中職學(xué)校數(shù)字課堂中的“虛”與“實”

摘 要：隨著國家不斷推進(jìn)校園數(shù)字化建設(shè)，中職學(xué)校計算機(jī)課堂教學(xué)模式、教學(xué)手段也越來越依賴于以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)，課堂教學(xué)已然擺脫了老師教、學(xué)生聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式，越來越多的利用教學(xué)管理軟件，實現(xiàn)點對面的教學(xué)模式，然而卻帶來昂貴的教學(xué)成本和繁重的維護(hù)任務(wù)。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用不但能讓中職學(xué)校課堂享受數(shù)字化教學(xué)帶來的方便，而且擺脫了如此沉重的教學(xué)負(fù)擔(dān)，使學(xué)生、老師、學(xué)校從“虛”中體會到實實在在的好處。

關(guān)鍵詞：虛擬化 中職學(xué)校 數(shù)字課堂 教學(xué)模式

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

數(shù)字化時代的到來，使得中職學(xué)校在計算機(jī)教學(xué)模式、教學(xué)手段上不得不推陳出新，大膽擺脫傳統(tǒng)老師教、學(xué)生聽的教學(xué)理念，取而代之的采用以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)。然而技術(shù)的更新卻帶來教學(xué)成本的增加和設(shè)備維護(hù)任務(wù)的繁重，比如隨著機(jī)房規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)校需要管理和維護(hù)的各種計算機(jī)硬件和軟件資源也越來越多，而中職學(xué)校維護(hù)力量相對薄弱，如何科學(xué)有效地對這些教育資源進(jìn)行管理已成為各中職學(xué)校面臨的一個難點；很少中職學(xué)校有專業(yè)的計算機(jī)管理維護(hù)人員，很多學(xué)校均是由計算機(jī)老師兼職維護(hù)，機(jī)房維護(hù)專業(yè)性要求高，工作量大；計算機(jī)使用時間一長，運行速度變慢，故障變多；計算機(jī)更新?lián)Q代較快，投資得不到保障；機(jī)房耗電量大，廢棄電腦會產(chǎn)生大量電子垃圾等都是制約中職學(xué)校信息化建設(shè)及發(fā)展的最大問題。

1 中職學(xué)校教學(xué)課堂面臨的問題

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

（2）中職學(xué)校處于信息化發(fā)展的初始階段，對于初期的建設(shè)沒有很好的規(guī)劃和管理，對于新進(jìn)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(wù)器的狀態(tài)。這樣，購買回來的服務(wù)器很可能只為某個單一的軟件而服務(wù)，成本較為高昂。許多服務(wù)器由于沒有專人管理，沒有要必要的數(shù)據(jù)備份和硬盤raid更沒有做災(zāi)備處理，一旦系統(tǒng)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(tǒng)或者軟件。若涉及學(xué)校較為復(fù)雜的教學(xué)管理軟件的損壞，不但延誤教學(xué)進(jìn)度，而且將花費不菲的維修費用，使學(xué)校蒙受損失。

（3）大量終端PC機(jī)的運行，再加上服務(wù)器、投影儀、音響、功放、話筒等硬件設(shè)備和空調(diào)的運轉(zhuǎn)，每年的耗電量及PC機(jī)的故障維修增加了學(xué)校教學(xué)成本，并且計算機(jī)機(jī)房場地也越來越擁擠。

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

基于以上諸多問題的考慮，選擇一種既經(jīng)濟(jì)實惠，又方便實用的計算機(jī)信息技術(shù)用于對計算機(jī)機(jī)房及計算機(jī)的管理，是中職學(xué)校課堂信息化發(fā)展的必然趨勢和迫在眉睫的舉措。虛擬化技術(shù)是現(xiàn)如今應(yīng)用廣泛，效果明顯的降低能耗、節(jié)省資源和空間的新技術(shù)。

2 虛擬化技術(shù)的定義

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

3 虛擬化技術(shù)的種類

虛擬化技術(shù)可分為服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化、存儲虛擬化、應(yīng)用虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化五種。其中最常用的虛擬化技術(shù)為服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化。

（1）服務(wù)器虛擬化：性能較為優(yōu)質(zhì)的物理服務(wù)器通過軟件將其中的CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，不再受限于物理上的界限。服務(wù)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(wù)器虛擬成多臺服務(wù)器。“多虛一”就是多個獨立的物理服務(wù)器虛擬為一個邏輯服務(wù)器，使多臺服務(wù)器相互協(xié)作，處理同一個業(yè)務(wù)。“多虛多”就是將多臺物理服務(wù)器虛擬成一臺邏輯服務(wù)器，然后再將其劃分為多個虛擬環(huán)境，即多個業(yè)務(wù)在多臺虛擬服務(wù)器上運行。

（2）桌面虛擬化：在服務(wù)器上生成不同的操作系統(tǒng)實例，每個操作系統(tǒng)實例就是一個桌面系統(tǒng)。各個實例之間是相互獨立的，每個用戶根據(jù)自己的權(quán)限訪問對應(yīng)的桌面系統(tǒng)，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(wù)器虛擬化，在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上進(jìn)行服務(wù)器虛擬化，生成大量的獨立的桌面操作系統(tǒng)，同時根據(jù)專有的虛擬桌面協(xié)議發(fā)送給終端設(shè)備。用戶終端通過以太網(wǎng)登陸到虛擬主機(jī)上，只需要記住用戶名和密碼及網(wǎng)關(guān)信息，即可隨時隨地的通過網(wǎng)絡(luò)訪問自己的桌面系統(tǒng)，從而實現(xiàn)單機(jī)多用戶。

4 課堂教學(xué)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

在信息化建設(shè)過程中，采用服務(wù)器虛擬化及桌面虛擬化技術(shù)構(gòu)建的虛擬服務(wù)器與終端系統(tǒng)，配合管理軟件的應(yīng)用給我校計算機(jī)課堂教學(xué)及機(jī)房管理員帶來諸多好處。

4.1 簡化管理

計算機(jī)機(jī)房的管理擺脫了原先的單人多機(jī)，維護(hù)必須點對點，軟件必須單獨進(jìn)行安裝維護(hù)的繁重工作。所有的計算機(jī)終端均可以由一臺性能優(yōu)越的虛擬化服務(wù)器進(jìn)行管理，服務(wù)器與終端機(jī)之間通過速度較快的光纖進(jìn)行連接，教師應(yīng)用虛擬化管理軟件在web頁面下就可以將所有終端主機(jī)統(tǒng)一控制。教師輸入用戶名和密碼登陸到虛擬服務(wù)器主機(jī)中，實時查看到服務(wù)器上物理CPU、內(nèi)存、硬盤的使用負(fù)載情況以及虛擬終端主機(jī)登陸情況，可以為終端主機(jī)隨時分配硬件資源。系統(tǒng)的安裝和切換不需要在每一臺主機(jī)上進(jìn)行，通過虛擬化軟件就可以將系統(tǒng)鏡像文件分配給需要安裝的終端計算機(jī)。終端計算機(jī)完全不需要再考慮IP地址沖突導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)問題，所有地址的分配都在虛擬終端管理軟件內(nèi)設(shè)置。

4.2 促進(jìn)教學(xué)

虛擬化的應(yīng)用，使課堂教學(xué)不在依賴學(xué)生終端機(jī)的優(yōu)劣，所有的教學(xué)內(nèi)容教師機(jī)可以統(tǒng)一控制，避免學(xué)生上課玩游戲、開小差以及隨意亂插U盤或者瀏覽網(wǎng)頁造成對終端主機(jī)的損壞，教師上課也可以避免坐在后排的學(xué)生由于看不到幻燈片而學(xué)習(xí)質(zhì)量受到影響。對于上課用的多種教學(xué)軟件，不再像以前一樣需要多臺服務(wù)器的支持，應(yīng)用虛擬化技術(shù)將一臺服務(wù)器虛擬為多臺，安裝不同的應(yīng)用，節(jié)省資源的同時也推動了教學(xué)課堂一體化管理水平。虛擬化的應(yīng)用使得課堂常用的應(yīng)用軟件如平面設(shè)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(tǒng)一關(guān)閉學(xué)生終端主機(jī)，避免傳統(tǒng)課堂中下課后關(guān)閉總閘開關(guān)對未關(guān)閉終端計算機(jī)的損害。

4.3 節(jié)能環(huán)保

虛擬化技術(shù)的應(yīng)用使得教學(xué)課堂僅僅需要虛擬終端接收設(shè)備的支持，擺脫了主機(jī)內(nèi)硬盤、風(fēng)扇等易損元件，減少了電子垃圾的產(chǎn)生。同時與傳統(tǒng)的PC機(jī)相比，虛擬化終端設(shè)備的功耗僅為30瓦，是傳統(tǒng)PC機(jī)功耗的1/12。

4.4 提升數(shù)據(jù)安全、穩(wěn)定性

對于課堂教學(xué)中，應(yīng)用軟件的損壞是可以通過重新安裝或者恢復(fù)進(jìn)行彌補(bǔ)的。然而數(shù)據(jù)的丟失與損壞，尤其是重要數(shù)據(jù)的丟失，比如學(xué)生歷年的統(tǒng)考成績、學(xué)生上機(jī)的基本信息統(tǒng)計，一旦丟失是無法用金錢和時間來彌補(bǔ)的。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，提升了數(shù)據(jù)的安全、穩(wěn)定性。

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

（2）重要的數(shù)據(jù)集中保存在服務(wù)器上，易于防止由于個人造成泄密事件的發(fā)生，集中數(shù)據(jù)管理減少的由于過去數(shù)據(jù)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(dāng)用戶終端本地的電腦發(fā)生故障時，不會影響業(yè)務(wù)的正常運行。這樣使得教師從原先需要對每臺PC進(jìn)行維護(hù)工作，轉(zhuǎn)變?yōu)橹恍枰獙讉€節(jié)點進(jìn)行維護(hù)，節(jié)省了人力和財力成本，同時節(jié)約了大量的時間。

（3） 虛擬技術(shù)可以有效地減低用于災(zāi)難恢復(fù)和維持業(yè)務(wù)帶來的費用，由于采用虛擬化技術(shù)，終端主機(jī)本地不保存數(shù)據(jù)，這樣，當(dāng)終端出現(xiàn)災(zāi)難性故障時，只要遠(yuǎn)程服務(wù)器的系統(tǒng)是正常的，終端用戶就可以在最短的時間內(nèi)繼續(xù)自己的工作和業(yè)務(wù)。同時教師用于維護(hù)整個網(wǎng)絡(luò)正常的成本很低，只要保證服務(wù)器節(jié)點的正常即可。

數(shù)字化建設(shè)已然成為中職學(xué)校當(dāng)前勢在必行的重要舉措，選擇成熟穩(wěn)定運行可靠的技術(shù)是所有學(xué)校所期盼的。虛擬化技術(shù)在滿足節(jié)能環(huán)保，節(jié)省投資成本的前提下，為中職學(xué)校數(shù)字化課堂帶來了一股新鮮的空氣，既擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)過程中維護(hù)任務(wù)繁重、計算機(jī)設(shè)備老化過快、學(xué)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(xué)校教師對數(shù)字化課堂的基本需求，使學(xué)生、教師、學(xué)校在虛擬環(huán)境中享受到了實實在在的實惠。

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