中小學云課堂解決方案

周素梅

摘 要 通過分析傳統計算機網絡教室的弊端，提出云課堂的概念架構，結合延慶縣中小學云教室建設方案設計，詳細論述云課堂在管理、教學、環保、應用等方面的價值。

關鍵詞 云課堂；計算機；云教室

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）07-0020-03

教育云因其運維簡單、資源豐富、擴展靈活、數據可靠、節約成本、節能環保等多種特性，目前正在快速進入應用。以往大多數計算機網絡教室的建設，大都采用教師機和學生機單獨享用各自PC機的模式，這種模式耗電量大，安全性差，而且大量PC機硬件資源閑置浪費，因此，如何利用“云”計算技術完善計算機教室應用便成為現實問題。

1 傳統計算機網絡教室的不足之處

目前，延慶縣中小學校網絡教室共有70多個，多媒體網絡機房已經普及全縣。這些計算機網絡教室的建設，大都采用教師和學生單獨享用各自PC機的模式，隨著數字校園建設迅速發展，PC終端需要配合學校的應用進行系統的升級和更新，無形中增加了終端維護的工作量。學生可以隨意安裝各類軟件，致使系統越來越龐大，運行緩慢。師生之間傳遞材料需要使用移動存儲設備，容易感染病毒。此外，PC機發熱多，機體輻射以及噪音干擾較為嚴重。再者，PC機升級換代快，可利用配件少，投資保護差。因此，如何能夠構建一個低成本、易于管理、安全性高的計算機網絡教室，是教育信息化建設發展中需要解決的重要問題。

2 關于中小學“云課堂”

云課堂是基于云計算技術打造的新一代計算機教室解決方案，可根據教學需要靈活地提供多種教學系統鏡像，并可進行實時切換。云課堂將云計算技術和教學場景緊密結合，實現管理集中化、教學智能化、校園綠色化、部署簡捷化的全新教學體驗。它提供了教學環境、教學資源共享平臺，定義了計算機教室新的建設模式。云課堂由服務器、終端、云一體機、教學管理軟件和集中管理平臺組成，圖1為云課堂架構拓撲圖。

云終端之間相互隔離，通過TCP/IP協議和標準的局域網架構，與能夠運行多用戶的服務器進行通信，他們可以同時登錄到服務器上，利用服務器的海量處理能力對云終端進行管理、存儲、運行、配置。這種架構使每臺云終端都有可能具有服務器級的運算能力，圖2為云教室終端拓撲圖。

3 延慶縣中小學云教室建設方案設計

根據云課堂設計思路，延慶縣從本縣中小學校的實際情況出發，每個教學機房從終端入手，分為三個部分，即終端區、云課堂主機區和校園網鏈路（數據通信及管理區），三個區域用千兆接入式連接起來，如圖3所示。

適用方式：首先從教師端發起請求，連接至云課堂主

機，通過制作好的課程鏡像批量生成虛擬桌面，云課堂主機將生成的虛擬桌面推送到云課堂終端，進行電子教學管理，如屏幕廣播、視頻廣播等操作；學生可以直接訪問校園網系統或使用虛擬機上課；教師可以通過點擊“下課”按鈕，云課堂主機回收計算資源，依次刪除所有虛擬機，結束課程。如此循環，教師和學生即可輕松獲得一節節生動的云主機教學課程。

云課堂主機建設方案設計 云課堂主機解決方案由客戶端層、云主機層和管理層組成，貫徹這些層面的是接入控制和安全。

在客戶端層，針對新、舊不同機房教學環境設計終端，新環境搭建可采用云課堂終端，舊機房改造可采用舊PC安裝客戶端的方式。

在云主機層，主要分別對各種教學場景、考試場景做鏡像定制，通過云課堂主機來為客戶端層提供接入。之所以在該層提供多種鏡像類型，主要是不同的課程有不同的教學應用需求：云課堂主機能提供功能強大的智能鏡像管理系統，為避免在同一鏡像封裝過多應用導致過度臃腫或應用兼容性問題，一課一鏡像的方式效率更高，管理更容易，問題出現幾率也大大降低。

管理層通過為學校部署應用及云課堂集中管理平臺，可同時對所有教室內的云主機進行集中的統一管理。貫穿云課堂管理方面還包括安全，安全涵蓋范圍較廣，主要包括用戶管理、權限管理和系統監控等方面內容。

云課堂終端建設方案設計 根據學校情況，延慶縣中小學云課堂終端有以下幾種情況。

1）專用云課堂終端。基于工業標準設計的教育行業專用終端設計，采用高運算功能、低功耗的嵌入式處理器，用于存儲操作系統的小型本地閃存以及精簡版的操作系統。包含網絡適配器、顯卡和其他外設的標配輸入/輸出選件。

專用云課堂終端優化了系統的擴展、維護、升級等一系列環節，最大限度地節省了投入到系統中的各種費用，系統TCO的減少會隨著時間的延續越來越明顯。

2）普通PC機。由于云課堂主機方案對終端的處理能力要求不高，所以，可以利用現有的、舊的甚至是曾經淘汰的PC機終端，也不會出現性能不足的問題。

3）外設支持。允許用戶將外設連接到終端上，然后像在本地桌面使用外設一樣使用這些連接在終端上的外設。設備支持類型包括USB設備、串并口設備、攝像頭等。

4 云課堂的應用價值

延慶縣通過對各中小學傳統計算機多媒體網絡教室的改造，使計算機網絡教室變成了“云教室”，這種“云教室”無論是在管理、環保方面，還是在教學、應用方面的價值都有極大提升和改善。

簡管理——更多輕松，創新管理價值 每間云課堂部署時間比PC機房節省50%以上，比傳統的桌面虛擬化方案節省90%以上。不需要強電改造、分區配置、同傳等，一次鏡像更新，可同步所有機房，云課堂教學環境軟件更新效率比傳統PC機房方式提高10倍。單教室通過 Web管理界面管理，多教室通過Center進行集中管理，可大幅度提升管理效率。云課堂使用情況實時統計，歷史信息查詢，為進一步的信息化投資提供數據支撐，避免投資浪費。

促教學——創新技術，帶來最佳教學體驗 服務器開機90秒即可獲得可用的桌面，在服務器已開啟的情況下，從開啟終端到獲得可用桌面僅需30多秒。云課堂比物理PC機更快的IO訪問速度，啟動軟件速度更快教學軟件運行流暢。120秒完成60個桌面的教學鏡像切換，可以更靈活地進行教學設計，更快速地完成不同課程場景的切換。每臺云課堂主機能夠支持60個桌面并發教學應用，提供流暢的屏幕廣播、視頻教學、3D軟件、應用軟件操作體驗。EST協議支持視頻加速處理，支持并發720P、1080P高清視頻播放。云課堂通過IO Cache技術和融合計算技術，徹底解決了傳統虛擬化技術的IO瓶頸問題和富媒體體驗問題，通過軟硬件的完美結合帶給用戶良好的使用體驗。

更環保——節能省錢，創造社會效益 電力成本節約80%，一間60臺機器的機房6年共可以節約4萬元電費，10間機房6年可以節約電費40萬元，如圖4、圖5所示。

服務器可以通過升級配置和平滑擴展。終端循環使用，保護用戶投資，減少電子垃圾（表1）。

創未來——全新模式，引領教學未來

1）進入云課堂，每天都是新的。云服務中心軟件新功能推送，RCDOS在線升級。

2）備課不再困難，素材隨需可得。統一提供標準化的教學課程環境，消除地區資源差異，教學應用軟件及課件在線發布，云課堂用戶論壇方便交流使用經驗及教學方法創新。

3）云課堂延展了學習空間：在校園內的每個角落，隨時連接云課堂繼續學習。

云課堂競爭對比分析（表2）

總之，“云教室”通過網絡引導、虛擬硬盤、設備驅動等多項技術實現網絡數據集中管理存儲、操作系統統一分發、統一升級、軟件統一安裝等，實現了簡便管理、促進教學發展、節約費用的新的教學應用模式。endprint