基于云计算的高校教学改革与应用

张睿（辽宁中医药大学，辽宁沈阳110032）



基于云计算的高校教学改革与应用

张睿
（辽宁中医药大学，辽宁沈阳110032）

摘要：随着“互联网+”时代的到来，大数据在世界上的应用地位越来越重要，同时带来高校教学中的重大变革。应运而生的云计算中心模式带来新型改革与应用，文章重点探讨云计算的特点和在高教中主要应用。

关键词：云计算；大数据；数字图书馆；慕课

伴随大数据时代的到来，大量的数据资源得以共享和挖掘，“互联网+教学”的模式已经越来越多的应用在高校实际应用中。社会的不断发展，对人才的高素质培养的要求也在与日俱增。传统教学模式暴露出种种缺陷，亦无法满足现在高校师生对专业医药知识的各种维度的深入了解。围绕大数据时代产生的新型数据模式变应运而生，云计算的提出，有力解决在教学中师生在教学中的种种问题。文章结合云计算，探讨其在高校教学中的改革与应用。

一、云计算的概念和优势

（一）云计算的概念

云计算是近年来提出的新型的商业计算机基础架构模式，它基于互联网，通过分布式计算、网格计算、并行计算等计算技术，相互整合发展起来的信息资源共享方式，把非静态、异构的信息资源有效整合，为用户提供数据共享平台。［1］

（二）云计算在高校教学中的优势

1.规模庞大而且安全的数据中心

云计算通过采用数据多副本容错、计算节点同构及可互换等方法，为用户提供了规模庞大、安全可靠的数据中心。［2］数据储存在云计算中心，避免数据存储在个人主机上，降低因人为因素导致的误操作、硬件损坏和避免病毒感染扩散，造成数据丢失。

2.降低资源共享成本

云计算数据中心的网络设备、存储、服务器等实现全面虚拟化，进而建立一个能够实现按需分配和共享的资源库。［3］在云计算中心，实现数据统一管理，减少物理服务器、存储器等硬件数量，降低维护管理成本，减轻专业技术人员工作量，提高运维效率。

3.提供高效、便捷的服务

大量数据资源存储在云计算中心，用户不受时间、空间限制，可以随时访问。由于云计算具有虚拟机特性，在某台物理服务器出现故障时，可以将其所搭载的虚拟机服务器通过集群迁移至其他物理服务器上，保证提供不间断访问服务。

二、传统教学模式在现阶段教学中表现的不足和弊端

（一）课程内容相对单一［4］与学生理解上的矛盾

医药学专业基础理论课程作为低年级医药学生专业通用基础知识，无论中西医各个方向的学生都应努力学好，为临床分析病因病机，提供治疗方案奠定夯实的理论基础。同时，又因为医药专业自身具有强烈的专业特性，使得理论知识过于生涩、抽象和难于理解，学生在学习的过程不得不通过背诵、牢记的方式接受大量的理论知识，进而在考试中获得更高的成绩，却很难将这些系统的专业名词充分理解、消化和吸收。

（二）相对陈旧的教学内容与临床实践中相联系产生的矛盾

教材中专业知识为医学发展过程中基础中的基础，与现代日渐发达的医学之间存在差距，仅依靠课堂教学，学生不能从中获得最新的前沿医学研究和发展动态，知识更迭受到阻滞。

医药学专业在课程设置上从基础到各专科临床，由理论到实践逾百门课程，各门课程由各专业教师分别授课，课程之间相对独立，联系和紧密性不强，在经过数年专业学习，学生在进入临床实习初期，面对复杂的临床疾病，常感到与书本上的不同，对理论联系实际基于表层，不能有机结合，所以存在着相当多的医学生在走上工作岗位后一段时间无法独立胜任本职工作，更有甚者可达数年。

（三）人才培养无法因材施教

当今社会对人才的渴求是强烈的，但是在传统教学模式下所培养的人才却缺乏创新性和特色。每个学生的学习能力、分析问题能力和解决问题的能力都是不同的，对知识的渴求和理解能力也是不同的。这就要求教育工作者能够因材施教，根据不同学生的能力的不同，有针对性的培养和挖掘学生独立思考和探索学习的能力。不能千篇一律，墨守成规，拘泥于所教授书本之中，授课教师在教学相长过程中，不断自我学习，完善自身能力。

三、云计算在实际教学中的改革与具体应用

云计算由硬件+软件组成，硬件主要由刀片服务器和存储构成，主要应用的软件为虚拟化平台。

（一）虚拟机优势

与虚拟机相比，物理机具有一定局限性：难以移动或复制，受制于一组特定的硬件组件，生命周期通常较短，需要人工操作来升级硬件。

虚拟机优势：

（1）易于移动和复制——可以将虚拟机封装于数据存储文件中，不依赖于物理硬件；（2）易于管理——虚拟机之间相互隔离，不受硬件变化的影响；（3）能够支持旧版应用程序；（4）可实现服务器整合。

（二）虚拟化平台

VMware vSphere是业界领先且最可靠的虚拟化平台。vSphere将应用程序和操作系统从底层硬件分离出来，从而简化了IT操作。现有的应用程序可以看到专有资源，而服务器则可以作为资源池进行管理。因此，业务将在简化但恢复能力极强的IT环境中运行。应用程序和操作系统通过VMware vSphere对CPU、内存及存储设备虚拟化实现资源共享。

VMware vSphere的主要优点有：

（1）确保业务连续性和始终可用的IT；（2）简化IT环境；（3）降低IT硬件和运营成本；（4）提高服务级别和应用程序质量；（5）增强安全性和数据保护能力。

现有VMware vSphere它不再依存于宿主操作系统之上，可以通过vSphere Client远程连接控制，在服务器上创建多个VM（虚拟机），在为这些虚拟机安装好Linux /Windows Server系统使之成为能提供各种网络应用服务的虚拟服务器，运行于其中的虚拟服务器在性能与稳定性上不亚于普通的硬件服务器，而且更易于管理维护。

（三）刀片服务器

刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。它们可以通过“板载”硬盘启动自己的操作系统，如Windows NT/2000、Linux等，类似于一个个独立的服务器，在这种模式下，每一块母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。不过，管理员可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境，并同时共享资源，为相同的用户群服务。在集群中插入新的“刀片”，就可以提高整体性能。而由于每块“刀片”都是热插拔的，所以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时间减少到最小。这些刀片服务器在设计之初都具有低功耗、空间小、单机售价低等特点，同时它还继承发扬了传统服务器的一些技术指标，比如把热插拔和冗余运用到刀片服务器之中，这些设计满足了密集计算环境对服务器性能的需求；有的还通过内置的负载均衡技术，有效地提高了服务器的稳定性和核心网络性能。而从外表看，与传统的机架/塔式服务器相比，刀片服务器能够最大限度地节约服务器的使用空间和费用，并为用户提供灵活、便捷的扩展升级手段。

刀片式服务器已经成为高性能计算集群的主流，在全球超级500强和国内100强超级计算机中，许多新增的集群系统都采用了刀片架构。由于采用刀片服务器可以极大减少所需外部线缆的数量，可以大大降低由于线缆连接故障带来的隐患，提高系统可靠性。

优点：

（1）大大降低运行管理费用；

（2）高处理能力密度，节省宝贵空间和占地费用；

（3）低耗电降低电费；

（4）低散热减少空调用；

（5）可靠性设计更加完善，减少停机时间；

（6）冗余电源、风扇；

（7）光路诊断；

（8）电缆连接点大大减少；

（9）冗余交换模块和电缆连接；

（四）主要应用方向

1.云计算为图书馆电子资源提供环境

云计算为现代化数字图书馆提供管理平台，包括：物理层、虚拟化层、平台层和应用层。在物理服务器和存储基础上，将资源虚拟化，按需分配给各虚拟服务器，包括中央处理器个数、内存容量、网卡个数和类别、硬盘资源容量等等。如果在某一时间段出现访问量迅速增长、磁盘读写操作数量增加现象，可适时、动态调整虚拟硬件容量，以满足各方面需求。在数据安全方面，提供VPN连接方式，仅供师生访问和下载数字图书馆在线资源。磁盘阵列存储能够随时扩展服务器对硬盘空间的要求，动态分配资源方式又可以合理利用空间资源，按需分配，有空闲资源的时候，可以回收空间，提高利用率，节约使用成本。

2.云计算为网络课程提供平台

在互联网迅速发展作用下，学生获取知识的途径早已不再拘泥于书本和课堂等传统教学模式。跨越时间和空间的限制，获取更多、更先进的知识，一种新兴的网络课程模式便应运而生——MOOC。MOOC（Massive Open Online Course），大规模在线开放课程，即慕课。云计算中心为慕课提供庞大且稳定安全的数据中心、不间断的后台维护方式及高安全性高速的网络服务。学生通过慕课，可以不受时间、地域上限制，选择世界上最优秀的教师授课，学习自己最感兴趣的知识，作为对专业知识的额外补充。

四、结束语

为适应未来社会发展的需要，培养具有全面、丰富、扎实的医药学理论基础知识的专业人才，是新形势下医学院校新型课程教学的目标和任务。针对传统教学模式的弊端提出教学方式的改革，应用于当前教学体系之下，进行改革，满足师生日益对知识多角度渴求，以期逐步提高教学质量和效果。

参考文献

［1］倪晓阳.基于云计算技术的教学管理云平台架构的设计与实现［J］.科技信息，2016：272-274.

［2］陈慧芬，卢庆武.云计算在高校机房管理中的应用［J］.实验室研究与探索，2013，32（7）.

［3］梁典.云计算数据中心网络体系的建立［J］.科技前沿.

［4］李超，陈兴智，等.大数据背景下医学院校信息技术类课程教学体系改革探索［J］.高教学刊，2016（2）：109-112.

教育实践

Abstract:With the "Internet +"era coming，the applications of big data has become more and more important in the world，bringing a major change in teaching. The cloud computing center brings new reform model and appli原cation，this article focuses on the characteristics of cloud computing in higher education and in the main application.

Keywords:cloud computing；big data；digital library；MOOC

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）11-0158-02

作者简介：张睿（1986-），女，硕士，辽宁中医药大学，初级实验师。