云环境的全数字语言实验室建设与应用

黄劲 聂琳

【摘要】在语言实验室建设改造中，通过把全数字语言实验室技术与云服务技术的有机整合，可构建出新一代的云环境全数字语言实验室，能够很好地把外语课程教学和计算机小班教学结合起来，实现多室合一功能。开放式云实验平台的应用还能够把多样式课程教学仿真环境推送到实验室以外的云端，从而进一步拓宽了实验室的教学空间。

【关键字】全数字语言实验室；云实验平台；虚拟仿真；多室合一

数字语言实验室是从传统电化教学语音室发展起来的产物。90年代起，随着计算机多媒体技术发展，传统电化教学语音室已逐步向第一代数字化的语言实验室转型。计算机网络发展，为第二代网络化的数字语言实验室发展奠定了基础。近年来，计算机网络与云计算技术发展，以及全数字语言实验室技术日渐成熟，为纯软件化的云环境全数字语言实验室发展带来了新契机。第三代的全数字语言实验室，真正实现了从过去专用型硬件设备或部分专用型硬件设备的半数字化方式，向全通用型硬件设备的全数字化方式转变，这将成为今后数字语言实验室建设发展的主流方向。

经过近3年的逐步建设改造，我校大学城校区已完成了全部语言实验室的升级改造。在云环境全数字语言实验室建设改造过程，以及课程教学改革实践中，我们进行了大量有益的研究和探索，获得了许多云环境全数字语言实验室建設和应用的宝贵经验和发展思路。

一、 全数字化语言实验室的构建

目前，成熟、稳定的全数字语言实验室产品仍为数不多，我们只能在可挑选的几家厂商产品中进行评测，从教学功能、使用方便性和稳定性、仿真环境兼容性和适应性、系统性价比等几方面入手，筛选出综合性能指标较好的卓软全数字语言实验室软件，作为我们新一代数字语言实验室升级改造的优选产品。

1. 系统硬件的组成

卓软全数字语言教学系统采用主从工作站架构，教师端和学生端均可使用通用型计算机工作站设备。学生端工作站既可使用瘦终端设备（如升腾C30）方式，也可以使用强壮客户端设备（如DELL Optiplex 3025或HP ProOne 480 G2的一体机）来进行配置，还可以选用高性能PC机作为学生端工作站。

实验室内组成千兆网络，网络接入层交换机采用3台24口千兆智能交换机（如H3C S5024PV2-EI或Huawei S5700-28P-LI-AC）进行级联堆叠，可支持近60个节点的工作站联网，并发使用。各实验室网络汇接到校园网中，互联互通。同时，还通过专网，联接到校区的云实验平台中（见图1），以获得更快的云服务响应速度。

2. 系统软件的部署

全数字语言教学系统选用了纯软件的卓软全数字语言实验室软件产品，以本地部署方式安装运行，还可以使用云服务部署方式来安装运行。使用本地部署方式，可节省大量云资源，提高全数字语言实验室系统的运行速度和效率，系统使用起来更加简便、高效和稳定。卓软全数字语言实验室系统，有V3.0 2015超值版和V3.0 2016专业版2种软件版本，专业版具有更完整的外语专业教学功能。

3. 全数字语言实验室软件的功能

卓软全数字语言实验室软件在教师端主机上进行集中控制和管理，可控制学生端的设备开/关；屏幕的显示/广播/黑屏；声音广播的开/关等，能够开放学生端自主学习和上网使用，以及实现文件资源分发/收集等功能。还能够实现语言教学的授课广播、全体录音、学生举手发言、分组讨论等功能，以及具有口语、听力、听写、情景训练，以及口语考试等外语教学的专业功能。专业版还增加了同声传译训练等教学功能。

二、云环境全数字语言实验室的云实验平台

在全数字语言实验室中，通过云桌面的虚拟化技术应用，不仅能够解决外语教学中，教学环境多样化、复杂化问题，还能够在多室合一功能应用中，实现各种课程教学环境的虚拟化仿真。云桌面的虚拟化仿真应用，拓宽了课堂教学环境的空间，既可以满足新（高）版本环境的使用，也可以适应旧（低）版本环境的使用需要。结合开放了云存储等功能的云实验平台应用，还可以为实验性课程教学，提供全方位服务支持。

云实验平台就是一个云服务数据中心，利用了校园网的网络条件，可用于构建、部署和管理各种课程教学环境的云桌面应用。云实验平台采用混合云结构，根据不同课程的使用情况和具体要求，可选用私有云方式，或者公有云方式，以适应实验室内外不同教学环境的实际使用需要。混合云还可以是多种云服务系统的综合应用，既可以使用云桌面VDI技术的云晫（Vinzor）云服务、VMware云服务，也可以使用云桌面VOI技术的海光云服务，以满足各种课程教学环境的灵活快速部署。

我们使用的云实验平台，以国内自主研发的云晫（Vinzor）云服务系统（如Huawei RH2288H V3 X 2）为主，可支持9间实验室里450个云端的任意110个云端并发使用，也可支持校园网内移动云端的使用。海光云服务系统等其他云服务系统为辅，海光云服务系统可支持新建2间实验室的110个云端并发使用。这样的多种教学环境部署方式，不仅能满足计算机程序设计类实验课程的教学应用，还能很好地适合多媒体类实验课程的教学应用。云晫（Vinzor）云服务系统（见图2）主要功能包括： 能够按照课程表，进行云桌面资源池建立和任务调度；云桌面（含课程、固定2种桌面）的快照制作；课室、课程的一键式部署和线性扩容；多平台终端支持和管理；云服务数据中心的运行监控；数据存储与备份等云服务教学应用功能。

三、云环境全数字语言实验室的课程教学应用

云环境全数字语言实验室的教学应用，一方面是外语课程的课堂教学应用；另一方面是外语课程外，其他课程的课堂教学应用。在外语课程教学中，新建系统基本上能适合多媒体情境化的语言教学，还能通过云桌面虚拟化仿真环境应用，满足各种特殊环境的外语课程教学。如解决低版本PPT（office 2003）电子教案在高版本（office 2016）环境下，不能链接播放视音频文件等问题。在外语课程之外的其他课程教学中，可利用云实验平台，在教师端和学生端的云端，进行各种课程教学环境的虚拟化仿真（见图3）。云端的建立，只需在通用计算机上复制云客户端软件包，并启动运行即可。或者，也可以采用云浏览器端的访问方式来使用。

此外，我们还开展了外语课程之外，一系列示范性课程的教学改革实践。选择了数字媒体技术类的《数字影视技术》课程和《电子音乐合成技术与应用》课程，以及程序设计类的《ASP.NET动态网站开发实践》课程，作为典型的示范性课程，进行云环境下的课程教学改革具体实踐。利用了大学城校区云实验平台，不仅把教学环境部署到云环境全数字语言实验室的课堂教学使用，而且还使用云课程桌面方式，把课程教学环境推送到实验室之外，供学生课外使用。这样，在校园内就可让学生随时、随地进行课程自主学习和实训（见图4），并保证课外实践环境与课堂教学环境一致。结合课程教学需求，还可以使用云实验平台的云存储功能，为每一个学生配置一定量的云存储空间（一般为8G），方便学生把实验过程的工程文件、临时文件和数据保存起来，日后继续进行编辑修改。

通过开放式云实验平台应用，课程任课老师还能够在异地校区，使用云固定桌面和管理系统，进行课程教学环境的自行搭建、部署和管理。并且，能够把部署好的教学环境，以云课程桌面方式，推送到校区实验室内外的云端使用。也方便了任课老师进行课程教学设计，以及对教学资源整合。课程的云桌面资源控制，主要根据教学进度和课程表来规划安排，由云实验平台管理系统进行动态配置和调度，并集中管理（见图5）。课程教学时间外，不需要使用的云桌面资源，将由云管理系统控制统一回收，以减少云服务资源的开销

四、实验室构建和应用中值得关注的问题

在云环境全数字语言实验室建设和应用中，结合我们对课程教学的具体实践体会，我们认为多功能的云环境实验室具有其自身特点，在实际教学使用过程中，应在以下几点引起注意

1.云环境应用能满足多环境教学需要，集中控制管理方便灵活。

虽然新建实验室使用了新版本计算机系统软件，能适合大部分课程教学环境的使用需要，但并不能满足所有教学环境应用，总会有一些课程教学环境无法适用。利用云环境的虚拟桌面应用，能够很好地满足外语课程各种教学环境的使用需要，同时还能满足外语课程之外，其他课程的多样化教学环境使用需要。云部署的教学环境，可自行搭建，动态管理，集中维护，使用方便灵活。

2. 开放式云实验平台能更好适应多校区、多环境的应用

开放式云实验平台，不仅能方便地把各种老师教学环境和学生学习环境推送到实验室云端上使用，而且还能够在课外，推送环境到实验室外的校园内云端使用，甚至在异地校区的移动云端使用。结合云盘等云服务功能应用，教学使用效果更佳。对于云实验平台的构建和使用，资源的分配和管理，则是一个云应用的策略和规划问题，还涉及到云服务数据中心的系统搭建、设备配置、成本投入和使用授权等因素。

3.虚拟化的VDI和VOI应用，为教学环境部署带来更大灵活性

在实验室内，可根据不同课程教学的使用需要，选用云服务的VDI或VOI方式来部署各种实验教学环境。对于多媒体技术类课程的实验教学环境，更适合使用VOI方式推送环境到强壮终端，然后利用本地终端资源来计算及处理图形密集型应用，如音视频、大型设计及工业软件等，这将大大降低对网络和云服务器的依赖性，即使网络中断或服务器宕机，云端仍可继续工作。数据既可采用集中云存储，也可使用云端本地存储，且云端应用数据不会因网络或服务端故障而导致丢失。

4. 云应用与课程网站结合，有利于提高课程教学质量和效果

在课程教学过程中，特别是实践性课程的教学上，把云实验平台应用与课程教学网站使用结合起来，有助于学生随时、随地进行开放式自主学习。利用云课程桌面推送的虚拟化教学环境，更好地保证了课程教学环境使用的一致性，尤其是学生在课堂外开展课程实践所需要获得的教学环境。利用云存储等云服务功能的应用，还能够使学生把教学实验过程的文件和数据保存起来，为课程教学实践带来了便利。总体上，云服务应用能够对提高课程教学的质量和效果，起到很好的促进作用。

五、结束语

云环境的全数字语言实验室建设，充分利用了全数字化语言实验室技术优势，不仅能够把外语教学的语言实验室、口语实验室、同传实验室功能融合于一室，而且通过混合云实验平台应用，还能够把计算机实验室、网络实验室、多媒体实验室等多种实验室的功能融合为一体。通过把全数字语言实验室技术、云服务技术、视听中控技术有机结合起来，使过去单一语言教学功能的语言实验室，最终建设改造成为具有多室合一功能的云环境全数字语言实验室，能够融合外语教学和计算机小班教学于一室，实现了低成本建设改造成为具有多功能应用的一流实验室。

云环境全数字语言实验室全部使用了通用型硬件设备，除在实验室设备选型，以及今后系统升级改造带来极大的方便性和灵活性外，还能够为实验室多功能应用，以及系统资源全面整合提供有利的条件，也为今后课程教学改革打下了良好基础。

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基金项目：2016年中山大学教学改革研究基金资助项目（No.68000-18822604）