基于云桌面技术的高职电子信息实训室建设分析

摘要：如何为社会培养更多高素质的人才成为职业教育新的使命。职业教育即培养复合型职业人才，要求学生德、智、体、美、劳五育全面发展，并且具备某一职业或职业群所需实际能力的（理论与实践）技术技能人才。实训教学已成为职业教育不可或缺的重要组成部分。该文立足于高职电子信息大类实训室建设，对职业教育背景、实训室现状与建设原则做了分析，并基于“Docker+Kubernetes”技术分析了高职院校实训室建设的对策，为职业院校电子信息大类实训室建设提供了借鉴，为其他实训室建设提供了参考。

关键词：云桌面;高职实训室;建设

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）01-0143-02

1 引言

伴随着“中国制造2025”“一带一路”等政策文件的出台，人才显得更为重要，如何为社会培养更多高素质的人才成为职业教育新的使命。培养德、智、体、美、劳全面发展，懂理论、能操作、素质高的职业人是职业教育人才培养的目标。其培养目标和定位确立了高职学生实践技能培养的重要性，尤其是以实践和动手技能培养为主的电子信息大类学生。高职学生人才培养过程中超过50%的课程需要在实训室完成，因此，能否培养出高质量的人才实训教学起着十分关键的作用。基于此，本文对电子信息大类实训室建设进行分析。

2 高校实训室现状

高职院校大多数传统的电子信息类实训室主要由PC电脑，专用实训设备与相应软件构成，在使用和管理过程中存在一定不足和问题：其一是日新月异的软件发展促使硬件设备不断更新，增加投入成本[1]。其二是如交换机、路由器等设备价格较贵，增加学校投入，或者由于学校没有资金不投入导致实训空白。其三是传统PC实训室软件系统占用较多的电脑资源，如华为路由器模拟器eNSP即需要1.6GB内存，VMware Workstation需要近600MB内存，如此高的资源消耗给实训室本来就配置不高的PC电脑雪上加霜。其四是实训室现有的硬件资源仅在本实训室开课时得以使用，空闲时却不能被其他实训室使用，导致资源浪费。其五是大多数实训室为了管理简单，在PC机中安装了系统保护软件（如还原精灵等），无法完成如需要重新启动系统才能完成的操作，也制约了学生的创新力与个性化需求。

面对传统电子信息大类实训室建设存在的困境和问题需要寻求新的出路和方法，更好地解决实训室建设上存在的问题。随着云技术的成熟与推广，校园信息化进程的加速为云桌面实训室的建设奠定了基础。

3 云实训室的优点

3.1 节约投资与使用成本

首先，云终端是绿色、环保，节约用电，每个高职院校按800个终端来计算，如果用独立PC则功耗在200W以上，而云终端大约为6W，服务群功率在50000W，设备按每天8小时运行计算，使用PC机每日耗电为200W×800×8=1280000W，使用云实训室建设方案则每日耗电量为6W×800×8+50000W×8=438400W，使用云桌面节约50%以上的用电。其次，使用云终端可以节约人员管理成本。按80个工位为1间机房计算，800终端需建设10间，每人可维护两间机房，至少需要5名机房维护人员，使用云终端后仅需1～2名维护人员即可完成管理维护，每年可以节约人员维护成本近20万。再次，可以节约硬件维护与更换成本，800个终端每年至少可以节约3万元。

3.2 降低管理难度

传统的实训室的每个机房有自己独立的拓扑结构，独立运行，管理维护需要独立进行，管理难度较大[2]。采用云桌面方案构建的实训室，统一结构、统一部署、统一安装，所有的管理在云服务器完成，简化了管理难度，如800终端的计算机二级考试，需要1人工作8天左右才能完成，如果在云环境下部署仅需1人1天内即可完成。机房每学期至少需要大维护一次，每月至少需要小维护一次，更新和变更较为频繁，使用云环境可以降低管理难度。

3.3 增加系统安全

高职院校的机房使用环境和人员复杂，需要网络访问、使用U盘等操作，感染病毒等风险较大。传统的PC机房由于杀毒软件安装、病毒库更新较为困难，因此很多机房从来不更新病毒库，甚至不安装杀毒软件，仅依靠还原软件或还原卡保护系统，导致机房病毒泛滥、机器蓝屏、系统瘫痪等现象时常发生，降低设备使用率。采用云环境构建的机房则杀毒软件的安装、更新等管理可以在云端完成，操作、管理简单，基本可以实现日更新，因此，可以较好地保护系统安全，增加系统的安全性[3]。

3.4 保护学校资源

随着国家和社会对高职院校人才培养质量需求的提高，很多传统PC机实训室愈发对新课改显得力不从心，面临更新和淘汰，产生大量电子垃圾，进入恶性循环，增加了学校投入成本，造成了学校资源浪费[4]。使用云环境建设的机房则根据需要更新升级云服务器即可以满足日新月异的新课改，减少学校投入成本，有效保护学校资源。

4 云桌面实训室建设原则

4.1 稳定性原则

实训室在教学运行过程中承担着重要的作用，为了保证教学运行有序，实训室的建设首先要坚持稳定性原则。实训室建设过程中要选择技术成熟、运行稳定的产品，确保教学进程的顺利推进，随着云技术的成熟，云桌面系统日趋完善，较成熟的系统和较成熟的技术成为电子信息大类实训室建设的首选方案。

4.2 经济性原则

成本控制是做任何事情必须考虑的因素，实训室成本主要包括投建成本和后期维护使用成本。高职院校的办学经费有限，需要将经费应用到刀刃上，充分发挥办学经费的价值，办好人民满意的教育。高职院校电子信息大类实训室建设与维护需要花费大量的资金，学校要坚持遵循经济性原则，有效控制实验室建设与管理维护成本。通过前面分析知，云环境支持下的云桌面实训室节约、经济和环保，是目前实训室建设的最优方案。

4.3 安全性原则

安全性也是高职院校实训室建设与管理需要考虑的主要因素之一。云环境支持下的云桌面相比于传统的PC机房管理更便捷，维护更容易，可以轻松地完成杀毒软件等的安装与更新，不仅保证了系统、数据的安全性、稳定性，同时，也有效地防御病毒入侵，将数据、系统等有效地与终端隔离开来，保障了系统安全、平稳地运行，为高职院校教学活动的正常开展提供了有力的保障。

4.4 扩展性原则

市场人才需求日新月异，职业教育理念瞬息万变，高职实验室的建设需要能够满足这种变化，因此，在设计过程中要坚持扩展性原则，在实训时要遵循这种需求。相对传统的PC机房来说，云桌面系统统一规划、统一部署、统一管理，在扩展性、开放性、包容性和升级性方面有较大的优势，从而使其成为电子信息大类实训室建设的主流。

5 云实训室建设对策

Docker是使用go语言设计的开源容器引擎，拥有速度快、安全性高、资源消耗少等优点，下面基于Docker容器构建电子信息大类实训平台。

5.1 采用 Docker+Kubernetes 建立容器云

应用Docker+Kubernetes技术构建的云实训平台可以借助较少的服务器硬件资源完成实训平台资源的虚拟，构造出N个组件构成的镜像，通过镜像的层层叠加，实现教学过程中的大数据、人工智能、网络互联等相关实训[5]。在实训平台构设过程中Docker通过引擎完成云平台容器化部署应用，Kubernetes对Docker产生的容器提供协调与部署，具体如图1所示。

在实训教学进程中，伴随着实训学生人数增加，课程内容变更等外在因素的影响，致使原来的平台已无法满足现有的需求，需要完成对云平台资源的扩容。此时，Kubernetes能够完成Docker集群的管理，即把Docker容器看成Kubernetes的低层级组件，简化了Docker集群的管理。云平台此种技术的应用，可以使教与学的过程只专注于软件的功能，使云平台的部署与升级变得十分容易。

Kubernetes集群由主节点与计算节点构成，主节点主要负责云平台的管理功能，计算节点主要负责云平台的计算功能，两类节点既有分工又相互协作，具体如图2所示。

5.2 基于容器技术构建的实验平台

在教学进程中，为了保证每一位学生均获得独立的操作场景（如Hive、hadoop、spark），需要部署一套能够用于承载专业实训资源的环境。对于诸如大数据操作等对资源消耗巨大的实训场景，可以使用Docker容器技术来构建基础实训平台，其比使用传统的虚拟化技术更为节约资源和高效。其原理比较如图3所示。

Docker容器基础镜像具有只读写、不保存等特点，对于学生在实训过程中快速重复性的操作非常有利。学生在实训过程中可以依据教学计划创设集成N个组件的镜像，通过镜像的逐层叠加完成教师的教学演示和学生的实操训练，节约平台的安装部署时间，提高教与学的效率和效果。

5.3 云资源层建设

高职院校的发展以专业群组为单位进行推进，其资源建设也必须依赖于专业群。实训人员可以依据专业群订制实训资源镜像，将多门专业课程实训教学资源内置于容器云平台中，便于教学过程的实施。同时，也有利于学校资源的整合，实现一平台多课程的建设[6]。以大数据专业实训资源为例，实训人员可以按课程需求将hadoop、habase、 hive、spark等相关实训服务组件集成并置于一个容器中，如hadoop+hbase+hive 等，并在spark镜像内置入 flume、kafka等学习工具。在教学进程中可以根据需要调用相关的镜像并创建于云桌面的WEB中，教师与学生启动即可正常使用和访问，无须再安装部署即可以完成实训教学。

6 结束语

实训教学是高职院校教学活动的主阵地，是提高学生实践能力和动手能力的主要场所，实训教学质量的好坏直接影响职业院校人才培养的成败，因此，要高度重视实训室的建设，在实训室建设过程中充分利用新技术、融合新工艺、整合新资源，以稳定性、经济性、安全性和扩展性为原则科学建设高职实训教学环境，为人才培养质量的提高保驾护航。

参考文献;

[1] 程寿绵.云实训室建设探讨[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2016，15（2）：64-66.

[2] 杨伟，李俊宗.高职文创类生产性实训室IT建设方案探究——以深圳职业技术学院数字创意与动画学院实训室建设为例[J].实验室研究与探索，2020，39（9）：247-250.

[3] 黄伟增.大数据背景下实训室的信息化建设与管理策略——评《实验实训管理的先进理念与创新方法研究》[J].中国科技论文，2020，15（6）：730.

[4] 谢治华，王毅，余剑锋，等.新工科2.0背景下“云工训”平台的建设实践[J].信息技术与信息化，2020（11）：188-190.

[5] 李小孟.基于Docker容器技术的云实训平台建设[J].电脑编程技巧与维护，2020（7）：105-106，115.

[6] 宣琪，陈磊.漫步“云”端 智慧“实训”——基于“互联网+”的电子“云实训”系统开发与实践[J].中国教育信息化，2015（20）：80-83.

【通联编辑：代影】

收稿日期：2021-05-26

作者简介：陈铭（1983—），男（彝族），云南开远人，讲师，本科，主要从事实训管理、物联网应用技术专业教学。