云環(huán)境的全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與應(yīng)用

黃勁 聶琳

【摘要】在語言實(shí)驗(yàn)室建設(shè)改造中，通過把全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與云服務(wù)技術(shù)的有機(jī)整合，可構(gòu)建出新一代的云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室，能夠很好地把外語課程教學(xué)和計(jì)算機(jī)小班教學(xué)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)多室合一功能。開放式云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用還能夠把多樣式課程教學(xué)仿真環(huán)境推送到實(shí)驗(yàn)室以外的云端，從而進(jìn)一步拓寬了實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)空間。

【關(guān)鍵字】全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室；云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；虛擬仿真；多室合一

數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室是從傳統(tǒng)電化教學(xué)語音室發(fā)展起來的產(chǎn)物。90年代起，隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)電化教學(xué)語音室已逐步向第一代數(shù)字化的語言實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)型。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，為第二代網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。近年來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算技術(shù)發(fā)展，以及全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室技術(shù)日漸成熟，為純軟件化的云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室發(fā)展帶來了新契機(jī)。第三代的全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室，真正實(shí)現(xiàn)了從過去專用型硬件設(shè)備或部分專用型硬件設(shè)備的半數(shù)字化方式，向全通用型硬件設(shè)備的全數(shù)字化方式轉(zhuǎn)變，這將成為今后數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展的主流方向。

經(jīng)過近3年的逐步建設(shè)改造，我校大學(xué)城校區(qū)已完成了全部語言實(shí)驗(yàn)室的升級(jí)改造。在云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室建設(shè)改造過程，以及課程教學(xué)改革實(shí)踐中，我們進(jìn)行了大量有益的研究和探索，獲得了許多云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和應(yīng)用的寶貴經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展思路。

一、 全數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建

目前，成熟、穩(wěn)定的全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品仍為數(shù)不多，我們只能在可挑選的幾家廠商產(chǎn)品中進(jìn)行評(píng)測(cè)，從教學(xué)功能、使用方便性和穩(wěn)定性、仿真環(huán)境兼容性和適應(yīng)性、系統(tǒng)性價(jià)比等幾方面入手，篩選出綜合性能指標(biāo)較好的卓軟全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室軟件，作為我們新一代數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室升級(jí)改造的優(yōu)選產(chǎn)品。

1. 系統(tǒng)硬件的組成

卓軟全數(shù)字語言教學(xué)系統(tǒng)采用主從工作站架構(gòu)，教師端和學(xué)生端均可使用通用型計(jì)算機(jī)工作站設(shè)備。學(xué)生端工作站既可使用瘦終端設(shè)備（如升騰C30）方式，也可以使用強(qiáng)壯客戶端設(shè)備（如DELL Optiplex 3025或HP ProOne 480 G2的一體機(jī)）來進(jìn)行配置，還可以選用高性能PC機(jī)作為學(xué)生端工作站。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)組成千兆網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)接入層交換機(jī)采用3臺(tái)24口千兆智能交換機(jī)（如H3C S5024PV2-EI或Huawei S5700-28P-LI-AC）進(jìn)行級(jí)聯(lián)堆疊，可支持近60個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作站聯(lián)網(wǎng)，并發(fā)使用。各實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)匯接到校園網(wǎng)中，互聯(lián)互通。同時(shí)，還通過專網(wǎng)，聯(lián)接到校區(qū)的云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中（見圖1），以獲得更快的云服務(wù)響應(yīng)速度。

2. 系統(tǒng)軟件的部署

全數(shù)字語言教學(xué)系統(tǒng)選用了純軟件的卓軟全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室軟件產(chǎn)品，以本地部署方式安裝運(yùn)行，還可以使用云服務(wù)部署方式來安裝運(yùn)行。使用本地部署方式，可節(jié)省大量云資源，提高全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的運(yùn)行速度和效率，系統(tǒng)使用起來更加簡便、高效和穩(wěn)定。卓軟全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，有V3.0 2015超值版和V3.0 2016專業(yè)版2種軟件版本，專業(yè)版具有更完整的外語專業(yè)教學(xué)功能。

3. 全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室軟件的功能

卓軟全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室軟件在教師端主機(jī)上進(jìn)行集中控制和管理，可控制學(xué)生端的設(shè)備開/關(guān)；屏幕的顯示/廣播/黑屏；聲音廣播的開/關(guān)等，能夠開放學(xué)生端自主學(xué)習(xí)和上網(wǎng)使用，以及實(shí)現(xiàn)文件資源分發(fā)/收集等功能。還能夠?qū)崿F(xiàn)語言教學(xué)的授課廣播、全體錄音、學(xué)生舉手發(fā)言、分組討論等功能，以及具有口語、聽力、聽寫、情景訓(xùn)練，以及口語考試等外語教學(xué)的專業(yè)功能。專業(yè)版還增加了同聲傳譯訓(xùn)練等教學(xué)功能。

二、云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室的云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

在全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室中，通過云桌面的虛擬化技術(shù)應(yīng)用，不僅能夠解決外語教學(xué)中，教學(xué)環(huán)境多樣化、復(fù)雜化問題，還能夠在多室合一功能應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)各種課程教學(xué)環(huán)境的虛擬化仿真。云桌面的虛擬化仿真應(yīng)用，拓寬了課堂教學(xué)環(huán)境的空間，既可以滿足新（高）版本環(huán)境的使用，也可以適應(yīng)舊（低）版本環(huán)境的使用需要。結(jié)合開放了云存儲(chǔ)等功能的云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用，還可以為實(shí)驗(yàn)性課程教學(xué)，提供全方位服務(wù)支持。

云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就是一個(gè)云服務(wù)數(shù)據(jù)中心，利用了校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)條件，可用于構(gòu)建、部署和管理各種課程教學(xué)環(huán)境的云桌面應(yīng)用。云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用混合云結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同課程的使用情況和具體要求，可選用私有云方式，或者公有云方式，以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外不同教學(xué)環(huán)境的實(shí)際使用需要。混合云還可以是多種云服務(wù)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，既可以使用云桌面VDI技術(shù)的云晫（Vinzor）云服務(wù)、VMware云服務(wù)，也可以使用云桌面VOI技術(shù)的海光云服務(wù)，以滿足各種課程教學(xué)環(huán)境的靈活快速部署。

我們使用的云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以國內(nèi)自主研發(fā)的云晫（Vinzor）云服務(wù)系統(tǒng)（如Huawei RH2288H V3 X 2）為主，可支持9間實(shí)驗(yàn)室里450個(gè)云端的任意110個(gè)云端并發(fā)使用，也可支持校園網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)云端的使用。海光云服務(wù)系統(tǒng)等其他云服務(wù)系統(tǒng)為輔，海光云服務(wù)系統(tǒng)可支持新建2間實(shí)驗(yàn)室的110個(gè)云端并發(fā)使用。這樣的多種教學(xué)環(huán)境部署方式，不僅能滿足計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)應(yīng)用，還能很好地適合多媒體類實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)應(yīng)用。云晫（Vinzor）云服務(wù)系統(tǒng)（見圖2）主要功能包括： 能夠按照課程表，進(jìn)行云桌面資源池建立和任務(wù)調(diào)度；云桌面（含課程、固定2種桌面）的快照制作；課室、課程的一鍵式部署和線性擴(kuò)容；多平臺(tái)終端支持和管理；云服務(wù)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行監(jiān)控；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份等云服務(wù)教學(xué)應(yīng)用功能。

三、云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室的課程教學(xué)應(yīng)用

云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)應(yīng)用，一方面是外語課程的課堂教學(xué)應(yīng)用；另一方面是外語課程外，其他課程的課堂教學(xué)應(yīng)用。在外語課程教學(xué)中，新建系統(tǒng)基本上能適合多媒體情境化的語言教學(xué)，還能通過云桌面虛擬化仿真環(huán)境應(yīng)用，滿足各種特殊環(huán)境的外語課程教學(xué)。如解決低版本PPT（office 2003）電子教案在高版本（office 2016）環(huán)境下，不能鏈接播放視音頻文件等問題。在外語課程之外的其他課程教學(xué)中，可利用云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在教師端和學(xué)生端的云端，進(jìn)行各種課程教學(xué)環(huán)境的虛擬化仿真（見圖3）。云端的建立，只需在通用計(jì)算機(jī)上復(fù)制云客戶端軟件包，并啟動(dòng)運(yùn)行即可?；蛘撸部梢圆捎迷茷g覽器端的訪問方式來使用。

此外，我們還開展了外語課程之外，一系列示范性課程的教學(xué)改革實(shí)踐。選擇了數(shù)字媒體技術(shù)類的《數(shù)字影視技術(shù)》課程和《電子音樂合成技術(shù)與應(yīng)用》課程，以及程序設(shè)計(jì)類的《ASP.NET動(dòng)態(tài)網(wǎng)站開發(fā)實(shí)踐》課程，作為典型的示范性課程，進(jìn)行云環(huán)境下的課程教學(xué)改革具體實(shí)踐。利用了大學(xué)城校區(qū)云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅把教學(xué)環(huán)境部署到云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室的課堂教學(xué)使用，而且還使用云課程桌面方式，把課程教學(xué)環(huán)境推送到實(shí)驗(yàn)室之外，供學(xué)生課外使用。這樣，在校園內(nèi)就可讓學(xué)生隨時(shí)、隨地進(jìn)行課程自主學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)（見圖4），并保證課外實(shí)踐環(huán)境與課堂教學(xué)環(huán)境一致。結(jié)合課程教學(xué)需求，還可以使用云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的云存儲(chǔ)功能，為每一個(gè)學(xué)生配置一定量的云存儲(chǔ)空間（一般為8G），方便學(xué)生把實(shí)驗(yàn)過程的工程文件、臨時(shí)文件和數(shù)據(jù)保存起來，日后繼續(xù)進(jìn)行編輯修改。

通過開放式云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用，課程任課老師還能夠在異地校區(qū)，使用云固定桌面和管理系統(tǒng)，進(jìn)行課程教學(xué)環(huán)境的自行搭建、部署和管理。并且，能夠把部署好的教學(xué)環(huán)境，以云課程桌面方式，推送到校區(qū)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外的云端使用。也方便了任課老師進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)，以及對(duì)教學(xué)資源整合。課程的云桌面資源控制，主要根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和課程表來規(guī)劃安排，由云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置和調(diào)度，并集中管理（見圖5）。課程教學(xué)時(shí)間外，不需要使用的云桌面資源，將由云管理系統(tǒng)控制統(tǒng)一回收，以減少云服務(wù)資源的開銷

四、實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建和應(yīng)用中值得關(guān)注的問題

在云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和應(yīng)用中，結(jié)合我們對(duì)課程教學(xué)的具體實(shí)踐體會(huì)，我們認(rèn)為多功能的云環(huán)境實(shí)驗(yàn)室具有其自身特點(diǎn)，在實(shí)際教學(xué)使用過程中，應(yīng)在以下幾點(diǎn)引起注意

1.云環(huán)境應(yīng)用能滿足多環(huán)境教學(xué)需要，集中控制管理方便靈活。

雖然新建實(shí)驗(yàn)室使用了新版本計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，能適合大部分課程教學(xué)環(huán)境的使用需要，但并不能滿足所有教學(xué)環(huán)境應(yīng)用，總會(huì)有一些課程教學(xué)環(huán)境無法適用。利用云環(huán)境的虛擬桌面應(yīng)用，能夠很好地滿足外語課程各種教學(xué)環(huán)境的使用需要，同時(shí)還能滿足外語課程之外，其他課程的多樣化教學(xué)環(huán)境使用需要。云部署的教學(xué)環(huán)境，可自行搭建，動(dòng)態(tài)管理，集中維護(hù)，使用方便靈活。

2. 開放式云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能更好適應(yīng)多校區(qū)、多環(huán)境的應(yīng)用

開放式云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅能方便地把各種老師教學(xué)環(huán)境和學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境推送到實(shí)驗(yàn)室云端上使用，而且還能夠在課外，推送環(huán)境到實(shí)驗(yàn)室外的校園內(nèi)云端使用，甚至在異地校區(qū)的移動(dòng)云端使用。結(jié)合云盤等云服務(wù)功能應(yīng)用，教學(xué)使用效果更佳。對(duì)于云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建和使用，資源的分配和管理，則是一個(gè)云應(yīng)用的策略和規(guī)劃問題，還涉及到云服務(wù)數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)搭建、設(shè)備配置、成本投入和使用授權(quán)等因素。

3.虛擬化的VDI和VOI應(yīng)用，為教學(xué)環(huán)境部署帶來更大靈活性

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，可根據(jù)不同課程教學(xué)的使用需要，選用云服務(wù)的VDI或VOI方式來部署各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。對(duì)于多媒體技術(shù)類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，更適合使用VOI方式推送環(huán)境到強(qiáng)壯終端，然后利用本地終端資源來計(jì)算及處理圖形密集型應(yīng)用，如音視頻、大型設(shè)計(jì)及工業(yè)軟件等，這將大大降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)器的依賴性，即使網(wǎng)絡(luò)中斷或服務(wù)器宕機(jī)，云端仍可繼續(xù)工作。數(shù)據(jù)既可采用集中云存儲(chǔ)，也可使用云端本地存儲(chǔ)，且云端應(yīng)用數(shù)據(jù)不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)端故障而導(dǎo)致丟失。

4. 云應(yīng)用與課程網(wǎng)站結(jié)合，有利于提高課程教學(xué)質(zhì)量和效果

在課程教學(xué)過程中，特別是實(shí)踐性課程的教學(xué)上，把云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用與課程教學(xué)網(wǎng)站使用結(jié)合起來，有助于學(xué)生隨時(shí)、隨地進(jìn)行開放式自主學(xué)習(xí)。利用云課程桌面推送的虛擬化教學(xué)環(huán)境，更好地保證了課程教學(xué)環(huán)境使用的一致性，尤其是學(xué)生在課堂外開展課程實(shí)踐所需要獲得的教學(xué)環(huán)境。利用云存儲(chǔ)等云服務(wù)功能的應(yīng)用，還能夠使學(xué)生把教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的文件和數(shù)據(jù)保存起來，為課程教學(xué)實(shí)踐帶來了便利?？傮w上，云服務(wù)應(yīng)用能夠?qū)μ岣哒n程教學(xué)的質(zhì)量和效果，起到很好的促進(jìn)作用。

五、結(jié)束語

云環(huán)境的全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，充分利用了全數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不僅能夠把外語教學(xué)的語言實(shí)驗(yàn)室、口語實(shí)驗(yàn)室、同傳實(shí)驗(yàn)室功能融合于一室，而且通過混合云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用，還能夠把計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、多媒體實(shí)驗(yàn)室等多種實(shí)驗(yàn)室的功能融合為一體。通過把全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室技術(shù)、云服務(wù)技術(shù)、視聽中控技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，使過去單一語言教學(xué)功能的語言實(shí)驗(yàn)室，最終建設(shè)改造成為具有多室合一功能的云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室，能夠融合外語教學(xué)和計(jì)算機(jī)小班教學(xué)于一室，實(shí)現(xiàn)了低成本建設(shè)改造成為具有多功能應(yīng)用的一流實(shí)驗(yàn)室。

云環(huán)境全數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室全部使用了通用型硬件設(shè)備，除在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備選型，以及今后系統(tǒng)升級(jí)改造帶來極大的方便性和靈活性外，還能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)室多功能應(yīng)用，以及系統(tǒng)資源全面整合提供有利的條件，也為今后課程教學(xué)改革打下了良好基礎(chǔ)。

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