面向智慧校园的计算机实训云平台构建
来源:用户上传
作者:樊凌
摘要：常规计算机实训云平台在使用过程中只能单向输出教学，欠缺人机交互的过程，造成实训只能进行单一设定。为此在智慧校园背景下，构建新型计算机实训云平台。使用计算机特征构建平台框架，在原始平台基础上增设交流块，结合智慧校园开放性设计用户登录模块，新增实验预约功能以及评价交流模块，以此实现计算机实训云平台设计。将设计平台与常规平台相比较，结果表明计算机实训云平台能够有效提高学生参与度，改善学生学习效果。
关键词：智慧校园;计算机实训;云平台
中图分类号：TP319 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）33-0044-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
智慧校园建设以提供全面智能环境与云平台为发展目标，为全校师生与管理部门提供个性化定制服务。利用统一接口对师生与管理部门各方面數据统一化处理，数据在云端共享中心实现信息共享[1]。在智能感知环境下，使用综合信息服务平台为学校内部与外部交流提供一个感知接口[2]。提出面向智慧校园的计算机实训云平台构建，开展符合当前社会发展的传统学校教育与计算机信息技术结合教育模式，不仅提供教师与学生学习使用功能，更将其作为校园环境生活的重要组成部分。
1 计算机实训云平台构建
1.1计算机实训云平台构架设计
面向智慧校园的计算机实训云平台考虑到学生与教师实际操作需求，其主功能需要在服务器端实现，因此采用B/S框架，即浏览器朋艮务器模式结构[3]。平台这一架构模式让用户只需在安装浏览器的电脑上即可进行操作，降低了开发与维护成本。B/S架构因其特点在应用后期维护以升级十分便捷，这种构架在保证了客户端简洁的同时，增强了服务器功能，使用户操作变得简单，节约了一大部分人力、物力与时间成本[4]。根据计算机实训云平台需求，整体平台分为用户登录、实训环境、教学资源以及实训教学评价几个部分。用户登录为包括用户身份验证、权限管理以及实验环境预约等功能;实验环境系统中学习者根据自身需求，选择不同实训环境开展实训练习;教学资源库中将教学资源收集汇总后，提供给学生丰富的学习内容;实训教学评价为教师评价学生线上线下学习综合参与度与课堂实训任务完成情况提供依据。计算机实训云平台构架，如图1所示。
计算机实训云平台使用分布式构架，利用计算机间合理数据分配与写作完成计算机任务，使数据集簇具有较高扩展性[5]。平台节点中动态移动数据能够保证节点间数据动态平台，提高数据处理速度的同时保证数据安全性，并且在单个节点任务执行失败后自动重新分配失败任务。平台自带Java语言编写框架，可根据实际运行需求支持使用Python或C++等。计算机实训云平台能够将海量数据处理引擎发挥至最大功效，将一些分批次处理结果直接发送至存储器，也可以将单个量大任务打碎后，将碎片小任务分配到各个节点上，最后通过单个数据集方式存储。
1.2用户登录模块
计算机实训云平台为解决传统平台中开放性不足、无法构建多种实训场景与协作交流等问题，增加个人信息管理、教学实训管理等功能。为考虑系统运行安全性，使平台方便整合学习资源的同时，对各种有需要的应用模块提供统一身份验证，为此设计一个统一身份认证，保证平台不受非法用户干扰。 用户登录模块作为使用者身份验证的第一道防火墙，安全程度级别与缺陷程度直接关系到整个实训平台的安全等级。用户登录使用Rafius认证服务器，协议采用开放式AAA标准，由协议、客户端与服务器组成，其认证流程如图2所示：
用户登录分为管理员模块、学生模块与教师模块三部分。管理员模块功能分为学生/教师个人信息管理、学生预约管理、实验设备管理、学生预约管理等。管理员模块起到整个平台监管、规划作用，根据分析管理权限，管理实验预约平台各项相关数据，并将登录信息与保存信息对比;学生模块功能主要包括预约实验、浏览课程内容与实验安排、取消预约实验、查看学习成果报告、下载学习资源以及个人密码设置等;教师模块主要功能包括实验任务上传与取消、学习资料上传、实验设备预留等。教师在预约实验前台后，在平台中输入预定信息，平台会自动合理分配实验设备位置、时间等信息，教师确认信息无误后反馈至系统，平台保存预约记录。
1.3实验预约功能
计算机实训云平台为满足开放式使用需求，设计在线预约功能。学生通过预约功能提前查询平台开放时间、实验设备闲置情况等，自主预约实验设备。学生根据自己需求灵活安排实验时间。由于平台开放性特点，在同一时间段内，同一学生不能预约多个实验设备，同一学生同一实验不能在不同时间段内重复预约，同一时间段内，预约设备学生不能超过设备总数。同一时段内，预约实验人数不要超过最大实验预约数，避免不必要的资源浪费。实验预约在发生预约时间冲突时，设备冲突解决方案，如图3所示。
平台管理人员根据实验设备状态评价设备开放功能，当实验设备处于维护状态时，将平台实验设备状态设置为停用状态，避免学生选择到无法使用的设备。
1.4评价交流模块
平台为减少教师工作量，设计了实验报告自动生成功能。教师在实验项目中实现添加实验内容，学生在实验过程中上传记录后，系统根据实验操作结果与数据，在学生完成提交后，自动给予学生与操作结果和数据相匹配的答案，得出学生实验成绩，并上传至系统反馈给学生与教师。平台为教师学生提供交流模块，利用平台完成教师与学生间在实验中或实验后出现的问题进行交流。学生间为解决不同的问题开展讨论，这一过程中教师起到引导作用，帮助学生更加深入理解实验内涵。
2 对比实验
2.1 实验准备
为验证面向智慧校园的计算机实训云平台构建实际使用效果，设计对比实验。通过对比传统实训平台与计算机云平台在实验中，学生使用情况反馈，分析两种平台实际应用效果。实验选取某一高校不同年级与专业的100个学生作为实验对象，将随机分为人数相等的两组，一组学生使用传统实训平台进行教学相关活动，另一组使用计算机实训云平台进行教学相关活动。使用传统实训平台学生进行常规教学，使用计算机实验云平台的学生在开展实验前应当先通过云平台中动画、文档、视频等视频资源进行线上理论知识自主学习。学生完成知识储备后进人平台，选择情景排障与组网练习两种模式开展实训练习。练习过程中教师与学生相互交流，平台记录学生学习活动与练习任务成果，按照教师预定标准给予学生客观评价与反馈，形成良好实训闭环，两种平台实验过程对比。在学生使用两种平台进行学习相关活动一个学期后，对比两组学生学习效果。 2.2 实验结果对比
在同一实验条件下，两组实训平台使用效果对比，如表1所示：
通过传统实训平台与计算机实训云平台使用效果对比可以看出，传统实训平台学习形式较为单一，学习内容以教材内容为主，采用统一化测评标准。学生仅在固定时间学习，学习内容也较为固定。教学结束后，学生与教师及其他同学间交流较少，课堂也很少开展实训练习与实验，虽然在理论测试中能够回答大部分问题，但针对实训部分练习较少，效果较差。学习内容与教学形式的单一，使学生逐渐产生学习枯燥感，学习效果很难达到理想状态。而计算机实训云平台在教学内容与形式上更加丰富，有效延长了学生实训时间。学生在网络环境下能够不受地点限制开展实训练习。计算机实训云平台多种多样的教学资源改变了传统教学中学生学习资源以教材为主的现状，满足学生不同的学习需要与喜好。结合计算机云平台优势，线上与线下结合的混合教学模式能够利用网络实验平台远程预约练习的同时开展仿真内容练习，掌握学生整体与个别学情，及时对学生在学习中遇到的瓶颈与方向问题做出反馈，形成实训教学良性循环，提升学生学习效果。
3 结束语
计算机实训云平台利用其技术优势，较好解决了传统实训平台的局限性，开展远程线上与线下教学相结合模式，为学生提供更加个性化的专属实训环境，利用更好技术手段促进教学。智慧校园的计算机实训云平台构建以培养学生能力为目标，辅导教学与帮助学生自主学习，提升学生实践能力。虽然在构建过程中，平台部分功能可能仍存在不足之处，但在今后平台优化过程中，结合教学实践中存在的问题会对平台反复修改与完善，同时针对教学模式与学习模式，让平台能够更好为智慧校园服务。
参考文献：
[1]张娜，王园园，杨琳.CDlO模式下数值计算实训平台的设计[J].微型电脑应用，2020，36（5）：57-59.
[2]李馥娟，王群，网络安全态势感知实训平台设计与实践[J]‘实验技术与管理，2020，37（4）：124-128.
[3]曾宇.高职院校计算机实训室建设与管理现状及对策[J].闽 南师范大学学报（自然科学版），2020，33（1）：114-119.
[4]张玲，李丽，王春华，王金莉.基于课程体系的实验平台综合实训的改革探讨[J].中国继续医学教育，2019，11（36）：3-6.
[5]赵威扬，钟掖，余萱，等.基于实训环境建设信息技术专业人员实训平台项目设计[J].现代信息科技，2019，3（22）： 150-152，155。
【通聯编辑：张薇】
作者简介：樊凌（1976-），男，江苏海门人，本科，实验师，研究方向：计算机技术。
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