《云計(jì)算與虛擬化技術(shù)》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

廖薇 李啟行

摘要：隨著云計(jì)算與虛擬技術(shù)的不斷發(fā)展，讓學(xué)生通過實(shí)踐來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是目前教育教學(xué)領(lǐng)域的一重大課題。該文從理論與實(shí)踐相結(jié)合的角度出發(fā)，針對(duì)當(dāng)今在實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題，提出了一系列的教學(xué)措施與建議。此外，在教學(xué)過程中引入了大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，結(jié)果表明此舉進(jìn)一步提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：《云計(jì)算與虛擬化技術(shù)》;云計(jì)算;虛擬化技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）35-0213-02

1 引言

《云計(jì)算與虛擬化技術(shù)》是大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的一門綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，是新時(shí)代新專業(yè)開設(shè)出的一門新課程。課程的大部分知識(shí)都是在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上提出，具有一定的代表性與創(chuàng)新性，目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力[1]。整個(gè)課程將理論與實(shí)踐相結(jié)合，堅(jiān)持“在學(xué)中做，在做中學(xué)”的學(xué)習(xí)理念，讓學(xué)生們真正做到“做”與“學(xué)”的合二為一[2]。通過理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作以及云平臺(tái)使用的方式，讓學(xué)生掌握云計(jì)算與虛擬化技術(shù)的概念、在云平臺(tái)中進(jìn)行云計(jì)算操作以及在VMware中對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行安裝配置及運(yùn)行。

課程主要內(nèi)容包括云計(jì)算的定義和背景、云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)（如分布式計(jì)算、虛擬化技術(shù)、分布式海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、云管理平臺(tái)技術(shù)、并行編程技術(shù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)）、云交付模型（如軟件即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)和容器即服務(wù)）、云部署模式（如公有云、私有云和混合云）、云計(jì)算機(jī)制（如云計(jì)算設(shè)施機(jī)制、云管理機(jī)制和特殊云機(jī)制）、虛擬化相關(guān)知識(shí)、分布式文件系統(tǒng)、分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與并行編程、云安全、云計(jì)算應(yīng)用等。

2 云計(jì)算與虛擬化技術(shù)簡介

云計(jì)算是信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是一場使用分布式和并行思想提供信息技術(shù)服務(wù)的偉大革命。云計(jì)算為用戶提供了一個(gè)可以遠(yuǎn)程訪問的環(huán)境，用于訪問和共享各種網(wǎng)絡(luò)資源[3-5]。通過云計(jì)算，我們可以進(jìn)行資源存儲(chǔ)、文件瀏覽、網(wǎng)上學(xué)習(xí)以及網(wǎng)上娛樂等，這更是進(jìn)一步體現(xiàn)了云計(jì)算具有良好的交互性，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代給使用者帶來了前所未有的體驗(yàn)。

虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的基礎(chǔ)，簡單來說可以用來對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行處理，將計(jì)算機(jī)上的物理資源進(jìn)行分割，形成多種邏輯資源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)同時(shí)運(yùn)行的虛擬服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行聚合，有效地促進(jìn)了用戶的工作效率，節(jié)省用戶的運(yùn)營成本。虛擬化技術(shù)是一種具體的技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。虛擬化技術(shù)與云計(jì)算的相互結(jié)合，能夠讓數(shù)據(jù)得到更加有效的利用，促使科學(xué)技術(shù)為用戶提供更優(yōu)質(zhì)高效的服務(wù)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

3.1 教學(xué)模式落后

在現(xiàn)有的教學(xué)模式下，老師的教學(xué)觀念大多被以“教師為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)模式所束縛，因此在教學(xué)過程中陷入因循守舊、墨守成規(guī)，尤其是對(duì)于一些注重實(shí)驗(yàn)的課程，如果只是一味地給學(xué)生講解各種理論知識(shí)，而不通過實(shí)驗(yàn)的方式使學(xué)生將課程知識(shí)消化掉，這將使得課程沒有任何意義。

計(jì)算機(jī)課程主要是以實(shí)踐為主，因此在教學(xué)過程中分配給實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間應(yīng)該占整個(gè)課程的教學(xué)過程中的較大比重。目前的實(shí)驗(yàn)大部分還是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，就是老師簡單布置一些實(shí)驗(yàn)，但是在正常的教學(xué)過程中，一些老師直接讓學(xué)生仿照課本上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，這樣基本上不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，可以讓學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，這極大地限制了學(xué)生們的創(chuàng)造能力，嚴(yán)重影響了學(xué)生們的成長。此外，課堂上老師不用現(xiàn)代化手段去輔助教學(xué)，從始至終都依靠老師去講述，難以提起學(xué)生們對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)主要以相關(guān)課程的理論講解為主要的教學(xué)模式，普遍采用電子課件以及指導(dǎo)書的方式對(duì)課程的原理與方法進(jìn)行講授，然后同時(shí)配合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程為學(xué)生布置一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，用于對(duì)理論課程學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行更進(jìn)一步理解，但這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)很難滿足學(xué)生的需求，當(dāng)今社會(huì)需要的是創(chuàng)新型實(shí)踐性人才。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊主要體現(xiàn)在，老師講授的大部分學(xué)習(xí)內(nèi)容已經(jīng)與現(xiàn)實(shí)社會(huì)的需要嚴(yán)重脫節(jié)，不能與社會(huì)的發(fā)展保持同步，因?yàn)闀镜闹R(shí)大部分為本專業(yè)領(lǐng)域最基本的理論。由于部分老師教學(xué)理念陳舊，教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式太單一，而計(jì)算機(jī)課程又具有更新速度快，技術(shù)突破性強(qiáng)大，應(yīng)用面廣等特點(diǎn)，因此計(jì)算機(jī)課程需要相應(yīng)的老師擁有全方位的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理論積累，只有這樣才能授予學(xué)生更全面更新穎的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

課堂上學(xué)生不僅通過課本來學(xué)習(xí)理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)也是在課堂上進(jìn)行，現(xiàn)有的云計(jì)算與虛擬化技術(shù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，大部分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。而且，由于課程時(shí)間有限，給學(xué)生們留下的實(shí)際操作時(shí)間都比較短，雖然近些年來虛擬實(shí)驗(yàn)等先進(jìn)的教學(xué)方法被一些老師引入課程，但是總體來說效果提升不大。部分實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師沒有做到與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容千篇一律，無法及時(shí)調(diào)整給學(xué)生安排的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)時(shí)只為學(xué)生講解課堂上的實(shí)驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的一些驗(yàn)證性問題，但是由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，老師不能逐一進(jìn)行指導(dǎo)，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容嚴(yán)重不足。

3.3 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施缺乏

在《云計(jì)算與虛擬化技術(shù)》課程的實(shí)驗(yàn)過程中，部分云計(jì)算環(huán)境的搭建對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求極高，學(xué)生不能通過一般的計(jì)算機(jī)去構(gòu)建環(huán)境。所以只能去學(xué)習(xí)理論知識(shí)，缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際的云計(jì)算操作中，有很多大型的實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)在學(xué)校的機(jī)房里根本沒辦法去進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的情況特別多。如果重新構(gòu)建機(jī)房，將會(huì)產(chǎn)生高昂的成本。

為延長實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用壽命，避免學(xué)生由于自身原因?qū)?shí)驗(yàn)設(shè)備造成損壞，這就要求學(xué)生只有在有相關(guān)課程的情況下才被允許進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，其他情況下使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備則需要提前向?qū)嶒?yàn)室管理人員提出申請(qǐng)。對(duì)于計(jì)算機(jī)類課程是需要通過大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能使學(xué)生真正掌握實(shí)驗(yàn)的原理，如果沒有足夠的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷，僅僅依靠課上學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)是無法積累相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)的，對(duì)學(xué)生來說這也是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)施缺乏而造成的。

高校的計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)室，需要滿足不同專業(yè)的學(xué)生上課的需求，這就涉及學(xué)生與教師網(wǎng)上行為互動(dòng)及應(yīng)用軟件配置，同時(shí)，因?yàn)闄C(jī)房需要滿足各個(gè)專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，這就需要安裝多個(gè)系統(tǒng)，但是高校中為學(xué)生設(shè)置的實(shí)驗(yàn)往往都是一些容易操作、易出結(jié)果、無危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橛行?fù)雜性比較高的實(shí)驗(yàn)是無法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，這也會(huì)影響學(xué)生的動(dòng)手能力。此外，頻繁更換計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不僅會(huì)造成計(jì)算機(jī)資源的消耗，也會(huì)造成一定的人力資源消耗。

4 《云計(jì)算與虛擬化技術(shù)》課程中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

4.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案

本課程從云計(jì)算與虛擬化技術(shù)前沿知識(shí)的應(yīng)用開始，通過講解虛擬化技術(shù)的發(fā)展歷史過程，激發(fā)學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣。再從安裝虛擬機(jī)開始，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)云計(jì)算框架的搭建。此外，通過網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用，讓學(xué)生可以在課下獨(dú)自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免了在自己電腦上因?yàn)榄h(huán)境配置等原因出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)，凸顯出其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。

通過實(shí)踐，可以使學(xué)生對(duì)學(xué)到的理論知識(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的掌握，目前，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為大多數(shù)工程類學(xué)科中的關(guān)鍵，本課程主要通過理論課程學(xué)習(xí)+課后實(shí)踐+云平臺(tái)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式進(jìn)行授課，以基礎(chǔ)理論知識(shí)來輔助實(shí)踐，以課后實(shí)踐來消化和補(bǔ)充基礎(chǔ)理論知識(shí)，使得現(xiàn)有的理論與實(shí)踐內(nèi)容完美結(jié)合，全方位提升學(xué)生對(duì)整個(gè)課程的理解。

4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改進(jìn)

在教學(xué)過程中秉承“在學(xué)中做，在做中學(xué)”的學(xué)習(xí)理念，將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)親自動(dòng)手去解決問題的能力。比如，在實(shí)踐中有些環(huán)境需要用自己的電腦去配置，但在配置過程中因?yàn)槟承┲噶畹氖д`會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)別的結(jié)果，這些結(jié)果與預(yù)計(jì)的結(jié)果不同。這就需要學(xué)生們?nèi)ビ懻撃睦锍霈F(xiàn)了問題，如何去解決問題等等。

提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣，是調(diào)整教學(xué)方案的一個(gè)重要的基礎(chǔ)。有效的學(xué)習(xí)不能局限于書本與課堂，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程也不斷展現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)，可以讓學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)，足不出戶就能找到想要學(xué)習(xí)的知識(shí)，同時(shí)，與現(xiàn)場授課相比，網(wǎng)課具有回放功能的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生可以直接對(duì)有問題的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)。這可以讓學(xué)生們根據(jù)自身的學(xué)習(xí)狀況對(duì)自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，有助于提高自己的綜合技能。但是利用互聯(lián)網(wǎng)使自身能力的提升不只觀看幾個(gè)實(shí)驗(yàn)視頻，而是利用自己的服務(wù)器去搭建實(shí)驗(yàn)視頻中所需要的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，整個(gè)學(xué)習(xí)過程可能會(huì)碰到許多大大小小的問題，通過互聯(lián)網(wǎng)的途徑去解決所遇到的問題，結(jié)果表明學(xué)生收獲更多。

因?yàn)樯险n時(shí)間有限，一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)不能在課堂上去進(jìn)行，這就導(dǎo)致在課堂上很難去積累豐富的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，為了解決這一問題，本課程引入大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，為學(xué)生們開通相應(yīng)的賬號(hào)，這樣學(xué)生們?cè)谡n下也可以進(jìn)行相應(yīng)的知識(shí)學(xué)習(xí)與操作。

4.3 大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的應(yīng)用

隨著云計(jì)算和虛擬技術(shù)的不斷發(fā)展，各種虛擬仿真平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。它主要是在虛擬機(jī)里搭建各種虛擬環(huán)境，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)自動(dòng)初始化為本課程所需要的虛擬環(huán)境。本課程使用的虛擬仿真平臺(tái)為大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

該平臺(tái)涉及運(yùn)維、數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)等多個(gè)方向。學(xué)生們除了可以學(xué)習(xí)課程所要求的實(shí)驗(yàn)之外，也能夠根據(jù)自己的需要選擇自己感興趣的方向進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生可以通過自己的電腦使用賬號(hào)登錄大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，然后選擇自己需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，同時(shí)，如果學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)到的知識(shí)點(diǎn)有一定的疑問，可以與老師和同學(xué)進(jìn)行交流，進(jìn)而解決問題，之后可以選擇重新對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究與操作。

課程中大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的引入，為教學(xué)的效率和學(xué)生們學(xué)習(xí)的效果都起到了很大的積極作用。學(xué)生使用該平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，不受時(shí)間與空間的限制，只需要一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的電腦就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，該平臺(tái)在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中都會(huì)初始化相應(yīng)的虛擬環(huán)境，通過實(shí)驗(yàn)步驟可以達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。學(xué)生可以使用大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)對(duì)課程進(jìn)行線上預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，平臺(tái)內(nèi)操作方便，理論與實(shí)踐窗口相對(duì)應(yīng)，學(xué)習(xí)時(shí)間可以根據(jù)自身?xiàng)l件進(jìn)行規(guī)劃，在學(xué)習(xí)過程中不拘泥于理論，可以隨時(shí)保存進(jìn)度，因而可以保證學(xué)生們能夠高質(zhì)量地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

5 結(jié)語

綜上所述，通過《云計(jì)算與虛擬化技術(shù)》這門課程，學(xué)生們可以更詳細(xì)地了解云計(jì)算與虛擬化技術(shù)的總體理論，同時(shí)也掌握了一些基本的虛擬機(jī)與云計(jì)算環(huán)境的搭建、配置及運(yùn)行，更深入地明白了技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，不斷地發(fā)展。同樣，本文也為不足之處提出了一系列的改進(jìn)，通過大數(shù)據(jù)與人工智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的應(yīng)用，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建效率，為學(xué)生提供了相應(yīng)的便利，這樣不僅可以進(jìn)一步促進(jìn)了教學(xué)工作的展開，更是提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與求知欲。教學(xué)方面，本門課程秉著使學(xué)生們“在學(xué)中做，在做中學(xué)”的學(xué)習(xí)理念，將理論與實(shí)踐進(jìn)一步融合，提高學(xué)生對(duì)前沿知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，從而激發(fā)學(xué)生的潛在優(yōu)勢(shì)。

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