fā)學生自主學習、團隊協(xié)作、競爭比超以及成就感、自信心的培養(yǎng)，可以有效訓練學生的實踐動手能力和發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。高校實踐教學課程種類和門數(shù)較多，而作為高校實踐教學活動的重要場所，高校機房實用頻率高。目前，機房已經(jīng)從過去單一的學生上機實踐場所轉變?yōu)榧瘷C房教學、上機實踐及考試、上機培訓、自主學習、實踐創(chuàng)新為一體的場所，其主要特點有：一是公共服務功能。高校機房公共服務功能多，不但服務于課外學科科技競賽、學生及教職工教科研活動、社會計算機培訓及考試等，還包括日常機房教學、學生上機實踐，服務對象涵蓋校內學生、教職工以及校外社會人員等；二是開設實驗課程多樣。高校機房具有計算機資源有限性與各軟件運行高效性的矛盾，以及軟件間的沖突等問題， 除了承擔一些基礎而課程教學之外，還開設相關計算機專業(yè)課程，例如，統(tǒng)計分析SPSS、網(wǎng)頁制作、管理信息系統(tǒng)ERP、數(shù)學建模Matlab等；三是高校機房維護工作復雜。與日常教學環(huán)境不同，高校機房承接的社會培訓或考試環(huán)境，每次都需要重新搭建，需要授課教師參與機房軟件維護工作中，時間緊任務重。需要利用管理人員熟悉機房硬件網(wǎng)絡環(huán)境以及授課教師熟悉專業(yè)軟件的優(yōu)勢，才能確保機房實踐教學的順利進行，兩者之間應相互協(xié)作、各盡其職。

高校實踐類課程擔負著培養(yǎng)學生專業(yè)應用能力、創(chuàng)新實踐能力的重任，是專門培養(yǎng)學生相應學科實際操作技能的課程，是理論知識的驗證與運用。而高校機房承擔著計算機學科課程教學任務之外，還需要承擔非計算機專業(yè)輔助軟件教學任務。目前，隨著網(wǎng)絡和移動開發(fā)技術、人工智能等技術的迅速發(fā)展，對于高校機房在實踐教學重的應用也有了更高的要求，將機房應用到實踐教學重，可以充分、有效地整合資源，更好為教學實驗、學生課外科研活動及拓展提供學習服務，能夠使實踐教學更具實用性和針對性。

2 不同種類機房在實踐教學工作中計算機管理技術的應用

2.1 傳統(tǒng)PC機房在實踐教學管理中應用的計算機管理技術

傳統(tǒng)PC機房普遍使用年限長，建設于2010年至2015年區(qū)間，硬件配置普遍是CPU為I3或I5、內存4 GB以上、機械硬盤500 GB、集顯或獨顯2 GB、雙教學系統(tǒng)WIN7/XP，配備硬件還原卡或還原軟件。由于機房管理維護得當，雖然達到可報廢年限，但仍然可支撐大部分普通教學輔助軟件的運行，加上高校資金規(guī)劃投入方向限制或因經(jīng)費不足等問題導致傳統(tǒng)PC機房普遍至少運轉10年以上才有可能考慮改造或更新替換整間實驗室機房的電腦設備。

傳統(tǒng)PC機房應用的是硬件還原卡技術或還原軟件技術，如小哨兵還原卡、三茗還原卡、增霸卡或同廠還原軟件系列產(chǎn)品。這種技術模式主要靠還原產(chǎn)品技術對硬盤進行分區(qū)，然后安裝多個操作系統(tǒng)并對各分區(qū)進行保護還原。這種技術可以在第一次系統(tǒng)部署時，網(wǎng)絡同傳所有PC端操作系統(tǒng)，減輕機房管理員部署工作量，但是在實際應用中，無法做到軟件的批量注冊激活，特別是針對設計系、機械系、建筑系等所用的AutoCAD、3DMax、UG、AdobeCS Serial、CorelDraw、Maya、premiere等專業(yè)軟件注冊激活問題，必須逐臺激活。所以一旦遇上軟件更新，二次再做同傳操作將會把母機的系統(tǒng)配置覆蓋到所有的PC端， 導致注冊類軟件全部失效。所以對實驗室機房進行系統(tǒng)配置優(yōu)化，軟件更新安裝卸載等操作必須逐臺操作，這個時候就必須搭配其他計算機管理技術和利用學生助理協(xié)助完成實驗室工作。

針對上述問題，筆者根據(jù)工作經(jīng)驗總結，可利用Windows server 2003/2008服務器操作系統(tǒng)對程序安裝包設置共享，并通過紅蜘蛛廣播軟件或極域電子教室遠程下發(fā)文件傳輸命令，把安裝包下發(fā)到所有客戶端的E盤，通過遠程執(zhí)行安裝包SETUP.EXE程序，批量打開客戶端軟件安裝界面。如果實驗室機房電腦軟硬件系統(tǒng)配置、屏幕像素、軟件圖標位置一致，可利用AUTO IT腳本工具模擬鼠標點擊、定位、鍵盤輸入、窗口控件執(zhí)行生成腳本，通過下發(fā)腳本，遠程執(zhí)行腳本， 從而實現(xiàn)軟件的批量安裝工作。但在實際工作中，往往一間傳統(tǒng)PC機房存在多種型號的機子，或者因系統(tǒng)環(huán)境配置不一樣導致無法利用AUTO IT腳本工具批量安裝軟件，這個時候就必須考慮組建學生助理隊伍，讓學生助理輔助完成實驗室機房管理和維護工作。

隨著信息化技術的發(fā)展，市面上優(yōu)化后的還原軟件產(chǎn)品應運而生，如噢易機房系統(tǒng)還原產(chǎn)品和增霸卡7.0版本可以支持多硬盤保護，并且支持大部分軟件批量注冊功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)增量同傳或差異化同傳，面向日常技能上機考證或培訓快速搭建考試系統(tǒng)并設置為不保護狀態(tài)。真正意義上讓計算機實驗室機房管理擺脫繁瑣重復的工作，解放管理員雙手，降低維護成本，提高機房的穩(wěn)定性和管理效率。

2.2 無盤機房在高校實驗室機房實踐教學管理中的應用

無盤機房主要面向常規(guī)計算機輔助教學軟件的教學，如辦公軟件、CAD制圖、英語A級視聽、數(shù)學建模等各類計算機輔助教學項目的開課。它的主要特點是實驗室機房電腦在不帶硬盤、軟驅的情況下可由專門的軟件系統(tǒng)支持并運行教學操作系統(tǒng)[1]。這套無盤系統(tǒng)由無盤工作站、服務器集群、良好網(wǎng)絡性能的局域網(wǎng)組成。它的運行機制為：無盤工作站即實驗室機房中的計算機向服務器發(fā)送啟動信號，接收到信號的服務器下發(fā)啟動數(shù)據(jù)到無盤工作站，接收數(shù)據(jù)完畢后，工作站的系統(tǒng)控制權由Boot ROM轉移到內存中的特定區(qū)域，并引導操作系統(tǒng)。

無盤系統(tǒng)的一臺服務器可以管理局域網(wǎng)內的所有電腦，操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)都存儲在服務器中，因此機房管理員做系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新等操作時，只需要管理更新一臺服務器上的鏡像模板數(shù)據(jù)便可同步下發(fā)到同個局域網(wǎng)內所有的無盤工作站。它的優(yōu)勢在于：減少維護管理工作量，降低運維成本，減少病毒感染率。無盤機房的客戶機因為沒有硬盤不像傳統(tǒng)PC機房一樣需要維護所有客戶機的操作系統(tǒng)，而且硬件又相對穩(wěn)定不易出故障， 所以維護工作量等于服務器中系統(tǒng)模板的維護量加上日常維護客戶機的硬件。而且客戶機的全部數(shù)據(jù)運算和處理都是利用本地物理機的CPU、內存資源，加上無盤機房支持軟件批量注冊，配合服務器固態(tài)硬盤的使用，無盤機房的處理性能都得到了極大的提升。但是無盤機房的運行極度依賴良好的網(wǎng)絡性能和服務器性能配置，一般要求網(wǎng)絡至少是千兆網(wǎng)絡或光纖到服務器， 百兆網(wǎng)絡到桌面[2]，一旦網(wǎng)絡癱瘓/網(wǎng)絡風暴或服務器出現(xiàn)故障，就會直接影響到實驗室機房的教學。隨著各院系各專業(yè)教育信息化的普及，專業(yè)大型軟件種類繁多，對支撐運行的硬件要求和計算機系統(tǒng)環(huán)境配置越來越高，服務器的軟硬件配置性能若是跟不上，也會直接導致軟件運行不流暢，卡頓或死機的情況時有發(fā)生。另外無盤工作站對同間機房的硬件配置要求必須是相同的配置，而且不支持其他安卓、MAC系統(tǒng)，一旦客戶端發(fā)生故障導致重啟，數(shù)據(jù)就會丟失，在這方面的可靠性和安全性方面相對比較難以保障。

2.3 云桌面在高校實驗室機房實踐教學管理中的應用

近年來隨著高校教育信息化的發(fā)展，在教育領域不斷推進新技術的應用與開發(fā)，全面整合教育資源，以信息化技術促進技術、知識的創(chuàng)新和成果的共享，從而提高教學質量和效益。其中虛擬云桌面技術的應用直接促進了高校教學改革的深入和教育技術的推廣和應用。

搭建云桌面平臺可以解決高校目前存在諸多的問題。一是機房實驗室場地不足導致實踐教學開課計劃排不下?？梢灾苯油ㄟ^虛擬云桌面技術根據(jù)需求和已有建設資金基礎上擴充成百上千個虛擬機節(jié)點，搭建虛擬機房，結合實際教學應用場景所需采取線上線下開課的模式開展實踐仿真教學工作，打破傳統(tǒng)教學模式，教學不必局限在某間機房某些固定設備甚至在線上或移動端就可以獲取資源完成教學。二是傳統(tǒng)物理機房實訓室建設年限長，設備老化嚴重，現(xiàn)有的軟硬件配置滿足不了日益增長的實踐教學仿真需求。由于虛擬桌面和應用數(shù)據(jù)都是整合在數(shù)據(jù)中心的服務器中， 所以桌面虛擬化對客戶機幾乎沒有什么特別的性能需求，只需要保障網(wǎng)絡通暢，便可訪問虛擬機桌面。所以可以整合現(xiàn)有PC機資源，通過現(xiàn)有PC機登錄云桌面，訪問教學資源。云桌面技術可以按需分配軟硬件資源，為某些專業(yè)群和個別特殊仿真軟件搭建個性化教學模板，滿足其教學所需軟硬件需求。從長期來考慮可以優(yōu)化教學資源，提高設備利用率，打破因IT技術的快速發(fā)展導致性能落后的設備陷入反復淘汰、采購、再淘汰的周期循環(huán)[3]，從而節(jié)省建設資金的投入，避免資源浪費，與低碳環(huán)保的理念相符合。三是傳統(tǒng)物理機房PC機數(shù)成百上千臺且都帶不同版本的操作系統(tǒng)，對管理員來說，不同的機房由于建設年限不同，可兼容的管理技術的也不一樣，受諸多因素限制導致維護工作量極其繁重，特別是針對系統(tǒng)更新、病毒防護、軟件安裝卸載維護等工作，有些老機房必須逐臺操作。通過云桌面，只需維護系統(tǒng)模板便可下發(fā)到所有的云桌面，極大提高實驗室管理維護效率，從而減少運維成本[4]。

云桌面的技術應用輕松實現(xiàn)軟件定義資源，按需分配軟硬件資源，簡化傳統(tǒng)PC機房復雜管理，隨著時間的遷移，信息化的發(fā)展，也可以較好的擴展和升級資源池適應未來技術發(fā)展，另外采用各類虛擬化技術和負載均衡、分布式架構，可以避免單點故障，實現(xiàn)數(shù)據(jù)容災備份，保障數(shù)據(jù)安全。但是從云桌面技術投入實驗室機房建設成本來看，可以發(fā)現(xiàn)，服務器投入成本極高，如果沒有足夠的資金投入，導致服務器硬件配置不夠，比如缺少價格昂貴的服務器專業(yè)顯卡資源的投入，那么虛擬出來桌面因顯卡資源不足導致設計類，建筑類的3D圖形設計、圖像處理、動畫建模、渲染仿真等教學無法開展。另外目前部分廠商的云桌面技術目前還不支持虛擬化機器碼，克隆出來的虛擬機桌面機器碼不同，導致很多注冊類軟件激活狀態(tài)失效而無法使用， 對實踐教學仿真工作的開展效果大打折扣[5]。

3 結束語

針對各類高校機房實驗室管理技術的應用，應該結合高校實際情況針對性投入合適、便捷、管理高效、安全穩(wěn)定的技術方案。采取市面最新還原同傳保護方案技術的物理機房可以應用于各類仿真教學和技能上機考證對本地硬件配置需求較高的項目。無盤技術方案的機房面向范圍更廣，各類配置的機房均可投入使用，但需保障硬件機型配置一致，日常普通教學因對數(shù)據(jù)保存要求不高，所以可以優(yōu)先考慮采取無盤技術方案。云桌面技術是未來技術主流，軟件定義資源，按需分配資源。在投入建設資金可支持的條件下可試點開展探索云桌面技術，走出一條適合的技術應用路線[6]?！?/p>