浅谈大数据时代高校计算机实验室建设的变革

王涛

摘要：在大数据时代下，计算机实验室建设已经成为高校管理的重要组成部分。本文在详细了解高校大数据计算机实验室建设需求的基础上，提出了实验室建设方案，包括物联网体系建设、打造智慧计算机实验室等，最后对实验室管理方案进行解读，希望为全面提高计算机实验室建设能力奠定基础。

关键词：大数据;高校;计算机实验室;物联网

中图分类号：TP393      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）13-0155-02

现阶段大数据技术的应用与推广已经成为不可阻挡的趋势，在这一背景下，高校应该主动顺应信息技术发展潮流，实现实验、科研以及教学的结合，在彰显大数据技术优势的基础上，探索新的工作模式，这样才能更好地适应未来教育需求。其中计算机实验室作为高校信息化改革的前沿阵地，更应该把握大数据技术的发展趋势并进行创新发展，最终更好地服务高校师生。

1 大数据背景下高校计算机实验室建设需求分析

1.1 传统计算机实验室现状

目前在信息技术快速发展的情况下，各地高校纷纷立足于信息化技术制定了信息化教学方案，确保在计算机实验室内能够实现教育资源的共享。但是在实施阶段还存在一定的不足，主要表现为以下几方面：1）实验室所采购的电脑硬件设施在性能上存在差异，部分实验室的设备陈旧，性能不满足当前教育教学需求;2）高校的计算机实验室承担了全校的计算机公共课程，因此相关设备的利用率高，而在高利用率下，设备的损毁率长期保持较高水平;3）部分学生的网络安全知识匮乏，在计算机实验室内经常会使用移动硬盘、U盘等设备，而这些设备存在被病毒感染的风险，而导致电脑中毒，严重时可能发展为局域网中毒，导致计算机实验室运行瘫痪[1]。

1.2 大数据技术可进一步强化计算机实验室的功能

从功能定位上来看，高校计算机实验室要满足日常教育的需要，而随着大数据技术的进一步推广，计算机实验室需要在数字化资源共享的基础上进一步提高各类数据资源的管理能力，通过通信技术、云计算等方法，构建良好的实验室环境，使计算机实验室的功能更加强大。因此在大数据技术的支持下，计算机实验室应该具备以下功能：

1）能够完成数据的快速处理、分析与编辑等功能，在数据处理期间能够通过服务集群的方法，在大数据的支持下实现專项项目管理，提高管理效率;2）计算机实验室在大数据技术的支持下，可以为全体师生提供针对性服务，包括基于大数据的实验资源、数据处理平台等;也能创设不同的实验环境，满足不同的实验处理需求;3）大数据下，计算机实验室能够围绕计算机教育要求，实现不同课程之间的结合，最终全面强化实验室服务能力，满足高校教育需求;相关智能化技术的出现，使大数据技术的融合更加紧迫[2]。

2 大数据背景下高校计算机实验室的建设方案

2.1 建设方案的总体框架

在总体框架的设计上，根据大数据的技术要求，相关人员在计算机实验室建设中应该兼顾可靠、开放、可拓展等功能，进一步提高实验室的服务能力，所以为了能够更好地适应未来计算机实验室的教育需求，本文所设计的整体框架应该包括以下几方面内容：

1）核心数据中心。核心数据中心用于存储大数据下高校计算机实验室的相关数据，是整个系统的核心，对其他功能的实现产生直接影响。

2）智慧计算机实验室。实现智能化技术与大数据技术的结合，能够对计算机实验室的日常运行情况进行资料统计，并完成项目管理、任务管理等个性化职能。

3）物联网体系建设。是指对实验室内计算机、网络设备、存储设备的统一管理，通过构建物联网结构，实现对相关设备的集成化管理。

通过对上述三方面内容的重点规划，能够使高校计算机实验室的建设方案更加合理，不仅能够充分发挥大数据技术的优势，能够提高资源调配水平，保证相关设备的使用效率，为实现数据共享奠定基础，因此能够更好地满足未来高校计算机教育需求。

2.2 核心数据中心建设

为适应大数据技术的技术要求，核心数据中心是整个计算机实验室的“心脏”，其功能对于实验室功能以及大数据管理水平产生直接影响。所以在实验室建设中，应该重点包括实验室通用服务器、教育资源服务器、实训服务器等内容，由若干个具有高性能的服务器组成。在技术应用环境，通过服务器虚拟化技术构建资源池，该资源池的主要功能是提供动态分配功能，能够为计算机实验室提供各类虚拟服务以及托管服务等，并能够集成各种个性化功能，是未来高校计算机实验室发展的必然趋势。

在核心数据库中心建设中，该数据库的结构分为：底层为物理服务器，能够提供存储、计算等功能，使服务器虚拟技术可以构建虚拟资源池，以满足个性化应用要求。上层为个性化功能模块，包括通用公共实验室、教学资源-实训平台、学科重点实验室等，该实验室不同功能的界定如表1所示。

2.3 智慧计算机实验室的构建

大数据技术具有更强的数据处理能力，使智慧计算机实验室建设成为可能，为现阶段多数学者研究认为，智慧实验室是未来计算机实验室发展的必然方向，而实验室作为高校教育体系中的重要组成部分，承担着高校计算机的公共教学等基本任务要求，是提高学生计算机操作能力的关键[3]。通过大数据的支持，智慧计算机实验室能够形成规范数据，在提高相关设备使用效率的基础上，完善实验室的功能。

2.3.1 大数据互联层建设

在计算机实验室建设中，大数据互联层承担起承上启下的作用，其中任何数据的传递与获取都需要互联网的支持，所以为了能够更好地满足该功能要求，大数据互联网应该承担着预定的传输任务，在将相关数据汇总至数据平台后，根据教育教学的个性化需求进行调整。例如在大数据互联网层上，实验室可承担班级安排、排课、试题、作业等多种需求。同时在非课时时间，计算机实验室自由开放管理，能够记录学生的上级时间、次数等;也可以对实验室的相关机器设备进行控制，或者提供登录信息统计、状态识别等个性化功能。

上述各类数据的来源存在明显不同，因此其数据格式会出现差异，这是大数据互联层建设中需要重点考虑的问题。所以在实验室建设中应该对各类信息的连接进行整合，确保能够提供大量的个性化数据，保证正常运行。例如可结合计算机实验室的具体情况，选择Zigee、Wi-fi、双绞线、RS-232等连接模式。

2.3.2 大数据智慧层建设

智慧层建设已经成为影响计算机实验室建设的重要内容，而其中的核心，就是智慧数据的管理中心上。例如可在大数据智慧层建设中间定义管理模块，该模块能够用于自由定义中心时间编组，在预定义触发事件以及预案组合的基础上，自动与相关人员进行匹配，使教师可以快速了解计算机实验室的基本情况，实现针对性管理。

而为了能够彰显大数据技术的优势，高校应该发挥自身作用，尽可能地规范各类数据处理过程，在实现全高校计算机数据汇聚的基础上，统一上传至数据中心，完成数据转换、分析等功能，最终帮助教师优化计算机实验室的管理过程，保证工作效率。具体而言，这个过程为：通过物联网上传计算机实验室考勤、学生进出情况，获得学生的出勤数据，而结合同一时间反馈的计算机实验室内相关设备使用情况，识别学生上课情况。同时在大数据智慧层建设中，可结合智能化管理要求，提取实验室设备、场所以及环境等数据，使教师可以第一时间了解每个设备的运行情况，规范了实验室内相关设备的维护、管理过程，提高了设备管理能力[4]。最后大量数据的积累也能为计算机实验室的综合评估提供详细的数据支持，这是保证实验室正常运行的关键。

2.4 物联网体系建设

大数据的典型特征，就是具有更强的数据编辑与处理能力，而为了能充分彰显该技术的优势，本文认为需要在物联网平台的基础上进一步完善计算机实验室的相关功能，这是强化实验室运行能力的关键。

物联网平台的建设，就是实现计算机实验室的服务器、终端、云系统等资源虚拟化，依托物联网的集成优势实现“云教学”。与传统教育模式相比，“云教学”的教学氛围更好，学生学习积极性得到保证，且资源利用率显著提高。在此技术上，实现实验室用户的“私有云”，不仅能够为师生提供个性化服务，也能有效减少病毒入侵等造成的损失，并保证了师生用户的隐私。在该技术体系上，物联网依靠无线互联技术实现信息资料传播，在连接制动器、控制器、传感器等，动态捕捉计算机实验室的相关资料，并将视频资料以数字信号的方法做加密、传输后，使教师可以更好地掌握计算机实验室基本情况。同时其他功能模块的存在也能提供个性化服务，例如在物联网平台上增设门禁系统，确保实验室安全;通过传感器系统，监测实验室的温度湿度变化等。总体而言，上述功能的出现，为计算机实验室的集成控制与管理奠定基础。

3 大数据下高校计算机实验室的管理方案

考虑到大数据的特殊性，高校计算机实验室在建设过程中应该进一步明确相关管理方案，这样才能使实验室建设的资源调配、课程设置、资源权限、实验考核等结合在一起，使计算机实验室的功能达到预期水平。所以为实现该目标，在计算机实验室管理中也应该发挥大数据技术优势，从以下几方面进行改进：

1）云服务平台。在大数据下，云服务平台能够对各类数据做识别处理，并记录实验室内学生的反馈结果。例如在云服务平台可依靠大数据技术，完成任务发布、分解、课堂测试、测试结果验收等个性化功能，并与线下教育活动相结合，保证了师生的时间能力。

2）云计算管理平台。该平台的主要功能是为计算机实验教学提供相应的数据资源与素材，在云平台上所存储的相关设计素材、教学案例以及数据库等，都可以根据计算机实验室教学进程有计划提供，并且大数据的出现保证了云平台与实验室之间的无缝对接，提高了数据库的资源利用效率。

3）虚拟平台。在云计算管理平台的基础上，通过将计算机实验的数据以及存储资源进行发布，依托数字化技术，实现实验室物理资源向虚拟资源的转换。其间能够根据用户的个性化需求，提供云桌面服务等。本文所介绍的虚拟平台能够支持云桌面基础架构，使大数据资源的接入更加稳固、有效，移動能力强，所以可以有效满足当前高校教育工作中跨学科、跨专业之间的实验室课程对接，提供了强力有效的技术对接。

4 结束语

在大数据技术的支持下，高校计算机实验室建设已经进入新的发展阶段，所以为了能够更好地适应未来高校教育需求，相关人员需要充分了解大数据技术的特征以及技术要求，在充分发掘大数据技术优势的基础上，遵照预见性要求，预测未来高校计算机实验室的教育工作需求，最终实现大数据技术与实验室建设的有效结合，推动实验室智能化发展，最终更好地服务于全校师生。

参考文献：

[1] 裴斐，金秋.试论大数据背景下高校计算机专业实验室建设及管理[J].创新创业理论研究与实践，2020，3（12）：159-160.

[2] 段毛毛.新工科教育下计算机实验室的建设与管理[J].电脑知识与技术，2020，16（3）：240-241，248.

[3] 俞兴木.浅析云计算在高校计算机实验室建设中的应用[J].信息记录材料，2019，20（11）：197-198.

[4] 孔璐.在大数据背景下高校计算机专业实验室建设及管理研究[J].农家参谋，2019（13）：273.

【通联编辑：唐一东】