高职院校云计算课程教学方法探究

卢春光 贾亚娟

河南职业技术学院现代信息技术学院 河南郑州 450000

大数据、云计算、人工智能等新兴技术的快速发展，对各行各业产生了积极的影响。云计算技术及应用的人才空缺非常大，各大院校开始重视对云计算人才的培养。尤其是高职院校，着重培养应用型的专业技术人才，有些学校直接开设了云计算技术专业，其他则是在现有的计算机应用技术、计算机网络技术等传统专业的基础上增设云计算技术课程，甚至在一些如大数据技术、人工智能技术应用等新开专业也开设了云计算技术的课程。当前，云计算教学存在设备不足或老旧，尤其是缺少应用性等现象，通过本文提出的“云平台搭建+镜像构建+云主机搭建应用”的教学模式，可以帮助学生更好地理解掌握云计算技术，有效提高课程教学效果。

1 教学现状分析

目前，高职院校开设的云计算技术课程，采用的方式不尽相同。王勃等人[1]提出以“亚马逊AWS”为基础进行课程建设，从参与式课堂和开放式考核到混合式教学进行了一定的研究。王湘渝等人[2]提出从实训环境配置到云计算平台各个模块安装及运维的实践教学。徐培镟等人[3]提出从教学设计到学习任务、教学活动及效果等方面进行教学研究探索。易海博等人[4]提出通过学生自学、情境设置、讲解点评的方式进行“OpenStack云平台的部署和管理”项目式教学改革与实践。喻香[5]提出通过提前部署OpenStack的Horizon模块，基于WEB界面的可视化方式进行课程的实践与探索。刘志才[6]提出通过理论结合实践，以手工配置的方式进行云计算平台搭建的教学和实验方法。多数高校基于开源的OpenStack平台进行授课，课程注重了理论联系实践、学生参与等，但是大部分课程仅涉及云计算平台搭建和组件运维，没有具体的应用实践，这就造成了很多高职学生学习了课程，却不知道如何在工作中应用的情况。高职学生本身自学能力较差，需要教师手把手的指导，本文提出从云计算平台搭建到云主机搭建应用的教学模式，使学生能够清晰地了解云计算的具体应用，对于提高学生的专业技能具有较好的效果，推动了云计算课程教学模式的探索。

2 云计算教学模式设计

根据教学实践和云计算行业对人才的需求，结合“全国职业院校云计算技能大赛”“1+X云计算平台运维与开发”职业技能证书要求，对云计算课程教学进行了探索。本文以OpenStack开源项目为基础，提出“云平台搭建+镜像构建+云主机搭建应用”的教学模式，如下图所示。

教学模式图

2.1 云计算平台搭建

云计算平台搭建是云计算技术课程中的核心任务，OpenStack官方搭建命令比较复杂，对学生的能力要求较高，而笔者所教的高职学生整体学习能力差，遇到问题解决起来很困难。因此在进行任务设计时，充分考虑到学生的自身特点，降低学习难度，采用两种搭建方式：单节点在线搭建和双节点离线搭建。

单节点在线搭建云平台，需要满足以下教学条件：每个学生一台主机(安装CentOS7虚拟机)，内存4G以上，双核CPU，连接互联网。这种搭建方式，学生只需要掌握基础的一些Linux的操作命令即可操作，基础操作命令包括：修改主机名、修改hosts文件、关闭防火墙并禁止开机启动、关闭NetworkManager并禁止开机启动、修改Selinux配置文件SELINUX=disabled。具体的部署过程需要几个简单的步骤：(1)安装rdo；(2)安装OpenStack源；(3)安装packstack工具；(4)通过packstack命令生成模版文件；(5)使用packstack命令进行部署测试。从以上步骤可以看到，采用单节点在线搭建云平台的方法步骤较少，整个部署过程大约20～30分钟，学生完全可以在一节课完成，学生通过登录web端可以快速地体验云平台，能够极大地提升学生的学习成就感，使学生对课程产生浓厚的兴趣。

为了使课程内容紧贴全国职业院校职业技能大赛，增加了双节点搭建的任务。采用双节点搭建，需要的虚拟机数量相比单节点增加了一倍，鉴于实训室现有的实训条件，将所有学生进行2人一组分组，其中一人操作controller节点，另一人操作compute节点，通过这种方式也可以培养学生的团队合作能力。双节点搭建的基础操作命令跟单节点相似，需要注意的是，双节点离线搭建需要配置本地的yum文件，内容如下：

[centos]

name=centos

baseurl=ftp：//10.10.39.100/centos7

gpgcheck=0

enabled=1

[iaas]

name=iaas

baseurl=ftp：//10.10.39.100/iaas/iaas-repo

gpgcheck=0

enabled=1

在配置文件中需要修改安装的controller节点和compute节点的IP地址、数据库和各个组件的安装密码等，主要安装步骤如下：(1)controller节点安装mysql服务;(2)controller节点安装keystone服务；(3)controller节点安装glance服务；(4)controller节点和compute节点安装Nova服务；(5)controller节点和compute节点安装neutron服务；(6)controller节点安装dashboard服务。

通过以上几个主要步骤的操作，就可以在浏览器中访问web，体验云平台，整个安装过程大约需要30分钟。这两种方式过程比较简单，学生可以较好地掌握云平台搭建任务。

2.2 镜像构建

在搭建云计算平台的基础上，可以进行各个组件的运维操作，通过这部分的学习可以使学生对云计算技术有一个深入的了解。在镜像服务中，镜像构建是一项重要内容，学者对于此项内容的研究较少。镜像是创建云主机的基础，在课程教学中可以直接提供官方的镜像供学生使用，例如cirros-0.5.0-x86_64-disk.img、CentOS-7-x86_64-GenericCloud.qcow2等。使用这些官方镜像创建的云主机都是相同的，需要使用的人员需要单独在各自的云主机上安装不同的软件。作为云计算专业技术人员，还需要能够对镜像进行定制，以满足不同人群的需求，笔者在进行课程设计时增加了对镜像进行构建的环节。这里分为两大类：Window镜像和Linux镜像，其中Window镜像(这里以Windows7为例)的制作步骤如下：

(1)环境准备;

(2)创建一个30GB大小的磁盘镜像：qemu-img create-f qcow2 windows7.qcow2 30G;

(3)使用virt-install命令安装windows7镜像：virt-install--connect qemu：///system--name Cloud_win7--ram 2048--vcpus 2--network network=default，model=virtio--disk path= windows7.qcow2，format=qcow2，device=disk，bus=virtio--cdrom cn_windows_7_ultimate_x64_dvd_x15-66043.iso--disk path=/opt/tool/virtio-win-0.1-52.iso，device=cdrom--os-type windows--os-variant win7--graphics vnc，listen=0.0.0.0，port=5902。

接下来，在本地通过VNC连接虚拟机进行操作系统的安装，操作系统安装完成后，可以根据需求安装例如QQ、微信、钉钉、Office等办公软件，安装好后关闭虚拟机，即可完成Windows7镜像的制作。使用glance命令“glance image-create--name Cloud_win7--disk-format qcow2--container-format bare--progress

Linux镜像构建以开发运维人员最常用的CentOS7镜像为例，其安装步骤跟Windows7镜像相似，主要的区别在于virt-install命令不同：virt-install--name Cloud_Centos7--ram 1024--vcpus 1--disk path=Cloud_Centos7.qcow2--network network=default，model=virtio--arch=x86_64--os-type=linux--os-variant=rhel7--graphics vnc，port=5910--cdrom CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso--boot cdrom。

完成系统安装后，也可以安装例如eclispe等工具，关闭虚拟机完成CentOS7镜像的制作。

通过构建自定义镜像并创建云主机，可以使学生更加清楚实训室的云机房部署的原理和机制，能够加深对云计算的理解。

2.3 云主机搭建应用

通过前面的学习，学生对云平台搭建、镜像构建及云主机创建有了深入的了解，接下来需要解决的问题是云主机的应用。笔者在教学过程中，结合“1+X云计算平台运维与开发”职业技能要求，设计云主机搭建应用的环节：LNMP+WordPress搭建博客网站。部署过程为：(1)LNMP环境搭建，这里通过LNMP一键安装包进行安装；(2)WordPress搭建，包含环境配置及WordPress安装，其中WordPress配置文件需要设置数据库用户名、密码等信息，内容如下所示：

/** WordPress数据库的名称 */

define('DB_NAME'，'wordpress')；

/** MySQL数据库用户名 */

define('DB_USER'，'root')；

/** MySQL数据库密码 */

define('DB_PASSWORD'，'123456')；

/** MySQL主机 */

define('DB_HOST'，'127.0.0.1')；

部署完成后，可以通过浏览器登录博客网站，进行发表博客等操作。通过博客网站的搭建，可以使学生认识到云主机的具体的应用，使学生更加深入地掌握云计算技术。

结语

本文以笔者的教学实践分析了高职院校云计算课程的教学方法，提出了“云平台搭建+镜像构建+云主机搭建应用”课程教学方法。通过一条主线贯穿云计算课程的学习，使学生不仅能够搭建云平台，掌握镜像的构建方法，而且能够通过云主机搭建应用。学习过程循序渐进，使学生清晰地理解什么是云计算、如何做、可以用来做什么，提升了学生学习的兴趣和学习效果。同时，对于提升课堂效果、探究新的教学模式起到了积极的推动作用。