论文云计算在高校实验教学中应用探析是关于本文可作为相关专业云计算论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文何为云计算论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
［摘 要］ 文章简要说明云计算的概念、分类,分析目前高校在实验教学方面存在的不足,阐述云计算对于实验教学的影响,提出建立“虚拟实验室”和架构实验教学混合云在高校实验教学中云计算应用的两个方案,为将来的实验教学模式能像水电等基础设施的使用一样简单方便.
［关键词］ 云计算；实验教学；虚拟实验室
［作者简介］ 赵振宇,广西财经学院实验教学中心实验员,助理工程师,在读软件工程硕士研究生,研究方向：云计算,广西 南宁,530003
［中图分类号］ TP39［文献标识码］ A［文章编号］ 1007-7723（2012）02-0046-0003
随着信息技术的不断发展,计算机和互联网在人们的工作、学习和生活中地位越来越重要.以计算机和互联网为基础的云计算,是近几年人们讨论最多的一种信息技术理念,也是今后信息技术发展的主流.目前,很多高校开始利用这项新的技术,应用到日常的教学、实验和行政办公上,这对于改善教学质量、优化资源配置和提高工作效率等方面都有非常大的帮助.下面就云计算在高校实验教学方面的应用进行一些探讨.
一、云计算简介
(一)云计算概念
云计算和实验教学之间有什么联系?我们又怎样运用云计算实践于实验教学中?首先,我们了解一下什么是云计算.
云计算是一种基于因特网的超级计算模式,在远程的数据中心里,成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云——用一个浪漫的比喻：用户通过电脑、笔记本、手机等工具接入数据中心,按自己的需求进行运算.云计算的最终目的,是将计算机硬件、计算机软件、服务器、计算和应用作为一种公共设施提供给公众用户,使用户能够像使用水电煤气一样使用计算资源.
(二)云计算分类
目前云计算从两个纬度来总结分析来进行分类.
第一个纬度是根据云计算服务的部署方式和服务对象范围可以将云分为三类：公共云、私有云和混合云.
公共云是由某个组织拥有,其云基础设施面向公众或某个很大的业界群组提供云计算服务.
私有云是指云基础设施特定为某个组织内部提供服务.可以由该组织或委托第三方负责管理,可以是场内服务,也可以是场外服务.
混合云是指云基础设施由两个或多个云组成,每个云独立存在,但是通过标准的或私有的技术绑定在一起,这些技术保证了数据和应用的可移植性.混合云是云计算平台建设和应用到一定阶段的必然结果.
第二个纬度是根据云计算的服务类型可以将云分为三层：基础构架即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS).
基础构架即服务是指提供给用户的能力是直接使用由服务商开发并部署在云基础设施上的应用软件.用户可以使用各种客户端设备通过“瘦”客户界面（例如浏览器）等来访问应用（例如基于浏览器的邮件）.
平台即服务是指提供给用户的能力是直接在云基础设施之上部署用户自主开发或采购的应用,但这些应用需严格按照云基础设施服务商制定的标准并使用支持的编程语言或工具开发.
软件即服务是指提供给用户的能力是直接按需使用云基础设施,用户可以在获得的云基础设施上,自行部署和运行任意的应用软件.
二、高校实验教学存在的问题
目前,高校信息化建设投入的力度越来越大,实验教学对实验室的要求同样变得越来越高,而一些主观或者客观的因素制约着实验教学的顺利进行.
在我国高校实验室中,用于实验教学的设备总不能满足当前的需求,信息技术的快速发展,导致软件版本不断更新,软件对硬件的要求也随之提高.如果新版本软件在旧的设备上运行,将会严重影响实验教学的质量.因此,实验室的硬件设备大概以六年为一个周期,会相应地更新一批设备.虽然,这样能保证现阶段的硬件设备能顺畅地运行实验教学所需要的软件,但同时也提高了实验室的建设和管理成本.
实验教学更注重教学的实践性,在传统教学的理论基础上通过实践、思考、推导、总结等方法,从而论证实验对象的有效性、真实性.但在我国的教育体系中,高校实验教学所使用的资源利用率较低,实验教学的持续性差,导致学生不能随时随地地进行实验操作,大大限制了学生动手能力和创造能力,学生的潜能不能得到有效的发掘,严重制约了学生的发展.
高校里的师生交流、学习,不仅仅在课堂上进行,还应该在课堂以外的场合进行.同样,实验教学也是如此.在实验过程中,学生验证教材上或者教师在课堂上的理论,往往有各种各样的疑问需要解答,但如果没有及时地进行沟通和交流,实验教学的教与学会出现脱节,大大影响实验教学的质量,学生对学习的热情和态度也相应地减低,这对实验教学会产生不良的效果.
三、云计算对高校实验教学的影响
正如前面所说,假如我们将云计算技术运用到实验教学当中,能将实验教学资源也像水电煤气这些公共设施一样给师生使用,这对于高校实验教学来说,无疑是一个重大的突破.
首先,针对高校信息化建设成本高的问题,将云计算理念运用到实验室建设方面,可以大大减少对实验教学投入的硬件成本,可将实验教学资源得到合理的充分利用,避免对实验室的重复建设和减少对实验设备使用过程中的损耗.其次,云计算的使用,可以将实验室的实验资源进行智能管理,各系部的教师或者学生根据自己需求,提供给他们一种弹性扩展的实验平台,提高了实验教学管理的效率.更为重要的是,云计算能够为教育信息化建设提供技术支撑和交付方式,构建不同的云服务,共享这些丰富的实验教学资源,让师生之间的教与学能够充分融合在一起,并且可以随时随地地进行沟通、交流,增加教与学的互动性,激发学生的兴趣、想象力和创造力,充分调动学生学习的积极主动性和追求真知实干的严谨态度,真正做到实验教学所要求“求真、创新”的目的.
四、云计算在高校实验教学的应用
既然云计算在实验教学中有着重要的影响,那么我们应该结合自己的专业优势,将云计算应用到实际的实验教学里,并将这项技术推广到教学、行政办公、科研和社会服务中.
(一)构建实验教学云计算平台——虚拟实验室
在高校中,往往学校提供的实验资源常常不能保证每个学生都拥有自己的实验室,而云计算通过共享开发测试资源和远程桌面共享的方式,可以实现“每个师生都有一个属于自己实验室——虚拟实验室”的设想[1].基于云计算的“虚拟实验室”工作原理如图1所示,用户通过瘦客户端用鼠标或键盘触发事件向网络发出请求,然后输入实验资源的要求,数据中心根据实际应用需求,从云存储空间和服务器上智能的部署所需要的实验资源,用户即可登陆指定的桌面操作系统或应用服务进行实验操作.虚拟实验室通过标准化环境建设完成实验室环境准备,通过虚拟化资源池建设完成实验室环境搭建,通过自动化方式完成实验资源申请、回收、监控和管理,通过虚拟桌面的方式完成远程访问.
(二)构建实验教学的混合云
相对于公有云来说,私有云部署在自身内部,是为一个机构或组织单独使用而构建的,该机构或组织拥有基础设施,并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式,并且私有云可部署在该机构数据中心的防火墙内,也可以将它部署在一个安全的主机托管场所,从而提供了对数据、安全性和服务质量的最有效控制.但是,私用云的一个缺点是一次性投入大.如果为每个实验教学都建设专有的私有云,如何区别它与自身已有的实验资源是个问题,专门去做这样的云计算平台投入巨大,如果使用效率不高也同样会造成资源浪费.而云计算在高校的发展并非局限于基础设施的建设,高校在平台云和应用云等方面也有着相应的需求和建设.在私有云的建设基础上,通过各种云计算技术,统一部署、统一规划、统一管理,建设面向各种群体、各种领域和各种用途的混合云,是目前高校信息化建设中云计算的主要发展方向和目标[2].因此,可以考虑将各高校实验的资源集约化,集中建立区域性的云计算平台,可以根据各高校实验室的分布密集程度,建立专门针对不同专业实验教学的市—省—国家级架构的私有云平台.同时,各级云计算数据中心通过异地容灾,以保证业务的连续性和可靠性.各高校的实验教学可以根据自身所处区域租用市或省云计算中心的资源,由云计算中心向各个实验室私有云提供IaaS,PaaS,SaaS[3],并共同构建实验教学的混合云,以实现实验教学资源有效的共享.
五、结 语
云计算是传统计算机技术和网络技术发展的融合产物,也是引领未来信息产业创新的关键战略性技术和手段.云计算的出现和发展,能解决许多当前高校的一些发展瓶颈问题,改善了在教学、实验、行政办公、科研和社会服务等方面的不足,给我国高校在信息化建设中带来许多创新的教学模式,也给高校实验教学带来更多的挑战.相信在不久的将来,高校里的师生在进行实验教学的时候,使用实验资源能像供水、输电一样方便、快捷.
［参考文献］
［1］王庆波,金涬,等.云计算实践之道：战略蓝图与技术架构［M］.北京:电子工业出版社, 2011.
［2］黄建波.云计算在高校的发展与建设［J］.中国网络教育,2012,(2).
［3］朱芳菲.私有云与高校图书馆［J］.科技情报开发与经济,2011,(18).
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参考文献：
1、 基于微课的民族高校实验教学模式 本文为全国教育科学规划项目（编号：FCB150516）；国家社科基金项目（编号：16BMZ059）；西藏民族大学教改重点项目（编号：201525。
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