浅析中职计算机专业远程实训平台建设

◆刘芳芳

（济源职业技术学校 河南 459000）

由于中职专业课教学对实训过程的特殊需求和中职学生普遍存在动手能力高于动脑能力的特点，中职计算机专业教学在课堂之外需要有良好的学习反馈机制，才能保障学生学习的高效性。这就需要有一套完善的学习实训平台帮助学生在课余学习活动中完成学习任务。本文分析中职学校计算机专业现有的在线实训平台的优缺点，提出了可行的改进方法，建设一种适合中职学生在线实训的平台。

1 中职学校现有计算机专业在线实训形式

中职学校的日常教学活动不同于普通高中教育，中职教学主要是培养学生具体动手实践能力，中职学生在课堂之外学习必须有实训设备的支撑。随着计算机技术的发展和在线教学技术的提高，在线学习成为可能解决这一问题的一种途径。以下就现存的两种中职教学的在线实训平台进行简单的分析。

1.1 OJ 系统

OJ 是Online Judge 的简称，是一种在线判题系统。在线判题系统常在一些编程竞赛中使用，如知名的ACM 国际大学生程序设计竞赛。在线判题系统允许用户在线提交程序源代码，系统对程序源代码进行编译和执行，并通过预先设定的数据对这些程序进行测试。提交代码一般会在受限的环境下最终运行，包括时间限制、内存限制、安全限制等。运行结果最终与标准答案比较，并将结果和相关提示反馈给用户。同时系统对用户进行各种形式的统计和排名，如提交答案数量排名、正确率排名、程序效率排名等。系统一般具有不同的题库，方便不同层次的用户选择练习或参与竞赛。

OJ 系统的特点很适合职业学校在线实训平台需求，目前高校大多都有自己内部OJ 系统。针对中职在线实训平台的需求，首先，其最大的优势就是技术相对成熟，国内引入时间相对较长，系统实现简单。系统搭建一般只需要一台服务器就可以实现，与普通网站没有太大区别。同时丰富的手册资料也对安装有很大帮助，降低了使用难度。同时国内有很多开源的OJ 系统，对二次开发定制系统门槛低。其次，OJ 系统完善的安全限制和资源限制机制，也保证了系统的高效和健全性。学生在使用系统练习时可以高效的编译和执行，同时保证程序错误不会影响本地系统安全。第三，OJ 系统支持多种程序语言，在网络上可以找到各类程序语言的OJ 系统。常见的包括Python、Java、PHP、C 等各类系统，多数同时支持几乎全部常见程序语言，这就使OJ 系统具有灵活的应用场景，满足不同专业对程序设计实训环境的要求。最后OJ 系统最突出的优点是对终端性能的要求低，OJ 系统本质是一个网站系统，通过浏览器即可使用。

1.2 在线教学系统

针对中职学校的一些专业课程，许多企业开发一些定制实训设备来满足教学使用。这些设备可以针对课程的需要，提供教学所使用的实训环境。有些教学实训设备，针对专业特点，可以进行网络共享，使学生可以通过网络访问并使用实训设备。

专业定制的实训设备具有良好的专业适应性，针对不同专业有不同的内容设置。中职现有的专业实训设备都有完善的学习系统，能满足学生学习实训的要求。设备多数具有教育教学、测试评价系统，给学生提供全面的实训环境。同时设备厂商一般都会结合各类竞赛设计竞赛系统，这样就给设备提供了多样的实训场景，更方便地服务于教学。在一些对硬件设施练习紧密的实训设备中，设备的软件部分会和硬件有很好的兼容性，可以充分发挥出实训设备的性能，从而提高教学效果。随着网络技术的发展，越来越多的实训设备开始结合线上系统。企业让自己的实训设备具有网络学习功能，把专业定制设备的优势进行拓展，使原有的设备优势可以延伸到各种实训场景中。在开通

网络权限后，可以在校内局域网甚至是公有网络上访问和使用真实的实训设备，这种技术给现有的中职实训设备拓展了使用空间和地域。专业定制的实训设备也存在线上实训应用场景中与专业结合太紧密，想使用此类设备，首先要找到相应的企业才能购买该设备。同一专业各学科间设备并不通用，需要多套设备才能满足所有学科实训要求。由于设备的功能多相应的实训设备的复杂度很高，需要厂商专门维护。在搭建实训平台时，高复杂度也使系统对于一线教师来说并不方便掌握，这就使教师在日常教学使用中根据实际使用场景发挥的空间变小。因此这些设备因其专业强大的功能造成普通教师在日常使用中融会贯通应用于多专业的可能性降低；设备增减功能成本和复杂度比较大；在线实训时对用户终端要求较高从而限制了使用场景多样。

2 中职计算机专业远程在线实训解决方案建议

根据对以上两个典型的实训平台的分析，可以大致总结出中职在线实训平台应具有以下几个特点：

（1）对用户使用终端要求要低，在多种使用场景下都可以达到要求。

（2）对实训平台的功能升级复杂度不高，便于教师操作使用。

（3）实训平台应具有良好的适应性，方便各专业间拓展。

中职学校计算机专业一般都有完备的专业机房，对于在线实训平台的需求主要集中在课余时间。学生在课余时间并没有经常使用计算机，手机作为一种常见终端是一种最佳选择，这就要求系统对用户终端要求要低，能满足学生课余使用甚至是假期在家仍可使用手机远程练习。对于计算机专业来说，专业课教师都能很好地使用电脑，该实训平台依托于电脑功能的升级复杂度不高，教师可在授课时根据自己的需求配置环境，方便教师定制自己的实训环境。同时，对于相关专业，该平台都可以配置合适的环境。针对这些要求，以下具体分析该技术的实现方法。

2.1 网页远程桌面

随着Web 网页技术的更新，HTML5 已经开始支持WebSocket技术，WebSocket 是HTML5 开始提供的一种在单个TCP 连接上进行全双工通讯的协议，通过此项技术，我们可也搭建基于HTML5 技术的远程桌面网页应用。主要流程是Web 端使用HTML5 的WebSocket 与Web 后台通信，Web 后台与服务端使用TCP 协议通信。定制传输协议，发送命令与接收数据包需要一个传输协议保证数据完整，组包、检验包。Web 端接收到后台推送过来的屏幕位图流数据，直接在img 或canvas 元素上渲染出来。最后服务端接收到前端命令，转成各种方式实现相应操作。

通过以上流程，可以实现网页环境下对远程主机的操控，实现网页操控远程主机，在服务器端模拟主机搭建实训环境，学生仅通过网页就可实现对实训环境的使用，解决了客户端设备要求高的问题。

2.2 Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的镜像中，然后发布到任何流行的Linux 或Windows 机器上，实现虚拟化，容器完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。通过Docker 软件，教师可在本地搭建好实训环境，然后共享到服务器上完成实训环境的快速搭建。近年来Docker 在云计算领域的应用日渐成熟，相关资料丰富，教师在使用Docker 时有大量的资料参考，降低了Docker 使用难度。针对中职教师自己搭建的开发环境，教师可以很容易上手并搭建环境，解决当前面临的问题。

通过以上技术，我们搭建出一个前端基于WebSocket 技术用于远程交互，后端使用Docker 方便教师定制开发环境的完整实训平台。同时，随着云运算技术的发展，甚至可以加入云设备，让学生假期在家通过教师公布的云环境，完成一些硬件相关课程，如单片机、计算机硬件维修等。本文通过发现问题并提出可解决的方案，勾勒出一个更合适中职的电子信息类专业远程在线实训平台的雏形。以后我们将不断完善，力求实训平台能更好地为中职在线教育服务。