虛擬云桌面在外語教學中的應用研究

摘要：本文分析了外語教學信息化的研究現狀和四、六級口語考試的具體要求，根據虛擬云桌面的現有研究，對比IDV模式和VDI模式的優缺點，結合外語教學現有硬件設施和軟件條件，構建了基于IDV模式的虛擬云桌面在外語教學中的網絡架構和詳細的應用部署，通過多種操作系統鏡像為外語教學提供了多元化的教學環境及考試應用，解決了基本教學環境與考試環境相沖突的問題，實現了集中式高效管理，降低了設備維護成本，按需推送不同的網絡教學資源，提高了教師與學生的自主多元化的教與學發展。

關鍵詞：虛擬云桌面;外語教學;多元化;IDV模式

中圖分類號：TP391? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2020）01-0093-05

引言

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》在“加快教育信息化進程”一章中明確指出要加快教育信息基礎設施建設和加強優質教育資源的開發與應用。教育部編制的《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》也指出推動信息技術與高等教育深度融合，促進教育內容、教學手段和方法現代化，促進人才培養模式創新。因此，外語教學信息化得到了快速發展，信息化技術促進了外語教學硬件設備發展的多樣化，為開發教學模型多元性提供了條件[1]，因而它成為了外語教學中的常態組成部分[2]，被整合到大學英語數字化教材中。[3]但外語教學硬件設備的多樣性也造成設備管理困難，無法為教師和學生根據不同專業的實時需求提供動態的教學資源服務[4]，限制了教師和學生自主性學習的發展。[5]因此，本文研究如何利用虛擬云桌面技術滿足外語教學信息化各方面的需求。

外語教學信息化的管理現狀

1.外語基本教學信息化現狀

雖然信息技術與外語教學的融合越來越緊密，但由于學校設備報廢或規定了使用年限，外語教學設備類別相對復雜，存在種類不同、新舊程度不同的問題，增加了管理人員單獨安裝不同操作系統的難度。同時，國內大多數高校使用的大學英語教學軟件，部分存在知識體系不完整、內容層次性不強、系統操作的交互性和兼容性較差等缺陷，且無法根據不同專業的教學內容、教學目標改變，導致在教學中教師無法自主發揮、學生無法自由選擇[6]，限制了學生多元化的學習目標。

2.四、六級口語考試現狀

自2016年起，全國大學英語四、六級口語考試作為口試考核環節，被納入全國大學英語四、六級考試考核體系中，教育部考試中心要求從2017年起在全國范圍內全面開考全國大學英語四、六級口語考試。根據《全國大學英語四、六級口語考試考務工作手冊》要求，四、六級口語考試的機房標準為每個考試端必須配備具有10G以上本地硬盤PC機，且為獨立純凈的Windows操作系統。但因學校經費有限無法為四、六級口語考試建設專用設備，需利用現有PC機式數字化設備，而口語考試對硬件的要求與現有的PC機式數字化設備中裝有各種教學軟件相沖突，無法同時滿足正常的外語教學和四、六級口語考試。

虛擬云桌面的相關研究

20世紀60年代，虛擬化技術出現在IBM的分時系統中，隨著IBM將分時系統開源，虛擬化技術得到快速發展。[7]虛擬化技術通過抽象計算機各種物理資源，打破物理資源結構之間無法分割的阻礙，使單一計算機虛擬為多臺邏輯計算機，實現資源的模擬、隔離和共享。云計算技術是對動態可擴展的虛擬化資源池進行統一管理和調度。虛擬化云桌面采用虛擬化技術和云計算技術相結合，把多用戶、多桌面、多操作環境的用戶系統集中統一管理，可根據用戶不同需求調度不同的應用環境，為其提供多樣化的軟件服務和操作系統遠程部署等。

虛擬云桌面技術應用越來越廣泛，VMware、Redhat、Intel、MokaFive和華為等國內外知名公司陸續推出虛擬化桌面產品[8]，根據這些產品的實現原理，虛擬云桌面主要包括VDI和IDV兩種模式。[9]VDI模式是在服務器端集中構建多個虛擬云桌面，通過網絡將可伸縮性和彈性的共享物理資源或虛擬資源池按需供應和交付桌面給瘦客戶端，存儲和計算集中在服務器運行的模式。[10]IDV模式是將服務器中多個虛擬桌面系統按需推送到具有運算能力的胖客戶端，使服務器和客戶端都可完成桌面數據的存儲和運行的能力，實現集中管理、分布式執行的模式。兩種模式的優缺點如下表所示。

根據高校具體的實際情況，并考慮VDI和IDV的優缺點，本文采用IDV架構模式，既能滿足外語差異性教學環境的選擇和四、六級口語考試純系統的要求，又能節約建設成本。

虛擬云桌面在外語教學信息化中的應用

1.虛擬云桌面在外語教學中的建設架構

基于IDV的虛擬云桌面主要包括主控端、云終端和虛擬桌面軟件，其系統原理圖如圖1所示。主控端由一臺或多臺服務器組成，管理多種操作系統的存儲、文件傳輸等，通過局域網或互聯網為云桌面提供多種教學操作系統的任務調度和差分鏡像的傳輸。云終端為云桌面系統的前端承載，主要為外語教學中使用的PC機和教師筆記本等，可接收主控端推送的多種虛擬桌面系統，滿足不同功能下的教學和考試。虛擬桌面軟件是云桌面的系統支撐，安裝在服務器端和云客戶端，負責教學資源的共享、教學操作系統的構建和遠程安全診斷等系統的運維管理。

筆者所在學校現建設有38間數字化語音教室，包括數字終端式語音教室、網絡化語音教室、同聲傳譯實訓教室。在充分利用現有數字化語音硬件的基礎上，基于IDV的虛擬云桌面在外語教學中的網絡拓撲圖如圖2所示。此架構在利用現有設備的基礎上，實現不同功能的語音教室獨立工作和在不依賴網絡啟動的情況下實現本地網絡雙啟動模式，又可通過主服務器相互通信實現教學資源的共享，同時可集中管理，降低了設備的維護成本，提高了利用效率。

2.虛擬云桌面在外語教學中的具體實現

高校外語教學不僅需要提供多元化的外語基本教學環境，適應不同專業、不同功能性的教學科研需求，也需滿足大學英語四、六級口語考試及雅思、托福等多種大型考試的硬件支撐要求。根據需求虛擬云桌面需建立多種操作系統鏡像，滿足在不同功能性的教學環境中的切換，結合網絡教學資源和多媒體平臺，收錄存儲具有實時性、代表性的外文教學資料，實現不同教學課程的按需推送機制，滿足教學多元個性化的需求。

具體實施：首先，在虛擬化服務器上設置多個應用操作系統鏡像[11]，其操作系統鏡像在種子計算機上制作，上傳給服務器端后部署多種操作系統環境，其樹狀圖如下頁圖3所示。在Win7系統下外語教學系統鏡像包括不同功能不同廠家的學習系統鏡像，考試系統包括各種大型考試系統鏡像，在Win10系統下包括具有先進功能的同聲傳譯系統鏡像和語言認知實驗系統鏡像，從而滿足不同用途下的外語教學、科研和考試要求。其次，設置虛擬化本地緩存機制，在云客戶端第一次啟動時，服務器端自動把多種操作系統數據采用涓流技術推送到客戶端硬盤上，客戶端硬盤存儲用戶數據和系統臨時文件，并同時標記、記錄所有服務器推送的數據和用戶在使用中自行創建的數據，形成高速完善的讀寫緩存。最后，在客戶端啟動過程中接收服務器傳輸的少量I/O讀寫數據，與客戶端原高速緩存的數據相結合實現正常的教學體驗。

3.虛擬云桌面在外語教學中的應用實例

虛擬云桌面為外語語音設備的管理和功能開發提供了更多契機，使外語教學環境變得多元化和兼容性強，其具體應用分為教學及考試應用和設備管理應用。

（1）教學及考試應用。虛擬云桌面根據教師和學生的需求推送支持不同語音學習軟件的操作系統。例如，語音學習系統功能主要包括屏幕廣播、媒體廣播、視頻點播和分組會話等，適應系統Win7系統，而同聲傳譯系統主要是實現不同語言的實時翻譯，適應系統Win10系統，根據課程的需要，為了在同一天不同時段的同一型號的教室設備上授課，利用虛擬云桌面系統定時推送適應不同教學要求的操作系統，滿足不同年級模塊化的課程需求。另外，舉行大學英語口語考試、雅思托福考試或“專四專八”考試時，為了考試的穩定性，要求各考試系統相互獨立，可利用虛擬云桌面系統建立獨立的包括單一考試系統的操作環境，在要求時間推送需要的考試操作系統，實現考試系統純凈軟件的要求，提高考試的穩定性。

（2）設備管理應用。針對教室終端和學生終端系統的軟硬件需要定時更新升級或添加新軟件等維護工作，利用虛擬云桌面軟件在構建的現有基礎鏡像的系統下，可制作增量鏡像，實時更新維護，同時在設備出現突發故障時，可實現實時恢復原系統，實現集中快速的安全管理。

虛擬云桌面在外語教學中的功能優勢

虛擬云桌面在外語教學中的應用在不改變現有設備的情況下，節約了投資成本，使原本各間教室分散的管理模式轉為集中管理分布執行的模式，提高了設備利用率，具有多種功能優勢。

（1）提供了多元化的外語教學和考試環境，實現了教學和考試互不影響。根據圖3中服務器控制端設置多種不同的操作系統鏡像，每種操作系統鏡像實現了不同的教學和考試功能。例如，外語基礎教學系統可提供系統廣播、分組會話和視頻點播等功能，其子樹下各廠家的操作系統包括了可用于不同教學下的軟件資源和數據庫資源，同聲傳譯系統為培養學生實時翻譯的能力提供支撐，教師根據不同的課程需求和應用，選擇不同的操作系統和使用環境，為教學提供多元個性化的定制教學服務。考試系統為大學英語四、六級口語考試或雅思托福考試提供了純凈的考試環境。在教學系統和考試系統相互切換時不占用本地資源，客戶端自動釋放資源，保證了各系統運行的速度，使教學和考試互不影響進而解決了相互沖突的問題。

（2）采用本地網絡雙啟動模式，保證在網絡斷開時的正常教學。虛擬云桌面網絡啟動對網絡及服務器有較高的依懶性，若網絡或服務器出現故障，則會造成系統崩潰無法進行正常教學。采用IDV模式的本地網絡雙啟動模式，通過給每間教室推送與服務器相同的操作系統鏡像，當網絡或服務器出現故障時，系統自動轉入到教室客戶機本地硬盤系統啟動，從而保證了教學正常進行，解決了完全依賴網絡的問題。

（3）采用便捷的集中管理模式，提高了快速管理的效率。虛擬云桌面可監視接入的每臺設備的使用情況，對新接入的設備使用網絡推送，管理人員無需費時費力地為每臺設備安裝操作系統和各種軟件。可實現全部接入設備的快速更新和系統升級功能，通過增量快照鏡像功能快速為設備提供新增軟件和資源庫。具有遠程開關機、快速遠程部署及還原和方案管理等實用功能，減少了維護時間和維護成本。

（4）具有全面的安全保證，減少教室設備故障率。采用容錯備份和維護診斷功能，當因為病毒或軟件錯誤造成教學設備癱瘓時，對其進行遠程維護及診斷，可迅速返回到系統初始狀態，減低了設備出現故障的可能性。

結語

基于IDV模式的虛擬云桌面在外語教學中的應用，為外語教學提供了多樣化教學環境和考試環境，解決了兩者相沖突的問題。筆者在實施過程中結合現有外語教學信息化硬件設施和軟件條件，在節約建設成本的前提下構建了虛擬云桌面在外語教學中的網絡架構和多操作系統多環境應用部署，降低了管理的維護時間和成本投入，增加設備使用的安全性，實現了在網絡中斷的情況下不影響正常教學的要求，滿足了教師根據不同的課程和教學要求選擇多元化教學環境的需求，為培養個性化的復合型人才提供了有利保障。

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作者簡介：陳艷（1989—），女，陜西西安人，碩士，工程師，主要研究方向為計算機應用。

基金項目：教育部人文社會科學研究青年基金西部項目（18XJC740011）;長安大學教學與教改研究項目（0006110000001004）。