張睿（遼寧中醫(yī)藥大學(xué)，遼寧沈陽110032）

?

基于云計(jì)算的高校教學(xué)改革與應(yīng)用

張睿
（遼寧中醫(yī)藥大學(xué)，遼寧沈陽110032）

摘要：隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)在世界上的應(yīng)用地位越來越重要，同時(shí)帶來高校教學(xué)中的重大變革。應(yīng)運(yùn)而生的云計(jì)算中心模式帶來新型改革與應(yīng)用，文章重點(diǎn)探討云計(jì)算的特點(diǎn)和在高教中主要應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；大數(shù)據(jù)；數(shù)字圖書館；慕課

伴隨大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，大量的數(shù)據(jù)資源得以共享和挖掘，“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”的模式已經(jīng)越來越多的應(yīng)用在高校實(shí)際應(yīng)用中。社會的不斷發(fā)展，對人才的高素質(zhì)培養(yǎng)的要求也在與日俱增。傳統(tǒng)教學(xué)模式暴露出種種缺陷，亦無法滿足現(xiàn)在高校師生對專業(yè)醫(yī)藥知識的各種維度的深入了解。圍繞大數(shù)據(jù)時(shí)代產(chǎn)生的新型數(shù)據(jù)模式變應(yīng)運(yùn)而生，云計(jì)算的提出，有力解決在教學(xué)中師生在教學(xué)中的種種問題。文章結(jié)合云計(jì)算，探討其在高校教學(xué)中的改革與應(yīng)用。

一、云計(jì)算的概念和優(yōu)勢

（一）云計(jì)算的概念

云計(jì)算是近年來提出的新型的商業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)架構(gòu)模式，它基于互聯(lián)網(wǎng)，通過分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算等計(jì)算技術(shù)，相互整合發(fā)展起來的信息資源共享方式，把非靜態(tài)、異構(gòu)的信息資源有效整合，為用戶提供數(shù)據(jù)共享平臺。［1］

（二）云計(jì)算在高校教學(xué)中的優(yōu)勢

1.規(guī)模龐大而且安全的數(shù)據(jù)中心

云計(jì)算通過采用數(shù)據(jù)多副本容錯、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)及可互換等方法，為用戶提供了規(guī)模龐大、安全可靠的數(shù)據(jù)中心。［2］數(shù)據(jù)儲存在云計(jì)算中心，避免數(shù)據(jù)存儲在個(gè)人主機(jī)上，降低因人為因素導(dǎo)致的誤操作、硬件損壞和避免病毒感染擴(kuò)散，造成數(shù)據(jù)丟失。

2.降低資源共享成本

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲、服務(wù)器等實(shí)現(xiàn)全面虛擬化，進(jìn)而建立一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)按需分配和共享的資源庫。［3］在云計(jì)算中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，減少物理服務(wù)器、存儲器等硬件數(shù)量，降低維護(hù)管理成本，減輕專業(yè)技術(shù)人員工作量，提高運(yùn)維效率。

3.提供高效、便捷的服務(wù)

大量數(shù)據(jù)資源存儲在云計(jì)算中心，用戶不受時(shí)間、空間限制，可以隨時(shí)訪問。由于云計(jì)算具有虛擬機(jī)特性，在某臺物理服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，可以將其所搭載的虛擬機(jī)服務(wù)器通過集群遷移至其他物理服務(wù)器上，保證提供不間斷訪問服務(wù)。

二、傳統(tǒng)教學(xué)模式在現(xiàn)階段教學(xué)中表現(xiàn)的不足和弊端

（一）課程內(nèi)容相對單一［4］與學(xué)生理解上的矛盾

醫(yī)藥學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論課程作為低年級醫(yī)藥學(xué)生專業(yè)通用基礎(chǔ)知識，無論中西醫(yī)各個(gè)方向的學(xué)生都應(yīng)努力學(xué)好，為臨床分析病因病機(jī)，提供治療方案奠定夯實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，又因?yàn)獒t(yī)藥專業(yè)自身具有強(qiáng)烈的專業(yè)特性，使得理論知識過于生澀、抽象和難于理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程不得不通過背誦、牢記的方式接受大量的理論知識，進(jìn)而在考試中獲得更高的成績，卻很難將這些系統(tǒng)的專業(yè)名詞充分理解、消化和吸收。

（二）相對陳舊的教學(xué)內(nèi)容與臨床實(shí)踐中相聯(lián)系產(chǎn)生的矛盾

教材中專業(yè)知識為醫(yī)學(xué)發(fā)展過程中基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，與現(xiàn)代日漸發(fā)達(dá)的醫(yī)學(xué)之間存在差距，僅依靠課堂教學(xué)，學(xué)生不能從中獲得最新的前沿醫(yī)學(xué)研究和發(fā)展動態(tài)，知識更迭受到阻滯。

醫(yī)藥學(xué)專業(yè)在課程設(shè)置上從基礎(chǔ)到各?？婆R床，由理論到實(shí)踐逾百門課程，各門課程由各專業(yè)教師分別授課，課程之間相對獨(dú)立，聯(lián)系和緊密性不強(qiáng)，在經(jīng)過數(shù)年專業(yè)學(xué)習(xí)，學(xué)生在進(jìn)入臨床實(shí)習(xí)初期，面對復(fù)雜的臨床疾病，常感到與書本上的不同，對理論聯(lián)系實(shí)際基于表層，不能有機(jī)結(jié)合，所以存在著相當(dāng)多的醫(yī)學(xué)生在走上工作崗位后一段時(shí)間無法獨(dú)立勝任本職工作，更有甚者可達(dá)數(shù)年。

（三）人才培養(yǎng)無法因材施教

當(dāng)今社會對人才的渴求是強(qiáng)烈的，但是在傳統(tǒng)教學(xué)模式下所培養(yǎng)的人才卻缺乏創(chuàng)新性和特色。每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、分析問題能力和解決問題的能力都是不同的，對知識的渴求和理解能力也是不同的。這就要求教育工作者能夠因材施教，根據(jù)不同學(xué)生的能力的不同，有針對性的培養(yǎng)和挖掘?qū)W生獨(dú)立思考和探索學(xué)習(xí)的能力。不能千篇一律，墨守成規(guī)，拘泥于所教授書本之中，授課教師在教學(xué)相長過程中，不斷自我學(xué)習(xí)，完善自身能力。

三、云計(jì)算在實(shí)際教學(xué)中的改革與具體應(yīng)用

云計(jì)算由硬件+軟件組成，硬件主要由刀片服務(wù)器和存儲構(gòu)成，主要應(yīng)用的軟件為虛擬化平臺。

（一）虛擬機(jī)優(yōu)勢

與虛擬機(jī)相比，物理機(jī)具有一定局限性：難以移動或復(fù)制，受制于一組特定的硬件組件，生命周期通常較短，需要人工操作來升級硬件。

虛擬機(jī)優(yōu)勢：

（1）易于移動和復(fù)制——可以將虛擬機(jī)封裝于數(shù)據(jù)存儲文件中，不依賴于物理硬件；（2）易于管理——虛擬機(jī)之間相互隔離，不受硬件變化的影響；（3）能夠支持舊版應(yīng)用程序；（4）可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合。

（二）虛擬化平臺

VMware vSphere是業(yè)界領(lǐng)先且最可靠的虛擬化平臺。vSphere將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)從底層硬件分離出來，從而簡化了IT操作?，F(xiàn)有的應(yīng)用程序可以看到專有資源，而服務(wù)器則可以作為資源池進(jìn)行管理。因此，業(yè)務(wù)將在簡化但恢復(fù)能力極強(qiáng)的IT環(huán)境中運(yùn)行。應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)通過VMware vSphere對CPU、內(nèi)存及存儲設(shè)備虛擬化實(shí)現(xiàn)資源共享。

VMware vSphere的主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）確保業(yè)務(wù)連續(xù)性和始終可用的IT；（2）簡化IT環(huán)境；（3）降低IT硬件和運(yùn)營成本；（4）提高服務(wù)級別和應(yīng)用程序質(zhì)量；（5）增強(qiáng)安全性和數(shù)據(jù)保護(hù)能力。

現(xiàn)有VMware vSphere它不再依存于宿主操作系統(tǒng)之上，可以通過vSphere Client遠(yuǎn)程連接控制，在服務(wù)器上創(chuàng)建多個(gè)VM（虛擬機(jī)），在為這些虛擬機(jī)安裝好Linux /Windows Server系統(tǒng)使之成為能提供各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)的虛擬服務(wù)器，運(yùn)行于其中的虛擬服務(wù)器在性能與穩(wěn)定性上不亞于普通的硬件服務(wù)器，而且更易于管理維護(hù)。

（三）刀片服務(wù)器

刀片服務(wù)器是指在標(biāo)準(zhǔn)高度的機(jī)架式機(jī)箱內(nèi)可插裝多個(gè)卡式的服務(wù)器單元，實(shí)現(xiàn)高可用和高密度。每一塊“刀片”實(shí)際上就是一塊系統(tǒng)主板。它們可以通過“板載”硬盤啟動自己的操作系統(tǒng)，如Windows NT/2000、Linux等，類似于一個(gè)個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器，在這種模式下，每一塊母板運(yùn)行自己的系統(tǒng)，服務(wù)于指定的不同用戶群，相互之間沒有關(guān)聯(lián)。不過，管理員可以使用系統(tǒng)軟件將這些母板集合成一個(gè)服務(wù)器集群。在集群模式下，所有的母板可以連接起來提供高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并同時(shí)共享資源，為相同的用戶群服務(wù)。在集群中插入新的“刀片”，就可以提高整體性能。而由于每塊“刀片”都是熱插拔的，所以，系統(tǒng)可以輕松地進(jìn)行替換，并且將維護(hù)時(shí)間減少到最小。這些刀片服務(wù)器在設(shè)計(jì)之初都具有低功耗、空間小、單機(jī)售價(jià)低等特點(diǎn)，同時(shí)它還繼承發(fā)揚(yáng)了傳統(tǒng)服務(wù)器的一些技術(shù)指標(biāo)，比如把熱插拔和冗余運(yùn)用到刀片服務(wù)器之中，這些設(shè)計(jì)滿足了密集計(jì)算環(huán)境對服務(wù)器性能的需求；有的還通過內(nèi)置的負(fù)載均衡技術(shù)，有效地提高了服務(wù)器的穩(wěn)定性和核心網(wǎng)絡(luò)性能。而從外表看，與傳統(tǒng)的機(jī)架/塔式服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器能夠最大限度地節(jié)約服務(wù)器的使用空間和費(fèi)用，并為用戶提供靈活、便捷的擴(kuò)展升級手段。

刀片式服務(wù)器已經(jīng)成為高性能計(jì)算集群的主流，在全球超級500強(qiáng)和國內(nèi)100強(qiáng)超級計(jì)算機(jī)中，許多新增的集群系統(tǒng)都采用了刀片架構(gòu)。由于采用刀片服務(wù)器可以極大減少所需外部線纜的數(shù)量，可以大大降低由于線纜連接故障帶來的隱患，提高系統(tǒng)可靠性。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）大大降低運(yùn)行管理費(fèi)用；

（2）高處理能力密度，節(jié)省寶貴空間和占地費(fèi)用；

（3）低耗電降低電費(fèi)；

（4）低散熱減少空調(diào)用；

（5）可靠性設(shè)計(jì)更加完善，減少停機(jī)時(shí)間；

（6）冗余電源、風(fēng)扇；

（7）光路診斷；

（8）電纜連接點(diǎn)大大減少；

（9）冗余交換模塊和電纜連接；

（四）主要應(yīng)用方向

1.云計(jì)算為圖書館電子資源提供環(huán)境

云計(jì)算為現(xiàn)代化數(shù)字圖書館提供管理平臺，包括：物理層、虛擬化層、平臺層和應(yīng)用層。在物理服務(wù)器和存儲基礎(chǔ)上，將資源虛擬化，按需分配給各虛擬服務(wù)器，包括中央處理器個(gè)數(shù)、內(nèi)存容量、網(wǎng)卡個(gè)數(shù)和類別、硬盤資源容量等等。如果在某一時(shí)間段出現(xiàn)訪問量迅速增長、磁盤讀寫操作數(shù)量增加現(xiàn)象，可適時(shí)、動態(tài)調(diào)整虛擬硬件容量，以滿足各方面需求。在數(shù)據(jù)安全方面，提供VPN連接方式，僅供師生訪問和下載數(shù)字圖書館在線資源。磁盤陣列存儲能夠隨時(shí)擴(kuò)展服務(wù)器對硬盤空間的要求，動態(tài)分配資源方式又可以合理利用空間資源，按需分配，有空閑資源的時(shí)候，可以回收空間，提高利用率，節(jié)約使用成本。

2.云計(jì)算為網(wǎng)絡(luò)課程提供平臺

在互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展作用下，學(xué)生獲取知識的途徑早已不再拘泥于書本和課堂等傳統(tǒng)教學(xué)模式?？缭綍r(shí)間和空間的限制，獲取更多、更先進(jìn)的知識，一種新興的網(wǎng)絡(luò)課程模式便應(yīng)運(yùn)而生——MOOC。MOOC（Massive Open Online Course），大規(guī)模在線開放課程，即慕課。云計(jì)算中心為慕課提供龐大且穩(wěn)定安全的數(shù)據(jù)中心、不間斷的后臺維護(hù)方式及高安全性高速的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。學(xué)生通過慕課，可以不受時(shí)間、地域上限制，選擇世界上最優(yōu)秀的教師授課，學(xué)習(xí)自己最感興趣的知識，作為對專業(yè)知識的額外補(bǔ)充。

四、結(jié)束語

為適應(yīng)未來社會發(fā)展的需要，培養(yǎng)具有全面、豐富、扎實(shí)的醫(yī)藥學(xué)理論基礎(chǔ)知識的專業(yè)人才，是新形勢下醫(yī)學(xué)院校新型課程教學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)。針對傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端提出教學(xué)方式的改革，應(yīng)用于當(dāng)前教學(xué)體系之下，進(jìn)行改革，滿足師生日益對知識多角度渴求，以期逐步提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

參考文獻(xiàn)

［1］倪曉陽.基于云計(jì)算技術(shù)的教學(xué)管理云平臺架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.科技信息，2016：272-274.

［2］陳慧芬，盧慶武.云計(jì)算在高校機(jī)房管理中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（7）.

［3］梁典.云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)體系的建立［J］.科技前沿.

［4］李超，陳興智，等.大數(shù)據(jù)背景下醫(yī)學(xué)院校信息技術(shù)類課程教學(xué)體系改革探索［J］.高教學(xué)刊，2016（2）：109-112.

教育實(shí)踐

Abstract:With the "Internet +"era coming，the applications of big data has become more and more important in the world，bringing a major change in teaching. The cloud computing center brings new reform model and appli原cation，this article focuses on the characteristics of cloud computing in higher education and in the main application.

Keywords:cloud computing；big data；digital library；MOOC

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）11-0158-02

作者簡介：張睿（1986-），女，碩士，遼寧中醫(yī)藥大學(xué)，初級實(shí)驗(yàn)師。