云計算平臺在高校實驗室教學環境中的實現和應用

伴隨高校實驗室教學管理體制的改革和發展，以往較為傳統封閉的實驗室管理觀念和管理方法已經不能滿足高校實驗室教學管理體制的發展需求，亟需改變。智能、高效、集成的信息化模式能為實驗室教學提供一定的實時支持，從而提高教學資源的利用率，充分發揮實驗室的教學效益。云計算是一種可以適應高校實驗室信息化發展的技術方法。探討云計算在高校實驗室教學環境中的實現和應用能夠充分有效的利用資源、發展創新，推動實驗室信息化發展模式的建立，推進信息化建設，是高等教育教學適應創新型社會的表現。

1 實驗室信息化發展的現狀

2002年教育部發布了以實驗室建設和實驗室教學改革為評估指標的普通高校本科教學工作情況的評估方案。當前高等學校（尤其是地方高等學校）實驗室信息化建設表現出基礎差、資源不足、管理程度低、資源利用效率低的狀況，制約了高校實驗室教學的發展。針對這種現狀，教育部發布的評估方案在一定程度上推動了實驗室信息化建設的發展。

實驗教學創新性所必備的條件包括實驗室的信息化，所以實驗室信息化的發展和進步對高校實驗室建設有很重要的影響。信息化技術的進步讓實驗室建設發生了明顯的變化，促進信息化發展的同時也存在很多不足的地方。

1.1 高校實驗室信息化發展的優勢分析

首先，能夠提高高校實驗室功能的全面化。以校園信息化為背景，實驗室的功能作用在高校的發展上起到關鍵性的作用。實驗室的功能有兩個方面，一是教學功能，第二是科研功能。實驗教師可以與學生一起運用實驗室的各種資源來進行實驗教學研究，其中包括信息資源、技術物資裝備資源，使科研活動更具特色[1]。

其次，使高校實驗室的信息化含量提高。實驗室信息化建設中，很多地方院校使用管理和檢查系統提供遠程服務課程和服務功能。在互聯網環境下建設遠程實驗系統，使學生利用網絡資源就能完成實驗，使實驗教師能進行實驗教學、測試、評價和管理。

1.2 高校實驗室信息化發展中的不足

首先，高校實驗室在加強管理方面已經開始采用現代化信息技術，但實施的效果卻不盡人意。在規模和水平上，只有普通的網絡建設和維護被提供，計算機系統的軟件管理維護只是簡單的儲存數據和安排工作任務，大部分信息管理系統不能達到“管理”的層次。

其次，信息化經費投入不平衡。有一個良好的信息化平臺才能進行實驗室設備資源的開發和共享。當前高校實驗室的信息化建設資金投入少，導致信息化建設和學校的規模發展不同步，制約了實驗教學的發展，使實驗室的管理向著制度化、科學化、現代化的方向發展，以此來提高實驗教學效果，推進素質教育[2]。

2 運用云計算技術建設實驗室信息化平臺和資源

2.1 云計算技術的特點

云計算有狹義和廣義兩種定義，它們分別指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需要的資源或者服務。云計算可以解決傳統實驗室信息構架利用率低、管理維護資金需求高的問題。為了減少信息建設和管理維護成本的資金投入，減少能源的消耗，實驗室引入了云計算平臺，促進了高校實驗室信息化建設的發展。使用云計算系統可以將各種數據保存到云儲存平臺上，然后在云計算平臺上進行數據處理。在服務器集群上建立應用系統，同時構建基礎設施和上層應用程序，使資源的利用效率達到最大化[3]。

2.2 云計算的優勢

云計算的優勢分別表現在信息化的部署和實驗室信息化的解決方案上，具體有以下幾個方面：能夠擔負大量數據的處理任務，減少用戶管理數據的負擔；能夠提供更多的實驗程序，與基礎設施緊密結合；能夠為教師和學生帶來更多的學習和管理服務；能夠減少初期的投資，降低投資風險解決資金不足的問題；虛擬化技術可以實現硬件和軟件的虛擬化，降低管理成本；基于云計算可以將多余的資源釋放，進行資源優化達到充分利用資源的目的。

3 實驗室信息化的云計算平臺設計

云計算平臺中的實驗信息平臺通過基礎設施、應用平臺和軟件服務為用戶帶來多種多樣的使用管理。

3.1 基礎設施云化改造

含有服務器、網絡、和存儲的物理層和資源服務層共同組成了云計算的基礎構架。其中資源服務層構建在具有高性能、虛擬化、動態性、擴展性和靈活性的物理層之上，通過虛擬化技術來管理底層的硬件設備轉化成資源池，資源池代替傳統的基礎物理設備，讓管理平臺按需要把物理資源分到獨立物理服務器的虛擬機上。硬件資源也是由云計算平臺統一進行管理。公用服務器按照計算性能和時間來租用虛擬服務器，實驗信息平臺經過云化改造以后，大大提高了實驗室經費的利用效率，減少成本，減少浪費。

3.2 運用云計算提供業務創建應用平臺

PaaS運用虛擬化技術給用戶提供一個包括用戶操作系統、應用開發程序、運行和管理環境的完整的虛擬平臺，實驗信息網用戶可以在運用構建PaaS來解決信令、協議、和昂貴部署平臺的問題。實驗信息網不需要擁有或者管理服務器和基礎設施，就可以通過PaaS模式的運用來解決傳統實驗中的開發難度大、速度慢等問題，降低了試驗中的開發成本，實驗人員的都能各盡其職加入到開發隊伍中，構建一個開發與融合的實驗網絡。用戶只要在平臺上租用基礎設施服務與平臺服務，就可以獲得通過云計算技術以服務的形式提供的實驗資源進行實驗教學和管理[4]。

3.3 運用軟件服務形式來提供多樣化服務

實驗信息網通過SaaS服務滿足用戶的應用程序需求，這種服務形式不用手動、部署It環境，用戶可以運用標準的Web瀏覽器來使用云計算平臺上的軟件，可以定制、建設具體的應用服務。用戶可以在任何時間、任何地點在云端獲得儲存在Haas中的開發成果和數據資源，以此實現服務和信息的整合，使用戶獲得個性化的體驗。Google Apps就是運用標準的Wed瀏覽器來提供應用程序服務的，用戶端的復雜功能被簡化，客戶端和運行平臺相互獨立，用戶在普通電腦上使用的軟件可以隨時切換到移動客戶端上使用。在實驗信息網中SaaS模式具有費用低、免維護、軟件統一接口、安全性高的優勢特點。“實驗云”的建立使實驗室信息的管理具有敏捷性，實現了以虛擬化和分布式為基礎的硬件構架和以基本軟件管理為基礎的平臺構架，這種構架平臺具有開放性、集約化和靈活性的特點。

4 結語

隨著云計算時代的到來，云計算平臺在高校實驗室教學環境中的實現和應用促進了實驗室的信息化，給實驗室帶來了先進的管理模式和信息化的規劃方法，在一定程度上滿足了實驗室信息管理和科學研究的需要。高校可以利用云計算技術解決傳統實驗計算能力不足的問題，可以通過云計算技術改進實驗技術和更新教學模式，建設資源節約型實驗信息教學環境。

[1]王玉芬,郭曉娟.云計算對高校教學資源影響解析[J].實驗技術與管理,2010,27(5).

[2]趙俊蘭網絡技術虛擬實驗的研究[J].實驗技術與管理,2011,28(3).

[3]吳建國.基于電子商務協同平臺的云計算模式分析[J].云南師范大學學報(自然科學版),012,2(4).