淺談大數據時代高校計算機實驗室建設的變革

王濤

摘要：在大數據時代下，計算機實驗室建設已經成為高校管理的重要組成部分。本文在詳細了解高校大數據計算機實驗室建設需求的基礎上，提出了實驗室建設方案，包括物聯網體系建設、打造智慧計算機實驗室等，最后對實驗室管理方案進行解讀，希望為全面提高計算機實驗室建設能力奠定基礎。

關鍵詞：大數據;高校;計算機實驗室;物聯網

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0155-02

現階段大數據技術的應用與推廣已經成為不可阻擋的趨勢，在這一背景下，高校應該主動順應信息技術發展潮流，實現實驗、科研以及教學的結合，在彰顯大數據技術優勢的基礎上，探索新的工作模式，這樣才能更好地適應未來教育需求。其中計算機實驗室作為高校信息化改革的前沿陣地，更應該把握大數據技術的發展趨勢并進行創新發展，最終更好地服務高校師生。

1 大數據背景下高校計算機實驗室建設需求分析

1.1 傳統計算機實驗室現狀

目前在信息技術快速發展的情況下，各地高校紛紛立足于信息化技術制定了信息化教學方案，確保在計算機實驗室內能夠實現教育資源的共享。但是在實施階段還存在一定的不足，主要表現為以下幾方面：1）實驗室所采購的電腦硬件設施在性能上存在差異，部分實驗室的設備陳舊，性能不滿足當前教育教學需求;2）高校的計算機實驗室承擔了全校的計算機公共課程，因此相關設備的利用率高，而在高利用率下，設備的損毀率長期保持較高水平;3）部分學生的網絡安全知識匱乏，在計算機實驗室內經常會使用移動硬盤、U盤等設備，而這些設備存在被病毒感染的風險，而導致電腦中毒，嚴重時可能發展為局域網中毒，導致計算機實驗室運行癱瘓[1]。

1.2 大數據技術可進一步強化計算機實驗室的功能

從功能定位上來看，高校計算機實驗室要滿足日常教育的需要，而隨著大數據技術的進一步推廣，計算機實驗室需要在數字化資源共享的基礎上進一步提高各類數據資源的管理能力，通過通信技術、云計算等方法，構建良好的實驗室環境，使計算機實驗室的功能更加強大。因此在大數據技術的支持下，計算機實驗室應該具備以下功能：

1）能夠完成數據的快速處理、分析與編輯等功能，在數據處理期間能夠通過服務集群的方法，在大數據的支持下實現專項項目管理，提高管理效率;2）計算機實驗室在大數據技術的支持下，可以為全體師生提供針對性服務，包括基于大數據的實驗資源、數據處理平臺等;也能創設不同的實驗環境，滿足不同的實驗處理需求;3）大數據下，計算機實驗室能夠圍繞計算機教育要求，實現不同課程之間的結合，最終全面強化實驗室服務能力，滿足高校教育需求;相關智能化技術的出現，使大數據技術的融合更加緊迫[2]。

2 大數據背景下高校計算機實驗室的建設方案

2.1 建設方案的總體框架

在總體框架的設計上，根據大數據的技術要求，相關人員在計算機實驗室建設中應該兼顧可靠、開放、可拓展等功能，進一步提高實驗室的服務能力，所以為了能夠更好地適應未來計算機實驗室的教育需求，本文所設計的整體框架應該包括以下幾方面內容：

1）核心數據中心。核心數據中心用于存儲大數據下高校計算機實驗室的相關數據，是整個系統的核心，對其他功能的實現產生直接影響。

2）智慧計算機實驗室。實現智能化技術與大數據技術的結合，能夠對計算機實驗室的日常運行情況進行資料統計，并完成項目管理、任務管理等個性化職能。

3）物聯網體系建設。是指對實驗室內計算機、網絡設備、存儲設備的統一管理，通過構建物聯網結構，實現對相關設備的集成化管理。

通過對上述三方面內容的重點規劃，能夠使高校計算機實驗室的建設方案更加合理，不僅能夠充分發揮大數據技術的優勢，能夠提高資源調配水平，保證相關設備的使用效率，為實現數據共享奠定基礎，因此能夠更好地滿足未來高校計算機教育需求。

2.2 核心數據中心建設

為適應大數據技術的技術要求，核心數據中心是整個計算機實驗室的“心臟”，其功能對于實驗室功能以及大數據管理水平產生直接影響。所以在實驗室建設中，應該重點包括實驗室通用服務器、教育資源服務器、實訓服務器等內容，由若干個具有高性能的服務器組成。在技術應用環境，通過服務器虛擬化技術構建資源池，該資源池的主要功能是提供動態分配功能，能夠為計算機實驗室提供各類虛擬服務以及托管服務等，并能夠集成各種個性化功能，是未來高校計算機實驗室發展的必然趨勢。

在核心數據庫中心建設中，該數據庫的結構分為：底層為物理服務器，能夠提供存儲、計算等功能，使服務器虛擬技術可以構建虛擬資源池，以滿足個性化應用要求。上層為個性化功能模塊，包括通用公共實驗室、教學資源-實訓平臺、學科重點實驗室等，該實驗室不同功能的界定如表1所示。

2.3 智慧計算機實驗室的構建

大數據技術具有更強的數據處理能力，使智慧計算機實驗室建設成為可能，為現階段多數學者研究認為，智慧實驗室是未來計算機實驗室發展的必然方向，而實驗室作為高校教育體系中的重要組成部分，承擔著高校計算機的公共教學等基本任務要求，是提高學生計算機操作能力的關鍵[3]。通過大數據的支持，智慧計算機實驗室能夠形成規范數據，在提高相關設備使用效率的基礎上，完善實驗室的功能。

2.3.1 大數據互聯層建設

在計算機實驗室建設中，大數據互聯層承擔起承上啟下的作用，其中任何數據的傳遞與獲取都需要互聯網的支持，所以為了能夠更好地滿足該功能要求，大數據互聯網應該承擔著預定的傳輸任務，在將相關數據匯總至數據平臺后，根據教育教學的個性化需求進行調整。例如在大數據互聯網層上，實驗室可承擔班級安排、排課、試題、作業等多種需求。同時在非課時時間，計算機實驗室自由開放管理，能夠記錄學生的上級時間、次數等;也可以對實驗室的相關機器設備進行控制，或者提供登錄信息統計、狀態識別等個性化功能。

上述各類數據的來源存在明顯不同，因此其數據格式會出現差異，這是大數據互聯層建設中需要重點考慮的問題。所以在實驗室建設中應該對各類信息的連接進行整合，確保能夠提供大量的個性化數據，保證正常運行。例如可結合計算機實驗室的具體情況，選擇Zigee、Wi-fi、雙絞線、RS-232等連接模式。

2.3.2 大數據智慧層建設

智慧層建設已經成為影響計算機實驗室建設的重要內容，而其中的核心，就是智慧數據的管理中心上。例如可在大數據智慧層建設中間定義管理模塊，該模塊能夠用于自由定義中心時間編組，在預定義觸發事件以及預案組合的基礎上，自動與相關人員進行匹配，使教師可以快速了解計算機實驗室的基本情況，實現針對性管理。

而為了能夠彰顯大數據技術的優勢，高校應該發揮自身作用，盡可能地規范各類數據處理過程，在實現全高校計算機數據匯聚的基礎上，統一上傳至數據中心，完成數據轉換、分析等功能，最終幫助教師優化計算機實驗室的管理過程，保證工作效率。具體而言，這個過程為：通過物聯網上傳計算機實驗室考勤、學生進出情況，獲得學生的出勤數據，而結合同一時間反饋的計算機實驗室內相關設備使用情況，識別學生上課情況。同時在大數據智慧層建設中，可結合智能化管理要求，提取實驗室設備、場所以及環境等數據，使教師可以第一時間了解每個設備的運行情況，規范了實驗室內相關設備的維護、管理過程，提高了設備管理能力[4]。最后大量數據的積累也能為計算機實驗室的綜合評估提供詳細的數據支持，這是保證實驗室正常運行的關鍵。

2.4 物聯網體系建設

大數據的典型特征，就是具有更強的數據編輯與處理能力，而為了能充分彰顯該技術的優勢，本文認為需要在物聯網平臺的基礎上進一步完善計算機實驗室的相關功能，這是強化實驗室運行能力的關鍵。

物聯網平臺的建設，就是實現計算機實驗室的服務器、終端、云系統等資源虛擬化，依托物聯網的集成優勢實現“云教學”。與傳統教育模式相比，“云教學”的教學氛圍更好，學生學習積極性得到保證，且資源利用率顯著提高。在此技術上，實現實驗室用戶的“私有云”，不僅能夠為師生提供個性化服務，也能有效減少病毒入侵等造成的損失，并保證了師生用戶的隱私。在該技術體系上，物聯網依靠無線互聯技術實現信息資料傳播，在連接制動器、控制器、傳感器等，動態捕捉計算機實驗室的相關資料，并將視頻資料以數字信號的方法做加密、傳輸后，使教師可以更好地掌握計算機實驗室基本情況。同時其他功能模塊的存在也能提供個性化服務，例如在物聯網平臺上增設門禁系統，確保實驗室安全;通過傳感器系統，監測實驗室的溫度濕度變化等。總體而言，上述功能的出現，為計算機實驗室的集成控制與管理奠定基礎。

3 大數據下高校計算機實驗室的管理方案

考慮到大數據的特殊性，高校計算機實驗室在建設過程中應該進一步明確相關管理方案，這樣才能使實驗室建設的資源調配、課程設置、資源權限、實驗考核等結合在一起，使計算機實驗室的功能達到預期水平。所以為實現該目標，在計算機實驗室管理中也應該發揮大數據技術優勢，從以下幾方面進行改進：

1）云服務平臺。在大數據下，云服務平臺能夠對各類數據做識別處理，并記錄實驗室內學生的反饋結果。例如在云服務平臺可依靠大數據技術，完成任務發布、分解、課堂測試、測試結果驗收等個性化功能，并與線下教育活動相結合，保證了師生的時間能力。

2）云計算管理平臺。該平臺的主要功能是為計算機實驗教學提供相應的數據資源與素材，在云平臺上所存儲的相關設計素材、教學案例以及數據庫等，都可以根據計算機實驗室教學進程有計劃提供，并且大數據的出現保證了云平臺與實驗室之間的無縫對接，提高了數據庫的資源利用效率。

3）虛擬平臺。在云計算管理平臺的基礎上，通過將計算機實驗的數據以及存儲資源進行發布，依托數字化技術，實現實驗室物理資源向虛擬資源的轉換。其間能夠根據用戶的個性化需求，提供云桌面服務等。本文所介紹的虛擬平臺能夠支持云桌面基礎架構，使大數據資源的接入更加穩固、有效，移動能力強，所以可以有效滿足當前高校教育工作中跨學科、跨專業之間的實驗室課程對接，提供了強力有效的技術對接。

4 結束語

在大數據技術的支持下，高校計算機實驗室建設已經進入新的發展階段，所以為了能夠更好地適應未來高校教育需求，相關人員需要充分了解大數據技術的特征以及技術要求，在充分發掘大數據技術優勢的基礎上，遵照預見性要求，預測未來高校計算機實驗室的教育工作需求，最終實現大數據技術與實驗室建設的有效結合，推動實驗室智能化發展，最終更好地服務于全校師生。

參考文獻：

[1] 裴斐，金秋.試論大數據背景下高校計算機專業實驗室建設及管理[J].創新創業理論研究與實踐，2020，3（12）：159-160.

[2] 段毛毛.新工科教育下計算機實驗室的建設與管理[J].電腦知識與技術，2020，16（3）：240-241，248.

[3] 俞興木.淺析云計算在高校計算機實驗室建設中的應用[J].信息記錄材料，2019，20（11）：197-198.

[4] 孔璐.在大數據背景下高校計算機專業實驗室建設及管理研究[J].農家參謀，2019（13）：273.

【通聯編輯：唐一東】