云计算机技术支持下的院校计算机实验教学剖析

【 摘 要 】 文章首先通过对云计算技术特点的介绍，提出基于云计算来构建院校的公共机房实验环境，并探讨云计算技术在计算机基础课程教学中的应用模式，在深入分析的基础上，对这种方式的优点进行分析，提炼其在计算机基础课程教学中的意义。

【 关键词 】 云计算;桌面虚拟化;实验教学

The Analysis of Computer Experiment Teaching on Colleges and Universities Supported

by Cloud Computing Technical

Yang Jie Wan Li

（Department of Computer and Communication Engineering， Hunan University of Science and Engineering

HunanYongzhou 425199）

【 Abstract 】 In this paper， first of all， based on the characteristics of cloud computing technology is introduced， based on cloud computing is proposed to construct the public computer room in colleges of experimental environment， and discusses cloud computing technology in the application of basic computer courses teaching mode， on the basis of deep analysis to analyze the advantages of this approach， refining its significance in basic computer courses teaching.

【 Keywords 】 cloud computing; desktop virtualization; the experimental teaching

1 引言

在当前计算机科学和技术飞速发展的推动下，在与人们日常工作和生活相关的各个行业和领域都得到了普及应用。但是，对于院校的计算机教学而言，其在相关课程的实验教学中尚存在一些问题，主要为：（1）公用机房为了能够充分满足不同专业、班级的教学、实验、实训等机房环境需求，管理员需要投入大量的精力和时间，在机房设备上安装相应的软件和硬件应用系统，才能满足多方面需求;（2）随着计算机实验机房的不断更新与换代，使得同一个机房中经常配备了多种不同型号的电脑设备，而这些不同的电脑配置通常都采用统一的管理和维护范式，这样就容易造成在采用传统网络同传方案的情况下，应用效果不佳，给机房使用带来不便。

所以，文中考虑在现有机房的设备和环境不变的情况下，通过当前广泛应用的云计算技术来解决这些问题和不便，就显得非常必要，同样，也可以在实际的教学应用过程中获取较高的效果。文中在对云计算技术具体分析的基础上，提出采用云计算技术，构建院校公共机房环境，并对云计算技术在计算机基础课程教学中的应用优势和意义进行分析研究。

2 基于云计算构建公共机房实验环境

2.1 云计算技术

其实，云计算技术并非一种全新的理论和技术，而是作为一种全新的网络应用概念而存在。通过云计算技术可以在软件层面更好地延续计算机发展的两极化趋势，可以通过单机或者多机情况下的虚拟化技术，为计算机硬件性能的最大限度发挥和利用提供可行途径。现在的云计算机技术主要通过SOA或者SaaS的技术与理念，将计算机所生成和实现的各种应用功能、信息和知识，通过网络发送到需求的地方，这样，使用这些服务的用户则不需要购置相关的计算设施，就可以得到想要的资源。在云计算机的体系结构中，可以将各种客户端设备作为云终端，而各种服务器端的组合则构成云，可以看出，云负责服务的提供，而云终端则负责服务的接收和使用。

2.2 桌面虚拟化技术

所谓的桌面虚拟化技术，就是通过现有的虚拟化技术，对用户端所采用的操作系统桌面完成配置与管理，使得用户能够更加灵活、安全地使用桌面，还可以根据不同类型用户的需求，对不同的用户应用桌面进行定制。现在，可以将桌面的虚拟化技术作为云计算技术的一种主要方式，实现服务器端的数据存储、各种计算过程的实现等，而用户终端则主要对最终的运行结果进行显示，这样，可以在很大程度上使得系统的安全性得到提高，降低程序对终端设备的需求。对于虚拟化中所采用的终端设备，不仅可以是传统的PC机、笔记本电脑，也可以为现在广泛使用的上网智能设备、瘦客户机，这样可以发挥这些设别的利用率。

2.3 公共机房云桌面解决方案

在校园网环境中，可以通过云控制器、云存储和云服务器群和相关的系统软件，来构成该云平台的核心层，为服务应用者提供超级计算能力与管理支持，其中，由云平台所提供的满足通用性和管理型的服务则构成了整个云系统的服务层，而其他的资源和应用服务则可以构成云平台的应用服务层。为了能够向整个云平台提供资源与应用服务，在系统架构中可以采用云虚拟桌面的模式来实现，这样，存在于各个公共机房的计算机，就具有了云节点主机与用户终端的双重特点。在此基础上，教师或者学生就可以通过节点主机身份来使用云虚拟桌面所提供的各项服务;可以将本地的节点主机作为云虚拟主机来使用，而将云虚拟桌面的相关模板保存到相应的节点缓存区，利用本地的节点机资源来实现虚拟桌面服务的启动。而以本地节点的缓存区中所保存的副本，可以完成虚拟桌面的离线启动，从而使得计算机不再需要本地操作系统的支持。教师或者学生可以通过终端来调用虚拟的桌面服务，而云虚拟主机则主要存在于某节点服务器，将相应的模板副本存放在节点服务器的缓冲区，使得本地计算机仅作为终端来使用，不向云端提供资源和服务。

3 云计算技术在实验教学中的应用

计算机技术基础是院校计算机教学中的基础性课程，在该课程的设计中主要对计算机的一些基础概念、基本知识点、基本的操作方法等进行介绍，对常用的计算机软件的使用进行说明，介绍与计算机网络、多媒体和病毒防治相关的基本知识，实现对学生操作计算机的综合能力进行培养。可以看出，计算机基础课程的实践性比较强，学生需要通过上机操作才能掌握相关内容，只有通过实验中的学习、调试和验证，才能对真正的计算机技术有所掌握。

通过云计算平台，管理员可以为该课程的授课教师分配账号和密码，使得教师可以在任何连接网络的终端上登录专属于自己的桌面系统，将感兴趣的课件存储到自己的桌面系统中，消除了随身携带存储设备的麻烦。这样，不仅能够为教师用户提供便利，更主要的是提高网络的安全性，避免病毒的交叉感染。对于学生而言，云计算平台也可以为其设置和分配各自的桌面，学生就可以通过账号和密码登录到自己的桌面上，而学生也就可以通过校园网的各个终端访问系统，实现对课程作业和实验的查看与完成。

通过云虚拟桌面，对于计算机基础课程中相关的基础性实验，比如Windows系统的基本操作、办公类软件的熟练使用、计算机网络参数的配置等，都可以为学生提供相应的实验环境，这样，在出现由于误操作而导致的系统崩溃、文件丢失等问题的情况下，用户只需要重新启动终端，就可以通过对云虚拟桌面模板的读取来恢复系统到正常状态，从而大幅降低各个终端的维护成本。不仅如此，通过云虚拟桌面能够有效降低用户终端对本地硬盘的读写和访问次数，大幅节省硬件成本，延长计算机的使用寿命。

4 云计算在计算机教学中的意义

（1）有效提高计算机课程任课教师的工作效率，确保教师可以将更多的时间用于课程实验体系的研究以及实验教学方法的改进上。

（2）利用云桌面技术，可以让任课教师更加直观、明了的对每次实验的步骤和原理进行详细讲解，加深学生对这些内容的理解，增强学生对相关理论的记忆，提高学生对于计算机课程的学习兴趣。

（3）通过采用云虚拟桌面所提供的实验系统，可以大幅减少计算机中故障的出现频率，确保实验的正常进行，增加教学过程的可靠性。

（4）具体上课时间可以突破时间和空间的限制，以具体的实验教学内容为基础，学生通过各自的账号登录到自己的虚拟桌面，根据教师制定的实验内容完成学习计划的制定，使得学生的主动性和积极性得到激发。

（5）基于云计算技术，则能够构建其多人共享的、教育资源优质的信息化环境，为我国当前学习型社会的构建提供必要的服务支撑。

5 结束语

文中以当前我国高校计算机基础课程教学中的一些实际问题为出发点，给出一种通过云计算机技术来构建公共机房实验教学环境的模式，可以在保证高层次教学效果的基础上，提高学生参加课程实验的主动性。同时，还可以有效提高现有机房的设备利用率，降低各种软件和硬件的维护成本，已经逐渐成为高校在建设公共机房中的一种普遍思路，也将给其他计算机高级课程的实验教学提供参考。

参考文献

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作者简介：

杨杰（1976-），男，瑶族，湖南永州人，硕士研究生，副教授;主要研究方向和关注领域：网络安全、人工智能。

万李（1983-），男，汉族，湖北洪湖人，硕士研究生，讲师;主要研究方向和关注领域：智能计算、算法分析和网络智能。