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摘要：实验室是高校实践教育的重要场所,文章以英语专业实验室为例,针对现有实验室存在的问题,提出构建基于融合桌面云的实验室建设方案,旨在打造集教学、自习、考试、实训于一体的多功能实验室,并通过信息化技术全面提升维护管理水平,期望为实践教学提供良好环境,促进英语人才培养。
关键词：融合桌面云；多功能实验室建设；实践教学；英语人才培养
Construction and Research of Multi-functional Laboratory Based on Converged Desktop Cloud
QIAO Wei,CHEN Xiaoxun
(Hubei University of Automotive Technology,Shiyan Hubei 442002)
【Abstract】：Laboratory is an important place for practical education in Colleges and universities.This paper takes the English major laboratory as an example.For the problems existing in the current laboratory,a construction scheme based on integrated desktop cloud is proposed to build a multi-functional laboratory integrating teaching,self-study,examination and practical training and improve management and maintenance level.It is expected to provide a good environment for practical teaching and promote the cultivation of English talents.
【Key words】：integrated desktop cloud;construction of multi-functional laboratory;practical teaching;English talents cultivation
加强实践教学是高校培养新型英语人才的有效途径,英语专业实验室也已成为英语专业教学与实践创新教育的重要场所。目前我校英语专业实验室存在实验室资源有限,功能模式单一,利用率低；软硬件落后,设备维护管理困难等问题。针对以上问题,提出构建基于融合桌面云的英语专业实验室建设方案,实现实验室教学、自习、考试、实践多功能化,维护管理智能信息化,为专业实践教学提供良好的条件。
1实验室现状分析
目前,我校英语专业实验室是多年前建设的传统PC机模式英语语言实验室,配备有通过IP控制的数字化英语语言教学系统,可实现基本的音视频广播、师生对讲、作业发放等功能,主要供英语听力课教学使用。现行实验室存在以下问题：
功能应用方面：(1)教学训练功能有限。实验室已配备的语言教学软件,由于版本较早,功能简单,仅适用于传统听力课程教学,对于英语口语训练、阅读训练、写作训练,缺乏支持。(2)教师自主配置资源不便捷。实验室教师机受还原系统保护,教师无法自主配置课程资源,如需安装新软件或拷贝新资源,需要实验室管理员协助完成。部署的系统资源也不可迁移,课程更换教室需重复配置。(3)实验室功能模式单一,利用率低。由于功能的缺乏及维护能力的不足,实验室未能达到开放自主训练和开展其他实训的条件,除教学与部分考试外,实验室暂无其他应用,总体利用率低。
管理维护方面：(1)异构终端多,难以统一化。随着实验室容量的扩增,终端数量逐渐增多,但由于购置时间不同,终端配置不同,导致部分软件不能运行统一的版本,设备无法统一化。(2)维护管理模式落后。大规模软件升级,系统更新,都需要设置还原卡,再进行对传,耗时久,管理员工作量大,无法满足应用场景的快速更新与多样性[1]。(3)安全性能低,运维成本高。传统PC使用中,尤其在使用年限较长时,设备故障发生频繁,维修更换时效低,还会有病毒感染造成设备无法正常使用的风险,安全性能低,运维成本高。
2基于融合桌面云的多功能实验室构建方案
2.1实验室建设要点
为适应应用创新型人才培养,英语教学将逐步加强实践教学内容,训练学生应用创新能力。要求实验室可以提供匹配的功能设施,同时能够高效维护管理,提升利用率[2]。经过调研分析,提出建设基于融合桌面云的英语专业实验室,具体要求如下：
功能应用方面：(1)系统和软件稳定运行,音视频教学流畅无障碍,能够满足听说读写的日常教学与训练。(2)可满足不同课程需求和教师的个性化,根据需要创建专有的课程系统,教师可自主配置课程系统资源。系统环境与资源可迁移,可在不同教室不同设备访问。(3)实验室多功能化,打造成为集课程教学、自主学习、考试竞赛及实训创新活动于一体的多功能实训中心。
维护管理方面：(1)管理员能够集中管理各异构终端,实现软件统一安装部署,设备呈现标准化。(2)实现实验室信息化管理,能够快速便捷进行大规模软件安装更新,系统升级,及临时性考试实训环境部署。(3)设备故障率低,安全性能高,能够实现大部分问题修复快速。
2.2云桌面架构选择
云桌面是云计算虚拟化技术的一种方式,利用虚拟技术,对各种物理设备进行虚拟化处理,从而使资源的利用率得到有效提升,以此节约成本、提高应用质量。在虚拟化技术的支持下,网络软件和硬件设备之间的联系会更加灵活,可拓展性也大大提升,因此近年来在高校教学中得到广泛应用[3]。
现在主流云桌面技术有VDI、IDV及VOI几种,如表1所示。VDI为集中存储、集中运算的虚拟桌面架构,服务器端生成大量虚拟桌面,用户从客户端通过桌面显示协议与远程虚拟机连接,每个用户独享一个虚拟机,该架构把所有的客户机数据运算集中在服务器端管理,客户接受的只是操作系统环境[4]。VDI具有数据安全性能高、支持移动多端访问的优点,但该架构对服务器性能要求高；依赖网络环境,没有网络无法使用VDI桌面；图形处理支持不够,对于视频播放等图形要求高的应用,用户体验较差。IDV为集中存储、分布运算的架构,该架构下服务器端存放系统镜像,客户机通过本地虚拟机运行虚拟桌面。IDV利用客户机资源运算,服务器成本不高,支持系统离线运行,不需要大量的图像传输,桌面性能接近PC机性能；但该架构对客户机要求较高,配置必须一致且支持虚拟终端,对客户机依赖较大,不支持多终端移动访问。VOI也为集中存储、分布运算的架构,但无硬件虚拟化层,该模式是在服务器端存储系统数据,在客户机上运行桌面。客户机在启动时从服务器端将操作系统和应用加载到本地缓存即可使本地计算机正常使用。VOI支持离线运行,桌面性能较好,可保持PC体验,不存在兼容问题；但该架构也无法支持多终端移动访问[5]。
综上所述,每种云桌面架构都有各自优缺点,能够解决一部分应用需求,但单一的云桌面架构难以满足复杂多变的多功能实验室建设要求。根据我校英语专业实验室建设要求,综合考虑各架构技术特点,最终选择VDI+VOI融合云桌面架构方案,将VDI应用在高灵活性、安全可靠的办公实训场景,为系统提供移动终端访问服务,VOI应用在图像连续型要求高、不依赖网络、可支持本地存储的教学考试场景中。
2.3构建方案
融合云桌面是融合VDI与VOI桌面云技术的新型桌面云解决方案,搭载两种桌面云融合引擎,同时支持VDI桌面与VOI桌面,具备两种云桌面技术特性,并可统一管理与运维。我校建设方案中服务器端由云服务器组构成集群,用于云端计算和存储；终端上对已有终端和显示设备进行利旧,另部分新购云终端作为新增终端,通过融合桌面云管理平台管理维护。以下为该方案主体架构,包括基础设施层、平台层、桌面层、终端层、用户层,具体如下。
基础设施层通过服务器集群将存储设备、网络设备、显示设备等硬件设备及云计算所需的各类资源池集中到服务器端构成基础设施层。采用全集群架构设计实现了网络统一规划、计算资源统一规划、存储资源统一规划等资源融合[6]。平台层采用B/S架构的统一融合管理平台,实现资源集群管理、桌面管理、场景管理、模板管理、桌面监控、远程运维等功能,达到对实验室设备的统筹管理。桌面层可接入基于VDI和VOI两种技术架构的桌面类型,每种桌面可流畅运行Windows系统及Linux系统,教师还可根据课程需要配置个人桌面与教学桌面,方便办公与教学灵活切换使用。终端层支持多种类型终端设备,如云一体机、云终端、胖终端、PC机等,实现了异构终端统一管理,也可对老旧资源充分利用。用户层可根据实际应用需求,配置多元化场景,实现实验室集课程教学、自主学习、竞赛考试及实训创新活动多功能化。
3实验室应用
3.1场景应用设计
(1)教学自习场景应用。课程教学需要实时语音交互及高清视频广播,因而教学终端采用VOI桌面,良好支持音视频传输,对网络无依赖,保障教学的连续性。在服务器端配置通用教学桌面,包含新购置的语言教学系统,满足听力、口语、阅读、口译等基本教学需求,同时配有教学资料库,供学生进行听说读写训练。管理员可以通过模板管理为课程设置专用桌面,并利用课程编排功能实现课程教学时段桌面的自动切换。另外,VDI桌面可以为师生提供个人账户移动桌面,在网络环境下,登录桌面账号密码均可访问个人桌面,便于教师居家备课及学生自主学习。
(2)考试实训场景应用。实验室承担国家四六级口语考试、大学生英语竞赛等各类考试任务。针对不同考试环境要求,管理员在桌面云管理系统中进行环境设置及考试软件安装等操作,建立考试系统模板,并交付到所有终端,快速完成考试系统部署,为各类考试提供专用系统环境。同时,VOI桌面支持本地存储,考试数据可保存至本地,避免因断电等突发状况造成考试数据丢失,保障考试数据安全。实训创新活动方面,与考试竞赛类似,可为各类实训创新活动创立专用的系统环境,VDI可为师生提供个人桌面,实现实训连续性[7]。
(3)系统管理场景应用。首先,VOI支持各类异构终端统一管理,管理员可为每类终端设置系统模板,并交付至对应终端组,实现各异构终端系统呈现统一。其次,对于软件安装及系统更新,可通过配置模板再交付,快速完成所有终端软件安装及更新。最后,系统提供还原保护,可避免部分病毒感染及其他安全问题；系统提供的监控数据,也有助管理员及时了解终端运行状况,对于系统异常设备,可重新推送系统快速修复,这些保护措施有效减少终端故障率。
3.2基于融合桌面云的实验室应用优势
(1)功能应用上看,融合桌面云综合利用终端机与服务器性能,减少了对网络环境和PC机性能的依赖,既满足听说读写课程教学环境的流畅与稳定,也提供了课程个性化服务,为实践教学提供了良好的条件。自主学习与实训活动的开放,也实现了实验室多功能化,利用率显著提升。
(2)管理运维上看,桌面云技术实现异构终端统一管理,避免软件兼容性问题。软件更新及系统升级方式快速便捷,可应对复杂的应用需求。系统还原,数据监控等功能保障终端安全,降低设备故障率,减少了运维管理成本。实验室大部分运维管理工作可通过网络访问管理平台完成,大大减轻了管理员工作量。
4结语
高校实践教学对应用创新英语人才培养起到关键性作用,而英语专业实验室作为实践教学的重要场所,其信息化建设尤为重要。本文提出利用VDI+VOI融合桌面云技术,构建集教学、自习、考试、实训于一体的多功能实验室方案。该方案不仅为课程教学提供流畅稳定的音视频互动环境,也为学生提供了自主训练与实践创新的平台,丰富了实践教学手段,提高了学生学习积极性,对应用创新能力培养起到促进作用。同时,桌面云技术也使实验室管理更便捷高效、安全易用,降低了实验室运行成本,促进教育信息化发展。
参考文献
[1]张颖,凌仕勇.VDI+VOI融合的多媒体教室桌面云设计与实践[J].实验室研究与探索,2017,36(10):145-148+168.
[2]袁丽娜,潘正军,邓宁宁.创新型人才培养目标下的大数据实验教学改革[J].计算机教育,2018(5):85-88.
[3]耿宇航.云桌面在高校教学中的应用[J].中国管理信息化,2018,21(21):164-165.
[4]郝妮.基于VOI的桌面虚拟化语言实验室构建研究[J].计算机产品与流通,2019(9):189-190.
[5]吴湘宁,罗勋鹤,刘远兴.高校云桌面计算机实验室方案选择与设计[J].实验技术与管理,2020,37(6):19-23.
[6]欧阳燕,李晓昀.噢易桌面云在高校实践教学中的应用[J].电子元器件与信息技术,2020,4(8):157-159.
[7]胡继华,陈薇薇,伍丽华.面向实验教学和学生创新活动的复合云桌面设计与构建[J].实验技术与管理,2020,37(6):246-249+262.
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