導(dǎo)語(yǔ)：計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等新興技術(shù)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)下社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)專業(yè)的高校畢業(yè)生提出了更高的要求，因而計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)專業(yè)更加注重學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。這就要求高校在計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的投入越來(lái)越多。如何利用好現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，節(jié)省計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理成本，提升計(jì)算機(jī)設(shè)備的利用率，來(lái)滿足多樣化、個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)要求，成了高校實(shí)驗(yàn)室管理人員亟需解決的重大難題。

2計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)存問(wèn)題

目前我國(guó)高校計(jì)算機(jī)軟件實(shí)驗(yàn)室，大多是在單機(jī)中安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，并對(duì)計(jì)算機(jī)硬盤安裝讀寫保護(hù)程序，定期進(jìn)行軟件或系統(tǒng)的更新，這樣的管理方式在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中存在以下幾個(gè)問(wèn)題[1]。（1）實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本高。一方面隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前計(jì)算機(jī)電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來(lái)越快，另一方面實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的更新對(duì)計(jì)算機(jī)的配置要求也越來(lái)越高，這就要求實(shí)驗(yàn)室對(duì)硬件建設(shè)成本的投入越來(lái)越高。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室一般采用單機(jī)通過(guò)交換機(jī)組建實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)絡(luò)，大量的單機(jī)需要高校投入大量的實(shí)驗(yàn)室管理成本，如出現(xiàn)故障維修成本較高。（2）管理難度大。實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)數(shù)量多，出現(xiàn)硬件問(wèn)題概率大，且學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在拔掉網(wǎng)線隨意安裝軟件，甚至?xí)霈F(xiàn)通過(guò)啟動(dòng)盤重裝系統(tǒng)破壞原有系統(tǒng)環(huán)境的情況，另外學(xué)生在使用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備過(guò)程中有可能會(huì)攜帶系統(tǒng)病毒，這些都為實(shí)驗(yàn)室的管理增加難度[2]。（3）工作量大維護(hù)效率低。通常計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室需要同時(shí)滿足不同專業(yè)、不同課程的教學(xué)要求，如出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件環(huán)境變更，實(shí)驗(yàn)室管理人員需向任課教師獲取軟件資源，進(jìn)行軟件安裝同傳等操作，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就需逐臺(tái)安裝環(huán)境，耗時(shí)耗力效率較低。（4）硬件老化速度快。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作的隨意性，因系統(tǒng)同傳硬盤頻繁的讀寫，都會(huì)加速計(jì)算機(jī)硬件的老化速度。另外隨著時(shí)間推移，操作系統(tǒng)安裝的軟件越來(lái)越多，會(huì)增加系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)載，降低系統(tǒng)的操作性能。鑒于此，為了滿足高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的高要求，需要考慮運(yùn)用新技術(shù)積極探討高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理方案。

3云平臺(tái)與虛擬技術(shù)

云平臺(tái)也稱云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，是一個(gè)提供計(jì)算機(jī)硬件資源與軟件資源的服務(wù)平臺(tái)，分別向用戶提供計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)服務(wù)，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接獲取和使用云端硬件資源與軟件資源[3]。虛擬技術(shù)是指在一定的硬件基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶需求創(chuàng)建一個(gè)特定的虛擬操作系統(tǒng)。這個(gè)操作系統(tǒng)具有虛擬內(nèi)存和虛擬CPU，擁有用戶需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間[4]。虛擬技術(shù)作為云平臺(tái)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將原本相互獨(dú)立的硬件資源進(jìn)行重新整合，實(shí)現(xiàn)硬件資源動(dòng)態(tài)分配與調(diào)度，提高原有硬件資源的利用率，并且虛擬技術(shù)可以大大降低硬件運(yùn)維成本，數(shù)據(jù)更加安全可靠。因此運(yùn)用云平臺(tái)與虛擬技術(shù)可以為高校師生搭建一個(gè)更加開放的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享環(huán)境，為高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供更好更完善的服務(wù)[5]。

4虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)方案

本文討論的計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)方案是與北京紅亞華宇科技有限公司合作完成，根據(jù)建設(shè)方案搭建計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺(tái)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模大小配置合理數(shù)量的平臺(tái)服務(wù)器，其中一臺(tái)服務(wù)器作為主節(jié)點(diǎn)運(yùn)行虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境管理平臺(tái)，其余幾臺(tái)服務(wù)器作為從節(jié)點(diǎn)為虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供硬件支撐。服務(wù)器與實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)客戶端之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、交換機(jī)、路由器組建局域網(wǎng)，為了滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求采用千兆網(wǎng)組建教學(xué)網(wǎng)絡(luò)。任課教師只需將上課所需實(shí)驗(yàn)環(huán)境做成系統(tǒng)鏡像，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺(tái)將鏡像上傳至云端，并在云端制定教學(xué)計(jì)劃，布置教學(xué)任務(wù)，設(shè)定上課所需虛擬機(jī)硬件配置。平臺(tái)會(huì)根據(jù)上課學(xué)生數(shù)量以及虛擬機(jī)配置要求動(dòng)態(tài)調(diào)度從節(jié)點(diǎn)承載的硬件資源，學(xué)生使用計(jì)算機(jī)客戶端訪問(wèn)云平臺(tái)，進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)采用B/S架構(gòu)，學(xué)生端通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺(tái)，平臺(tái)支持內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)同時(shí)訪問(wèn)。計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)包括：用戶組織、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、云資源、教學(xué)監(jiān)控、就業(yè)推送、在線考試、設(shè)備、技能評(píng)估管理等功能，豐富的功能體系可以很好地滿足不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。

5虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案搭建計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，比傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室具有以下幾大優(yōu)勢(shì)：（1）有效降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)硬件成本。采用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，可以根據(jù)上課需要合理調(diào)整虛擬機(jī)硬件配置，不用考慮學(xué)生端機(jī)器配置達(dá)不到要求而增加硬件投入。（2）實(shí)驗(yàn)室管理難度降低。采用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，大大降低了硬件故障發(fā)生的概率。學(xué)生端在虛擬機(jī)中運(yùn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)境，所需教學(xué)資源直接從云端獲取，上課結(jié)束虛擬機(jī)硬件資源立即回收，避免了因?qū)W生隨意操作造成的機(jī)器故障。（3）維護(hù)方便。采用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，不需要多次安裝實(shí)驗(yàn)軟件、更新系統(tǒng)以及同傳系統(tǒng)，只需將實(shí)驗(yàn)環(huán)境系統(tǒng)鏡像上傳至云端。學(xué)生端虛擬機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)加載系統(tǒng)鏡像，簡(jiǎn)化維護(hù)流程，大大降低維護(hù)成本。（4）提高硬件資源的利用率，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共享。采用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，可以很好的滿足不同專業(yè)、不同課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，資源分配靈活。另外學(xué)生可以適時(shí)通過(guò)云端獲取實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享。

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著高校計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的不斷提高，云平臺(tái)和虛擬技術(shù)已逐漸成為計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理的重要手段。基于云平臺(tái)搭建計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，提高了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室硬件資源調(diào)度和管理的靈活度，提高硬件資源的利用率，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享，是高校推進(jìn)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與發(fā)展的重要途徑。

參考文獻(xiàn)

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作者:呂坤 閆偉  單位:宿遷學(xué)院