高职院校云计算教学实训平台的搭建与应用

段飞

摘   要：文章将结合平台的功能需求，利用PC建立客户端，支撑师生、管理员的相关操作，并搭载Google App Engine软件构建数据云端，进行实训资源的共享，并经由测试分析，验证了平台的应用可行性。

关键词：云计算;实训平台;云端;共享技术

云计算技术在互联网环境中具有海量存储、并行计算等应用优势，可利用虚拟技术将计算机软硬件、实训资源等迁移至“云端”，进而实现跨专业、跨学科甚至是跨學校的实训设备、资源的共享，以此来规避重复建设、高投资的问题。为此，结合实训教学的实际需求，根据云计算技术的特点，在借鉴以往研究的基础上，搭建一种可基于云端进行实训教学与资源共享的平台，可全程跟踪实训教学过程，整合各类优质的网络实训资源，为实训教学的“提质增效”提供全面支撑[1]。

1    云计算教学实训平台的功能需求

学生的实践应用和创新能力是高职院校教育培训的基本目标，也是与社会和企业需求无缝对接的基础、前提。云计算是实现海量数据存储、处理的新型处理技术，基于互联网环境下，采用多种数字计算技术，通过动态扩展网络中传输的数据，以虚拟化资源的方式进行数据传输。为此，利用云计算技术优势，结合实训教学的应用需求，云计算教学实训平台应该是一个可实现云实训资源、课件、虚拟设备等的专业、学校的流动、共享，可为师生的教学实训及管理员的运维管理提供全方位的功能服务，具体的功能需求分析如下[2]。

1.1  学生实训学习需求

高职院校云计算教学实训平台的首要功能就是满足学生的实训学习需求，为此，平台建设时应该将校内的各类实训资源整合至云端，根据既定的实训教学规划确定实训教学内容、方法和层次，各学科、专业可根据此构建实训教学资源目标，将实训资源的主题方向、文件链接等融入其中。此时，学生便可根据专业方向和理论学习进程，自主选择实训项目、流程进行实训学习，在线下载实训资料，并可在线观摩实训项目演练、进行实训操作，同时，还可将实训操作结果上传至教师端，与教师进行在线交流互动。

1.2  教师实训教学需求

教师是各科实训教学的指导者和辅助者，云计算实训教学平台应该围绕实训项目展开建设，设置实训项目管理、教学资源整合、教学实训等模块，用以支撑教师实训教学的功能。平台应该可以根据实训计划和培训规范，进行实训资源的整合、共享，并据此设定实训教学内容、进行实训教学准备和具体实施。同时，教师还可实时跟踪、辅导学生的实训操作过程，并根据实训项目完成情况进行测试评价，给予相应的奖惩、技术认证，总结归纳实训效果和不足，帮助学生查缺补漏，有针对性地进行实训。

1.3  管理人员运维管理需求

云计算教学实训平台的安全、平稳运行，需要管理人员给予相应的技术运维支撑，平台应该配置平台参数设置、数据操作、资源共享、备份等操作功能。具体而言，管理员通过平台初始化操作、参数设置便可运行实训教学功能，利用不同页面模板的加载来支撑PC客户端各类实训过程、效果的可视化演示和呈现，且可根据理工科、文科类实训课程侧重点，利用不同的实训模板设置实训项目和内容，为师生提供实训教与学的支撑。同时，还可将实训交互、审核测评、实训教学规划等以插件模式引入平台之中，为实训平台提供各类应用功能。

2    云计算教学实训平台的搭建

2.1  平台整体架构的设计

结合上述各类应用功能需求，高职院校云计算实训平台将“PC客户端+云端”的模式搭建整体框架，详细建设方法有如下几点分析：

（1）客户端，主要利用互联网通信技术，基于网络化的PC端，师生便可利用局域网或无线网络进入平台，通过任意PC机上的网页浏览器来登录平台，查看、下载云端的实训资源，并进行在线的实训课件观看、学习，实现具体的实训操作。

（2）云端，是解决高职院校软硬件升级改造投入大、重复建设的关键点，利用云计算技术的虚拟资源池，将实训设备、资源虚拟化为数字资源，便可实现海量存储，用于支撑实训资源、课件的跨专业、跨学校的共享、交互，最大化地实现了实训平台的应用。

2.2  平台建设的关键技术分析

2.2.1  平台拓扑结构设计

结合云计算技术的应用优势，教学实训平台在设计时以便于实训教学、学习操作为根本目标，根据私有云平台的构建设计模式，研究将基于云计算技术，将全部计算机设备采用级联的方式集中规划和配置，并利用中心服务器进行集中管控，让操作者无需关注实训服务来自哪台控制设备，只需依照实训教学与学习的需求进行操作即可[3]。学生可实时在线进行实训模拟和操练，而教师可全程跟踪学生实训状况，给予针对性的指导，管理人员则可便捷地设置平台参数，对平台进行全程运维管理，确保教学实训平台的有效运行。平台的拓扑结构如图1所示。

结合图1可知，云计算实训教学平台配置服务器安全管理中心（Safety Management Center，SMC），利用双网卡接入网络便可实现对平台的操控管理，也可对控制器设备进行控制，在平台构建中，需要将实训设备、仪器等注册至平台的管理系统，而后，通过服务器对控制器的操控，管理员便可根据实训教学项目、进程和内容对实训设备进行同步加载、运行，由此，通过相关的操作指令实现对实训设备的使用。同时，控制器也是平台的主要构成，是保证师生实训教学的基础配置，可利用控制器的Console接口进行配置，平台的各个控制器上均有Console接口，可对平台进行灵活配置，在正确接入控制器之后，需采用命令行方式配置控制器的相关通信接口，经由CFG接口的IP地址等相关配置来实现操控，该种控制器的配置方式，可利用eth0接口，将操作指令注册至服务器SMC上，而后，利用int eth0命令便可查看平台接口配置内容。

2.2.2  云实训资源共享的技术设计

高职院校云计算教学实训平台应采用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）3层架构模式的计算方式，运用Java2平台企业版（Java 2 Platform Enterprise Edition，J2EE）架构编程，利用模型—视图—控制器（Model-View-Controller，MVC）模式进行设计。平台运行时，用户可经由浏览器向应用程序传输请求，而后，由ActionServlet进行请求处理，平台中心的处理器根据用户不同请求，判定向哪一个注册服务器发送请求，并在Google App Engine搭建的云端应用服务环境中，通过调用底层的DataStore，Memcache或服务器群来配置响应请求的资源，并汇总获取的响应数据，经过格式化处理后，將其反馈至前台的ActionServlet，由其进行JSP视图的呈现，为用户的实训操作提供交互服务支撑。

实训资源、课件的交互、共享是云计算教学实训平台建设的优势所在，Google App Engine是进行网路应用程序开发、托管的应用平台，基于云计算教学实训平台中资源共享需求，可利用Google App Engine构建一个云端共享服务应用体系，在Google基础架构上，开发人员可采用Java标准技术运行各类网络应用程序，并可根据需求灵活扩展资源存储量，且利用Google App Engine无需维护任何服务器，只需上传应用程序，便可为实训平台提供不同的云端服务。

3    云计算教学实训平台的应用

在云计算教学实训平台的实际应用中，为满足不同学科甚至学校海量师生的实训需求，实训平台环境可配置6个节点，也即在Vmware Workstation中配置6台工作的虚拟机，各个节点的虚拟机分别联通服务器，方便调用云端的共享数据资源，以实现大规模实训操练的同步进行[4]。同时，为验证实训平台的应用性，研究结合相关的测试要求和规范，利用黑盒测试方法，在云计算教学实训平台上部署基于PC的客户端，用户通过客户端的浏览器便可向测评服务器传输测试请求，评价服务器在运行过程中的容错、负载及安全性，根据测试所得数据分析，证明平台运行平稳、性能较优。同时，通过对平台实操训练、审核评价、师生互动等功能的测试，得出系统能够有效满足各类功能需求，达到了预设的应用功能。

[参考文献]

[1]罗利花.基于云计算的计算机教学实训平台构建[J].电子技术与软件工程，2019（16）：157-158.

[2]严楠，戴家树.面向云的协同育人实训平台建设方案的探索[J].湘南学院学报，2018（5）：48-51.

[3]周敏.基于云计算的虚拟信息安全实训平台的设计[J].实验技术与管理，2018（7）：198-201.

[4]宣乐飞.基于云技术的网络攻防实训平台设计与实现[J].计算机时代，2018（6）：26-28.