计算机实践教学立体化服务系统的集成设计

王 威，李 楠

（商洛学院 数学与计算机应用学院，陕西商洛726000）

计算机实践教学立体化服务系统的集成设计

王 威，李 楠

（商洛学院 数学与计算机应用学院，陕西商洛726000）

分析了立体化服务管理系统的意义和迫切性，论述了集成系统的架构设计、实现的主要功能，以及实现每种功能所需使用的关键技术和部署过程，通过对系统实际使用的评测，提高了学生上机实践的积极性和教师实践教学的质量。

立体化服务；B/S结构；网络存储；机房管理

计算机操作能力也已经成为现代社会衡量人才的一个重要标准，计算机实验室作为学生进行计算机实践课程教学的主要场所[1]，在促进学生实践动手能力、对所学课堂知识的理解和巩固等方面，发挥了不可替代的重要作用。高校重视计算机实验室的管理水平，不仅能够促进教学质量的提高，还能减轻管理人员的工作强度，这对高校和学生的发展都具有十分重要的意义[2]。目前高校计算机实践教学中的设备大多对学生采取了严格的限制，学生在上机实践过程中被动参与较多，主动参与太少，这种上机实践模式很难调动学生上机实践的积极性和主动性，不利于创新性和应用型人才的培养。为了能扭转这一现象，一种好的模式是，在对计算机进行合理限制的前提下，为学生提供尽可能多的上机实践服务平台，教师更多需要做的是设计上机实践任务，具体任务的完成学生根据平台提供的资源自己主动去完成。为了适应这一转变，提出了一种计算机实践教学立体化服务管理系统，并详细论述了系统集成设计和部署过程。

1 系统架构设计

系统主要服务对象是使用机房进行上机实践操作的学生和上机实践教学的教师，学生和教师不需要对立体化服务管理系统进行维护和管理，维护和管理的任务主要是由系统管理员完成，因此系统采用集中管理方式。系统架构目前主要是基于客户和服务器的C/S结构[3]以及基于浏览器和服务器的B/S结构，本系统选用B/S结构。

所谓的B/S(Browser/Server)结构，即浏览器/服务器模式结构,是Web兴起后的一种网络结构模式,Web浏览器是客户端最主要的应用软件，这种模式统一了客户端,将系统功能实现的核心部分集中到服务器上[4]，不仅节省了开发客户端所需的成本，而且也节省了客户端频繁升级带来的麻烦，体系结构如图1所示。

图1 B/S体系结构

2 立体化服务系统建设

机房立体化服务系统包括机房核心功能有：DNS管理、网络存储管理、机房管理、资源导航管理以及资源服务管理五大核心功能。其中部分功能的使用需要部署专用服务器，因此需要专门购置提供全天候不间断工作的服务器，具体部署中采用了IBM公司的专业服务器，为了防止数据丢失，将几块硬盘配置成磁盘镜像。服务器的操作系统，选择了Windows Server 2003网络操作系统，该系统操作方便，性能稳定，并且默认安装了Web服务器IIS6.0，对于进行Web部署十分便利，系统功能结构如图2所示。

图2 系统功能结构

2.1 DNS管理

当提供Web服务的网站较多时，可以通过以下三种方式部署网站：使用不同IP地址架设多个Web服务；使用不同端口号架设多个Web服务；使用不同主机头架设多个Web服务。方式一的缺点是对于IPV4网络，由于没有足够多的IP地址分配给每一个网站系统，另外对于网站访问者来说，记住每一个网站的IP地址是一件比较困难的事。方式二虽然节省了IP地址，但同样存在需要记住每个网站的IP地址及其所对应的端口号的问题，当系统较多时端口号和IP地址的记忆也会给访问者带来极大的不便。利用DNS域各系统进行管理是目前最有效的解决方法。

利用DNS管理就要使用DNS的域名系统，它是一种组织域层次结构的计算机和网络服务命名系统[5]。主要功能是完成将主机的域名转换为IP地址,是网络服务的重要组成部分，有了它，访问者不用记住能够被机器直接读取的IP地址数据串，当要访问某项Web服务时，只要输入该项服务所对应的主机头，即平时上网的网址，便可访问服务，而且当开发了新的Web服务，只需设置不同的主机头进行扩展和部署，十分方便。计算机实践教学立体化服务管理系统主机域名为http://www.slxyjsjx.com，采用正向查找，DNS服务的搭建选用Windows Server 2003自带的DNS服务进行组建和管理，当DNS服务部署完成后，为了让其发挥应有的作用，必须在将要访问Web服务的客户端主机中，将网络适配器的DNS服务地址中的一个设置为DSN服务所在的服务器IP地址，DNS服务才可正常发挥作用。部分W eb服务的DNS分配如表1所示。

2.2 网络存储

网络存储是为了解决计算机硬盘保护和学生上机实验产生的数据需要保存，以备下次实验继续使用的矛盾而搭建的Web服务。网络存储属于B/S结构，首先需要搭建Web服务器，比较典型的Web服务器有Microsoft公司的IIS[6]和进行JSP部署的Tomcat容器[7]，由于立体化服务系统中的网络存储系统采用的是利用ASP技术设计和开发的xxasp文件共享系统，故选用IIS作为Web服务器。首先将网络存储程序文件放置在服务器的某个目录；其次在Web服务器上新建站点，按照提示完成站点建设，并设置站点主机头为disk.slxyjsjx.com，然后在浏览器地址栏中输入http://disk.slxyjsjx.com便可访问网络存储服务[8]。

表1 DNS分配表

实际使用中，网络存储服务需要学生实名注册经认证方可使用，不同的账号所对应的文件系统是彼此独立的，互不影响。用户的存储空间按照不同的角色，进行了等级划分，所对应的最低级是铜牌用户，默认空间100 MB，如空间不够用，可向管理员提出申请，进行扩容。管理员可以登录后台管理，对所有注册用户的信息以及空间使用进行管理和维护，例如，学生毕业之后，可根据需要删除其注册信息和上传文件信息，确保系统高效、快捷地运行。经测试运行，解决了学生上机实验中间数据存储和硬盘全盘保护之间的矛盾。

2.3 机房管理

管理主要包括软硬件维护管理、教学管理、计费管理等服务。

2.3.1 软硬件维护管理

计算机实践教学立体化服务管理系统的依托对象是整个机房的硬件实体，尤其是每个机房的计算机，只有保证机房的计算机能正常工作，每个上机的同学才能通过计算机访问和使用立体化服务系统。对于拥有几百台计算机的实验室，在硬件正常的情况下，通过在母机上进行软件部署，利用联想网络同传[11]功能进行整个机房的软件部署，并将母机进行Ghost备份，生成.gho镜像文件，以备单机软件还原使用。对于单机维护，如果采用传统的逐个检修的方式去维护，不但效率低下，而且机房管理员的维护负担也十分繁重。因为计算机出故障毕竟是少数，因此如能利用软件对每台计算机的工作情况和状况进行实时监控和统计，如果发现异常，软件监控系统能及时定位出故障的机器并告知大概的故障信息，管理人员便可以有针对性地进行维护和维修，节省了逐一排查所需的时间[9]。在管理中硬件故障诊断和定位可借助硬件监控软件进行，实践证明此类软硬件管理的方法大大提高了机房硬件和软件维护的效率。

2.3.2 教学管理

立体化服务管理是为实践教学提供各种服务的管理平台，但是这些服务的提供必需在教学的有效组织和监管之下才能最好的发挥功效。教学管理主要包括排课管理、上课考勤管理、上课监控管理、教学广播管理、收发作业管理、师生互动管理。排课管理主要是对上机进行安排，例如，某个老师什么时间在那个机房上机，在排课系统中设置好后，在规定的时间学生去上机可直接进入系统，非上课时间需要输入账号和密码进行计时收费，当上课时间到了，系统又会自动返回登录界面，强迫学生结束上机，为下一批学生上机做好准备。系统应具备上课考勤功能，上网监控、禁止上网、禁止访问某一软件和某一目录的功能，使老师对学生的计算机可以进行适当的控制，约束其上机行为，让其专注于实践教学内容，同时通过该系统还可以对学生的上机行为进行监控，及时发现学生在实践中遇到的问题，通过屏幕广播功能进行演示解答，当教师需要为学生发放文件或者上课结束后需要收作业时候，收发作业功能便发挥了作用。由于机房教学管理软件开发难度较大，故在实际的部署中可以选择成熟的管理软件，例如，博思特机房管理系统、极域网络教室等，将此类管理软件应用到机房教学管理，极大地提高了机房教学管理的自动化、信息化程度，得到师生的一致认可。

2.3.3 计费管理

在不进行实践教学时，为了提高计算机的使用率、增加学生额外上机练习时间，机房管理人员会安排机房让学生自主上机，但如果不加限制让学生使用，将不便于组织和管理，学生会把自主上机当成自由上网，采取的措施主要是通过管理软件适当收取费用。当学生初次自主练习时，需要凭学生证注册一个账号，起初会给每个学生账号存入一定的学习时间，当学生免费时间用完之后，需要到指定部门给自己账号存入一定的金额，然后计时计费上机，金额用完之后，系统会自动退出。使用计费管理可以防止学生由于免费上机，长时间沉迷于网络聊天、娱乐、游戏等而失去自主学习的意义。因此计费管理系统的正常运行对于自由上机的正常进行十分重要，每台需要登录的计算机，在登录之前都需要访问计费服务器，验证自己的用户名密码以及余额是否充足，从而决定是否有权限进入计算机系统。在构建计费系统时，可选择博斯特计费系统或万象网管系统进行计费管理。

2.4 导航服务

立体化服务平台是一个集多种服务功能于一体的综合服务系统，随着功能的不断拓展和完善，集成的服务越来越多，为了使师生对整个服务系统有一个全局的把握，需要设计导航服务系统。具体做法是，利用ASP或JSP技术设计一个导航服务子系统，将其部署在Web服务器上，并为其设置主机头，在所有其它终端计算机中进行相关配置，包括将浏览器默认主页设置为导航服务网址，在网络配置的DNS配置中，将其中一个DNS设置为DNS服务器所在主机的IP地址，并利用组策略限制用户对默认浏览器主页及DNS的修改，当用户打开终端计算机的浏览器后，导航服务页面就自动打开，用户根据导航页面可以方便地使用立体化服务系统中的各种资源，随着系统的不断扩展，导航服务可以不断同步更新。同时还可以利用导航服务子系统进行电子公告，例如，学生在上机过程中丢失东西，可以发布公告，让其认领，可以定期将机房管理的相关制度以及其它注意事项进行公告等。

2.5 资源服务

在进行计算机实践教学和机房管理维护办公的过程中，不可避免地要用到各种各样的资源，虽然将计算机接入互联网中，可以从中获取大量所需资源，但是每次从互联网中检索信息及软件资源，特别是大型软件时，将会耗费大量的检索和下载时间，尤其学生上机时，如果大量时间用在寻找资源，留下练习的时间势必会减少，同时学生在上网检索的过程很容易被网络中其它内容所吸引，分散上机注意力。

在立体化服务系统的建设中，考虑以上情况，采取两种方式解决，方式一，创建ftp文件服务器，将所需资源放在ftp服务器特定目录中，为需要使用资源的师生提供服务；方式二，将所需资源从互联网中收集整理，搭建B/S结构的资源服务网站，对资源进行分类介绍并提供下载链接供师生下载使用。在立体化服务系统建设中两种方法配合使用，对于素材文件，分为图片素材、声音素材、动画素材、视频素材等几大类，采用方式一搭建FTP服务器进行素材共享。部署中，在比较了众多FTP服务器管理软件后，由于Server-U是一种在Windows系统中运用比较广泛的FTP服务器端软件，硬件无需特殊要求，安装方便，设置简单[10]，支持实时的多用户连接，支持匿名用户访问等优点,因此选择Server-U作为FTP服务器管理软件，通过测试运行，学生不但可以在机房访问FTP中的资源，而且下课后还可以在宿舍或校园网的其它地方访问其中资源，为学生自主学习提供了极大的便利。

对于资源文件的共享和管理，则选择B/S结构资源管理平台，在Web服务器下进行配置，然后从资源管理平台对收集的软件资源、课件资源、教学视频资源等进行分类添加，在添加的过程中，对每一个资源进行简单介绍，并提供下载链接，访问者通过浏览器访问资源网站，选择自己需要的资源进行下载。随着资源管理平台的扩展，还可以将其分解为软件服务系统、课件服务系统以及教学视频点播服务系统。

3 结语

计算机实践教学立体化服务管理系统的设计和部署，不仅有效缓解了实验室与实践教学过程中存在的许多突出矛盾，而且提高了管理者的管理效率，增强了学生上机的主动性、积极性，加强了教师对教学过程的有效管理和控制，对于整个实践教学质量的改善效果明显。然而平台经过一段时间的测试运行，也发现了一些需要改进的地方，例如，博思特机房管理系统对于网络的稳定性要求非常高，网络稍有异常，就会导致客户端不能登录计算机系统，从而影响正常的上机实践活动，同时立体化服务平台中某些功能模块对于用户的访问响应速度较慢，导致用户在等待过程中失去耐心，另外由于机房管理人员有限，对于某些资源的更新和维护相对迟缓，随后需要加以改进。

[1]胡 武.计算机技术和网络技术在机房管理中的应用[J].电子世界,2013(12):138.

[2]徐晋辉.高校机房管理存在的问题及解决对策[J].宿州学院学报,2012(11):78-80.

[3]彭永谦,柳 旭.基于三层C/S结构MIS的权限设计[J].计算机工程与应用,2000(11):122-124,166.

[4]杨成慧,吴小军,刘 勇,等.基于B_S结构的SIMS的软件设计与实现[J].西北民族大学学报:自然科学版, 2013,34(2):27-34.

[5]吴 琼.DNS服务应用于局域网教学的研究[J].吉林工程技术师范学院学报,2010(1):81-84.

[6]贺永佳.IIS服务器安全防护系统的设计与实现[D].长沙:中南大学,2012.

[7]黄 洲.Apache-Tomcat服务器集群管理系统的设计与实现[D].武汉:华中科技大学,2011.

[8]张晓辉,王 健.高校开放式计算机网络实验室维护技术研究[J].电脑知识与技术,2013(18):80-82.

[9]张天财,刘 洋.联想硬盘保护系统在机房管理中的应用[J].计算机光盘软件与应用,2012(8):121,124.

（责任编辑：张国春）

The Integration Design of Three-dimensional Service System for Com puter Practice Teaching

WANG Wei,LINan
(College of Mathematics and Computer Application,Shangluo University,Shangluo 726000,Shaanxi)

The significance and urgency of the three-dimensional service management system is analysed, the integration system architecture design,the main functions of the implementation and the key technology to realize each function needed to use and deployment process are illustrated through the system with the actual test of the system,the enthusiasm of students practice on computer and teaching quality are improved.

three-dimensional service;Browser/Server;network storage;computer lab management

G64

：A

：1674-0033（2014）04-0067-04

10.13440/j.slxy.1674-0033.2014.04.016

2014-02-27

商洛学院教育教学改革研究项目(10JYJX0201)；商洛学院科研基金项目（11SKY004）

王 威，男，陕西洛南人，硕士，讲师