面向智慧校園的計算機實訓云平臺構建

曹莉 姜姍 趙營穎

摘要：由于傳統方法搭建的面向智慧校園的計算機實訓云平臺，在運行過程中資源利用率較低，為此提出面向智慧校園的計算機實訓云平臺構建研究。分析了計算機實訓云平臺構建核心，并且了解了計算機實訓云平臺規劃中存在的問題，結合問題提出面向智慧校園的計算機實訓云平臺構建方法設計。通過模擬平臺協議、布置虛擬機模板，構建計算機實訓網絡環境，設計計算機實訓云平臺中間層，連接平臺數據層與傳輸層，重構實訓資源傳輸路徑，建立實訓云平臺模塊安全運行模式，保證平臺穩定運行，以此完成面向智慧校園的計算機實訓云平臺構建。實驗證明，設計方法構建平臺資源利用率高于傳統方法。

關鍵詞：智慧校園;計算機;實訓云平臺;構建方法

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）15-0050-02

引入了智慧校園建設理念，在校內建設完備性的物聯網，在確保網絡在校內全覆蓋的前提下，構建一個學習與生活一體化的校園環境，從而實現教學過程、科研過程、管理工作等動態化行為有機融合在一起[1]。在此種教學藍圖的描繪下，線上教學模式與學生泛在學習模式成了可能，為此高校提出了以計算機實訓為核心的云平臺建設方法。將傳統教學工作由線下轉移到線上，改善傳統計算機課程實踐教學課時短的問題。本文也將整合被調查校園云平臺的建設現狀，基于智慧校園建設的條件下，提出一種科學合理的計算機實訓云平臺構建方法。

1 計算機實訓云平臺構建核心

計算機實訓云平臺的核心是為學生提供一個線上虛擬操作空間，為教師提供一個實現對傳統課堂拓展的教學渠道。總體來說，云平臺又是一個全面智能化感知與信息集成的綜合平臺，因此要求平臺在構建中面向的對象是全體師生。同時，建設計算機實訓云平臺不僅為了可以提供學生定制化個性化服務，同時也可以實現將計算機技術應用到校內的各個領域，從而實現教育教學相關工作的協作開展[2]。并且，由于智慧校園是一個可以感知外界數據及市場變化趨勢的綜合空間，因此，構建一個計算機云平臺可為學生提供一個在校內與外界進行信息交互的窗口。

2 計算機實訓云平臺規劃中存在的問題

在相關調查與研究中發現，我國教育市場計算機實訓云平臺在構建中仍存在一些顯著的問題。例如，在建設前，尚未制定完善平臺構建框架，對于校內建設現狀的感知仍不夠全面，無法合理應用校內現有資源與成就，因此導致云平臺的建設存在導向性不明確的問題。

整體戰略思想存在誤區，無法基于社會經濟建設協同角度考慮問題，目標的制定較不合理，建設方案僅適用于現下教學工作，無法滿足教學長期可持續發展的需求。同時，也存在云平臺保障措施落實不到位、智慧化程度較低的問題，這些問題均是由于在建設計算機實訓云平臺時，對智慧校園內涵把握不準確所導致的。因此，本文將以此為出發點，面向智慧校園社會背景下，開展計算機實訓云平臺構建方法的設計，充分應用多媒體技術，實現對平臺內資源與教學管理工作進行有序規劃。

3 面向智慧校園的計算機實訓云平臺構建方法

3.1 構建計算機實訓網絡環境

考慮到在構建網絡環境時，僅依靠獨立節點進行網絡資源導入，會出現效率低、信息獲取渠道單一等問題，因此可將選擇的節點作為構建網絡環境的中心[3]。根據校內物聯網的覆蓋范圍，圈定以插入點為中心的環境范圍。按照“3×3”網絡結構，將范圍劃分多個區域，每個區域選擇出一個最佳節點，這樣可以在網絡環境中部署多臺虛擬機，利用多個虛擬機同時獲取線上學習資源，并利用串行通信接口將虛擬機與校內資源共享網站進行連接，自動獲取到數學網站上資源，從而避免實現環境的多參數擁堵的問題。

3.2 面向智慧校園重構實訓資源傳輸路徑

在智慧校園建設的背景下，設計計算機實訓云平臺中間層，該層在平臺中主要用于連接平臺數據層與傳輸層。當云平臺在完成計算機教學資源獲取路徑的定位后，需持續對資源的導入進行合理化分配，為了能實現這一功能，需將定位的資源進行有序集成與傳輸。由于利用虛擬機獲取到的資源量較大，而平臺數據存儲空間有限，極大地增加了平臺數據存儲壓力，因此本章將對平臺中間層與傳輸層進行制定教學任務、教學資源管理及章節實訓內容等資源的規劃。如圖1所示。

如上述圖1所示，在規劃計算機實訓云平臺整體資源管理的基礎上，通過平臺中間層將表示層中多種類型數據執行請求傳輸指令。并將指令經過相應處理，傳輸到數據層。數據層中返回的信息也需要通過中間層傳遞到表示層，反饋給學生或教師等多用戶端使用者，綜合上述流程，設計多類型實訓資源傳輸路徑。此過程需要根據平臺實際應用過程中高校的教學目標、支撐平臺數據傳輸環境等要求，并針對數據層中資源的結構特性以及行為特性兩個方面的特點，對數據層的教學資源數據傳輸流程進行設計。如圖2所示。

如上述圖2所示，平臺中的數據層主要負責管理平臺授權用戶和智慧環境下企業支撐教學數據，同時數據層中的相關信息也是平臺的總數據源。結合智慧校園的建設需求，可在上述基礎上，通過控制器接口的傳輸協議，構建數據檢索與傳輸路徑，從而提高數據層與中間層之間的耦合性，實現對教學資源數據的有序傳輸。

3.3 正確處理實訓云平臺模塊安全運行關系

本文設計的面向智慧校園的計算機實訓云平臺為了滿足，不同學生群體對于計算機課程學習的需要，將云平臺劃分為資源更新管理及平臺安全維護兩個部分，上述兩個部分主要涉及計算機實訓教學課程章節內容介紹、校企合作方式、實訓項目管理等各個方面[4]。在實現數據傳輸的基礎上，為了進一步提高平臺的運行效率，應在保證平臺各個主要功能正常運作的前提條件下，對平臺中的目標功能簡化處理，從而確保云平臺的安全穩定運行。對于計算機實訓云平臺運行模式的具體要求如下：

其一，云平臺在運行中需要為學生、教師等多方用戶提供良好的交互與瀏覽界面、及更全面的實踐學習功能。要求平臺內部的所有計算機實訓資源均由后臺管理員統一管理，并制定與平臺運行相匹配的資源格式，資源分配任務由各個功能子模塊執行。

其二，各個功能模塊應根據智慧校園計算機專業的教學進度及每個月的實際教學情況，進行資源的有序調配，后臺管理員需要整合校內現有資源的邏輯關系，對資源進行安全檢測與評定。同時，校內所有平臺授權用戶，無論學生與教師，均具備在計算機實訓云平臺上查閱、審核自身權限以內的相關資源檢索等權限。在平臺上，教師與學生的身份是相對透明的，也是相對平等的，無論是數據訪問內容，或資源所屬權限均一致。

其三，通過對云平臺中不同功能模塊的審核，可掌握其是否存在危險數據或框架漏洞。例如，實訓項目資源經過中間層審核后，通過云平臺自動進入到數據傳輸流程中，這一過程云平臺具備對項目審核中評審人員及信息上傳人員各項信息的自動登記功能，一旦由于某個項目問題導致平臺運行漏洞，平臺可立即圈定資源所屬人，此種平臺運行方式在一定程度上為平臺運行提供了保障。

本文設計的面向智慧校園的計算機實訓云平臺，共分為表示層、數據層和中間層，其中表示層中的用戶登錄、瀏覽與功能界面由客戶端瀏覽器實現，不做過多說明，因此通過上述對網絡環境的構建、數據運輸路徑的選擇、安全運行關系的處理，完成計算機實訓云平臺構建方法的設計與研究。

4 對比實驗

本文從驗證設計面向智慧校園的計算機實訓云平臺構建方法的可行性角度出發，設計一組對比實驗，參照對象為傳統方法，利用兩種方法構建計算機實訓云平臺。為了保證實驗結果的有效性，構建的兩個平臺運行采用相同的配置。

在設計的實驗環境中對兩種方法構建的平臺資源利用率進行比較，平臺資源利用率越高，表示計算機實訓云平臺各個服務的穩定性越高，將其作為兩種平臺構建方法的實驗指標。實驗中令100個平臺用戶使用計算機實訓云平臺，并向云平臺發生服務請求，用戶發送服務請求頻率為0.56Hz，每個用戶共發送5個服務請求，每個服務請求預計占用平臺資源0.2%，預計若要實現所有服務請求，平臺各個節點資源占用量為80%。利用GSddf軟件計算出平臺各個節點資源利用率，對兩種計算機實訓平臺構建方法進行對比，實驗結果如表1所示。

從上表1可以看出，應用設計方法構建的計算機實訓云平臺資源利用率高于傳統方法，并且也高于預期設定的目標，可以有效降低平臺資源的占用量，提高平臺資源利用率，保證平臺高速穩定運行，因此實驗證明了本文設計的構建方法適用于面向智慧校園的計算機實訓平臺。

5 結束語

計算機是高校實踐課程教學體系的關鍵構成部分，為了提高學生在學習中的實踐能力，本文開展了面向智慧校園的計算機實訓云平臺構建方法設計，并采用將本文方法與傳統方法進行對比的方式，驗證本文方法構建的平臺更具備適用性。在后期的研究中，將在本文提出功能的基礎上，持續增設線上聊天室、虛擬仿真操作等功能，從資源優化開發角度，對平臺多層結構進行設計，從而實現對平臺延展性能的提高，希望通過本文的研究，為高校后期相關教學工作提供指導。

參考文獻：

[1] 翁湦元，單杏花，閻志遠，等.基于Kubernetes的容器云平臺設計與實踐[J].鐵路計算機應用，2019，28（12）：49-53.

[2] 耿健.省級公共數字文化綜合服務平臺建設芻議——以江蘇圖書館云平臺為例[J].河南圖書館學刊，2019，39（11）：64-66.

[3] 雷小星，劉君，高多多，等.基于SaaS的水利工程云平臺服務模式研究[J].廣東水利電力職業技術學院學報，2018，16（4）：12-15.

[4] 曹素麗，楊延廣，張翠軒.以學生為中心的“Hadoop大數據平臺”課程的教學設計[J].微型電腦應用，2019，35（11）：11-14.

【通聯編輯：張薇】