基于公有云计算技术的中职计算机实训教学平台的建设策略与有效应用

[摘要]基于公有云計算技术的实训教学平台以其成本低、安全性高、应用性强等特点，为中职计算机专业学生学习提供了教育性、科学性、知识性的实训环境。如何建设有“中职”特色的、能充分利用公有云计算技术特点的实训教学平台并将其应用于专业教学。围绕这一主线进行浅显的尝试与探索。[关键词]公有云计算技术;实训教学平台;中职计算机基于公有云计算的中职计算机教学实训平台区别于传统的只局限内部资源共享教学平台，它可以快速获取各方面资源，提供最新的软、硬件环境，搭建个性化实验环境，借助有效的教育手段启发学生思维，培养学生的科学探究与创新能力，保持教育先进性，实现培养学生信息素养的目标。因此，在教育中要发挥研究性学习平台的教育性与科学性作用，提高教育的趣味性，从而吸引学生的目光，在整合相关素材的基础上促进学生的学习与发展。一、中职学校计算机实训教学中存在的问题现阶段，在中职计算机实训教学中所使用的教学平台大多采用一对一的物理计算机操作模式，但是在研究中发现，这种实训平台存在许多问题，主要有以下几种。1.在教育中为满足教学要求，需要花费大量的时间安装、更新相应系统和软件，维护量大。软、硬件技术的发展变化快，学校需承担高昂的维护和升级成本。2.机器品牌复杂，给管理服务带来困难，且系统容易中毒，安全性差，实训数据及文件难以安全长久存储。3.受到知识水平与能力等因素影响，学生的个人素质等方面存在较大的差异，传统的中职学校实训教学平台无法根据学生的个性化差异合理地提供教学资源，无法提供真实的实训操作环境，让学生真正达到“学中做，做中学”。4.中职计算机教学中，开展的实训平台主要以教师自行维护为主，造成教师不仅要完成教书育人的工作，同时也要做好设备维护与建设。由于一些教师自身专业性不足，难以正确地开展维护工作，最终使一些教学资源难以转变成为有效的资源，甚至还降低了资源的可扩充性。实用性不够，计算机专业的学生根本赶不上IT行业一日千里的发展变化脚步，更谈不上去操控与驾驭。二、基于公有云计算技术的中职计算机实训教学平台开发的意义（一）成本低该平台可以快速地获取计算机课程的软、硬件环境，实现上课的时候创建、下课的时候关闭，极大地节省了资源成本;大大地减少了学校在基础设施方面的被动重复投资，学校不必购置昂贵的设备来建立数据中心机房，无需承担频繁地硬件更换、系统维护与升级的成本费用，提高教学资源利用率。（二）安全性能高公有云计算技术在中职计算机实训教学平台上的应用，安全性较高。此外，应用该技术在计算机的远程诊断和维修方面，大大降低无用维修的概率，增强检测客户端的问题机率，有效地减少人力、物力的投入，提高系统软件的安全性。（三）实用性强该平台可以为学生提供在线计算机教学和线下教学配套的实训操作环境。它作为一个课程及对应实训环境高度定制化的平台，不仅为学生提供常规计算机课程所需的软、硬件环境，同时也可以为学生提供云计算的使用教学。还可以根据每个学生的个性差异及掌握知识的实际情况，定制相应的个性化实训内容，真正实现个性化教学。（四）通用性广基于公有云计算技术的中职计算机实训教学平台的开发，可以应用到其他学科，特别是需要软、硬件支持的相应实训教学平台的课程。三、关键词界定（一）云计算现阶段由于受到多种因素影响，不同的人对云计算的认识也是各不相同的，本文的研究重点在互联中，能够实现自我维护与管理的虚拟化计算资源，从而实现网络交付信息服务的系统。在这一软件中能够实现自动化管理，所以也就减少了人为参与，加之在IaaS、PaaS、SaaS等模式的使用下，不仅可以为终端用户提供服务，同时也可以提高工作的便捷性。从云计算的核心理念上来讲，通过发挥云处理能力，在减少用户负担的基础上终端转变成为单纯的输入、输出设备，个人发挥出云的计算处理功能。（二）基于公有云计算技术的实训教学平台为学生提供在线计算机教学或者为线下教学提供配套的实训操作环境，让其在虚拟环境中进行动手操作，从而达到学生真实环境上机操作的目的，掌握课程学习内容的平台。四、基于公有云计算技术的中职计算机实训教学平台建设策略（一）平台开发前期准备1.云计算厂家及云产品技术的选择基于目前国内云计算的市场占有率情况，选择一家广泛被使用的云计算厂家，并选择主要的云计算产品作为平台的底层服务。2.云资源编排技术的熟练掌握熟练掌握实现云资源的自动创建和软件环境的快速部署。（二）平台的设计原则1.一体化原则基于公有云计算平台的功能，要求集广播教学、虚拟化实验、程序调试、高性能计算等多种功能于一体的实训系统，能对不同层次的学生定制相应的个性化实训内容。2.循序渐进的原则在实训平台建设过程中边应用边修改，逐步完善，并对平台的内容不断地进行充实。在运用平台进行辅助教学时也遵循这一原则，学生初步接触平台时教师要加强指导，在学生掌握一定的知识后，放手让学生自主地利用平台学习操作。3.高密度原则在开发计算机平台时就要利用高密度服务器的优势，借助硬件集群等来展现相应的功能。也就是说不仅要鼓励学生具体运用，同时也要发挥其实训功能，在保证系统扩展功能的基础上满足教学需求。（三）平台的设计策略1.注意“中职计算机”这一专题知识的提取，并加强知识间的有机结合，同时也体现中职计算机的新颖性、独特性与趣味性。2.注意课程学习内容的整合与知识意义的扩展。3.提供丰富的教学资源，创设有意义的学习情境。4.完善线下实训操作内容，营造良好的实训环境，锻炼学生的实践能力。（四）平台的功能模块平台以公有云SaaS的方式对外提供服务，主要分为用户系统和后台管理系统，主要功能模块如下：1.账号管理模块：账号创建、修改、删除、启用、禁用、登陆和注销。2.权限管理模块：角色定义、角色权限设置、账号角色选择。3.云资源管理模块：云资源池管理、云账号管理、云资源编排脚本管理、云资源自动创建和释放。4.课程管理模块：课程内容创建、发布、审批、上下架。上课老师绑定。5.实验管理模块：实验内容创建、发布、审批，实验步骤定义、实验得分设置、实验与课程关联。6.竞赛管理模块：竞赛创建、发布、审批、上下架、分享和展示。7.主题管理模块：主题创建、发布、审批、上下架、分享和展示、主题与实验关联。五、基于公有云计算技术的实训教学平台在中职计算机教学中的应用利用公有云计算技术实训平台优势，为学生营造出个性化的学习空间，打造出浓郁的互动课程，确保学生能够在实训中实现相互合作、分层教学、任务驱动，打破传统局限于中职计算机教学基于实验室的模式，构建基于公有云计算技术的实训教学模式改革，充分发挥公有云计算环境在教学中应用的优势，培养学生的合作、创新、自我展示、阅纳他人的人格及实践能力。（一）个性化实验课教学中职计算机专业很多课程都涉及上机实验操作，但由于实验硬件环境受限制，且同一专业不同课程对实验所需的软件环境差异较大。在个性化实验开设前，教师难以对学生具体学习情况进行跟踪，难以全面掌握学生学习进程，无法保证教学的可持续性。通过开展个性化开放式实验教学，教师只需在课前上架课程和实验内容，课堂上通过该平台先对学生进行知识点的教学，后进入配套个性化的实验环节。每个实验的创建都需要定义云环境的资源信息，它包含了所使用的云资源池、云资源类型、云资源数量、软件镜像等。当教师点击“实验开始”按钮，平台自动为每个学生配备相互隔离的实验环境。当实验规定的时间到了或者教师点击“实验结束”按钮，学生的实验环境被自動释放回收，同时得出学生的实验完成比例和得分。教师可以查看学生实验结果，随时了解每个学生知识掌握的程度。通过开展个性化在线实验，学生可随时使用智能设备访问账户下的实验教学桌面，并按照课程进度在线进行仿真实验，无须再为电脑没安装软件而烦恼。当学生点击"开始实验”，系统在2分钟内通过云计算创建实验环境。在线实验的内容可以在被定义时进行阶段的拆分，每个阶段可以添加智能提示和阶段得分，即把一个大实验拆解成几个小实验，每个小实验可以定义顺序依赖关系，学生在完成前面的小实验后，所获得的结果会作为接下来小实验的前提和输入，每个小实验开始的时候都会有系统提示，而每个小实验结束时会有阶段性评分，学生不必一次完成整个实验，阶段性完成的进度也会被系统记录下来，下次可以继续进行。实验的阶段性设定功能大大降低实验难度，极大地提升了学生实验的积极性。（二）进阶式系列课程资源教学中职学生普遍存在学校所学的技能与职场所需脱节，学校已有的教学环境无法满足学生掌握最新技术的需求。在