计算机类实训室管理新技术架构研究

【摘 要】本文针对信息和网络技术的发展背景下高职院校计算机类实训室的管理模式发生改变的现状，论述计算机类实训室管理的基本需求和三种典型架构的特点，并分析在实训室管理中运用不同的架构提升实训室管理效率、优化实训室性能的作用。

【关键词】计算机实训室 典型架构 实训室管理 信息课程  网络化考试

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2021）15-0168-03

计算机类实训室是实施信息化教学最基础的支撑场所，承担着信息课程实训教学、学生上机操作和网络化考试等多种任务。随着国家对职业教育信息化的日益重视，高职院校专业建设信息化力度的不断加强，学生人数和计算机终端的不断增加，使用者对计算机类实训室系统和软件的各种需求大增。采用传统的维护方式已不能解决日益增长的需求，只有通过新技术的应用，提升实训室的管理效率，才能有效提升计算机类实训室服务教学的能力。

一、计算机实训室管理的基本需求分析

计算机类实训室主要指的是以计算机、多媒体设备和网络交换设备为主的机房，安装有各专业教学软件。其用途比较统一和明确，适合专业的信息类课程教学和实训使用，通用性强，教学覆盖面广，是高校大量建设的基础性实训室。计算机实训室授课包括计算机应用基础和计算机应用相关的专业课，基本上覆盖了全体在校学生，所以其使用率高，设备维护管理实效性要求高。随着教学信息化的不断推广应用，各高职院校非常重视计算机类实训室的使用和管理，并且对服务教学提出了时效性和稳定性等要求。

计算机实训室管理是为满足教学需求搭建教学环境和提供软件安装、调试服务，主要包括操作系统和计算机软件系统两个部分的管理。不同的教学软件需部署与之对应的计算机操作系统，这就要求计算机具备多系统安装与管理的功能，并保障良好的兼容性。在实际管理中，因为教师对授课所使用的教学软件要求不一样，每个学期安装的软件数量多而且种类杂，并且，随着计算机操作系统和软件版本的更新，需要不定期对包括杀毒软件和专业软件插件等进行升级更新。这些维护过程中，极易对操作系统造成影响，导致其运行异常。为了保障计算机运行流畅和处理软件的兼容性问题，每个学期重新安装操作系统是比较好的解决方案，但重装工作量大，增加了维护难度和管理员工作量。所以，提高维护效率、简化维护工作、降低升级成本、资源灵活分配、提高安全性是计算机实训室管理提升的目标。

二、三种典型架构特点

计算机实训室管理的模式有很多，根据功能和应用场景来划分，OSS管理系统、VOI系统和云桌面是应用广泛的三种典型架构，目前高职院校计算机实训室管理涉及的技术架构大多由这三种典型架构衍生。

（一）OSS管理系统

OSS管理系统是通过在计算机裸机上安装操作支持系统，一般称之为底层。通过其进行操作系统的安装与管理，可以进行单台计算机管理，也可以批量管理，系统的管理与计算机操作系统运行均在本地计算机上进行。具备支持Windows系统和Linux操作系统，可同时对局域网内批量计算机实现操作系统及软件安装的网络拷贝功能;支持操作系统克隆;支持虚拟操作系统创建。

OSS管理系统在使用时，先给每一台计算机安装用于支持操作系统的管理底层系统，然后挑选任意一台计算机作为发送端，安装好操作系统后，发布各种指令控制其余计算机进行系统安装和拷贝等工作。在后期系统维护和更新的时候，操作步骤类似，同样选取一台已完成维护的计算机作为发送端，进行数据的增量拷贝。如果网络稳定，在千兆局域网下网络拷贝的速度可以稳定在每分钟1200M，个别品牌管理系统可以达到每分钟5000M。按操作系统数据量40G计算，拷贝周期在一个小时以内，日常软件安装更新的数据量通常在10G以内，平均维护周期在15分钟左右。

OSS管理系统通常又分软OSS管理系统和卡OSS管理系统两种。软OSS管理系统是指借助原有计算机系统硬件结构，只需要安装底层管理系统即可使用。而卡OSS管理系统则需要在计算机主机板上安装独立的管理卡和底层驱动程序才能使用。两者功能相近，但是从管理便捷性来说，软OSS管理系统部署更加方便和快速。卡OSS管理系统第一次部署的时候，比较烦琐，需要拆机安装，对大批量部署的计算机实训室来说，耗时较长。但是软OSS管理系统借助的是计算机原有硬件结构，当计算机主配件多个进行升级更换后，该管理系统会将该计算机主机识别为未匹配激活的设备，无法运行，需要重新购置管理软件。而卡OSS管理系统则可以任意匹配不同型号计算机，计算机硬件维护升级对其使用影响很小，只需重新安装驱动程序即可。卡OSS管理系统的最大缺点是容易出现蓝屏、硬件检测失败等通常计算机硬件常见的故障。

（二）VOI系统

VOI系统指虚拟操作系统基础架构，其采用的是集中存储和分布运算的架构模式，通过在服务器安装管理系统实现统一的管理功能。系统的管理在服务器端完成，计算机操作系统的运行在本地计算机上进行，原有终端计算机性能可以完全利用，不会有性能上的损耗。管理系统通过在服务器端保存不同应用场景的教学模板和个人桌面等，根据不同课程教学需要可以定制不同的应用桌面，由服务器统一管理计算机。可以给每一台计算机设定专属的桌面，系统和软件更新便捷，部署灵活。

VOI系统在使用时，先给每一台计算机安装用于支持操作系统的管理底层系统，然后在服务器端创建系统模板，安装操作系统并生成系统桌面。如果是同一版本的操作系统，只需安装一次，就可以通过克隆的功能快速创建多個操作系统模板供不同场景调用。利用服务器端可以远程管理，发布网络拷贝等命令。因为网络拷贝同样需要传输增量数据，所以系统维护更新的速度和OSS管理系统相近。

（三）云桌面

云桌面是一种虚拟机技术，这里指的是VDI模式云桌面，采用的是集中存储和集中运算的架构模式，通过配置一个终端管理设备完成连接。所有的存储和运算都集中在服务器端，一般由终端设备、云桌面系统、服务器虚拟机系统等构成。管理系统通过在服务器端保存不同应用场景的桌面虚拟机等，所有操作均在服务器上统一管理数据和集中运算。可扩展性好，如果终端数量和应用发生变化，在服务器端部署就可以完成。

云桌面在使用时，不需要对客户端进行配置，只需要在服务器端创建各种应用虚拟机，安装不同场景所需求操作系统和软件。终端设备就可以即时访问，灵活登录各种场景桌面。在服务器端创建终端使用的虚拟桌面也非常便捷，可以快速复制克隆出多个应用场景操作系统。

云桌面经过多年的发展，除了VDI模式，还有IDV、RDS两种模式。IDV模式云桌面将虚拟系统在计算机终端运行，然后同步每个终端数据到服务器上，服务器的作用是管理客户端和集中数据。也就是本地终端存储镜像运行虚拟机，可以离线使用，但同时数据集中存储在服务器上，保障了一定的安全性。IDV模式云桌面跟VOI系统最大的区别就是，IDV模式云桌面其计算机终端运行虚拟化镜像，而VOI系统是完全利用计算机物理性能进行操作系统的运行。RDS模式跟VDI模式很类似，区别是RDS模式属于共享云桌面，在差异化应用上不如VDI模式灵活。

三、新技术架构应用和创新分析

（一）应用分析

根据计算机实训室各自功能需求和场景应用的不同，应选择最适合的技术架构来实现。OSS管理系统、VOI系统和云桌面三种典型架构均有各自的优缺点。

1.OSS管理系统

OSS管理系统管理灵活，系统拷贝速度快，不受网络状况的影响，只要计算机能启动就可以操作，使用部署灵活，可以单点独立部署，也可以多点联合部署。可以单机管理，也可以网络批量管理。支持快速创建多操作系统应用环境。缺点是当实训室数量较多时不便于统一管理，需要一间间计算机实训室单独进行操作，管理员的工作重复量大。OSS管理系统适合于实训室数量不多、计算机硬件配置差异大的实训室管理。

2.VOI系统

VOI系统是一种通过服务器进行计算机网络化管理的模式，充分利用终端计算机的处理器、内存、存储设备和显卡等单机硬件计算性能，其管理上不完全依赖网络，可单机维护和运行，所以即使网络异常中断也可以正常使用。在日常进行应用程序更新、维护，操作系统的重新配置安装，都可以在服务器进行部署，不影响日常教学。通过指令设置，可以让客户端计算机在空闲时间分批、自动更新，管理的智能化程度高。VOI架构具有的这些显著特点，让它具有很好的外设兼容性。管理端只负责推送应用模板，其利用的是计算机终端原有硬件资源，所以完全确保了外设的兼容性。特别适合机房数量多的大批量计算机的管理，适合需要计算机处理业务保持连续性的企事业单位使用，如教育行业、制造业和设计工作室等。但VOI系统也有明显的应用短板，就是无法支持移动设备，只能支持X86架构计算终端。

3.云桌面

云桌面配置高性能的服务器，终端移动性好，集中管理控制优势明显，数据安全性好，可扩展性好，支持不同类型终端访问，台式计算机、笔记本电脑、手机和瘦终端，只要通过网络，随时随地可以云上操作，当应用程序需求发生变化的时候可以快速响应。特别是在信息化网络教学的过程中，桌面云因具有不同情境桌面创建功能，可以满足不同课程教学网络学习和课后学生自主学习的需要。但是云桌面过于依赖网络环境，3D设计软件和大型程序设计软件的运行流畅度较差。适合进行简单办公软性应用和数据安全性要求高的实训室用，在需要依托网络开展业务的场景中也非常适合采用，比如酒店客房、政务服务大厅和银行业务。应用云桌面可以有效解决传统计算机在数据安全管控、维护效率低下和移动办公需求无法满足等诸多问题（见表1）。

（二）管理创新分析

随着计算机类课程教学改革的不断深入和计算机软件的进一步发展，教学应用软件越来越丰富，实训室开放管理和设备安全管理也不容忽视，需要将更多新技术应用于管理中。

1.在计算机系统管理上采用深度融合VDI、VOI、IDV三种架构的桌面云架构

此融合版新技术架构保证平台的兼容性和扩展性，提供统一视图的融合管理平台，对VDI、VOI、IDV三种架构云桌面进行统一管理，实现操作界面的融合，计算、存储、网络资源的融合，桌面融合，模板融合和数据融合。单个平台可交付多种类型桌面，包括VDI桌面、VOI桌面、IDV桌面、漫游桌面和个人桌面，满足教学、实训、科研和办公等场景需求。这样的创新应用，可以解決目前存在的云桌面服务器和网络消耗大、传统模式管理效率低和软硬件兼容性问题，让多种架构优势互补。

2.完美融合多媒体教学软件，服务实训教学

多媒体教学软件是一种一对多的常用的电子教室平台软件，主要是通过教师机电脑完成对学生机电脑进行屏幕广播、资料分发和师生互动等功能。传统的多媒体教学软件需要在教师机和学生机分别安装教师端控制程序和学生端接收程序。现有的管理系统架构下，因为这一教学程序的差异，教师端操作系统和学生端操作系统就无法统一用同一个操作系统，当需要进行系统和软件的安装和升级，都需要单独给教师和学生分别做数据的维护，这给管理员增加了很多不必要的工作量。后续的管理系统软件应该扩展此兼容模块，保持操作系统的部分内容独立性，包括很多考试软件和培训平台，都有教师端和学生端差异化管理的需求。

另外，计算机类实训室在实训教学过程管理中，要结合高职院校教学的实际情况，做好三种服务工作。一是保护模式下的日常教学服务，这种模式下，学生无法修改操作系统，保障了教学工作的连续性。二是做好开放模式下的实训周服务，这种模式下，学生可以任意修改系统信息，保存阶段性的实训成果，完成其实训周的课程任务。三是做好课程考核的考试服务，这种模式下，教师可以通过限制网络访问、USB移动设备访问等多种办法，杜绝学生网络作弊的可能。

3.在计算机类实训室开放使用管理中运用智能化技术

实训室的开放管理也是一个学生实训的重要环节，必须摆脱传统的管理员全程管理的旧模式，采用新的智能化技术管理。利用指纹和人脸识别等新技术进行门禁管理，解决了无人值守的实训室开放问题。架设无线网络并提供身份识别访问的接口，解决学生自带设备进入实训室后的设备网络安全问题;通过大数据平台构建各专业基础课程教学平台，解决课后学生实训指导问题;通过智能家居技术和各种传感器技术，解决开放场地的用电安全问题;利用桌面云的兼容性特点，解决学生移动设备接入实训平台的兼容性问题;采用基于物联网的RFID技术减少管理人员的维护工作量，提高设备的监管力度和效率。

当前，计算机与各专业信息化教学结合越来越紧密，计算机教学涉及的软件应用领域也越来越广。计算机类实训室除了承担常规教学任务，还要完成学生技能训练、教师科研和社会考试服务等多方面的任务。随着计算机实训室数量不断的增多，给教学带来更多便利的同时也增加了管理的难度。结合实际需求，选择最适合的新技术架构，才能达到更灵活、便捷、快速、安全和可靠的管理目标，促进实训教学质量提高。

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注：2018年度广西职业教育第二批专业发展研究基地“广西职业教育电子商务专业及专业群发展研究基地”（桂教职成〔2018〕65号）

【作者简介】曹群锋（1982— ），男，广西桂林人，广西经贸职业技术学院讲师，研究方向为计算机应用。

（责编 黄 煌）