云桌面在高校计算机实践教学中的应用研究

吴燕波　姚秋凤　向大为

摘 要 本文针对传统PC教学场景中的不足，在公安院校实践教学中引入桌面虚拟化技术，通过将现有信息化应用系统迁移到云桌面平台上，整合现有资源，提高资源利用效率，降低运维成本。通过桌面云灵活、便捷、易用的云服务模式，促进资源的共享，减少信息孤岛现象， 管理维护困难的问题。

关键词 虚拟云桌面 计算机机房 实践教学 应用研究

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.06.054

Application of Cloud Desktop in Computer Practice

Teaching in Colleges and Universities

WU Yanbo， YAO Qiufeng， XIANG Dawei

（Hubei University of Police， Wuhan， Hubei 430034）

Abstract Aiming at the shortcomings of traditional PC teaching scenarios， this paper introduces desktop virtualization technology in the practice teaching of public security colleges. By migrating the existing information application system to the cloud desktop platform， this paper integrates the existing resources， improves the efficiency of resource utilization and reduces the cost of operation and maintenance. Through the flexible， convenient and easy-to-use cloud service mode of desktop cloud， it promotes the sharing of resources， reduces the phenomenon of information islands， and manages and maintains difficult problems.

Keywords virtual cloud desktop； computer room； practice teaching； application research

新的信息技术的出现和广泛应用不断为现代教育模式的革新带来契机，更快速、更便捷、更环保的教育教学模式越来越受到人们的期待，其中云计算的信息化架构给教育信息化带来变革，给计算资源分配和管理带来了全新的模式。目前越来越多的高校开始应用虚拟化桌面技术，一方面可以降低软硬件开支，增强数据安全性，降低管理成本，便于集中管理资源；另一方面利用形式多样的云端教学资源，能够调动学生的学习热情，激发学生的内在潜能，培养其创新能力。桌面云平台的引入既提高了实践教学质量，也有效地降低了教学成本。

1 计算机实验室管理与实验教学中存的问题

计算机技术和网络技术的教学实验应用日益增多，更新快，实践性强，虽然学校每年都增加对计算机实验机房基础设施的投入，但是计算机基础设施还是跟不上信息技术的发展，无法满足现代实验教学和科研环境的需求，如何利用新一代的信息技术，建设一个技术适度超前，系统便于管理维护，满足复杂教学环境需求，资源利用率高，经济安全可靠的教学实验平台，已成为学校当前面临的一个重要难题。我院实验中心计算机机房面向全院普通本科专业和普通专科专业开设各类实验课程共29门，承担全省公安在职民警的培训，同时是全院教职工的科研平台，是我院大学创新创业基地。在信息化高速发展的今天，实验中心计算机设备更新速度已很难满足日益增长的应用需求。在机房管理与实验教学中存在以下问题：

（1）每当计算机系统补丁或应用程序需要更新时，机房管理员便要到逐個机房进行逐台PC的更新和维护，工作量大。就算能进行整个机房计算机系统网络同传，但有时也因网络断线或一台计算机出现问题，而导致快要完成的系统升级被迫中断。

（2）不同的机房，不同的课程，不同的教学环境，管理员需要管理的事务太多，终端维护成本高、维护管理不到位。分散的机房管理模式会导致设备资源分配不均，部分教学设备和仪器使用效率低下。

（3）单一的传统教学模式，已难以满足目前复杂多样及具有个性化的实践教学需要和新时代信息化人才培养的需求。

2 云桌面实践教学平台解决方案

2.1 虚拟云桌面工作原理

虚拟化云桌面是指通过虚拟化实现动态远程访问桌面系统，统一托管数据中心，提高桌面使用的安全性和灵活性。简单的说就是把传统 PC 机的存储、计算、应用等功能通过云计算技术迁移到云端数据中心，把后台服务器（一台或多台）的硬件资源整合成资源池，通过对服务器虚拟化，生成大量独立的桌面操作系统（虚拟桌面），Windows桌面以虚拟机的方式在数据中心运行。学生则可脱离主机，通过与网络连接的云终端设备（瘦客户机、传统PC或笔记本电脑、平板等）远程登录个人桌面，进行自主课程学习，提高零散时间的利用率。

2.2 云桌面实践教学体系架构设计

湖北警官学院以新的教学改革为契机，在虚拟化架构下，充分利用成熟、稳定的技术解决方案，构建了易于管理、部署灵活、资源利用率高，维护便利又相对节能的信息化教学环境。云终端将桌面OS/APP/用户数据迁向后台服务器，而键盘鼠标输入信号通过网络也传向服务器，服务器端执行应用后将计算结果传回云终端。由于无需更改后台应用，拆分桌面系统的运行环境与安装环境、应用、桌面以及配置文件等，大大降低了管理成本与复杂度，提高了管理效率。如图1所示。

图1 云桌面实践教学体系架构图

*将桌面OS/APP/用户数据迁向后台服务器；

*云终端将桌面OS/APP/用户数据迁向后台服务器，而键盘鼠标输入信号通过网络也传向服务器，服务器端执行应用后将计算结果传回云终端，无需更改后台应用。

*云桌面是在现有显示硬件的基础上面，通过云终端，能够使用云中心的云计算超强能力，达成电脑性能的产品。

在这种架构下，针对教师的使用环境，采用瘦终端+VDI虚拟桌面的方式提供办公环境，为每个教室的教师机分配一台虚拟桌面，可以通过网络，从任何终端进行访问。教师机所采用的VDI方式，具有灵活的自主性和使用权限。可以根据自己的意愿，更改、安装或删除自己所属桌面上的软件。

3 虚拟桌面在高校实践教学中的应用

3.1 实现资源整合与共享

目前我院实验中心的计算机设备，可以部分利用，仅需在网络中心部署云桌面所需的服务器集群，提供所需的计算、存储、网络、备份等资源，可将分布在我院南北两院机房的计算机桌面资源虚拟化，从而顺利实现资源的整合和共享。通过云桌面技术，可将各机房资源从原来的分散管理、独立运行，转变为集中管控、资源共享，面向全校各院系师生按需提供服务。利用云平台，可节约成本，扩展教师和学生实践教学和主动学习的时间和空间，能将理论和实际更好结合，激发学生兴趣。

3.2 将计算机实验机房管理推向云管理模式

云计算在教育教学中的应用主要体现在整合优质教学资源，提供高效灵活的计算机实验教学环境，实现云端管理和服务共享，从而更有效的服务于广大师，桌面虚拟化真正实现了计算机机房的集中管理和灵活部署。虚拟云桌面管理模式，使得实践教学更加高效便利，管理更加方便，这对于公安院校及其他学校的网络环境升级与改造有一定的借鉴作用。

3.3 满足个性化教学需求，激发学生兴趣

有了虚拟云桌面的实验平台，学生使用PC、移动终端（ipad、智能手机、平板电脑等）通过浏览器可以远程访问桌面系统。只要简单的输入能够证明自己身份的用户名和密码，就可以即刻从瘦终端上获得自己独享的工作桌面。学生登录访问云平台就可获得所需的教学资源和实验实训内容，就能够做实验，可以获得和实体实验室一样的实验效果。而且这个过程要比传统电脑启动，登录过程快得多。工作桌面中，自動映射了对应教学科室的教学资源，集中部署安装了老师每学期需要用到的虚拟应用软件，满足所有老师教学需求，而且不需要老师自己维护应用，自己寻找教学资源。当老师遇到应用程序使用问题，后台网络管理人员能够快捷灵活的远程协助，并能够通过对后台虚拟桌面的配置进行维护与升级（表1）。

表1 云桌面与传统PC对照表

3.4 降低软硬件开支，增强数据安全性，降低管理成本

使用云桌面，可以有效利用资源，大大降低硬件投入，且使用年限更长（一般6-10年，是传统PC两倍）。机房管理人员只需维护服务器，不需维护每个终端，云终端计算机除核心软件外，其余都下载自服务器端，软件升级和维护只需在服务器端进行即可，降低了整体开销。

4 结束语

利用云平台，可节约成本，扩展教师和学生实践教学和主动学习的时间和空间，能将理论和实际更好结合。使用虚拟云桌面的实验平台可根据学生学习需求灵活搭建不同的实验电路，有利于综合性和设计性实验的开出和提高。云桌面实践教学平台改善了实验平台的管理模式，使得实践教学更加高效便利，管理更加方便，这对于公安院校及其他学校的网络环境升级与改造有一定的借鉴作用。

*通讯作者：姚秋凤

基金项目：湖北省教育科学规划课题2018GB043；湖北警官学院教研项目YJXM2018B03；湖北警官学院2019年科研自选课题，同时本文受湖北省电子取证协同创新中心资助

参考文献

[1] 陈守宽.智慧云实验室在高校实验教学中的应用[J].实验科学与技术，2018.6：178-180.

[2] 王彦朝.云计算环境下高校实验教学探索[J].实验科学，2016.10.

[3] 李刚.高校计算机实验室桌面虚拟化建设及应用——以DAWNSTOR系统为例[J].电脑知识与技术，2018.6.

[4] 陈浩新.云桌面技术在高校计算机实验室建设和管理中的应用.中国管理信息化，2017.6.