高校机房在实践教学中应用管理技术探究

陈龙华

（广东环境保护工程职业学院，广东 佛山 528216）

1 高校机房在实践教学中承担的主要工作任务和特点

实践教学是巩固和加深对理论知识理解与掌握的有效途径，在教学过程中，主要是注重学生实践能力、应用能力和创新能力的培养与提升，其教学形式包括实验教学、课程设计、生产实习、毕业实习等。相对于传统课堂理论教学来说，实践教学更具综合性、直观性、创新性，可以引导激发学生自主学习、团队协作、竞争比超以及成就感、自信心的培养，可以有效训练学生的实践动手能力和发现、分析、解决问题的能力。高校实践教学课程种类和门数较多，而作为高校实践教学活动的重要场所，高校机房实用频率高。目前，机房已经从过去单一的学生上机实践场所转变为集机房教学、上机实践及考试、上机培训、自主学习、实践创新为一体的场所，其主要特点有：一是公共服务功能。高校机房公共服务功能多，不但服务于课外学科科技竞赛、学生及教职工教科研活动、社会计算机培训及考试等，还包括日常机房教学、学生上机实践，服务对象涵盖校内学生、教职工以及校外社会人员等；二是开设实验课程多样。高校机房具有计算机资源有限性与各软件运行高效性的矛盾，以及软件间的冲突等问题， 除了承担一些基础而课程教学之外，还开设相关计算机专业课程，例如，统计分析SPSS、网页制作、管理信息系统ERP、数学建模Matlab等；三是高校机房维护工作复杂。与日常教学环境不同，高校机房承接的社会培训或考试环境，每次都需要重新搭建，需要授课教师参与机房软件维护工作中，时间紧任务重。需要利用管理人员熟悉机房硬件网络环境以及授课教师熟悉专业软件的优势，才能确保机房实践教学的顺利进行，两者之间应相互协作、各尽其职。

高校实践类课程担负着培养学生专业应用能力、创新实践能力的重任，是专门培养学生相应学科实际操作技能的课程，是理论知识的验证与运用。而高校机房承担着计算机学科课程教学任务之外，还需要承担非计算机专业辅助软件教学任务。目前，随着网络和移动开发技术、人工智能等技术的迅速发展，对于高校机房在实践教学重的应用也有了更高的要求，将机房应用到实践教学重，可以充分、有效地整合资源，更好为教学实验、学生课外科研活动及拓展提供学习服务，能够使实践教学更具实用性和针对性。

2 不同种类机房在实践教学工作中计算机管理技术的应用

2.1 传统PC机房在实践教学管理中应用的计算机管理技术

传统PC机房普遍使用年限长，建设于2010年至2015年区间，硬件配置普遍是CPU为I3或I5、内存4 GB以上、机械硬盘500 GB、集显或独显2 GB、双教学系统WIN7/XP，配备硬件还原卡或还原软件。由于机房管理维护得当，虽然达到可报废年限，但仍然可支撑大部分普通教学辅助软件的运行，加上高校资金规划投入方向限制或因经费不足等问题导致传统PC机房普遍至少运转10年以上才有可能考虑改造或更新替换整间实验室机房的电脑设备。

传统PC机房应用的是硬件还原卡技术或还原软件技术，如小哨兵还原卡、三茗还原卡、增霸卡或同厂还原软件系列产品。这种技术模式主要靠还原产品技术对硬盘进行分区，然后安装多个操作系统并对各分区进行保护还原。这种技术可以在第一次系统部署时，网络同传所有PC端操作系统，减轻机房管理员部署工作量，但是在实际应用中，无法做到软件的批量注册激活，特别是针对设计系、机械系、建筑系等所用的AutoCAD、3DMax、UG、AdobeCS Serial、CorelDraw、Maya、premiere等专业软件注册激活问题，必须逐台激活。所以一旦遇上软件更新，二次再做同传操作将会把母机的系统配置覆盖到所有的PC端， 导致注册类软件全部失效。所以对实验室机房进行系统配置优化，软件更新安装卸载等操作必须逐台操作，这个时候就必须搭配其他计算机管理技术和利用学生助理协助完成实验室工作。

针对上述问题，笔者根据工作经验总结，可利用Windows server 2003/2008服务器操作系统对程序安装包设置共享，并通过红蜘蛛广播软件或极域电子教室远程下发文件传输命令，把安装包下发到所有客户端的E盘，通过远程执行安装包SETUP.EXE程序，批量打开客户端软件安装界面。如果实验室机房电脑软硬件系统配置、屏幕像素、软件图标位置一致，可利用AUTO IT脚本工具模拟鼠标点击、定位、键盘输入、窗口控件执行生成脚本，通过下发脚本，远程执行脚本， 从而实现软件的批量安装工作。但在实际工作中，往往一间传统PC机房存在多种型号的机子，或者因系统环境配置不一样导致无法利用AUTO IT脚本工具批量安装软件，这个时候就必须考虑组建学生助理队伍，让学生助理辅助完成实验室机房管理和维护工作。

随着信息化技术的发展，市面上优化后的还原软件产品应运而生，如噢易机房系统还原产品和增霸卡7.0版本可以支持多硬盘保护，并且支持大部分软件批量注册功能，实现数据增量同传或差异化同传，面向日常技能上机考证或培训快速搭建考试系统并设置为不保护状态。真正意义上让计算机实验室机房管理摆脱繁琐重复的工作，解放管理员双手，降低维护成本，提高机房的稳定性和管理效率。

2.2 无盘机房在高校实验室机房实践教学管理中的应用

无盘机房主要面向常规计算机辅助教学软件的教学，如办公软件、CAD制图、英语A级视听、数学建模等各类计算机辅助教学项目的开课。它的主要特点是实验室机房电脑在不带硬盘、软驱的情况下可由专门的软件系统支持并运行教学操作系统[1]。这套无盘系统由无盘工作站、服务器集群、良好网络性能的局域网组成。它的运行机制为：无盘工作站即实验室机房中的计算机向服务器发送启动信号，接收到信号的服务器下发启动数据到无盘工作站，接收数据完毕后，工作站的系统控制权由Boot ROM转移到内存中的特定区域，并引导操作系统。

无盘系统的一台服务器可以管理局域网内的所有电脑，操作系统和数据都存储在服务器中，因此机房管理员做系统数据更新等操作时，只需要管理更新一台服务器上的镜像模板数据便可同步下发到同个局域网内所有的无盘工作站。它的优势在于：减少维护管理工作量，降低运维成本，减少病毒感染率。无盘机房的客户机因为没有硬盘不像传统PC机房一样需要维护所有客户机的操作系统，而且硬件又相对稳定不易出故障， 所以维护工作量等于服务器中系统模板的维护量加上日常维护客户机的硬件。而且客户机的全部数据运算和处理都是利用本地物理机的CPU、内存资源，加上无盘机房支持软件批量注册，配合服务器固态硬盘的使用，无盘机房的处理性能都得到了极大的提升。但是无盘机房的运行极度依赖良好的网络性能和服务器性能配置，一般要求网络至少是千兆网络或光纤到服务器， 百兆网络到桌面[2]，一旦网络瘫痪/网络风暴或服务器出现故障，就会直接影响到实验室机房的教学。随着各院系各专业教育信息化的普及，专业大型软件种类繁多，对支撑运行的硬件要求和计算机系统环境配置越来越高，服务器的软硬件配置性能若是跟不上，也会直接导致软件运行不流畅，卡顿或死机的情况时有发生。另外无盘工作站对同间机房的硬件配置要求必须是相同的配置，而且不支持其他安卓、MAC系统，一旦客户端发生故障导致重启，数据就会丢失，在这方面的可靠性和安全性方面相对比较难以保障。

2.3 云桌面在高校实验室机房实践教学管理中的应用

近年来随着高校教育信息化的发展，在教育领域不断推进新技术的应用与开发，全面整合教育资源，以信息化技术促进技术、知识的创新和成果的共享，从而提高教学质量和效益。其中虚拟云桌面技术的应用直接促进了高校教学改革的深入和教育技术的推广和应用。

搭建云桌面平台可以解决高校目前存在诸多的问题。一是机房实验室场地不足导致实践教学开课计划排不下。可以直接通过虚拟云桌面技术根据需求和已有建设资金基础上扩充成百上千个虚拟机节点，搭建虚拟机房，结合实际教学应用场景所需采取线上线下开课的模式开展实践仿真教学工作，打破传统教学模式，教学不必局限在某间机房某些固定设备甚至在线上或移动端就可以获取资源完成教学。二是传统物理机房实训室建设年限长，设备老化严重，现有的软硬件配置满足不了日益增长的实践教学仿真需求。由于虚拟桌面和应用数据都是整合在数据中心的服务器中， 所以桌面虚拟化对客户机几乎没有什么特别的性能需求，只需要保障网络通畅，便可访问虚拟机桌面。所以可以整合现有PC机资源，通过现有PC机登录云桌面，访问教学资源。云桌面技术可以按需分配软硬件资源，为某些专业群和个别特殊仿真软件搭建个性化教学模板，满足其教学所需软硬件需求。从长期来考虑可以优化教学资源，提高设备利用率，打破因IT技术的快速发展导致性能落后的设备陷入反复淘汰、采购、再淘汰的周期循环[3]，从而节省建设资金的投入，避免资源浪费，与低碳环保的理念相符合。三是传统物理机房PC机数成百上千台且都带不同版本的操作系统，对管理员来说，不同的机房由于建设年限不同，可兼容的管理技术的也不一样，受诸多因素限制导致维护工作量极其繁重，特别是针对系统更新、病毒防护、软件安装卸载维护等工作，有些老机房必须逐台操作。通过云桌面，只需维护系统模板便可下发到所有的云桌面，极大提高实验室管理维护效率，从而减少运维成本[4]。

云桌面的技术应用轻松实现软件定义资源，按需分配软硬件资源，简化传统PC机房复杂管理，随着时间的迁移，信息化的发展，也可以较好的扩展和升级资源池适应未来技术发展，另外采用各类虚拟化技术和负载均衡、分布式架构，可以避免单点故障，实现数据容灾备份，保障数据安全。但是从云桌面技术投入实验室机房建设成本来看，可以发现，服务器投入成本极高，如果没有足够的资金投入，导致服务器硬件配置不够，比如缺少价格昂贵的服务器专业显卡资源的投入，那么虚拟出来桌面因显卡资源不足导致设计类，建筑类的3D图形设计、图像处理、动画建模、渲染仿真等教学无法开展。另外目前部分厂商的云桌面技术目前还不支持虚拟化机器码，克隆出来的虚拟机桌面机器码不同，导致很多注册类软件激活状态失效而无法使用， 对实践教学仿真工作的开展效果大打折扣[5]。

3 结束语

针对各类高校机房实验室管理技术的应用，应该结合高校实际情况针对性投入合适、便捷、管理高效、安全稳定的技术方案。采取市面最新还原同传保护方案技术的物理机房可以应用于各类仿真教学和技能上机考证对本地硬件配置需求较高的项目。无盘技术方案的机房面向范围更广，各类配置的机房均可投入使用，但需保障硬件机型配置一致，日常普通教学因对数据保存要求不高，所以可以优先考虑采取无盘技术方案。云桌面技术是未来技术主流，软件定义资源，按需分配资源。在投入建设资金可支持的条件下可试点开展探索云桌面技术，走出一条适合的技术应用路线[6]。■