中職學校數字課堂中的“虛”與“實”

摘 要：隨著國家不斷推進校園數字化建設，中職學校計算機課堂教學模式、教學手段也越來越依賴于以網絡技術和多媒體技術為核心的現代教育技術，課堂教學已然擺脫了老師教、學生聽的傳統教學模式，越來越多的利用教學管理軟件，實現點對面的教學模式，然而卻帶來昂貴的教學成本和繁重的維護任務。虛擬化技術的應用不但能讓中職學校課堂享受數字化教學帶來的方便，而且擺脫了如此沉重的教學負擔，使學生、老師、學校從“虛”中體會到實實在在的好處。

關鍵詞：虛擬化 中職學校 數字課堂 教學模式

中圖分類號：G633 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（b）-0120-02

數字化時代的到來，使得中職學校在計算機教學模式、教學手段上不得不推陳出新，大膽擺脫傳統老師教、學生聽的教學理念，取而代之的采用以網絡技術和多媒體技術為核心的現代教育技術。然而技術的更新卻帶來教學成本的增加和設備維護任務的繁重，比如隨著機房規模的不斷擴大，學校需要管理和維護的各種計算機硬件和軟件資源也越來越多，而中職學校維護力量相對薄弱，如何科學有效地對這些教育資源進行管理已成為各中職學校面臨的一個難點；很少中職學校有專業的計算機管理維護人員，很多學校均是由計算機老師兼職維護，機房維護專業性要求高，工作量大；計算機使用時間一長，運行速度變慢，故障變多；計算機更新換代較快，投資得不到保障；機房耗電量大，廢棄電腦會產生大量電子垃圾等都是制約中職學校信息化建設及發展的最大問題。

1 中職學校教學課堂面臨的問題

（1）對于大部分中職學校的教學課堂中所使用的計算機和服務器利用率普遍偏低，只有在上課的時候才開啟服務器和PC機，而其余時間基本處于空閑狀態。尤其是對于中職學校長達一兩個月的寒暑假，這些昂貴的設備更是無人問津，由于電子設備本身存在一定的自損耗，長時間閑置會造成設備接口處被氧化，一些兼容機出現無法啟動甚至更嚴重將導致設備短路主板燒壞，成為電子垃圾，導致了資源的嚴重浪費。

（2）中職學校處于信息化發展的初始階段，對于初期的建設沒有很好的規劃和管理，對于新進的許多信息化管理軟件也都處于需要安裝什么，就購買一批服務器的狀態。這樣，購買回來的服務器很可能只為某個單一的軟件而服務，成本較為高昂。許多服務器由于沒有專人管理，沒有要必要的數據備份和硬盤raid更沒有做災備處理，一旦系統崩潰或者軟件被損壞，教師將不得不花費大量的時間重新安裝系統或者軟件。若涉及學校較為復雜的教學管理軟件的損壞，不但延誤教學進度，而且將花費不菲的維修費用，使學校蒙受損失。

（3）大量終端PC機的運行，再加上服務器、投影儀、音響、功放、話筒等硬件設備和空調的運轉，每年的耗電量及PC機的故障維修增加了學校教學成本，并且計算機機房場地也越來越擁擠。

（4）管理成本的增加。隨著計算機和服務器的增加，相應的管理技術人員的工作量也加大了，這其中包括計算機的升級、維護、更新等問題。

基于以上諸多問題的考慮，選擇一種既經濟實惠，又方便實用的計算機信息技術用于對計算機機房及計算機的管理，是中職學校課堂信息化發展的必然趨勢和迫在眉睫的舉措。虛擬化技術是現如今應用廣泛，效果明顯的降低能耗、節省資源和空間的新技術。

2 虛擬化技術的定義

簡單的說，虛擬化技術就是將一臺性能優越的計算機通過信息化軟件，將其硬件資源虛擬成多臺邏輯計算機。在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率，提升服務器的利用率。

3 虛擬化技術的種類

虛擬化技術可分為服務器虛擬化、桌面虛擬化、存儲虛擬化、應用虛擬化和網絡虛擬化五種。其中最常用的虛擬化技術為服務器虛擬化、桌面虛擬化。

（1）服務器虛擬化：性能較為優質的物理服務器通過軟件將其中的CPU、內存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態管理的“資源池”，不再受限于物理上的界限。服務器虛擬化主要分為“一虛多、多虛一”和“多虛多”。“一虛多”是一臺服務器虛擬成多臺服務器。“多虛一”就是多個獨立的物理服務器虛擬為一個邏輯服務器，使多臺服務器相互協作，處理同一個業務。“多虛多”就是將多臺物理服務器虛擬成一臺邏輯服務器，然后再將其劃分為多個虛擬環境，即多個業務在多臺虛擬服務器上運行。

（2）桌面虛擬化：在服務器上生成不同的操作系統實例，每個操作系統實例就是一個桌面系統。各個實例之間是相互獨立的，每個用戶根據自己的權限訪問對應的桌面系統，單個實例的撤消或崩潰不會影響到其他用戶。桌面虛擬化依賴于服務器虛擬化，在數據中心的服務器上進行服務器虛擬化，生成大量的獨立的桌面操作系統，同時根據專有的虛擬桌面協議發送給終端設備。用戶終端通過以太網登陸到虛擬主機上，只需要記住用戶名和密碼及網關信息，即可隨時隨地的通過網絡訪問自己的桌面系統，從而實現單機多用戶。

4 課堂教學中虛擬化技術的應用

在信息化建設過程中，采用服務器虛擬化及桌面虛擬化技術構建的虛擬服務器與終端系統，配合管理軟件的應用給我校計算機課堂教學及機房管理員帶來諸多好處。

4.1 簡化管理

計算機機房的管理擺脫了原先的單人多機，維護必須點對點，軟件必須單獨進行安裝維護的繁重工作。所有的計算機終端均可以由一臺性能優越的虛擬化服務器進行管理，服務器與終端機之間通過速度較快的光纖進行連接，教師應用虛擬化管理軟件在web頁面下就可以將所有終端主機統一控制。教師輸入用戶名和密碼登陸到虛擬服務器主機中，實時查看到服務器上物理CPU、內存、硬盤的使用負載情況以及虛擬終端主機登陸情況，可以為終端主機隨時分配硬件資源。系統的安裝和切換不需要在每一臺主機上進行，通過虛擬化軟件就可以將系統鏡像文件分配給需要安裝的終端計算機。終端計算機完全不需要再考慮IP地址沖突導致的網絡問題，所有地址的分配都在虛擬終端管理軟件內設置。

4.2 促進教學

虛擬化的應用，使課堂教學不在依賴學生終端機的優劣，所有的教學內容教師機可以統一控制，避免學生上課玩游戲、開小差以及隨意亂插U盤或者瀏覽網頁造成對終端主機的損壞，教師上課也可以避免坐在后排的學生由于看不到幻燈片而學習質量受到影響。對于上課用的多種教學軟件，不再像以前一樣需要多臺服務器的支持，應用虛擬化技術將一臺服務器虛擬為多臺，安裝不同的應用，節省資源的同時也推動了教學課堂一體化管理水平。虛擬化的應用使得課堂常用的應用軟件如平面設計軟件Photoshop、3D max、Flash等的運行速度較之前相比有了較大的提升。下課時，教師可以通過管理軟件統一關閉學生終端主機，避免傳統課堂中下課后關閉總閘開關對未關閉終端計算機的損害。

4.3 節能環保

虛擬化技術的應用使得教學課堂僅僅需要虛擬終端接收設備的支持，擺脫了主機內硬盤、風扇等易損元件，減少了電子垃圾的產生。同時與傳統的PC機相比，虛擬化終端設備的功耗僅為30瓦，是傳統PC機功耗的1/12。

4.4 提升數據安全、穩定性

對于課堂教學中，應用軟件的損壞是可以通過重新安裝或者恢復進行彌補的。然而數據的丟失與損壞，尤其是重要數據的丟失，比如學生歷年的統考成績、學生上機的基本信息統計，一旦丟失是無法用金錢和時間來彌補的。虛擬化技術的應用，提升了數據的安全、穩定性。

（1）教師在管理軟件中就可以核查終端用戶的狀態，對終端用戶的行為進行評判。對終端用戶的行為進行工作狀態的檢測，可以保證終端用戶在進行非法活動或者惡意活動之前對其進行控制，從而保證了整個虛擬網絡的安全性。

（2）重要的數據集中保存在服務器上，易于防止由于個人造成泄密事件的發生，集中數據管理減少的由于過去數據分布而帶來的控制難度大的問題，還有一個很好的作用是，當用戶終端本地的電腦發生故障時，不會影響業務的正常運行。這樣使得教師從原先需要對每臺PC進行維護工作，轉變為只需要對幾個節點進行維護，節省了人力和財力成本，同時節約了大量的時間。

（3） 虛擬技術可以有效地減低用于災難恢復和維持業務帶來的費用，由于采用虛擬化技術，終端主機本地不保存數據，這樣，當終端出現災難性故障時，只要遠程服務器的系統是正常的，終端用戶就可以在最短的時間內繼續自己的工作和業務。同時教師用于維護整個網絡正常的成本很低，只要保證服務器節點的正常即可。

數字化建設已然成為中職學校當前勢在必行的重要舉措，選擇成熟穩定運行可靠的技術是所有學校所期盼的。虛擬化技術在滿足節能環保，節省投資成本的前提下，為中職學校數字化課堂帶來了一股新鮮的空氣，既擺脫了傳統教學過程中維護任務繁重、計算機設備老化過快、學生上課行為不受控制、軟件運行速度緩慢等問題，又滿足了中職學校教師對數字化課堂的基本需求，使學生、教師、學校在虛擬環境中享受到了實實在在的實惠。

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