论文部分内容阅读
摘 要：目前高校实验教学规模逐渐增大，网络教学飞速发展，与之相关的后台服务也迅速增加，但是由于教学过程的相对集中性、师生群体使用的固定性造成大量的硬件资源使用效率低，浪费情况严重，安全性也大大下降，所以需要一种新的管理模式和技术改变现状，对资源进行合理的统筹和规划，提高教学体验度，资源使用率和投资回报率。本文从高校实验教学实际情况出发，阐述了云计算对高校实验教学产生的影响，对云计算模式在高校实验中心的发展做出了展望。
关键词：高校实验教学；云计算；虚拟化；
中图分类号：TP3 文章编号：1674-3520（2014）-09-00-0
一、高校实验教学中心概述
随着高校实验中心教学规模扩大、网络教学的飞速发展，支撑前台业务运行的后台服务和硬件设备也迅速增加。但在资源软硬件规模扩大的同时，原有的使用方式和管理模式制约了资源的高效利用，出现了资源浪费、安全性下降等问题。
在高校实验教学中心中网络专业软件应用不断上线，网络和信息技术的飞速发展和在高校教育领域中的应用，导致E-Learning、D-Learning、M-Learning等多种学习模式出现，都希望利用新的信息技术为人们创造更加丰富、互动和仿真的学习环境，达到最优的学习效果。但在专业软件应用发展壮大的同时，传统的对信息中心核心机房硬件设备资源的管理和应用模式已显落后，跟不上高校快速部署与应用的需求，并且物理环境的限制（物理空间、电力供应、楼宇承载负重等）也对新设备的部署形成了层层障碍[1]。
（1）服务器的利用率低且耗能；现今机房内运行的大部分服务器利用率都非常低，一台服务器只能有一个操作系统，由于应用程序的使用率和使用时间段不同，造成硬件资源使用不平衡，CPU、内存、硬盘空间的资源利用率不超过25%，大量的系统资源被闲置，并且始终耗费电能，浪费严重。
（2）可管理性差；首先是可用性低，每个应用服务器都是单机，如果哪台服务器出现问题，相对应的应用业务也将中断；其次是系统维护、升级和变更时需要停机运维，也将造成应用中断，其中包括学校的一些重要教学系统，一旦中断服务影响很大。
（3）兼容性差；系统和应用在进行迁移工作时，要考虑不同版本的驱动，并且新的软件包括操作系统和应用软件无法运行在老的硬件平台，因此改变现有设备管理模式来应对大量增多的应用需求就成为本课题研究的意义。
（4）IT基础架构变得过于复杂；高校实验中心基础架构复杂，设备采购间隔年代长，更多的人力忙于维护和系统升级，没有时间和精力做战略性业务项目，使得人力成本逐年上升。
（5）教学资源不能共享；我国一直以来实行的是各高校独立办学的原则，高校与高校之间是相对独立的实体，在教学资源的运用上，使用的是排他性原则，高校各自拥有的教育资源和信息资源不同且不能深入共享[2]。
随着教学服务要求的响应时间越来越短和管理成本越来越高，高校需要一种更好的管理和使用策略，为了改变现状，改进资源管理模式，提高资源利用率，对资源进行统一规划使用，同时保证数据的安全性，必须构建一个统一的资源管理模式，进行统一调配，实现自动化与智能化管理[3]。
二、云计算在教育领域的技术特点
伴随云计算技术应用的不断深入、云计算在教育领域体现出了很大优势，这一先进的计算机技术改进了学习者的学习方式、改造了学习环境[4]。云计算技术是一种能够降低IT复杂性的新方法，它将按需提供的自助管理虚拟基础架构汇集成高效池，以服务的形式提供计算，通过实现 IT 基础架构的虚拟化，可以降低 IT成本，同时提高现有资产的效率、利用率和灵活性。如果采用虚拟化技术来实现这些服务器的高效利用，将己有的系统迁移至虚拟平台，并以此来提高管理水平，提高办学质量就显得很有必要了。
虚拟化和云计算技术从一开始就是面向应用的，随着这些技术在理论上的逐步成熟，迫切需要将它们应用于各个实际工作领域，并在实践中发展和完善。因此，通过虚拟化技术，针对高校实验中心的特点进行云计算研究，搭建统一管理平台，达到合理动态分配资源，通过虚拟化提高IT 资源和应用程序的效率和可用性，实现运营的灵活性，能够快速响应学生学习的快速变化，提高管理水平，进而实现管理模式的变革。
通过云计算在高校中的实际应用，搭建一个统一、开放、灵活、高效的高校教学平台，在高校实验中心的管理模式方面做一些有益研究和探索，并且通过实验和实际使用验证云计算管理模型在高校教学服务中的有效性和积极作用。
三、云计算在高校实验教学中的应用
云計算以独特的功能、特点和运营模式[5]，使其在高等学校教育信息化领域有着广阔的发展前景。云计算在硬件环境构建、实验科学研究、优质教学资源共享和个人知识管理四个方面提供的全新运行模式，为高校教育信息化提出了革命性的创新思路 [6]。
（一）降低经费投入
云计算在高校教育行业的实施可以整合和利用不同类型、不同厂家的物理服务器，降低硬件经费投入，减少采购和更新基础设备的频次。
特别是在高校密集型用户环境中，“私有云”的建立更能体现云计算的价值，师生可以利用各种终端接入云环境，通过软件即服务（SaaS）使用经济的应用软件定制服务[7]，使用相同应用，无需个性化配置，极大地减少了学校为维护和升级操作系统和应用软件投入的费用[8]，从而节约硬件总体成本。
（二）利于高校实验和科研建设的开展
高校实验和科研工作基本是间断性的，对信息资源的利用也是突增性的，云计算技术的特点正符合此要求，可以为全校师生提供了优质的软硬件和技术环境。师生通过虚拟桌面、远程桌面像管理本地服务器一样操作实验资源，并且实验的时间和地点不受限制。云计算还支持数据回滚，一方面保证数据安全，另一方面可以互相印证，极大的方便了科学研究。 （三）优质教学资源共享
目前多数高校都有通过多种形式的网络教学平台开展网络教学活动，但这种传统的平台受各种原因所限，比如场地、时间、人员范围等，资源的共享具有局限性。云计算可以向用户提供多方面、多层次的资源共享服务，有P2C、C2C、P2P等多种模式，做到无所不在的教学和随时随地的学习。云计算可以通过公共云服务平台给师生提供更加完善的教学资源共享服务，为更多的服务对象和各级各类教育提供服务。
（四）优化个人知识管理
随着终身学习理念的加强，每个人需要掌握、管理和运用的知识都在呈几何级数增加，相应资源也是越来越多，而学习环境的不断变化、人员的移动、场所的变更造成数据遗忘、数据丢失、数据损坏等事件经常发生。
云计算可以通过各种终端设备，包括手机、PAD等移动设备将个人学习资料实时上传到云服务器，利用云计算的云存储功能实现随时随地调用和存储信息，而且还可以根据师生需求动态扩展存储空间，并且可以根据个性需求定制博客、个人空间等个人知识管理交流平台，是高等学校开展教育信息化的新途径和新方式。
四、结语
云平台是当前网络应用的一种趋势，基于云平台所建立的实践教学资源服务平台不仅可以提高高校实验教学的实效性，同时也将从根本上改变实验教学的模式。但是，云平台作为一项较为新兴的IT应用，其发展极为迅速，而在高等教育领域特别是实践教学方面的应用又处在初始阶段，包括基于云平台的实践教学环境建设和教学模式改革等在内的各种问题都处在探索中，还需要我们进一步去讨论和研究。
参考文献：
[1] Walker E. Benchmarking Amazon EC2 for High performance Scientific Computing. USENIX Login， 2008， 33（5）：18–23.
[2] 王欣欣.論合理整合高校教学资源[J].科技信息， 2009， 4 （07）： 3234.
[3] 陈鹏洋.虚拟化技术在科技管理中的应用[J].金融电子化.2008（12）.
[4] 杨艳艳，黄纯国，钟柏昌.基于云计算探析云学习.现代教育技术，2010，（9）：108111.
[5] John W Rittinghouse，James F Ransome. Cloud Computing：Implementation，Management and Security. USA：CRC Press.2010.
[6] 孙柏祥.云计算—高校教学信息化建设和发展的新模式.中国电化教育，2010，（5）：123125.
[7] Ralph Mietzner，Andreas Metzger，Frank Leymann et a1.Variability Modeling to Support Customization and Deployment of MultiTenantAware Software as a Service Applications[C].Proceedings of the 2009 ICSE Workshop on Principles of Engineering Service Oriented Systems.May 2009：1 825.
[8] Dan Ma The Business Model of“Software As A Service”[C].2007 IEEE International Conference on Services Computing，SCC 2007：701702.
本文为北京联合大学教学改革与研究项目校级重点课题“基于云平台的经管类实验教学模式改革研究”（2013立项）的阶段性成果。
作者简介：郭峰，男，1978.10，大学本科，职称：实验师 工作单位：北京联合大学经贸实验教学中心100101 tel：18800109525 email：[email protected]
关键词：高校实验教学；云计算；虚拟化；
中图分类号：TP3 文章编号：1674-3520（2014）-09-00-0
一、高校实验教学中心概述
随着高校实验中心教学规模扩大、网络教学的飞速发展，支撑前台业务运行的后台服务和硬件设备也迅速增加。但在资源软硬件规模扩大的同时，原有的使用方式和管理模式制约了资源的高效利用，出现了资源浪费、安全性下降等问题。
在高校实验教学中心中网络专业软件应用不断上线，网络和信息技术的飞速发展和在高校教育领域中的应用，导致E-Learning、D-Learning、M-Learning等多种学习模式出现，都希望利用新的信息技术为人们创造更加丰富、互动和仿真的学习环境，达到最优的学习效果。但在专业软件应用发展壮大的同时，传统的对信息中心核心机房硬件设备资源的管理和应用模式已显落后，跟不上高校快速部署与应用的需求，并且物理环境的限制（物理空间、电力供应、楼宇承载负重等）也对新设备的部署形成了层层障碍[1]。
（1）服务器的利用率低且耗能；现今机房内运行的大部分服务器利用率都非常低，一台服务器只能有一个操作系统，由于应用程序的使用率和使用时间段不同，造成硬件资源使用不平衡，CPU、内存、硬盘空间的资源利用率不超过25%，大量的系统资源被闲置，并且始终耗费电能，浪费严重。
（2）可管理性差；首先是可用性低，每个应用服务器都是单机，如果哪台服务器出现问题，相对应的应用业务也将中断；其次是系统维护、升级和变更时需要停机运维，也将造成应用中断，其中包括学校的一些重要教学系统，一旦中断服务影响很大。
（3）兼容性差；系统和应用在进行迁移工作时，要考虑不同版本的驱动，并且新的软件包括操作系统和应用软件无法运行在老的硬件平台，因此改变现有设备管理模式来应对大量增多的应用需求就成为本课题研究的意义。
（4）IT基础架构变得过于复杂；高校实验中心基础架构复杂，设备采购间隔年代长，更多的人力忙于维护和系统升级，没有时间和精力做战略性业务项目，使得人力成本逐年上升。
（5）教学资源不能共享；我国一直以来实行的是各高校独立办学的原则，高校与高校之间是相对独立的实体，在教学资源的运用上，使用的是排他性原则，高校各自拥有的教育资源和信息资源不同且不能深入共享[2]。
随着教学服务要求的响应时间越来越短和管理成本越来越高，高校需要一种更好的管理和使用策略，为了改变现状，改进资源管理模式，提高资源利用率，对资源进行统一规划使用，同时保证数据的安全性，必须构建一个统一的资源管理模式，进行统一调配，实现自动化与智能化管理[3]。
二、云计算在教育领域的技术特点
伴随云计算技术应用的不断深入、云计算在教育领域体现出了很大优势，这一先进的计算机技术改进了学习者的学习方式、改造了学习环境[4]。云计算技术是一种能够降低IT复杂性的新方法，它将按需提供的自助管理虚拟基础架构汇集成高效池，以服务的形式提供计算，通过实现 IT 基础架构的虚拟化，可以降低 IT成本，同时提高现有资产的效率、利用率和灵活性。如果采用虚拟化技术来实现这些服务器的高效利用，将己有的系统迁移至虚拟平台，并以此来提高管理水平，提高办学质量就显得很有必要了。
虚拟化和云计算技术从一开始就是面向应用的，随着这些技术在理论上的逐步成熟，迫切需要将它们应用于各个实际工作领域，并在实践中发展和完善。因此，通过虚拟化技术，针对高校实验中心的特点进行云计算研究，搭建统一管理平台，达到合理动态分配资源，通过虚拟化提高IT 资源和应用程序的效率和可用性，实现运营的灵活性，能够快速响应学生学习的快速变化，提高管理水平，进而实现管理模式的变革。
通过云计算在高校中的实际应用，搭建一个统一、开放、灵活、高效的高校教学平台，在高校实验中心的管理模式方面做一些有益研究和探索，并且通过实验和实际使用验证云计算管理模型在高校教学服务中的有效性和积极作用。
三、云计算在高校实验教学中的应用
云計算以独特的功能、特点和运营模式[5]，使其在高等学校教育信息化领域有着广阔的发展前景。云计算在硬件环境构建、实验科学研究、优质教学资源共享和个人知识管理四个方面提供的全新运行模式，为高校教育信息化提出了革命性的创新思路 [6]。
（一）降低经费投入
云计算在高校教育行业的实施可以整合和利用不同类型、不同厂家的物理服务器，降低硬件经费投入，减少采购和更新基础设备的频次。
特别是在高校密集型用户环境中，“私有云”的建立更能体现云计算的价值，师生可以利用各种终端接入云环境，通过软件即服务（SaaS）使用经济的应用软件定制服务[7]，使用相同应用，无需个性化配置，极大地减少了学校为维护和升级操作系统和应用软件投入的费用[8]，从而节约硬件总体成本。
（二）利于高校实验和科研建设的开展
高校实验和科研工作基本是间断性的，对信息资源的利用也是突增性的，云计算技术的特点正符合此要求，可以为全校师生提供了优质的软硬件和技术环境。师生通过虚拟桌面、远程桌面像管理本地服务器一样操作实验资源，并且实验的时间和地点不受限制。云计算还支持数据回滚，一方面保证数据安全，另一方面可以互相印证，极大的方便了科学研究。 （三）优质教学资源共享
目前多数高校都有通过多种形式的网络教学平台开展网络教学活动，但这种传统的平台受各种原因所限，比如场地、时间、人员范围等，资源的共享具有局限性。云计算可以向用户提供多方面、多层次的资源共享服务，有P2C、C2C、P2P等多种模式，做到无所不在的教学和随时随地的学习。云计算可以通过公共云服务平台给师生提供更加完善的教学资源共享服务，为更多的服务对象和各级各类教育提供服务。
（四）优化个人知识管理
随着终身学习理念的加强，每个人需要掌握、管理和运用的知识都在呈几何级数增加，相应资源也是越来越多，而学习环境的不断变化、人员的移动、场所的变更造成数据遗忘、数据丢失、数据损坏等事件经常发生。
云计算可以通过各种终端设备，包括手机、PAD等移动设备将个人学习资料实时上传到云服务器，利用云计算的云存储功能实现随时随地调用和存储信息，而且还可以根据师生需求动态扩展存储空间，并且可以根据个性需求定制博客、个人空间等个人知识管理交流平台，是高等学校开展教育信息化的新途径和新方式。
四、结语
云平台是当前网络应用的一种趋势，基于云平台所建立的实践教学资源服务平台不仅可以提高高校实验教学的实效性，同时也将从根本上改变实验教学的模式。但是，云平台作为一项较为新兴的IT应用，其发展极为迅速，而在高等教育领域特别是实践教学方面的应用又处在初始阶段，包括基于云平台的实践教学环境建设和教学模式改革等在内的各种问题都处在探索中，还需要我们进一步去讨论和研究。
参考文献：
[1] Walker E. Benchmarking Amazon EC2 for High performance Scientific Computing. USENIX Login， 2008， 33（5）：18–23.
[2] 王欣欣.論合理整合高校教学资源[J].科技信息， 2009， 4 （07）： 3234.
[3] 陈鹏洋.虚拟化技术在科技管理中的应用[J].金融电子化.2008（12）.
[4] 杨艳艳，黄纯国，钟柏昌.基于云计算探析云学习.现代教育技术，2010，（9）：108111.
[5] John W Rittinghouse，James F Ransome. Cloud Computing：Implementation，Management and Security. USA：CRC Press.2010.
[6] 孙柏祥.云计算—高校教学信息化建设和发展的新模式.中国电化教育，2010，（5）：123125.
[7] Ralph Mietzner，Andreas Metzger，Frank Leymann et a1.Variability Modeling to Support Customization and Deployment of MultiTenantAware Software as a Service Applications[C].Proceedings of the 2009 ICSE Workshop on Principles of Engineering Service Oriented Systems.May 2009：1 825.
[8] Dan Ma The Business Model of“Software As A Service”[C].2007 IEEE International Conference on Services Computing，SCC 2007：701702.
本文为北京联合大学教学改革与研究项目校级重点课题“基于云平台的经管类实验教学模式改革研究”（2013立项）的阶段性成果。
作者简介：郭峰，男，1978.10，大学本科，职称：实验师 工作单位：北京联合大学经贸实验教学中心100101 tel：18800109525 email：[email protected]