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摘 要：为了充分整合实验室的软硬件资源，切实提高高校实验教学整体质量，本文拟建立基于云计算的高校实验室云平台，并对研究内容与解决方案做进一步的阐述，以建立一种功能齐全、高效实用的实验室云平台综合服务系统。
关键词：实验室；云平台；软硬件资源
实验室是高校进行教学的主要场所之一，将云计算技术引入高校实验室的建设并建立相应的云平台，可以充分整合实验室的软硬件资源，改进实验室管理模式，提高管理效率，实现管理流程化，为教学与科研提供有力支撑。
一、研究背景
随着社会经济的发展，以及信息技术的飞速发展，云计算作为一种新兴的互联网技术，在众多领域发挥着不可忽视的作用。在高校教育方面，国家对信息化教育的推进促进了高校教育的改革。高校作为培养现代化高素质应用型人才的基地，实验室在学生的学习过程中发挥着重要的作用。建立高校实验室云平台，可以为高校教学提供快捷高效的流程化管理。同時，借助移动互联网，管理者可通过手机登录平台进行相应的管理和审批工作。最后，通过系统对实验室中的各种实验和教学进行系统规划和管控，提升高校实验教学的整体质量。
二、研究内容
在传统模式下，高校如果要建立自己的实验室，不仅需要花费大量的金钱购买服务器、交换机、机箱和显示器等硬件基础设施；还需购买各种应用软件及其许可证，另外还要专门的技术人员进行维护。高校在建设实验室的过程中，都是以院系为单位进行，不同的院系建立不同的实验室，容易造成实验室的重复建设、资源冗余、浪费资金。如何在有限的资金的基础上建设管理高效、资源利用率高的实验室，是高校实验教学管理的重要内容。云计算是一种基于互联网的信息共享技术，采用并行、分布式计算等计算技术，使相关的系统根据需要获取计算及存储能力。
自云计算的概念被提出后，随之衍生的技术产品众多。先后出现了谷歌的APP Engine、亚马孙的弹性云、百度云以及Apache VCL，VMware等。这些云计算技术都可以作为高校实验室云平台的建设技术，可以从以下几个方面进行研究：
（1）以国内高校实验室为研究背景。通过对国内各高校实验室建设的现状进行研究，对高校实验室云平台的体系、应用技术进行分析。
（2）对云计算技术的应用、工作原理以及网络架构进行研究，并对其使用范畴进行说明。
（3）在以上研究的基础上，对高校实验室云平台进行了架构的设计研究，以及基本运作流程的分析说明。
三、存在问题及解决方案
1.存在问题
目前，高校的实验室机房仍以传统的一人一机的模式运行，大多时候硬件设备利用率不高。同时，设备之间独立运行，大部分硬件在使用过程中仅仅充当了一个简单的角色，没有充分利用起来。单单靠这些设备，远远不能满足目前实践教学的需求。
在计算机实验室的实际建设过程中，也存在较多的问题：
（1）硬件资源利用率低
为满足教学及科研需求，高校在实验室的建设上往往要投入大量的人力物力资源。但电子产品更新换代速度加快，通常师生的需求与现有的硬件资源不匹配，得不到满足。另一方面，实验室只在特定的时间内对特定的人开放，大部分时间处于空闲状态，资源因得不到充分的利用而造成严重的浪费。
（2）实验室建设成本过高
目前，高校实验室一般为传统的个人计算机机房模式，规模等到限制，计算机软件更新以及硬件的换代频繁，在此过程中需专门的计算机技术人员参与，花费大量的精力以及财力。
（3）安全性和灵活性差
高校实验室计算机作为学生进行实验验证的重要工具，在学生日常上机过程中，经常伴随着外来存储设备的插拔，极易感染病毒而全面扩散导致整个实验室局域网内计算机的正常使用受到影响，严重的可能会造成巨大的损失。
2.解决方案
针对前面提到的实验室管理现状和设备现状，高校可适当购进一批设备如服务器、交换机等，构成一个云；一般来说，只要不是所有的设备都处于负载饱和状态，就不会出现服务器崩溃及与之配套的实验无法开展的情况。
在功能需求方面，结合通过硬件设施组成的物理云可知，实验室云平台的建设需保证一定的功能可行性。由教师提出开设实验环境的需求，云平台管理中心根据这些需求，进行相关的服务配置，满足用户的需求。对于某些实验，管理员可根据实际情况进行云平台的开启与关闭时间段的配置，使相关人员从烦琐的日常工作中解放出来，提高工作效率。
在系统建设方面，系统主要包括实验环境管理、实验教学管理、实验监控管理、云平台管理以及权限管理等功能模块。系统可以采用软件工程的一般过程，即需求、设计、开发、测试、上线运行、总结等环节，按照相关标准，采用典型的三层架构模式开发技术，利用数据库管理系统，并结合利用数据库建模技术等，建成一套架构稳定、易于扩展且符合高校当前实际的实验室云平台综合服务系统。
系统各模块功能介绍如下：
（1）实验环境管理。实验环境是在软硬件设备的整体支持下，能对相关实验进行操作的平台。对于高校实验室云平台环境，实验室管理员在进行实验环境的初次配置时，需要对操作系统或软件的初始环境进行设置，安装与实验相关的软件及其脚本，另外还需要对教师提出的实验环境的申请进行审核和创建等。
（2）实验教学管理。实验教学的管理包括实验大纲管理、实验安排管理、实验任务管理、实验监控管理。管理员和教师通过该系统对每学期的实验教学进行管理，可在每学期实验课程开始之前对本学期的实验课信息进行配置，包括学期的起止结束时间、本学期相关课程的实验安排，实验任务的预约、执行等操作。
（3）权限管理。权限管理模块的具体功能包括用户管理、资源管理以及认证鉴权等认证功能。认证功能是学生或教师选择相应的身份，输入与之对应的密码，经系统后台数据库的匹配认证后进入系统；鉴权功能指管理员登录系统，对教师、学生等用户身份的信息进行操作；资源管理是指系统根据用户的身份以及需求来分配角色及对应的资源，如硬盘、内存等硬件资源，当用户对系统进行注销操作时，系统对其资源进行回收；授权功能是指系统对登陆的用户拥有的资源进行检查、分配，并对其在系统中的权限进行限制，如管理员可查看后台数据，学生只能对系统中对学生提供的功能进行使用，教师可查看学生机所处的状态而不能对系统的环境进行更改等。
四、总结
本论文就高校实验室云平台的建设展开相应的研究，从云平台的体系、应用技术、网络结构及运作流程方面展开研究内容的论述，仔细分析在实际应用中存在的问题并提出相应的解决方案，切实提升高校实验教学的整体质量。
参考文献：
[1]孟凡立，徐明，张慰.基于云计算的高校数据中心设计与实现[J].现代教育技术，2012（3）.
[2]刘光发，宋海燕，陈蕴智，张正健.提高院级实验中心大型仪器使用效益的实践与探索[J].中国轻工教育，2014（4）.
[3]崔贯勋.基于云计算技术的MOOC实践教学平台[J].实验室研究与探索，2015（8）
作者简介：朱林（1981— ），男，硕士，讲师，研究方向：软件工程、电子商务。
关键词：实验室；云平台；软硬件资源
实验室是高校进行教学的主要场所之一，将云计算技术引入高校实验室的建设并建立相应的云平台，可以充分整合实验室的软硬件资源，改进实验室管理模式，提高管理效率，实现管理流程化，为教学与科研提供有力支撑。
一、研究背景
随着社会经济的发展，以及信息技术的飞速发展，云计算作为一种新兴的互联网技术，在众多领域发挥着不可忽视的作用。在高校教育方面，国家对信息化教育的推进促进了高校教育的改革。高校作为培养现代化高素质应用型人才的基地，实验室在学生的学习过程中发挥着重要的作用。建立高校实验室云平台，可以为高校教学提供快捷高效的流程化管理。同時，借助移动互联网，管理者可通过手机登录平台进行相应的管理和审批工作。最后，通过系统对实验室中的各种实验和教学进行系统规划和管控，提升高校实验教学的整体质量。
二、研究内容
在传统模式下，高校如果要建立自己的实验室，不仅需要花费大量的金钱购买服务器、交换机、机箱和显示器等硬件基础设施；还需购买各种应用软件及其许可证，另外还要专门的技术人员进行维护。高校在建设实验室的过程中，都是以院系为单位进行，不同的院系建立不同的实验室，容易造成实验室的重复建设、资源冗余、浪费资金。如何在有限的资金的基础上建设管理高效、资源利用率高的实验室，是高校实验教学管理的重要内容。云计算是一种基于互联网的信息共享技术，采用并行、分布式计算等计算技术，使相关的系统根据需要获取计算及存储能力。
自云计算的概念被提出后，随之衍生的技术产品众多。先后出现了谷歌的APP Engine、亚马孙的弹性云、百度云以及Apache VCL，VMware等。这些云计算技术都可以作为高校实验室云平台的建设技术，可以从以下几个方面进行研究：
（1）以国内高校实验室为研究背景。通过对国内各高校实验室建设的现状进行研究，对高校实验室云平台的体系、应用技术进行分析。
（2）对云计算技术的应用、工作原理以及网络架构进行研究，并对其使用范畴进行说明。
（3）在以上研究的基础上，对高校实验室云平台进行了架构的设计研究，以及基本运作流程的分析说明。
三、存在问题及解决方案
1.存在问题
目前，高校的实验室机房仍以传统的一人一机的模式运行，大多时候硬件设备利用率不高。同时，设备之间独立运行，大部分硬件在使用过程中仅仅充当了一个简单的角色，没有充分利用起来。单单靠这些设备，远远不能满足目前实践教学的需求。
在计算机实验室的实际建设过程中，也存在较多的问题：
（1）硬件资源利用率低
为满足教学及科研需求，高校在实验室的建设上往往要投入大量的人力物力资源。但电子产品更新换代速度加快，通常师生的需求与现有的硬件资源不匹配，得不到满足。另一方面，实验室只在特定的时间内对特定的人开放，大部分时间处于空闲状态，资源因得不到充分的利用而造成严重的浪费。
（2）实验室建设成本过高
目前，高校实验室一般为传统的个人计算机机房模式，规模等到限制，计算机软件更新以及硬件的换代频繁，在此过程中需专门的计算机技术人员参与，花费大量的精力以及财力。
（3）安全性和灵活性差
高校实验室计算机作为学生进行实验验证的重要工具，在学生日常上机过程中，经常伴随着外来存储设备的插拔，极易感染病毒而全面扩散导致整个实验室局域网内计算机的正常使用受到影响，严重的可能会造成巨大的损失。
2.解决方案
针对前面提到的实验室管理现状和设备现状，高校可适当购进一批设备如服务器、交换机等，构成一个云；一般来说，只要不是所有的设备都处于负载饱和状态，就不会出现服务器崩溃及与之配套的实验无法开展的情况。
在功能需求方面，结合通过硬件设施组成的物理云可知，实验室云平台的建设需保证一定的功能可行性。由教师提出开设实验环境的需求，云平台管理中心根据这些需求，进行相关的服务配置，满足用户的需求。对于某些实验，管理员可根据实际情况进行云平台的开启与关闭时间段的配置，使相关人员从烦琐的日常工作中解放出来，提高工作效率。
在系统建设方面，系统主要包括实验环境管理、实验教学管理、实验监控管理、云平台管理以及权限管理等功能模块。系统可以采用软件工程的一般过程，即需求、设计、开发、测试、上线运行、总结等环节，按照相关标准，采用典型的三层架构模式开发技术，利用数据库管理系统，并结合利用数据库建模技术等，建成一套架构稳定、易于扩展且符合高校当前实际的实验室云平台综合服务系统。
系统各模块功能介绍如下：
（1）实验环境管理。实验环境是在软硬件设备的整体支持下，能对相关实验进行操作的平台。对于高校实验室云平台环境，实验室管理员在进行实验环境的初次配置时，需要对操作系统或软件的初始环境进行设置，安装与实验相关的软件及其脚本，另外还需要对教师提出的实验环境的申请进行审核和创建等。
（2）实验教学管理。实验教学的管理包括实验大纲管理、实验安排管理、实验任务管理、实验监控管理。管理员和教师通过该系统对每学期的实验教学进行管理，可在每学期实验课程开始之前对本学期的实验课信息进行配置，包括学期的起止结束时间、本学期相关课程的实验安排，实验任务的预约、执行等操作。
（3）权限管理。权限管理模块的具体功能包括用户管理、资源管理以及认证鉴权等认证功能。认证功能是学生或教师选择相应的身份，输入与之对应的密码，经系统后台数据库的匹配认证后进入系统；鉴权功能指管理员登录系统，对教师、学生等用户身份的信息进行操作；资源管理是指系统根据用户的身份以及需求来分配角色及对应的资源，如硬盘、内存等硬件资源，当用户对系统进行注销操作时，系统对其资源进行回收；授权功能是指系统对登陆的用户拥有的资源进行检查、分配，并对其在系统中的权限进行限制，如管理员可查看后台数据，学生只能对系统中对学生提供的功能进行使用，教师可查看学生机所处的状态而不能对系统的环境进行更改等。
四、总结
本论文就高校实验室云平台的建设展开相应的研究，从云平台的体系、应用技术、网络结构及运作流程方面展开研究内容的论述，仔细分析在实际应用中存在的问题并提出相应的解决方案，切实提升高校实验教学的整体质量。
参考文献：
[1]孟凡立，徐明，张慰.基于云计算的高校数据中心设计与实现[J].现代教育技术，2012（3）.
[2]刘光发，宋海燕，陈蕴智，张正健.提高院级实验中心大型仪器使用效益的实践与探索[J].中国轻工教育，2014（4）.
[3]崔贯勋.基于云计算技术的MOOC实践教学平台[J].实验室研究与探索，2015（8）
作者简介：朱林（1981— ），男，硕士，讲师，研究方向：软件工程、电子商务。