基于泛在学习要求的教育云桌面建设

2016-07-31王海峰

中国教育技术装备 2016年17期

关键词：桌面终端教室

◆王海峰

基于泛在学习要求的教育云桌面建设

◆王海峰

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.17.028

随着信息技术的迅猛发展，学习方式也在不断更新，已从数字化学习逐步过渡到移动学习，实现泛在学习。如今，泛在学习也成为教育技术学领域关注和研究的热点话题。结合桌面云建设实践，探讨教育建设更好服务泛在学习的持续健康发展问题。

教育；云桌面；泛在学习

1 建设背景

2012 年 9 月 5 日，刘延东副总理在第一次全国教育信息化工作电视电话会议上提出了“教育信息化是创造泛在学习环境、构建学习型社会的必由之路”的要求，在 2015年 11 月 19 日结束的第二次全国教育信息化工作电视电话会议上再次提出了“泛在学习”，强调要充分运用信息技术打造泛在学习环境。云技术、移动化以及泛在学习正改变着传统的教学方式和学习方式，移动互联的发展和智能终端的普及也为云桌面的应用提供了更为便捷可靠的基础条件。目前，云桌面已经在很多教学机构得到应用，泛在学习正日益成为一种重要的学习方式。

通过教育云桌面建设，可进一步消除教育信息化建设中出现的系统维护、资源存储使用、空间管理方面存在的一些困扰，推进学校教育信息化建设，提升教育化应用效率和水平。

2 目标思路

需求分析随着信息化发展，学校在教学实践中对电脑硬件的要求正在不断提高。目前不同功能教室所需的资源及软件部署存在较大差异，存在以下几类问题：

1）专业实验室的桌面用机，因讲解和演示的需求不同，在运算能力、存储容量、软件数量、软件版本等方面的要求亦不相同。大量的实验用机若配置过高，无疑造成巨大浪费，若配置较低，又很难适应教学需要，完成教学任务。部分专业软件的安装，往往对计算机配置有不同要求，还存在同一软件不能多版本并存的问题，这加大了设备更换频率，对日常维护也带来不小的麻烦。

2）历年采购的桌面用机由于型号和配置多样，不便于统一管理，特别是配件更换问题，要么找不到零件，要么更换成本很高，增加了后期维护的难度。

3）教师除了课堂教学需要，还需要应用计算机进行备课，制作教案，自我学习，应用、更新各种软件等，对桌面环境的个性化要求较高，显然难以统一设置和部署，有些实验或软件对系统环境有特殊要求。比如：多媒体教室在演示不同软件时需要更单一的环境，并在不同教师使用时能够动态切换，在以往情况下实现起来非常烦琐，加大了教师工作量和难度。

4）如教师在家将文档编辑了一半，需要带去办公室继续制作，在办公室做好的 PPT 需要带去教室使用，讲解后需要分享给学生，在这个常见的运用中，涉及文件和素材的保存以及传输，无论是用U盘还是用邮件都难以实现优化流畅的体验。

学校对教学计算机应用管理，计算机桌面系统是具体而又重要的一个环节。其中包括管理三个层面，其一是操作界面，其二是应用存储空间，其三是软件选择。云桌面（如图1所示）将在满足这三层需要的基础上，以计算资源的弹性管理和使用场景可延伸的优势解决上述问题。

建设目标

1）建成学校云桌面平台，打造基于云计算的桌面虚拟化（如图2所示）。

2）强化信息技术应用，推动课程教学与信息资源有机整合，提高教师信息技术应用水平。

3）打造数字化校园精品案例，以点带面，充分发挥区域内的示范、引领和推动作用。

建设思路

1）摸清家底，确定方向。安吉县实验小学作为县域内小学段重点的小学，无论是师资队伍水平，还是硬件配置水平，都处于全县前列。在上级主管部门的关心和支持下，经过几年的数字示范校建设，学校在数字化的建设和应用方面有了长足的进步，建设并成功推广应用了包括学校远程录播教室、微课录播教室、视频监控平台、家校联系平台、学校课程资源库平台等，有力地推动了学校教育教学工作的开展，质量的进一步提高，促进了教学。将这所学校作为数字化建设示范学校，以充分发挥学校在县域范围内数字化校园建设方面的示范、引领和推动作用，加大全县的信息化应用工作力度。

2）确定目标，大胆尝试。在前期学校数字示范校的建设过程中，学校投入大量人力、物力、财力，但也清楚地看到学校现有水平与前沿的数字化信息技术水平之间还有相当差距。如何在建设过程中，在已有基础上充分发挥现有装备的作用，使学校的数字化建设成果最大化，是一直在思考的问题。几经讨论，最终确定以“基于泛在学习理论的教育云桌面建设”为主题的攻关课题。云桌面技术是一个全新的领域，许多人对其还是不甚了解，但它充分运用了云技术，使现有的设施资源效益最大化，适用学校现状。

3）精心实施，辐射引领。在上级主管部门的大力支持下，在云桌面建设过程中采取“三步走”策略：

首先，在行政管理人员层面，建立相应账号，在学校管理层开始尝试，体验云桌面带来的便捷和高效；

其次，在骨干教师层面，鼓励使用云桌面技术，逐步提高教职员工的认可度；

最后，建立全校教师账号，在全校范围内开展云桌面技术的运用。

经过这样的一个过程，使全校教师都能熟练地运用云桌面技术，开展教育教学及管理工作，并在与兄弟学校的接触交流中，不断扩大其影响力，辐射到全县各个学校。

图 1 云桌面系统基础架构

图 2 基于云计算的桌面虚拟化

3 成果特色

系统建设方面云桌面技术是一个新领域，目前县域范围内接触此项技术的学校比较少。学校在上级主管部门的大力支持下，积极推进这一项目的实施。主要的系统建设实施步骤包括以下五个方面：

1）服务器环境初步搭建。首先进行数据中心的搭建，完成了智能桌面虚拟化解决方案。基于预订的用户策略，创建、导入了初期的用户和组，主要是针对行政人员、各管理科室并扩展到全校所有教师，并使之体验到新系统环境带来的迅捷和高效。

2）学校标准镜像制作。通过收集学校典型用户（包括学校中层、骨干教师、普通教师、承办活动要求等）的使用需求，包括操作系统版本、应用的数量和版本、常规系统配置等，整合为几个统一的需求，根据这些需求，利用智能桌面虚拟化解决方案制作标准镜像，并根据各类人员对系统的管控需求，对制作好的镜像设置访问权限。

3）策略的制定。根据学校各个部门的使用需求、管控需求，分别制定部门、特殊用户的管理策略。该策略的主要内容如图3所示。

4）管理员和普通用户的使用技能培训。针对用户桌面运行维护和各科室的管理人员进行智能桌面虚拟化解决方案培训。学校联系技术公司，对学校所有教职员工进行分层、分阶段的培训，包括学校管理层面的使用培训、学校骨干教师层面的使用培训、学校班主任及任课教师层面的使用培训。再由学校负责同志根据自己使用的情况，将操作细节录屏后制作视频资料，发送到所有用户手中。经过培训，确保每一位使用人员都能熟悉运用该系统，并在平时的教学管理工作过程中积极使用。

5）分阶段的桌面部署。按照业务计划，对涉及的桌面进行分阶段的部署，包括云桌面软件的安装、调试。目前为止，已经完成所有普通教室和专用教室的桌面部署工作，学校每个教室都可以实现软件平台的登录。

应用推广方面对于学校内部而言，无论是教师个人教学资料的保存使用问题，各 PC客户端的设备维护方面，还是教学资源的便捷使用效率问题，都可以用云桌面技术得以解决。所以在推进过程中，先以价值体现为主，取得大家的认可，并逐步形成共识，最终使得该技术顺利运用于学校工作的方方面面。

1）专题介绍与培训，提高系统认可度。在系统起用之初，为了稳步推进，学校在技术使用培训之前，对目前存在的一些信息技术应用的困扰问题进行了整理，并通过全体教师会集中学习，使全体教师对项目建设形成高度共识。

①降低学校总体成本，减少学校对网络建设的投资，最大限度发挥现有资产的价值。学校不必再对各个班级的终端投入大量资金，PC的处理能力集中到数据中心，各终端成为瘦客户端，只要具备显示功能，不需要强的处理能力，即可实现各种软件和平台的使用。

②保障教学的连续性、一致性。教育云数据中心为每个办公终端提供了虚拟的“计算机”，每个终端所使用的硬件资源都是共享的，分配的虚拟资源在没有实际使用时，其他用户可使用。在运用传统的终端进行教育教学时，当学生离开教室环境时，就没有教育环境或者教育环境中断，而云桌面技术则实现了教育环境的连续性和一致性。

③提供灵活便利的授课教学环境。云桌面技术的运用，实现了教师个人终端与教学班级内终端的一致性。教师在个人终端的课件、教学设计、练习，都可以在教室终端得以实现。对于远程教学，不仅能提供远程教学，还能提供操作练习的环境，并确保了远程用户与现场学习一致的操作环境及体验，这些体验与学员所处位置、设备均无关，有力支持和保障泛在学习方式的实施。

④降低了运维的复杂程度，提高了部署效率。运用云桌面技术后，可降低桌面维护成本，减少运维人员的工作量，只要维护好服务器上的桌面镜像就可以了，不必到实际的现场进行维护。而且仅故障恢复时间而言，传统PC桌面的故障恢复时间一般约为2～4小时，而云办公桌面仅需3分钟。

⑤不受空间环境限制，随时都可以链接到自己的云桌面环境，真正实现了移动办公。云桌面技术可以随时随地接入移动办公，无限网络制，用户可以在任意时间、任意地点接入云桌面；接入终端无限制，用户可以使用任意的终端设备访问办公室桌面；通过不同的终端访问办公桌面为用户提供一致性体验；统一的身份认证系统提供不同接入方式的安全性保障。

2）分组用户和账号的建立。在教职员工都能熟练使用云桌面系统平台后，学校根据学校管理和教学的需求，分别建立了机房、实验室、教室、功能教室、教师办公室、图书室、教师家庭终端等几个层次的用户组和账号（如图4所示）。利用针对桌面的近百条策略，从主机访问、硬件资源分配、用户控制、数据安全、离线文件备份、网络接入等方面按需灵活定制桌面，给不同的用户分配相应的工作环境，满足不同场景下的用户需求。不同类型的桌面均通过管理中心集中统一管控。

图 3 管理策略制定

图 4 分组用户和账号的建立

3）教师实际运用。目前学校部分班级的班级多媒体设备存在着一定的老化落伍现象，在适时引入云桌面技术后，只要这台PC终端还能确保显示功能，就能使用云桌面技术，不需再重新对设备进行更新。个人办公电脑与教室内终端的使用一致性体验，便捷而相对熟悉操作系统，减轻了一线教师的压力，整个过程更为清晰、流畅，学校后勤部门也减少了大量的维护成本。

特色亮点在系统平台的建设过程中，我们充分发挥了集体的智慧，听取了上级主管部门、学校教师的各种建议和意见，在较短的时间内顺利完成了建设任务，使用效果良好。

1）基于云桌面的个人云盘存储。云桌面技术的运用，可以实现任何终端（包括移动终端）的上网操作，并获取相关资源。科任教师和学校管理层可以将所需的课件、教学设计、教学资源、个人资料、学校管理资料保存在虚拟机里。用户在使用时，不用再通过移动存储盘来实现资源的转移。在学校组织的宁波班主任论坛活动、县教研室组织的名优教师下乡送教活动中，云桌面的使用都取得了很好的效果。

2）基于云桌面的千兆网运用延伸。安吉县实验小学汇聚了县内众多的名优教师，积累了丰富的优质教学资源。学校远程录播教室和常态化微课录播教室承办各类教研活动，也积累了大量的优质教学活动资源。学校对这些优质资源进行了整理和归纳，建成了一个动态的课程资源库，涵盖语、数、英、科等主要学科的教学设计、课件、学习单和德育、校本培训等相关资料。教师只要打开云桌面，就能在系统里找到一个共享的资源库，可以对这些资源进行下载使用。通过云桌面系统，利用云服务器就可以解决这个问题。用户可以随时随地登录访问“十二五”期间省内建成的省远程教育平台、省教育技术中心信息管理平台等许多内部网络平台，应用这些内部网络资源。

3）基于云桌面的校园安全管理。学校视频监控建设项目中全校安装了 44个视频探头，实现了校园监控无死角。考虑监控的安全因素，视频监控只对学校内网提供服务，外部公网无法访问，在校外就无法查看视频画面，但通过登录云桌面系统，即可查看校园监控画面。一旦发生突发事故，学校管理人员可远程调用相关视频资料，做出快速反应，及时处置，大大提高了学校安全管理的效率。

图 5 成本对比

4 应用效果

运行数据

1）系统成本方面。云桌面技术的运用，在硬件设施和软件建设方面，很大程度上节约了学校的建设成本（如图5所示）。学校目前所有普通教室、功能教室的终端 PC机，都能正常运行。在此基础上，建立整个云桌面系统平台只需再添置一台服务器和一套应用软件，总的投入约15万元。在系统建成后，基本硬件设施的使用寿命最低可达10年；电力消耗为传统 PC 的 15%，功率仅为 35 W 左右，后续的维护成本极低，总体碳排放量降低至 80%。而原有的各类设备在更新、维护方面，每年需要投入约5万元，这里还不包括大批量的班级多媒体设备更换费用。

2）系统平台建设数据。目前为止，学校所有普通教室、功能教室均完成客户端安装，并能正常使用。所有教师办公电脑都安装了客户端。对学校现有的教学资源进行了分类整理，形成语文、数学、英语、科学、音乐、体育、美术、德育活动、校本培训等几个模块的校本资源库，都存储于服务器内，学校每台终端登录后，都可以下载并使用这些资源。

3）教师账号、用户组及培训数据。学校分三批完成了所有教师的账号、用户组的建立。首先是学校管理层面的账号建立和使用，并初期尝试运行了三个月。然后对学校备课组长和骨干教师建立账号。最后完成所有教师的账号建立工作，系统平台的使用率比较频繁的约占 87.9%，并在不断的提高中。学校先后组织了三次专业培训，培训平均参训率达 94%。

绩效分析

1）在教育教学、教育科研方面。使用云桌面技术后，教师在家备课，可直接通过云桌面和虚拟应用进行文档编辑，到办公室后可继续进行修改，上课时在多媒体教室用云客户端直接登录使用。不再需要使用移动存储盘或邮箱来实现资料的中转。

在常见程序应用中，最麻烦的就是版本不统一问题。如 Office 版本，有的用户喜欢 2003 版，有的用户喜欢2013 版，也经常发生版本冲突。采用“瘦客户机 + 云桌面”组合，程序实际运算在服务器端进行，每位教师都在各自的云桌面中安装自己所需的教学软件，就不用担心硬件配置问题，也无须考虑软件版本兼容问题。

2）在学校管理方面。云桌面技术以其便捷性、高效性和安全性方面给学校管理工作带来极大的便利。高效性主要体现在操作系统管理的高效和应用程序管理的高效上。采用桌面虚拟化方案后，用户桌面、应用及数据均保存在数据中心，对客户终端的云桌面还可以采用按需、定时、定期还原系统的管理方式降低运维投入，运维人员可在后台针对主镜像进行系统和应用程序的统一升级，并会自动更新到所有联网的终端，在下次终端开机时，所有补丁和更新将自动生效，大大降低了管理成本。云终端的系统采用只读不写的功能，对数据不存储、不运算，只需在服务器做好安全防护，通过服务器的集群、高可靠及迁移等功能即可保证整个系统的可持续运转，实现了学校的标准云桌面环境、标准应用的目标，并且利用虚拟化的方式实现了真正意义的“可控”。