《云计算与虚拟化技术》课程的实验教学研究

廖薇 李启行

摘要：随着云计算与虚拟技术的不断发展，让学生通过实践来学习计算机网络课程是目前教育教学领域的一重大课题。该文从理论与实践相结合的角度出发，针对当今在实验课程进行教学的过程中发现的一些问题，提出了一系列的教学措施与建议。此外，在教学过程中引入了大数据与人工智能实训平台，结果表明此举进一步提高了学生的学习兴趣。

关键词：《云计算与虚拟化技术》;云计算;虚拟化技术

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）35-0213-02

1 引言

《云计算与虚拟化技术》是大数据技术专业的一门综合性很强的基础课程，是新时代新专业开设出的一门新课程。课程的大部分知识都是在原有知识的基础上提出，具有一定的代表性与创新性，目的是培养学生的创新能力与实践能力[1]。整个课程将理论与实践相结合，坚持“在学中做，在做中学”的学习理念，让学生们真正做到“做”与“学”的合二为一[2]。通过理论学习、实践操作以及云平台使用的方式，让学生掌握云计算与虚拟化技术的概念、在云平台中进行云计算操作以及在VMware中对虚拟机进行安装配置及运行。

课程主要内容包括云计算的定义和背景、云计算的关键技术（如分布式计算、虚拟化技术、分布式海量数据存储技术、云管理平台技术、并行编程技术和数据管理技术）、云交付模型（如软件即服务、平台即服务、基础设施即服务和容器即服务）、云部署模式（如公有云、私有云和混合云）、云计算机制（如云计算设施机制、云管理机制和特殊云机制）、虚拟化相关知识、分布式文件系统、分布式存储系统、数据处理与并行编程、云安全、云计算应用等。

2 云计算与虚拟化技术简介

云计算是信息技术的发展趋势，是一场使用分布式和并行思想提供信息技术服务的伟大革命。云计算为用户提供了一个可以远程访问的环境，用于访问和共享各种网络资源[3-5]。通过云计算，我们可以进行资源存储、文件浏览、网上学习以及网上娱乐等，这更是进一步体现了云计算具有良好的交互性，在计算机网络时代给使用者带来了前所未有的体验。

虚拟化技术是云计算的基础，简单来说可以用来对数据资源进行处理，将计算机上的物理资源进行分割，形成多种逻辑资源，从而实现对多个同时运行的虚拟服务系统进行聚合，有效地促进了用户的工作效率，节省用户的运营成本。虚拟化技术是一种具体的技术，是实现云计算实现的关键技术。虚拟化技术与云计算的相互结合，能够让数据得到更加有效的利用，促使科学技术为用户提供更优质高效的服务。

3 实验教学现状

3.1 教学模式落后

在现有的教学模式下，老师的教学观念大多被以“教师为中心”的传统教学模式所束缚，因此在教学过程中陷入因循守旧、墨守成规，尤其是对于一些注重实验的课程，如果只是一味地给学生讲解各种理论知识，而不通过实验的方式使学生将课程知识消化掉，这将使得课程没有任何意义。

計算机课程主要是以实践为主，因此在教学过程中分配给实验教学的时间应该占整个课程的教学过程中的较大比重。目前的实验大部分还是以验证性实验为主，就是老师简单布置一些实验，但是在正常的教学过程中，一些老师直接让学生仿照课本上的实验进行验证，这样基本上不会出现错误，可以让学生顺利完成实验，这极大地限制了学生们的创造能力，严重影响了学生们的成长。此外，课堂上老师不用现代化手段去辅助教学，从始至终都依靠老师去讲述，难以提起学生们对课程的学习兴趣。

3.2 实验内容陈旧

传统的计算机专业课程教学主要以相关课程的理论讲解为主要的教学模式，普遍采用电子课件以及指导书的方式对课程的原理与方法进行讲授，然后同时配合相应的实验课程为学生布置一些验证性实验，用于对理论课程学习到的知识进行更进一步理解，但这种传统的教学模式已经很难满足学生的需求，当今社会需要的是创新型实践性人才。实验内容陈旧主要体现在，老师讲授的大部分学习内容已经与现实社会的需要严重脱节，不能与社会的发展保持同步，因为书本的知识大部分为本专业领域最基本的理论。由于部分老师教学理念陈旧，教学内容与教学方式太单一，而计算机课程又具有更新速度快，技术突破性强大，应用面广等特点，因此计算机课程需要相应的老师拥有全方位的实践经验与理论积累，只有这样才能授予学生更全面更新颖的实验内容。

课堂上学生不仅通过课本来学习理论知识，实验也是在课堂上进行，现有的云计算与虚拟化技术相关的实验内容，大部分为验证性实验。而且，由于课程时间有限，给学生们留下的实际操作时间都比较短，虽然近些年来虚拟实验等先进的教学方法被一些老师引入课程，但是总体来说效果提升不大。部分实验指导老师没有做到与时俱进，实验内容千篇一律，无法及时调整给学生安排的实验内容，对学生进行实验指导时只为学生讲解课堂上的实验所发现的一些验证性问题，但是由于学生实验时会出现各种各样的问题，老师不能逐一进行指导，从而导致实验内容严重不足。

3.3 实验基础设施缺乏

在《云计算与虚拟化技术》课程的实验过程中，部分云计算环境的搭建对计算机的性能要求极高，学生不能通过一般的计算机去构建环境。所以只能去学习理论知识，缺少实践经验。在实际的云计算操作中，有很多大型的实验。这些实验在学校的机房里根本没办法去进行，实验基础设施缺乏的情况特别多。如果重新构建机房，将会产生高昂的成本。

为延长实验室设备的使用寿命，避免学生由于自身原因对实验设备造成损坏，这就要求学生只有在有相关课程的情况下才被允许进入实验室，其他情况下使用实验设备则需要提前向实验室管理人员提出申请。对于计算机类课程是需要通过大量的实践经验才能使学生真正掌握实验的原理，如果没有足够的实验经历，仅仅依靠课上学习到的理论知识是无法积累相关的经验的，对学生来说这也是由于实验设施缺乏而造成的。

高校的计算机类实验室，需要满足不同专业的学生上课的需求，这就涉及学生与教师网上行为互动及应用软件配置，同时，因为机房需要满足各个专业学生实验的顺利进行，这就需要安装多个系统，但是高校中为学生设置的实验往往都是一些容易操作、易出结果、无危险性的实验，因为有些复杂性比较高的实验是无法在实验室进行的，这也会影响学生的动手能力。此外，频繁更换计算机系统，不仅会造成计算机资源的消耗，也会造成一定的人力资源消耗。

4 《云计算与虚拟化技术》课程中的实验教学研究

4.1 实验教学方案

本课程从云计算与虚拟化技术前沿知识的应用开始，通过讲解虚拟化技术的发展历史过程，激发学生对本课程的学习兴趣。再从安装虚拟机开始，最终实现对整个云计算框架的搭建。此外，通过网络虚拟仿真实验平台的使用，让学生可以在课下独自进行实验，避免了在自己電脑上因为环境配置等原因出现的各种风险，凸显出其独特的应用价值。

通过实践，可以使学生对学到的理论知识进行进一步的掌握，目前，实验教学已经成为大多数工程类学科中的关键，本课程主要通过理论课程学习+课后实践+云平台学习的教学模式进行授课，以基础理论知识来辅助实践，以课后实践来消化和补充基础理论知识，使得现有的理论与实践内容完美结合，全方位提升学生对整个课程的理解。

4.2 实验内容的改进

在教学过程中秉承“在学中做，在做中学”的学习理念，将理论学习与实践相结合，让学生在学习中培养亲自动手去解决问题的能力。比如，在实践中有些环境需要用自己的电脑去配置，但在配置过程中因为某些指令的失误会导致实验出现别的结果，这些结果与预计的结果不同。这就需要学生们去讨论哪里出现了问题，如何去解决问题等等。

提高学生对课程的学习兴趣，是调整教学方案的一个重要的基础。有效的学习不能局限于书本与课堂，随着互联网技术的不断发展，网络课程也不断展现出自身的优势，可以让学生通过互联网，足不出户就能找到想要学习的知识，同时，与现场授课相比，网课具有回放功能的优势，学生可以直接对有问题的知识点进行反复学习。这可以让学生们根据自身的学习状况对自己的学习计划进行优化，有助于提高自己的综合技能。但是利用互联网使自身能力的提升不只观看几个实验视频，而是利用自己的服务器去搭建实验视频中所需要的实验环境，整个学习过程可能会碰到许多大大小小的问题，通过互联网的途径去解决所遇到的问题，结果表明学生收获更多。

因为上课时间有限，一些复杂的实验不能在课堂上去进行，这就导致在课堂上很难去积累丰富的实际操作经验，为了解决这一问题，本课程引入大数据与人工智能实训平台，为学生们开通相应的账号，这样学生们在课下也可以进行相应的知识学习与操作。

4.3 大数据与人工智能实训平台的应用

随着云计算和虚拟技术的不断发展，各种虚拟仿真平台应运而生。它主要是在虚拟机里搭建各种虚拟环境，在进行实验时自动初始化为本课程所需要的虚拟环境。本课程使用的虚拟仿真平台为大数据与人工智能实训平台。

该平台涉及运维、数据库、大数据等多个方向。学生们除了可以学习课程所要求的实验之外，也能够根据自己的需要选择自己感兴趣的方向进行学习。学生可以通过自己的电脑使用账号登录大数据与人工智能实训平台，然后选择自己需要进行的实验进行操作，同时，如果学生对学习到的知识点有一定的疑问，可以与老师和同学进行交流，进而解决问题，之后可以选择重新对实验进行探究与操作。

课程中大数据与人工智能实训平台的引入，为教学的效率和学生们学习的效果都起到了很大的积极作用。学生使用该平台进行学习时，不受时间与空间的限制，只需要一台联网的电脑就可以进行实验，提高了学生的学习效率。同时，该平台在每一个实验中都会初始化相应的虚拟环境，通过实验步骤可以达到预期的实验效果。学生可以使用大数据与人工智能实训平台对课程进行线上预习和课后复习，平台内操作方便，理论与实践窗口相对应，学习时间可以根据自身条件进行规划，在学习过程中不拘泥于理论，可以随时保存进度，因而可以保证学生们能够高质量地完成学习任务。

5 结语

综上所述，通过《云计算与虚拟化技术》这门课程，学生们可以更详细地了解云计算与虚拟化技术的总体理论，同时也掌握了一些基本的虚拟机与云计算环境的搭建、配置及运行，更深入地明白了技术在不断地创新，不断地发展。同样，本文也为不足之处提出了一系列的改进，通过大数据与人工智能实训平台的应用，优化了实验环境搭建效率，为学生提供了相应的便利，这样不仅可以进一步促进了教学工作的展开，更是提高了学生学习的积极性与求知欲。教学方面，本门课程秉着使学生们“在学中做，在做中学”的学习理念，将理论与实践进一步融合，提高学生对前沿知识的学习兴趣，从而激发学生的潜在优势。

参考文献：

[1] 宁晓虹.云计算技术在高校计算机基础教学中的应用分析[J].科技风，2021（7）：92-93.

[2] 曹希彬.云计算辅助教学在高校计算机专业教学中的运用[J].中国新通信，2019，21（22）：165.

[3] 毛敬玉.基于云计算技术的计算机网络教学平台的研究与设计[J].数字技术与应用，2020，38（12）：135-137.

[4] 沈倩.基于云计算的高职院校移动学习平台设计[J].中国信息化，2021（3）：89-90.

[5] 何克抗.21世纪以来的新兴信息技术对教育深化改革的重大影响[J].电化教育研究，2019，40（3）：5-12.

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