《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》課程線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)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(kāi)展線(xiàn)上教學(xué)也成為近幾年來(lái)的一種趨勢(shì)，在此期間線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性也逐漸凸顯出來(lái)，因此尋求一個(gè)便捷實(shí)用的線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)至關(guān)重要。《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》是我校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)必修課，它是一門(mén)理論與實(shí)踐操作相結(jié)合的課程。在遵循教學(xué)各項(xiàng)規(guī)定的前提下，通過(guò)藍(lán)橋云課平臺(tái)設(shè)計(jì)了《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》這門(mén)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，最后通過(guò)學(xué)生的反饋和成績(jī)對(duì)線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行總結(jié)和反思。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)；線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)；藍(lán)橋云課

一、引言

現(xiàn)今國(guó)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(guó)際科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展變幻莫測(cè)的復(fù)雜局勢(shì)，國(guó)務(wù)院、教育部近年來(lái)相繼出臺(tái)了一系列高等教育教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)及政策等，有力地推動(dòng)了高等教育內(nèi)涵式發(fā)展且實(shí)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(zhuān)業(yè)類(lèi)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》，要求計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)“在教學(xué)過(guò)程中為全體學(xué)生提供穩(wěn)定的參與工程實(shí)踐的平臺(tái)和環(huán)境”。2019年4月，教育部發(fā)布《教育部辦公廳關(guān)于實(shí)施一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)“雙萬(wàn)計(jì)劃”的通知》，強(qiáng)調(diào)不斷完善協(xié)同育人和實(shí)踐教學(xué)機(jī)制，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，不斷提升人才培養(yǎng)的目標(biāo)達(dá)成度和社會(huì)滿(mǎn)意度。2022年10月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代高技能人才隊(duì)伍建設(shè)的意見(jiàn)》，強(qiáng)調(diào)了要加大高技能人才培養(yǎng)力度。實(shí)踐育人是要在整個(gè)教育過(guò)程中突出教育的實(shí)踐屬性，促使學(xué)生在接受實(shí)踐教育過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自主參與和自主教育[1]。因此，實(shí)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(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)逐漸從“線(xiàn)下”轉(zhuǎn)移到“線(xiàn)上”。對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，學(xué)生要有機(jī)會(huì)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(shí)踐[2]，因此，疫情環(huán)境下線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是不可或缺的。線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)遇到的挑戰(zhàn)和困難也逐步地凸顯出來(lái)。在互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維中，由于涉及分布式服務(wù)器的配置操作，因此線(xiàn)下配置實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境較為繁瑣，且線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要學(xué)生坐在學(xué)校特定的機(jī)房里，使用專(zhuān)門(mén)配備的計(jì)算機(jī)進(jìn)行如HDFS分布式文件管理、Hadoop分布式計(jì)算、Docker容器編排與部署等技術(shù)，這就受到了上課時(shí)間和上課地點(diǎn)的約束。如果線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)完全依靠學(xué)生用自己的計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，由于計(jì)算機(jī)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(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此為了讓學(xué)生能順利進(jìn)行線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)，需要尋找一個(gè)不需要進(jìn)行本地配置、能在線(xiàn)運(yùn)行的線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。藍(lán)橋云課在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是一個(gè)IT技術(shù)在線(xiàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，可以為高校計(jì)算機(jī)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生和教師提供在線(xiàn)實(shí)踐課程、虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)服務(wù)。藍(lán)橋云課平臺(tái)完全能滿(mǎn)足《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的條件，因此選擇它作為這門(mén)課的線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

二、《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》課程概況

《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》是我校為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)大三學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)48學(xué)時(shí)的本科生課程，其中理論教學(xué)占40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占8學(xué)時(shí)。在學(xué)習(xí)這門(mén)課之前需要先修操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用和Web前端開(kāi)發(fā)技術(shù)等課程。通過(guò)學(xué)習(xí)這門(mén)課，希望能達(dá)到以下目標(biāo)：①讓學(xué)生可以理解互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維在軟件開(kāi)發(fā)中的重要意義，理解軟件開(kāi)發(fā)的個(gè)體軟件過(guò)程，掌握軟件開(kāi)發(fā)流程，了解一切皆是服務(wù)的概念和典型IT服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，掌握大數(shù)據(jù)運(yùn)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(yùn)用常見(jiàn)運(yùn)維工具鏈通過(guò)綜合信息對(duì)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)維調(diào)試、監(jiān)控、分析、解釋?zhuān)⒎治銎渚窒扌浴＂谧寣W(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(shí)、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(dòng)化部署方法，針對(duì)自動(dòng)化部署的需求編寫(xiě)Dockerfile設(shè)計(jì)容器并通過(guò)Jenkins自動(dòng)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(yùn)維的工作原理以及相關(guān)知識(shí)，理解并掌握HDFS、YARN、MapReduce的概念及核心技術(shù)，能夠運(yùn)用上述技術(shù)進(jìn)行綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。④讓學(xué)生能夠獨(dú)立完成大數(shù)據(jù)運(yùn)維系統(tǒng)的構(gòu)建并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提高綜合分析復(fù)雜工程問(wèn)題能力，在構(gòu)建系統(tǒng)以及分析撰寫(xiě)過(guò)程中克服畏難情緒，積極探索，無(wú)抄襲行為。通過(guò)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)安全管理的學(xué)習(xí)，能夠堅(jiān)持總體國(guó)家安全觀。

這門(mén)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要分為四個(gè)部分：測(cè)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(guò)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)部分的內(nèi)容，要求學(xué)生獨(dú)立完成大數(shù)據(jù)運(yùn)維系統(tǒng)的構(gòu)建并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提高綜合分析復(fù)雜工程問(wèn)題能力，在構(gòu)建系統(tǒng)以及分析撰寫(xiě)過(guò)程中克服畏難情緒，積極探索。

三、《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》課程線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

本節(jié)以《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》課程的核心—Docker應(yīng)用開(kāi)發(fā)為例，詳細(xì)描述在藍(lán)橋云課平臺(tái)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

（一）設(shè)計(jì)思想

Docker實(shí)戰(zhàn)課程適用于有一定Linux基礎(chǔ)的學(xué)生，該課程實(shí)操性較強(qiáng)，因此主要通過(guò)藍(lán)橋云課平臺(tái)幫助學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐的同時(shí)扎實(shí)理論基礎(chǔ)。該課程設(shè)計(jì)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(chǔ)管理、Docker網(wǎng)絡(luò)管理、Docker安全管理、Docker運(yùn)行MongoDB及Redis、基于Docker API開(kāi)發(fā)應(yīng)用這些實(shí)際操作課程。

（二）Docker基本用法課程設(shè)計(jì)

該課程主要通過(guò)介紹Docker中如鏡像、容器、倉(cāng)庫(kù)等基本概念，并通過(guò)使用Docker進(jìn)行實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署加深學(xué)生對(duì)Docker的理解，并安排線(xiàn)上虛擬機(jī)幫助學(xué)生安裝容器，并且用Docker運(yùn)行一些簡(jiǎn)單的案例。

（三）Docker管理課程設(shè)計(jì)

這部分課程主要包含

①使用Docker創(chuàng)建容器、對(duì)創(chuàng)建的容器進(jìn)行啟動(dòng)與停止，并通過(guò)具體的任務(wù)幫助學(xué)生動(dòng)手創(chuàng)建容器并連接容器，通過(guò)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(chǔ)管理，了解在容器中將Docker主機(jī)掛載到容器中的三種方式，分別為卷，綁定掛載和臨時(shí)文件系統(tǒng)，讓同學(xué)通過(guò)交互式命令了解不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式以及應(yīng)用場(chǎng)景，并且能夠進(jìn)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(guò)容器的端口映射部署不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并通過(guò)自定義網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)容器互聯(lián)。

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

（四）Docker實(shí)際應(yīng)用開(kāi)發(fā)

這部分課程主要使用兩個(gè)實(shí)際案例幫助學(xué)生了解并開(kāi)發(fā)Docker相關(guān)應(yīng)用。

①使用Docker運(yùn)行MongoDB和Redis。MongoDB是一個(gè)基于分布式文件存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，為WEB應(yīng)用提供可擴(kuò)展的高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。MongoDB介于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間，功能豐富、易部署、易使用，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)非常方便。Redis是一個(gè)開(kāi)源的日志型、Key-Value數(shù)據(jù)庫(kù)，使用ANSI C語(yǔ)言編寫(xiě)，并支持多種語(yǔ)言的API。本實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生通過(guò)創(chuàng)建Dockerfile來(lái)安裝這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的增刪查改操作。

②使用Docker搭建WordPress。WordPress是一種使用PHP語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的博客平臺(tái)，用戶(hù)可以在支持PHP和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)驗(yàn)讓學(xué)生編寫(xiě)Dockerfile創(chuàng)建一個(gè)WordPress應(yīng)用，并基于此開(kāi)發(fā)自己的博客平臺(tái)。

四、線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果

本次針對(duì)19級(jí)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)74名本科生進(jìn)行線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)，96%以上的學(xué)生能順利完成并取得較好的成績(jī)。部分學(xué)生的留言：“挺喜歡這個(gè)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(jué)操作起來(lái)沒(méi)有難度，但是要讓自己立馬回過(guò)頭來(lái)完成整個(gè)的操作，還是比較困難的，需要自己課后多下功夫，花費(fèi)時(shí)間多多熟悉課上所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)”。從以上學(xué)生的反饋和最終成績(jī)來(lái)看，大部分學(xué)生認(rèn)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以逐步提高學(xué)生分析復(fù)雜工程問(wèn)題能力。除了在藍(lán)橋云課上讓學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，教師也會(huì)通過(guò)線(xiàn)下答疑、微信、QQ等方式與學(xué)生進(jìn)行全方位的溝通，確保最大程度地讓學(xué)生能學(xué)會(huì)、學(xué)懂、學(xué)以致用。綜合來(lái)看，本次線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

五、結(jié)束語(yǔ)

這次基于藍(lán)橋云課的《互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)》課程線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)證明運(yùn)用該平臺(tái)進(jìn)行線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。從線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)看，教師們應(yīng)該思考怎樣更好地運(yùn)用新技術(shù)新理念，才能適應(yīng)新形勢(shì)、新環(huán)境下教育模式的改變。

線(xiàn)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(kāi)了和學(xué)生之間的距離，因此教師還需要進(jìn)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(yáng) 常州大學(xué)計(jì)算機(jī)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(xiàn)

[1]申紀(jì)云.高校實(shí)踐育人的深度思考[J].中國(guó)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(wèn)題能力的培養(yǎng)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2016（11）：27-30，84.