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摘要：云教育平台是一个教育信息化综合服务平台。该文首先分析了传统实验教学平台中存在的问题，然后提出了利用云计算构建实验教学平台的方案和体系架构，分析了实现云教育平台需要解决的实际问题，并阐述了云教育平台在实验教学中的优势。
关键词：云教育；实验教学；云计算；服务平台
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：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
隨着教育信息化技术的迅速发展，教学条件不断改善，实验室的
实验条件也在不断地更新换代。虽然这些实验教学设备在升级更新后，取得了良好的教学效果，但是并没有充分发挥其应有的作用，这是因为由于学校的专业特色决定了人们普遍对教育信息技术认识水平不高，从而导致实验教学资源信息化平台建设相对滞后，教学资源缺乏有效整合，形成了一个个的信息孤岛。因此，我们应在巩固原有成果的基础上，结合当前的新技术，顺应时代潮流发展方向，解决目前存在的问题和难点。
1 实验教学中面临的问题与现状
1.1 经费问题
实验教学一直以来都存在资源分散、资源利用率不高等问题。许多服务器只承担着单一的功能，例如专项WEB服务、在线教学平台等，多数时间服务器CPU都处于低负荷运行状态。大量的服务器不仅占用了高额的硬件设备采购经费，而且每年耗电量也不小。新实验室建设经费投入成本大，动辄几百万，严重制约许多高校开展各类实验培训的步伐。而且随着信息技术的发展，不断涌现出了许多新技术新软件，现有的旧的硬件配置已经无法装载不断升级更新的新软件，教学中高清视频播放不流畅，不能满足教学活动需要。
1.2 病毒感染
为了防止病毒感染，机房一般安装还原精灵和杀毒软件等，针对一些开放性研究型或实践性课程，学生由于不能随意安装软件，因此影响了学生自主性研究和创新性开发。而在当前社会，大部分学生都拥有自己的智能手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机等各种终端设备。一方面，他们希望能方便地通过个人设备来访问学校的实验教学资源，而不是局限于固定的实验室，受到实验室开放时间和使用空间的限制；另一方面，学生在个人终端上自己搭建实验环境需要时间和精力，而且有时也不具备全部的实验条件。
1.3 机房运维工作量大
由于各部门自行采购的服务器型号繁多，而且实验教学所要求的软件环境也是各不相同，频繁的硬件维护和软件安装也让管理人员疲于奔命，使得本来人员配备不足的管理人员忙于各种繁琐的重复劳动中，不能将更多精力用于学校的信息化建设中去。不同的硬件和软件环境，给管理和维护增加诸多不便，无法进行统一管理，除了设备本身的老化耗损外，单个配件故障需要逐一排查和更换，维修繁琐，效率低下，也极易影响教学效果。
1.4 传统的实验教学平台成为资源访问瓶颈
传统的实验教学平台一般是网站模式，实验系统会被安装在本地服务器上，由专职管理人员负责维护。当实验系统上使用人数过多就会导致服务器拥堵，出现系统变慢甚至宕机现象，从而导致后续学生无法正常使用，只能通过系统管理员重新启动服务才能恢复正常。
2 实验教学云教育平台方案设计
云计算技术是信息技术和互联网技术发展的产物，云教育是云计算技术在教育中的运用和落实，是一种高效的面向服务的网络化教育的新模式。以云计算技术为基础，通过云教育平台把各类实验资源进行集中有效的统一管理，实现各类实验教学资源的按需访问、教育协作和高度共享等服务，从而提高教学效果[1]。实验教学的云教育平台是一个大规模的高校实验教学计算机集群，采用云计算技术搭建统一的实验教学云教育平台，以便解决传统实验教学平台中无法克服的诸多问题。
2.1 根据云计算技术中提供的资源类型，云计算可提供三种服务模式：IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）
（1） IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基础设施即服务。学校网络信息中心以服务的形式提供虚拟硬件资源，例如虚拟主机、网络存储等。各部门用户通过提交申请可以获得所需的基础设施服务，搭建各自的应用平台，在此基础上构建和部署应用。 （2） PaaS（Platform-as-a-Service）：平台即服务。实验教学中，PaaS负责提供底层集成服务，能为各部门用户提供一个独立的应用平台，包括托管，测试以及开发等等，各部门无需购买软硬件即可创建和部署应用。
（3） SaaS（Software-as-a-Service）：软件即服务。在实验教学中，通过SaaS形式，个人终端无需安装软件，只需通过网络向云平台获取所需的软件服务即可，从而节省个人硬盘空间，提高系统使用效率。而且将大大减轻系统管理员的系统维护工作量，而且学生可以通过这种服务正常使用软件。
通过云教育平台，一方面，高校内部可以根据自身的实验教学资源定制服务，师生通过身份认证的方式获取服务，可根据自身情况选择实验教学资源。一方面，不同高校亦可将各自的实验教学资源联合起来，实现资源共享。SaaS的各种线上服务也可以在实验教学云平台上实现，以增进师生互动，实现信息反馈。
高校实验教学的云教育平台搭建，要根据自身情况，充分利用现有的机房环境和维护力量。首先进行硬件投入，建立起共用的服务器集群，然后将部门服务器集中进行管理，提高访问效率，推动实验教学的发展[2]。
2.2 实现云教育平台需要解决的问题
云教育平台的成功建设是云教育应用于实验教学的保障。要成功搭建平台，需要解决几个实际问题。
（1）硬件方面。数台高性能服务器、大容量存储设备及相关周边设备是必需的。为保证访问速度，高速交换设备也是必需的，否则一旦出现堵塞或连接不上，会影响终端访问，不能保障云教育平台稳定运行。
（2）软件方面。本校采用两种虚拟化软件，一种是 VMware vSphere 平台，该平台既可通过 Web 端访问，亦可通过桌面客户端VMware View Client訪问，利用 vCenter Server 方便快捷地管理数台物理机；一种是 H3C CAS 平台，该平台通过 Web 端进行快速访问。
（3）管理方面。由于虚拟机统一部署在虚拟化平台上，因此一般不会出现硬件故障，利于对虚拟机进行统一管理。但是由于一切资料数据都保存于终端，这也对管理人员提出更高要求。管理员不但具备过硬技术，还要从制度上进行严格管理，否则一旦操作错误或者密码泄露等都有可能带来不可修复的损失。
3 云教育平台的优势分析
3.1 整合资源，集中管理，节省成本
建立云教育平台后，不再需要原来众多的单个的服务器，而是将学校所需服务分散布置在数据中心下的虚拟机上，将学校的实验教学资源抽象化、虚拟化。一是省去了大量服务器的采购环节和成本；二是由管理员对虚拟机实行统一管理，便于维护和升级，利用虚拟机的克隆技术可以短时间内完成用户的应用部署；
3.2 提高实验教学的灵活性，加强师生互动
云教育平台能提供一种虚拟的实验教学环境，学生可以在任何时间、任何地点进行个性化自主学习。通过云教育平台，学生还可以接受线上辅导，跟老师互动，老师也可以及时对学生的学习情况进行追踪了解，从而提高教学效果。
4 结束语
云教育平台为实验教学提供了一种全新的网络教学新模式，为未来的先进教育理念绘制了美好的蓝图。但云教育平台教学模式目前还处于探索和试用阶段，要使云教育更好地服务于教学，不仅需要相关先进技术的支撑，还需要先进的规章制度、管理模式等保障，需要全校师生上下共同努力。
参考文献：
[1] 张以文，赵姝.高校云教育模式初探[J].实验技术与管理，2013（30）：166-168.
[2] 马明，李发海，曹霞.高校实验教学中的云服务模式探讨[J].电脑知识与技术，2015（11）：139-140.
关键词：云教育；实验教学；云计算；服务平台
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：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
隨着教育信息化技术的迅速发展，教学条件不断改善，实验室的
实验条件也在不断地更新换代。虽然这些实验教学设备在升级更新后，取得了良好的教学效果，但是并没有充分发挥其应有的作用，这是因为由于学校的专业特色决定了人们普遍对教育信息技术认识水平不高，从而导致实验教学资源信息化平台建设相对滞后，教学资源缺乏有效整合，形成了一个个的信息孤岛。因此，我们应在巩固原有成果的基础上，结合当前的新技术，顺应时代潮流发展方向，解决目前存在的问题和难点。
1 实验教学中面临的问题与现状
1.1 经费问题
实验教学一直以来都存在资源分散、资源利用率不高等问题。许多服务器只承担着单一的功能，例如专项WEB服务、在线教学平台等，多数时间服务器CPU都处于低负荷运行状态。大量的服务器不仅占用了高额的硬件设备采购经费，而且每年耗电量也不小。新实验室建设经费投入成本大，动辄几百万，严重制约许多高校开展各类实验培训的步伐。而且随着信息技术的发展，不断涌现出了许多新技术新软件，现有的旧的硬件配置已经无法装载不断升级更新的新软件，教学中高清视频播放不流畅，不能满足教学活动需要。
1.2 病毒感染
为了防止病毒感染，机房一般安装还原精灵和杀毒软件等，针对一些开放性研究型或实践性课程，学生由于不能随意安装软件，因此影响了学生自主性研究和创新性开发。而在当前社会，大部分学生都拥有自己的智能手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机等各种终端设备。一方面，他们希望能方便地通过个人设备来访问学校的实验教学资源，而不是局限于固定的实验室，受到实验室开放时间和使用空间的限制；另一方面，学生在个人终端上自己搭建实验环境需要时间和精力，而且有时也不具备全部的实验条件。
1.3 机房运维工作量大
由于各部门自行采购的服务器型号繁多，而且实验教学所要求的软件环境也是各不相同，频繁的硬件维护和软件安装也让管理人员疲于奔命，使得本来人员配备不足的管理人员忙于各种繁琐的重复劳动中，不能将更多精力用于学校的信息化建设中去。不同的硬件和软件环境，给管理和维护增加诸多不便，无法进行统一管理，除了设备本身的老化耗损外，单个配件故障需要逐一排查和更换，维修繁琐，效率低下，也极易影响教学效果。
1.4 传统的实验教学平台成为资源访问瓶颈
传统的实验教学平台一般是网站模式，实验系统会被安装在本地服务器上，由专职管理人员负责维护。当实验系统上使用人数过多就会导致服务器拥堵，出现系统变慢甚至宕机现象，从而导致后续学生无法正常使用，只能通过系统管理员重新启动服务才能恢复正常。
2 实验教学云教育平台方案设计
云计算技术是信息技术和互联网技术发展的产物，云教育是云计算技术在教育中的运用和落实，是一种高效的面向服务的网络化教育的新模式。以云计算技术为基础，通过云教育平台把各类实验资源进行集中有效的统一管理，实现各类实验教学资源的按需访问、教育协作和高度共享等服务，从而提高教学效果[1]。实验教学的云教育平台是一个大规模的高校实验教学计算机集群，采用云计算技术搭建统一的实验教学云教育平台，以便解决传统实验教学平台中无法克服的诸多问题。
2.1 根据云计算技术中提供的资源类型，云计算可提供三种服务模式：IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）
（1） IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基础设施即服务。学校网络信息中心以服务的形式提供虚拟硬件资源，例如虚拟主机、网络存储等。各部门用户通过提交申请可以获得所需的基础设施服务，搭建各自的应用平台，在此基础上构建和部署应用。 （2） PaaS（Platform-as-a-Service）：平台即服务。实验教学中，PaaS负责提供底层集成服务，能为各部门用户提供一个独立的应用平台，包括托管，测试以及开发等等，各部门无需购买软硬件即可创建和部署应用。
（3） SaaS（Software-as-a-Service）：软件即服务。在实验教学中，通过SaaS形式，个人终端无需安装软件，只需通过网络向云平台获取所需的软件服务即可，从而节省个人硬盘空间，提高系统使用效率。而且将大大减轻系统管理员的系统维护工作量，而且学生可以通过这种服务正常使用软件。
通过云教育平台，一方面，高校内部可以根据自身的实验教学资源定制服务，师生通过身份认证的方式获取服务，可根据自身情况选择实验教学资源。一方面，不同高校亦可将各自的实验教学资源联合起来，实现资源共享。SaaS的各种线上服务也可以在实验教学云平台上实现，以增进师生互动，实现信息反馈。
高校实验教学的云教育平台搭建，要根据自身情况，充分利用现有的机房环境和维护力量。首先进行硬件投入，建立起共用的服务器集群，然后将部门服务器集中进行管理，提高访问效率，推动实验教学的发展[2]。
2.2 实现云教育平台需要解决的问题
云教育平台的成功建设是云教育应用于实验教学的保障。要成功搭建平台，需要解决几个实际问题。
（1）硬件方面。数台高性能服务器、大容量存储设备及相关周边设备是必需的。为保证访问速度，高速交换设备也是必需的，否则一旦出现堵塞或连接不上，会影响终端访问，不能保障云教育平台稳定运行。
（2）软件方面。本校采用两种虚拟化软件，一种是 VMware vSphere 平台，该平台既可通过 Web 端访问，亦可通过桌面客户端VMware View Client訪问，利用 vCenter Server 方便快捷地管理数台物理机；一种是 H3C CAS 平台，该平台通过 Web 端进行快速访问。
（3）管理方面。由于虚拟机统一部署在虚拟化平台上，因此一般不会出现硬件故障，利于对虚拟机进行统一管理。但是由于一切资料数据都保存于终端，这也对管理人员提出更高要求。管理员不但具备过硬技术，还要从制度上进行严格管理，否则一旦操作错误或者密码泄露等都有可能带来不可修复的损失。
3 云教育平台的优势分析
3.1 整合资源，集中管理，节省成本
建立云教育平台后，不再需要原来众多的单个的服务器，而是将学校所需服务分散布置在数据中心下的虚拟机上，将学校的实验教学资源抽象化、虚拟化。一是省去了大量服务器的采购环节和成本；二是由管理员对虚拟机实行统一管理，便于维护和升级，利用虚拟机的克隆技术可以短时间内完成用户的应用部署；
3.2 提高实验教学的灵活性，加强师生互动
云教育平台能提供一种虚拟的实验教学环境，学生可以在任何时间、任何地点进行个性化自主学习。通过云教育平台，学生还可以接受线上辅导，跟老师互动，老师也可以及时对学生的学习情况进行追踪了解，从而提高教学效果。
4 结束语
云教育平台为实验教学提供了一种全新的网络教学新模式，为未来的先进教育理念绘制了美好的蓝图。但云教育平台教学模式目前还处于探索和试用阶段，要使云教育更好地服务于教学，不仅需要相关先进技术的支撑，还需要先进的规章制度、管理模式等保障，需要全校师生上下共同努力。
参考文献：
[1] 张以文，赵姝.高校云教育模式初探[J].实验技术与管理，2013（30）：166-168.
[2] 马明，李发海，曹霞.高校实验教学中的云服务模式探讨[J].电脑知识与技术，2015（11）：139-140.