《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》課程線上實驗教學(xué)研究

摘要：受到新冠肺炎疫情的影響，各大高校逐步有序地開展線上教學(xué)也成為近幾年來的一種趨勢，在此期間線上實驗教學(xué)的重要性也逐漸凸顯出來，因此尋求一個便捷實用的線上實驗教學(xué)平臺至關(guān)重要。《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》是我校計算機專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，它是一門理論與實踐操作相結(jié)合的課程。在遵循教學(xué)各項規(guī)定的前提下，通過藍橋云課平臺設(shè)計了《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》這門課的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，最后通過學(xué)生的反饋和成績對線上實驗教學(xué)進行總結(jié)和反思。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)；線上實驗教學(xué)；藍橋云課

一、引言

現(xiàn)今國內(nèi)大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，并且伴隨著國際科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展變幻莫測的復(fù)雜局勢，國務(wù)院、教育部近年來相繼出臺了一系列高等教育教學(xué)指導(dǎo)意見及政策等，有力地推動了高等教育內(nèi)涵式發(fā)展且實踐教育教學(xué)的重要性在其中也逐步得到提升。2018年1月，教育部發(fā)布《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準》，要求計算機類專業(yè)的主要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)“在教學(xué)過程中為全體學(xué)生提供穩(wěn)定的參與工程實踐的平臺和環(huán)境”。2019年4月，教育部發(fā)布《教育部辦公廳關(guān)于實施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的通知》，強調(diào)不斷完善協(xié)同育人和實踐教學(xué)機制，強化實踐教學(xué)，不斷提升人才培養(yǎng)的目標達成度和社會滿意度。2022年10月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加強新時代高技能人才隊伍建設(shè)的意見》，強調(diào)了要加大高技能人才培養(yǎng)力度。實踐育人是要在整個教育過程中突出教育的實踐屬性，促使學(xué)生在接受實踐教育過程中實現(xiàn)自主參與和自主教育[1]。因此，實踐教學(xué)在培養(yǎng)現(xiàn)代高素質(zhì)高技能人才上的重要性也不容忽視。

近幾年，受到新冠肺炎疫情的影響，各大高校的實驗實踐教學(xué)逐漸從“線下”轉(zhuǎn)移到“線上”。對計算機專業(yè)來說，學(xué)生要有機會參與基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)、應(yīng)用硬件系統(tǒng)等相關(guān)課程的實踐[2]，因此，疫情環(huán)境下線上實驗實踐教學(xué)對計算機專業(yè)的學(xué)生來說是不可或缺的。線上實驗實踐教學(xué)遇到的挑戰(zhàn)和困難也逐步地凸顯出來。在互聯(lián)網(wǎng)運維中，由于涉及分布式服務(wù)器的配置操作，因此線下配置實驗操作環(huán)境較為繁瑣，且線下實驗教學(xué)需要學(xué)生坐在學(xué)校特定的機房里，使用專門配備的計算機進行如HDFS分布式文件管理、Hadoop分布式計算、Docker容器編排與部署等技術(shù)，這就受到了上課時間和上課地點的約束。如果線上實驗教學(xué)完全依靠學(xué)生用自己的計算機來進行實驗操作，由于計算機不具備安裝分布式系統(tǒng)或者安裝容器編排軟件的條件而導(dǎo)致無法進行實驗，因此為了讓學(xué)生能順利進行線上實驗，需要尋找一個不需要進行本地配置、能在線運行的線上實驗教學(xué)平臺。藍橋云課在線實驗教學(xué)平臺是一個IT技術(shù)在線實訓(xùn)平臺，可以為高校計算機等相關(guān)專業(yè)學(xué)生和教師提供在線實踐課程、虛擬實驗環(huán)境和實驗實訓(xùn)服務(wù)。藍橋云課平臺完全能滿足《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》線上實驗教學(xué)的條件，因此選擇它作為這門課的線上實驗平臺。

二、《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》課程概況

《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》是我校為計算機專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的一門48學(xué)時的本科生課程，其中理論教學(xué)占40學(xué)時，實驗教學(xué)占8學(xué)時。在學(xué)習(xí)這門課之前需要先修操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用和Web前端開發(fā)技術(shù)等課程。通過學(xué)習(xí)這門課，希望能達到以下目標：①讓學(xué)生可以理解互聯(lián)網(wǎng)運維在軟件開發(fā)中的重要意義，理解軟件開發(fā)的個體軟件過程，掌握軟件開發(fā)流程，了解一切皆是服務(wù)的概念和典型IT服務(wù)標準，掌握大數(shù)據(jù)運維管理中的配置管理、系統(tǒng)管理、故障管理、性能管理、安全管理、高可用性管理、應(yīng)用變更管理、服務(wù)資源管理，并能夠運用常見運維工具鏈通過綜合信息對互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進行運維調(diào)試、監(jiān)控、分析、解釋，并分析其局限性。②讓學(xué)生能夠理解并掌握云原生與容器技術(shù)以及容器編排技術(shù)的工作原理以及相關(guān)知識、Docker/Kubernetes框架的體系結(jié)構(gòu)以及基于容器技術(shù)和容器編排技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)自動化部署方法，針對自動化部署的需求編寫Dockerfile設(shè)計容器并通過Jenkins自動化部署。③讓學(xué)生能夠理解并掌握Hadoop大數(shù)據(jù)分析框架運維的工作原理以及相關(guān)知識，理解并掌握HDFS、YARN、MapReduce的概念及核心技術(shù)，能夠運用上述技術(shù)進行綜合系統(tǒng)設(shè)計，并在設(shè)計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。④讓學(xué)生能夠獨立完成大數(shù)據(jù)運維系統(tǒng)的構(gòu)建并撰寫實驗報告，提高綜合分析復(fù)雜工程問題能力，在構(gòu)建系統(tǒng)以及分析撰寫過程中克服畏難情緒，積極探索，無抄襲行為。通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)安全管理的學(xué)習(xí)，能夠堅持總體國家安全觀。

這門課的實驗內(nèi)容主要分為四個部分：測試Linux相關(guān)命令操作、配置Zabbix監(jiān)控Nginx Web服務(wù)、配置容器管理技術(shù)和配置Hadoop大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。通過學(xué)習(xí)實驗部分的內(nèi)容，要求學(xué)生獨立完成大數(shù)據(jù)運維系統(tǒng)的構(gòu)建并撰寫實驗報告，提高綜合分析復(fù)雜工程問題能力，在構(gòu)建系統(tǒng)以及分析撰寫過程中克服畏難情緒，積極探索。

三、《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》課程線上實驗教學(xué)設(shè)計

本節(jié)以《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》課程的核心—Docker應(yīng)用開發(fā)為例，詳細描述在藍橋云課平臺上實驗教學(xué)的線上實驗教學(xué)經(jīng)驗。

（一）設(shè)計思想

Docker實戰(zhàn)課程適用于有一定Linux基礎(chǔ)的學(xué)生，該課程實操性較強，因此主要通過藍橋云課平臺幫助學(xué)生在動手實踐的同時扎實理論基礎(chǔ)。該課程設(shè)計主要教學(xué)內(nèi)容包括Docker基本用法、Docker容器管理、Docker鏡像管理、Docker存儲管理、Docker網(wǎng)絡(luò)管理、Docker安全管理、Docker運行MongoDB及Redis、基于Docker API開發(fā)應(yīng)用這些實際操作課程。

（二）Docker基本用法課程設(shè)計

該課程主要通過介紹Docker中如鏡像、容器、倉庫等基本概念，并通過使用Docker進行實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署加深學(xué)生對Docker的理解，并安排線上虛擬機幫助學(xué)生安裝容器，并且用Docker運行一些簡單的案例。

（三）Docker管理課程設(shè)計

這部分課程主要包含

①使用Docker創(chuàng)建容器、對創(chuàng)建的容器進行啟動與停止，并通過具體的任務(wù)幫助學(xué)生動手創(chuàng)建容器并連接容器，通過交互式命令管理容器的生命周期，查看容器的元數(shù)據(jù)。

②Docker鏡像管理，包括搜索、拉取鏡像，構(gòu)建及刪除鏡像。

③Docker存儲管理，了解在容器中將Docker主機掛載到容器中的三種方式，分別為卷，綁定掛載和臨時文件系統(tǒng)，讓同學(xué)通過交互式命令了解不同數(shù)據(jù)存儲的方式以及應(yīng)用場景，并且能夠進行數(shù)據(jù)卷的備份和恢復(fù)。

④Docker網(wǎng)絡(luò)管理，讓學(xué)生了解Docker的不同網(wǎng)絡(luò)模式，如橋接網(wǎng)絡(luò)和自定義網(wǎng)絡(luò)，并且通過容器的端口映射部署不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并通過自定義網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)容器互聯(lián)。

⑤Docker安全管理，讓學(xué)生使用證書加固Docker Daemon安全，學(xué)習(xí)設(shè)置特級運行容器并設(shè)置容器權(quán)限的白名單。

（四）Docker實際應(yīng)用開發(fā)

這部分課程主要使用兩個實際案例幫助學(xué)生了解并開發(fā)Docker相關(guān)應(yīng)用。

①使用Docker運行MongoDB和Redis。MongoDB是一個基于分布式文件存儲的數(shù)據(jù)庫，為WEB應(yīng)用提供可擴展的高性能數(shù)據(jù)存儲解決方案。MongoDB介于關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間，功能豐富、易部署、易使用，存儲數(shù)據(jù)非常方便。Redis是一個開源的日志型、Key-Value數(shù)據(jù)庫，使用ANSI C語言編寫，并支持多種語言的API。本實驗讓學(xué)生通過創(chuàng)建Dockerfile來安裝這兩個數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)一些簡單的增刪查改操作。

②使用Docker搭建WordPress。WordPress是一種使用PHP語言開發(fā)的博客平臺，用戶可以在支持PHP和MySQL數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器上架設(shè)屬于自己的網(wǎng)站，也可以將WordPress用作內(nèi)容管理系統(tǒng)。本實驗讓學(xué)生編寫Dockerfile創(chuàng)建一個WordPress應(yīng)用，并基于此開發(fā)自己的博客平臺。

四、線上實驗教學(xué)的效果

本次針對19級計算機專業(yè)74名本科生進行線上實驗教學(xué)，96%以上的學(xué)生能順利完成并取得較好的成績。部分學(xué)生的留言：“挺喜歡這個課程中間夾雜的輕松一下，很有趣”“學(xué)習(xí)收獲很多，很有意思，繼續(xù)努力加油”“根據(jù)老師一步步地指導(dǎo)，感覺操作起來沒有難度，但是要讓自己立馬回過頭來完成整個的操作，還是比較困難的，需要自己課后多下功夫，花費時間多多熟悉課上所學(xué)的知識點”。從以上學(xué)生的反饋和最終成績來看，大部分學(xué)生認為有興趣學(xué)并能將學(xué)習(xí)的內(nèi)容熟練地應(yīng)用，在實驗過程中可以逐步提高學(xué)生分析復(fù)雜工程問題能力。除了在藍橋云課上讓學(xué)生學(xué)習(xí)實驗教學(xué)內(nèi)容，教師也會通過線下答疑、微信、QQ等方式與學(xué)生進行全方位的溝通，確保最大程度地讓學(xué)生能學(xué)會、學(xué)懂、學(xué)以致用。綜合來看，本次線上實驗教學(xué)達到了預(yù)期的教學(xué)效果。

五、結(jié)束語

這次基于藍橋云課的《互聯(lián)網(wǎng)運維技術(shù)》課程線上實驗教學(xué)證明運用該平臺進行線上實驗教學(xué)可以達到預(yù)期的教學(xué)效果。從線上實驗教學(xué)來看，教師們應(yīng)該思考怎樣更好地運用新技術(shù)新理念，才能適應(yīng)新形勢、新環(huán)境下教育模式的改變。

線上教學(xué)一方面可以提高教師的工作效率，但是另一方面由于網(wǎng)絡(luò)的原因拉開了和學(xué)生之間的距離，因此教師還需要進一步去探索更加完善、更加有效的教學(xué)模式。

作者單位：謝云欣 常州大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院 "能源學(xué)院

朱晨陽 常州大學(xué)計算機與人工智能學(xué)院

李婷 潘海俊 常州聯(lián)影智融醫(yī)療科技有限公司

參 "考 "文 "獻

[1]申紀云.高校實踐育人的深度思考[J].中國高等教育，2012（Z2）：11-14.

[2]蔣宗禮.本科工程教育：聚焦學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2016（11）：27-30，84.