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一、局域网组建技术课程实训教学现状
由于局域网组建技术课程在许多职业院校开设的时间较短,因此许多计算机专业教师沿用传统的计算机专业课程的实训模式,这样学生就固化在“课堂-机房”模式之中,许多学生逐渐丧失对计算机学习的兴趣,学习效果不佳。笔者学院针对“计算机专业的毕业生的实际动手能力和综合应用知识方面较弱,到企业后不能很快独当一面,企业需要投入一定的成本和时间进行项目培训”的情况,近年来开展了计算机专业“综合项目实训”模块的研究,将《局域网组建技术》实训课程列为教研、教改的优先课程,力争在较短时间内培养出符合企业需要、具有核心技能的软件技术人才。
二、局域网组建技术课程实训教学原则
笔者总结多年的局域网组建技术课程实训教学经验,以组网案例为核心,采用引入、讲述、应用、综合应用的模式,由浅入深地围绕实际案例展开对组网知识的介绍。并遵循“项目驱动+案例教学”的教学模式,围绕“办公局域网的组建”项目,在案例的支持下展开对知识点的介绍。在实训教学展开的过程中必须牢牢掌握以下原则:首先实训内容必须以应用为中心,采用“项目驱动”的教学方式,以实际项目引出相关的原理和概念,在实训过程中融入知识点,通过实训思考、实训总结进行分析归纳,解决实训中出现的问题,提高学生的动手能力,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力;其次,采用“层次化”策略,在项目驱动下,采用由浅入深、层层递进的方式展开内容,以大部分学生为主体,照顾全面并兼顾不同层次学生的需求;最后,采用“模块化”思想,2个课时为一个知识模块,真正实现“一体化教学”,形成一个“讲―练―发现问题―再讲―再练―解决问题”的小循环,增强学生成就感,提高学习兴趣。
三、局域网组建技术课程实训教学的实施
笔者学院《局域网组建技术》实训教学的内容主要基于Windows Server 2003系统平台,以办公局域网的组建为案例,从需求分析、设备选型到组建规划,详细介绍局域网的规划与设计过程、有线局域网的组建和基本配置、局域网接入Internet、无线局域网两种不同结构网络的组建和配置以及有线局域网的安全技术和网络故障的检测与修复等。笔者以“Windows Server 2003 DNS服务配置”为例,简要说明《局域网组建技术》实训教学的实施。
1.明确技能目标
开展《局域网组建技术》实训教学的关键是明确技能目标,而不是照搬教材中的教学安排。笔者将“Windows Server 2003 DNS服务配置”的技能目标确定为了解DNS的含义和作用、掌握DNS服务的安装、掌握DNS服务的配置,三个目标由浅入深,循序渐进。
2.分析理论基础
为使实训的开展更具有针对性与目的性,在实训开展之前,教师应根据实训内容对学生进行理论基础分析。对“Windows Server 2003 DNS服务配置”的理论基础分析是首先向学生指出DNS是域名服务的缩写,是一种组织域层次结构的计算机和网络服务命名系统。在外面,TCP/IP网络通过用户的名称来定位计算机和服务;在网络内部,计算机用IP地址来标示用户,这一过程称为地址解析,这是由DNS服务器来完成的。然后分别向学生讲述DNS地址解析的三种方法,最后布置实训任务。
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《Linux服务器安全与配置》课程是计算机网络技术和信息安全技术管理专业的核心课程,是一门实践性强的课程。学生通过学习可以掌握Linux操作系统如何配置各类服务器以及安全管理,但是对于本课程的教学,传统教学是以教师为主体,教师教、学、做的教学模式。在这种教学模式下,学生是被动的接受知识,效果差。采用项目小组学习形式之后,学生在学习中既学习了知识和技能,同时也培养了职业素养。
一、教改措施
1.教学内容的重组
依据《Linux服务器安全与配置》课程标准和Linux工程师岗位能力来组织教学教学内容。
教学内容分为四个情景:
第一情景Linux基本应用,分任务1:Linux操作系统的安装与启动、任务2:Linux基本命令、任务3:Linux用户和组、任务4:Linux文件系统、任务5:Linux的文件系统。
第二情景系统配置与管理,分任务1:基本磁盘管理、任务2:LVM逻辑卷管理、任务3:动态磁盘管理、任务4:网络管理。
第三情景服务器配置与管理,分任务1:DHCP服务器配置与管理、任务2:NFS服务器配置与管理、任务3:Samba服务器配置与管理、任务4:FTP服务器配置与管理、任务5:DNS服务器配置与管理、任务6:WEB服务器配置与管理。
第四情景故障排除与系统安全,分任务1:Iptable防火墙配置、任务2:VPN服务器配置、任务3:远程管理、任务4:系统及网络故障排除。
2.合理划分项目小组
教师根据学生的实际情况进行学情分析,主要从学习态度、学习能力、语言表达能力、团结协作、与人沟通等因素进行分组。每小组以6-8为宜,并选出一个组长负责小组各类事务。
3.师生角色转变
在传统的教学模式中,教师是教学主体,给学生授业,处于“演员”角色,而学生被动接收教师传授的知识,处于“观众”角色,这样的教学效率不高,不利于培养学生,现在我们要从学生认知事物的角度来进行教学,把学生从“观众”的角色变为“演员”角色,教师从“演员”变为“导演”角色,这样一来,就彻底改变了原来的教学模式,从“要我学”变为“我要学”,突出了学生在教学中的主体地位和教师的主导作用。
4.教学实施
教师在整个教学活动中具有“导演”作用,所以在教学前一定要做好教学实施方案,每个环节均要考虑。
实施步骤:
小组领取课题(如DNS服务器配置)->小组成员进行任务分解,各司其职->成员通过各种形式的资源进行研究任务书->小组指定2名学生给全体学生教学本课题->教学小组成员分配到各小组进行实训指导->由学生和教师进行评价、考核->小组成果展示(实施方案)、PPT、实训报告、视频等)
实施效果:
项目小组教学模式主要体现事物的认识规律,让学生自己形成知识,而不是教师“灌”知识。
5.评价体系
要建立一套完整的评价体系,参与评价的有任课教师、课程教学团队的其他教师、学生。同时也要制度较为完善的评价标准,下面提供我们在教学中使用的评价体系及标准,供大家参考。
评价表1:
学生小组考核标准,分成基本素质考核部分,占60%,项目过程考核部分,占40%。
基本素质考核:上课出勤(5%)、沟通能力(5%)、组织能力(5%)、语言表达(5%)、写作能力(5%)、动手能力(10%)、资料搜索(5%)、创新能力(5%)、责任心(5%)、主动性(10%)。
项目过程考核:作业完成情况(10%)、项目支持情况(15%)、撰写方案情况(5%)、撰写论文情况(5%)、指导学生能力(5%)。
评价表2:学习小组讲解实训项目
考核项目:小组出勤、实训方案、实训报告、实训视频、语言表达、动手能力、组织管理、指导学生、创新能力、实训效果等项目进行考核,每个考核项分为五个等次,分别为优秀(9-10分)、良好(7-8分)、中等(5-6分)、及格(3-4分)、不及格(1-2分)。
6.课程考核
主要从学生职业素养和职业技能两方面结合起来制订课程考核内容,同时也要注意课程考核方案的合理性和可操作性。
考核内容及比例:上课出勤(请假每次扣1分,旷课每节扣5分,迟到1次扣5分,占20%)、作业五次(共5次,每次2分,占10%)、单个项目10个(共10个单项目,每个3分,占30%)、中期总结和后期计划(中期总结5分,后期计划5分,占10%)、综合项目(1个,有实训报告,操作录像,占20%)、课程作品(1册,以PDF形式呈现。将10个项目和综合项目编写1本教程,占10%)。
三、结束语
教学过程中,教师占主导,具有“导演”的功能,在教学中充分地体现教师在教学活动中的“解惑”作用,学生是学习的主体,具有“演员”的功能。
传统教学模式中,知识传授是在教室里进行,知识吸收与掌握是在教室外进行的,而变革后,知识传授是在教室外进行,而知识吸收与掌握是在教室内完成。也充分地体现了从“要我学”到“我要学”的学法的理念的转变。大大地提高了学生的学习激情。
参考文献
[1] 李曼.以学生为中心的信息化教学模式架构研究[J].中国大学教学,2012,(8):59-61.
[2] 陈智行.陶行知职业教育思想的特色及其对当代的启示[J].职业技术教育,2012,(4):76-80.
[3] 陈汝平.新课程背景下的有效教学[D].重庆师范大学,2005(4).
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中职计算机网络课程的总体教学目标是有效地培养学生必需的技能(组建简单网络和管理网络),同时也让学生具有一定的计算机网络原理理论知识,以利于他们以后的知识更新。
根据中职学生的特点,以激发学生学习的兴趣和对该课程的正确认识为主线,在教学内容上进行有针对性的取舍,通过可操作性的实验来培养学生的学习兴趣,通过讨论式教学、项目教学法等教学手段来调动学生自主学习的积极性。
二、教学内容
如今,各个中职学校使用的计算机网络应用基础教材大同小异,教材中先理论、后实训,教材的开始就是网络层次模型、拓扑结构、Tcp/IP协议等系列抽象的理论,学生没有结合具体的实践,随着这些理论知识的逐步深入,学习兴趣逐渐被消磨,后续的实训教学也受到影响。
因此,从教材内容上,教师在教学初可根据中职学校学生的特点,将教材内容进行简化和更新,以教材中的主要实训内容为主干,将为实训服务的理论知识有重点地、有目的地传达给学生,让学生了解理论知识确实是有用的。因此教学重心应向网络实训、网络设备应用和调试等方向转移,所以,实训内容不能滞后于理论讲解,更应将理论内容穿插在实训部分中,以实训操作中遇到的现象映射出相关原理。比如,引导对网络组建方面感兴趣的学生学习组网技术知识,推荐对Windows网络管理感兴趣的学生研究活动目录设计和Windows域管理。对服务器管理感兴趣的学生从配置使用FTP、WWW、文件服务器等方面进行指导。
三、教学方法
根据课堂教学内容的安排,可把课堂模式分为理论课和实训课,但部分理论课完全可以在机房中进行,这样学生对网络的组成、对网络设备和网络传输介质有进一步的感性认识,比如让学生学会如何做水晶头,如何组建一个小型的对等网等技能,就必须要让学生亲自动手实训(实训包括实地实训和模拟实训);而要顺利地进行实训学生就必须具有一定的网络基础理论知识,并能够将这些理论和原理相互结合、相互贯通,知识链一环套一环,那就需要教师对理论和实践的联系和统一有深入的理解。在这个方面,我们可以借鉴杜郎口教学模式:
第一,理论课模式。(1)通过实物展示和现场操作验证理论,加深对概念的理解和印象。实物展示和现场操作的形式可以多种多样,比如在给学生讲解拓扑结构概念时,可以结合本校校园网的拓扑图和一些实物照片,来阐述为什么会有各种拓扑结构,不同的结构中的优缺点等。(2)对学生进行分组,授课时将问题交给学生,让学生经过讨论得出结论,变被动接受知识为主动索取知识。只有这样才能从根本上改变学生厌学的情绪,改善理论教学的效果。(3)充分发挥课件和模拟软件的作用,特别是带有演示效果的课件或模拟软件,更好地吸引学生眼球。制作课件的目的是能够将一些理论的东西更直观的表现出来,是在没有实物的基础上而采用的一种演示方式,但是,课件的展示更多的应该采用动画。比如,在讲交换机的工作原理时,可以采用某种交换机模拟软件,模拟出交换机的工作原理,直观地演示出交换机中MAC地址表的形成过程以及与各个节点之间的信息交换过程。(4)理论内容需循序渐进、由浅入深。结合中职学校学生的基础知识和基本信息素养来看,对一些抽象的知识点,比如数据通信原理、广域网技术等,这些知识点对中职学生掌握计算机网络的基本技能没有什么影响或者影响不大,可以留到后期给学生简单地讲授,或结合一些考证的需要、考证的试题给学生讲授这类型的知识,效果会更好。
第二,实训课模式。(1)合理安排实验内容,密切联系生活实际,突出实用部分。日常生活中涉及的网络应用案例和任务更能激起学生学习和解决问题的兴趣,根据中职学生的岗位能力和培养目标,把组件网络和管理企业局域网,基本的双绞线制作、网卡、交换机、路由器等器材的安装、设置和使用,Windows NT服务器、FTP服务器、邮件服务器等的安装和使用等作为实训课的重点,让学生在一年的课程学习后,能感觉到自己独立动手做出点东西来。(2)采用项目教学法,模拟一些客户需求,以一个网络工程项目为课题让学生分组实验完成,从拓扑图的制作到设备和传输介质的选择上全部由学生来完成,在完成一个项目过程中,学生自然会将涉及到的理论知识和实践内容结合在一起,比老师讲多少遍都有效。(3)注重实验总结和撰写实验报告。在实训课程中,学生会碰到理论上想不到的问题和现象,如何解决这些问题,就是一个过程、一种方法。因此,不管实训是否成功,每次的实训报告都是一种及时总结的必要手段,对实训过程中出现的问题进行分析、概括和总结,以便于完善整个过程。
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1管理平台功能分析
实验室管理平台是提供给实验室管理部门依据教学任务对实验室及其设备和人员进行综合管理的计算机信息系统。根据当前实际实验室运行情况和管理规章,可以把实验室管理平台划分为以下五个功能块(如图1所示)。
1)平台管理模块。此模块分为两功能其一对实验室管理平台整个系统的维护和管理,四个模块间数据通信;其二其也可以和其他校内系统互联,实现跨系统的管理。
2)课程管理模块。该模块实现对实验课程的管理。教务管理者设置实验课程,接着实验室向教务管理者提供实验设备和实验人员信息,教务处根据这些信息分配实验资源,从而建立实验课程。课程管理模块获取实验课程信息,根据教务管理者对实验课程的要求,设计功能模块。
3)设备管理模块。从设备调入实验室开始,到设备调出实验室为结束,实验设备管理模块提供设备在运行过程中的使用管理。该模块提供实验设备详细的使用和维护信息。
4)实验人员模块。该模块根据对实验人员的管理要求,设计管理功能,如记录所上的课程,学生实验效果等,为上级部门提供对实验人员工作考核依据。
5)学生模块。所有实验室并非全天都在使用,学生可以查阅实验室使用情况,在非使用期间,根据自己需求,预订实验室、实验台号;对学生的整个课程进行管理,并记录学生的实验表现、实验效果,为学生课程考核提供依据。
2管理平台设计
1)B/S结构模式:B/S结构即浏览器和服务器结构。随着网络技术和英特网的快速发展,浏览器和服务器模式的结构受到人们的青睐。在这种结构下,用户只需通过客户端中的浏览器就可以访问服务器中的资源,极少部分事务逻辑在前端实现,但是主要事
务逻辑在服务器端实现。B/S结构最大的优点不需要再任何一台客户端上安装任何软件。只要有一台能上网的和有浏览器的电脑就可以了。这种结构正好适合学校在校园网的基础上,进行设备管理,并且也能和学校容易和学校其他管理相结合,达到更好的利用效果。
2)功能设计:此部分是对功能分析的具体化,在功能分析的基础上为了实现其所提出的功能,系统划分为对应的五个子系统来分别实现。
①平台管理模块子系统:该子系统分为对其他4个子系统的管理,实现系统间的数据交换,也可以实现与学校内其他系统的互联和数据交换。
②课程管理模块子系统:该子系统主要分为实验室信息管理模块和实验安排模块。
实验室信息管理模块:主要是对实验室的信息进行查询、添加、修改、删除等操作。
实验安排模块:主要的功能是通过对实验设备的使用情况、实验室的使用情况、课程信息、教师信息等情况的查询,进行实验课程的安排,它包括手动安排和自动安排两部分。
③设备管理模块子系统:主要功能是实现实验仪器设备信息的查询、添加、修改、删除等操作以及仪器设备的图像处理。此子系统包括设备信息处理模块(课程信息,设备状态好或坏,设备修理信息及设备的使用说明)和设备摆放信息处理模块(设备编号,设备所在实验室号,所在实验室的实验台号)。
④实验人员模块子系统:该子系统主要是教师信息模块,其作用主要是对教师信息、如查询、添加、修改、删除等操作。记录教师的详细信息,所能担任的课程,以便教务管理者对教师的课程分配,考核。除了教师模块还有一个班级模块,教师可以对该模块内所承担的学生进行评价,对学生考评通过平台管理模块反馈到学生模块子系统。
⑤学生模块子系统:该子系统主要是学生信息模块,预订模块和学生评价模块。学生信息模块记录学生的详细信息,如查询、添加、修改、删除等操作。预订模块,根据学生的信息模块,给每个学生分配一个登录账号,学生登录此账号后可以对其所涉及的课程有详细的介绍,并能查询其设计课程实验室的使用情况,在实验室未使用情况下,学生可以提前预订实验台,对做过的实验再次进行训练。学生评价模块,教师根据每个学生的实验情况,详细记录对该学生的评价,通过系统反馈到学生评价模块内,学生可以根据评价内容,对自己的实验进行改进。
3)平台实现:
从图2可以看出,最底层是Windows2000 Server操作系统;第二层是SQL Server2000数据库系统;第三层是数据库接口;第四层是服务层,时通过HTTP与Browser进行信息交换;第五层为客户端,它面向最终用户,通过用户页面与系统进行信息交换。
整个系统可以采用开发平台设计,系统设计应包括用户页面设计(学生、教师和系统管理员)、数据库设计(设备信息、实验人员和学生信息等)、应用程序设计。数据库位于该系统Web站点的数据库服务器上,用户界面位于Web浏览器上,为了节约成本Web服务器和数据库服务器采用同一物理服务器,这样整个系统由次服务器统一进行管理和发送,用户界面均以网页形式显示。
3总结
实验室管理平台在结合我校自身特点的基础上提出了设计和实现,它可以提高更好的教学资源的配置和管理,也可以使学生在具有一定开放能力的实验室中学习和提高,也可满足经济建设和社会发展对人才多样化的需求,提高职业教育教学质量和办学效益,满足了现代化教学与管理的要求,体现了实验教学在素质教育中的突出地位。
参考文献:
[1]齐鸿志,薛晓春,胡雅颖实验室管理平台分析与设计[J].科技信息,2008 (16).
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一 产品电子代码的特征
产品电子代码,即EPC(Electronic Product Code)。EPC编码体系是新一代的编码标准,它是全球统一标识系统的延伸和拓展,是全球统一标识系统的重要组成部分,是EPC系统的核心与关键。
EPC代码由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成,一般为128位,可标记世界上全部的单个货物。具有以下特性:
科学性:结构明确,易于使用、维护。
国际性:不以具体国家、企业为核心,编码标准全球协商一致。
EPC系统是一个全球的大系统,可在生产、流通、存储、结算、跟踪、召回等供应链的各环节全面应用。EPC系统的附加价格较高,目前主要适用于高价值的识别对象,如运输包装单元、高档消费品等。EPC系统正在考虑通过本身技术的进步,进一步降低成本,同时通过系统的整体改进使供应链管理得到更好的应用,提高效益,以便抵消和降低附加价格。
二 基于产品电子代码的供应链管理方案模型
很多不同的公司围绕某种产品通过供应链进行合作,该链包括零部件供应商、物流服务提供商、产品制造商、销售商和售后服务提供商。对供应链的效率来说,供应链上每一点关于存货的确切信息都是需要的。
如图1所示,零部件供应商提供用于产品装配的原材料,零件和组件。物流服务提供商提供贯通整个供应链的运输及仓库等多种服务。产品制造商专注于制造消费者将会购买的产品上。经销商负责销售产品,售后服务提供商提供维护和修理等售后服务,所有这些参与者组成了产品价值链。
EPC系统在以协同的方式工作时,基于EPC标准的供应链中的数据被共享,能充分地体现出它的效率。在这个方案中零部件供应商为每一个生产出来的零部件添加一个RFID标签,并写入带有零部件标识的EPC编码。产品制造商也会为每一个产品添加一个带有产品EPC编码的RFID标签。每一个供应链下游的收货方只需简单的用自动识别解读器解读EPC,然后和发货通知单中的EPC对照检查。EPC系统在全球互联网的基础上,通过对象名称解析服务(ONS)和EPC信息服务(EPC IS)来实现全球“实物互联”。对象名称解析服务(ONS)是一个自动的网络服务系统,类似于域名解析服务(DNS),ONS给EPC中间件指明了存储产品相关信息的服务器。EPC IS提供了一个模块化、可扩展的数据和服务的接口,使得EPC的相关数据可以在企业内部或者企业之间共享。供应链各方通过EPC系统将在存货管理,偷窃事件的控制,商标鉴定,生产和再循环的提速等方面产生益处。
三 基于产品电子代码的供应链管理软件方案设计
图3所示是一个细化的用例图,它展示了供应链各方的相关活动,其中涉及到使用EPC应用的用例用深颜色显示。
四 基于产品电子代码的供应链管理实训方案
1 实训室布局设计
整个供应链管理实训室主要由四个区域构成,每个区域的出入口处都需要安装支持EPC读写的射频天线和射频电子标签读写器。
(1) 零部件供应商、制造商区域
在该区域给零部件装贴支持EPC的射频电子标签。同时也可在此区域模拟制造商,进行产品组装以及电子标签的装贴。区域的出厂处配有支持EPC读写的计算机终端,用于接受订货,完成电子标签中EPC码的填写以及扫描出厂信息,与物流服务区域之间通过平板货车运输产品。
(2) 物流服务区域
含立体仓库货架,配有平板货车,用于货物的出入库;出入库终端计算机,用于在出入库的时候读取相关标签数据,并用于数据处理。
(3) 经销商区域
配有卖场终端计算机,用于在货物进出卖场时读取相关标签数据,也可在实训中模拟买家通过网络进行购买的行为。
(4) 物联网、服务器区域
主要是后台服务器、数据库服务器、文件服务器以及一些网络服务器设备等,用于支持整个实训过程中软件功能的实现。
2 实训过程安排
实训开始前,由教师进行角色分配,5-8人一组,轮流担当客户、供货商(供应商、制造商)、物流服务商、经销商等角色。每个角色拥有自己的用户名和密码以及相关权限。实训的内容有:销售订单处理,采购订单处理,产品贴标签,写EPC,读标签(接货、入库、出库),物流线路运力装车安排等。由于供应商、物流服务商都可设置多个,因此供应链下游厂商可对上游厂商和物流服务进行比较选择,可组合出几十种运行方案。每个学生轮流担当不同的角色,最后给出实训报告,并根据实训中产生的数据给出数据分析和相关报表。
五 结语
本供应链管理实训方案可以让学生亲身体会EPC/RFID的技术先进性和供应链管理的整体过程。实训安排的综合性、设计性比较强。还可鼓励学生根据具体实训过程中出现的问题给出自己的解决方案,可进行方案的对比和评价。依据此方案进行的实训中,学生普遍表现出较大的参与兴趣。
参考文献
[1] 胡险峰.RFID在协同供应链中的应用[J].物流技术与应用,2004,(10):67-69.
[2] 王晓华,易久,纪玉超.EPC技术及其在物流仓储管理中的应用初探[J].商场现代化,2006,(19):140-141.
[3] 余雷.基于RFID电子标签的物联网物流管理系统[J].微计算机信息,2006,(2):240-243.
[4] 苏艳,董琳媛.EPC技术及其在零售业中的应用研究[J].商场现代化,2006,(19):16-17.
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无论在高职院校还是本科院校中,计算机专业都是一门相对来说实践性较强的学科。比如一些计算机科学和管理信息系统课程会要求学生在操作系统或是网络技术环境中进行安装、配置等各种实验。在此过程中,学生可能会使用一个或多个操作系统,在一个操作系统中进行多种配置,或是对各种应用软件和工具进行实验。学校也会为各类计算机实训课程建立相应的实训室,比如网络实训室、信息安全实训室等等。对于学校来说,配置一个既能为多种课程提供服务又能支持日常使用的计算机类综合实验室,并且提供实验所需的硬件和软件,在具体实施时也会比较麻烦。使用虚拟机技术可以很好地解决上述问题
1 虚拟机技术
虚拟机技术最早是由 IBM 公司为实现其大型计算机系统的安全共享而提出的,随后,这种技术被成功移植到 PC 领域。目前建立虚拟机和构建虚拟网络的工具软件主要有VMware公司的VMware Workstation系列和Microsoft公司的Virtual Pc。这里我们使用的虚拟机是VMware系列。
VMware 是一个虚拟机软件,利用它可以在一台计算机上模拟出来若干台可以独立运行而互不干扰的虚拟计算机,包括虚拟的硬件环境(CPU,内存、硬盘、网卡等),并在此环境下和真实的计算机一样,真实的安装操作系统、真实的运行软件及各种应用。这样不需要分区或重开机就能在同一台计算机上使用两种以上的操作系统,可以完全隔离并且保护不同OS的操作环境以及所有安装在OS上面的应用软件和资料。而且不同的OS之间还能互动操作,包括网络、周边、文件分享以及复制粘贴功能。VMware还具有快照(snapshot)功能,也就是镜像功能,它能够自由设定并且随时修改操作系统的硬件环境,如:内存、磁盘空间、周边设备等。
2 计算机实训中引入虚拟机技术的意义
在计算机实训课程中,为了满足系统管理、网络设计、信息安全等专业课程如的教学需要,我们需要建立相应的专业实训场所,这些实训室不仅造价昂贵而且使用性局限。虚拟机技术的出现使得学校能够为学习计算机类专业课程的学生配置能够共享且多元化的计算机实训室,并且不用过多的硬件设备, 既能同时支持几门计算机类专业课程又能够满足日常普通课程使用。
虚拟机技术的特点比如隔离性、兼容性和封装性,它允许教师为计算机实训构建包含多个独立操作系统和网络环境的虚拟网络拓扑结构。这些特点允许教师在不影响其他专业课程使用的前提下,在共享计算机实训室中的操作系统中创建一个虚拟内核开发环境,为计算机类专业课程提供开发、调试和重启的服务。这种类型的应用程序开发和调试支持对于网络及操作系统实训课程的开发调试和系统教学中显得尤为重要。
3 构建虚拟实训环境
3.1 实训环境
在虚拟机技术使用前,实训室电脑磁盘被划分为几个区,一部分为标准日常使用配置,还有一部分是特别为专业课程所设置的。相邻的学生在做实验时可能会用到多台机器,改变计算机配置不仅需要重启,还需要一定的磁盘空间支持。通过VMware workstation可以组建一个虚拟计算机实训室,部分配置如表1。
3.2 具体构建步骤
使用VMware搭建计算机实训环境的步骤如下:
3.2.1 安装VMware,建立虚拟机
常用的方法是有两种,一种是用VMware向导建立虚拟机,另一种是利用用备份文件建立虚拟机。在计算机实训室中通常用第一种方法建立一个虚拟机,然后备份相关文件并共享,随后在其他机器中就可以用第二种方法快速建立虚拟机了。配置虚拟机时需注意几个参数如磁盘空间、性能、音频等。
3.2.2 配置客户机
为客户机制作操作系统光盘ISO镜像;设置虚拟机光驱为第一启动,给虚拟硬盘分区并启动虚拟机安装系统;系统安装完毕后,安装VM tools;设置共享文件夹,安装相应驱动程序。
3.2.3 设置虚拟网络连接模式
单击“虚拟机”设置以太网,然后选择连接方式。客户机和主机的连接关系有3种 模式,包括bridge模式、Host-Only模式以及NAT模式,当VMware安装好后就已启动。
如果想要利用VMware在局域网内新建一个虚拟服务器,为局域网用户提供网络服务,应该选择bridge模式,bridge模式下的 VMnet0虚拟网络中的客户机可以访问网内任何一台机器,通过手工配置它的TCP/IP配置信息以实现与外网相通,;
如果想要利用VMware创建一个与网内其他机器相隔离的虚拟系统,进行某些特殊的网络调试工作,可以选择host-only模式。Host-Only模式下的VMnet1虚拟网络中所有的虚拟系统之间、虚拟机与主机之间是可以相互通信的,但虚拟系统和真实的网络是被隔离开的。
如果想要利用VMware安装一个新的虚拟系统,在虚拟系统中不用进行任何手工配置就能直接访问互联网,可以采用NAT模式。NAT模式下VMnet8虚拟网络中的客户机无法和本局域网中的其他真实主机进行通讯,当主机可以与外网相通时,客户机不需要进行网络参数配置就可以上网,。
3.2.4 进行网络复制
当通过前面步骤完成第一台机器的安装和设置后,其他机器的安装就可以通过网络复制的方法来完成。
4 虚拟技术在计算机实训中的应用
4.1系统和网络管理
系统与网络管理类实训覆盖知识和技能包括在Windows Server 2003的基础上安装、配置和操作中小型网络和服务器等基础设施。大多数需要在实训室中完成实际操作,部分操作如下:
TCP / IP配置;
DNS、DHCP安装/配置;
活动目录安装/配置;
帐户和用户目录的创建和访问控制;
Web和FTP服务器安装/配置;
磁盘/文件系统管理、备份和恢复;
远程安装服务。
从上述列表可以看出,这门实训课程设计知识面广,学生需要花费大量的时间在安装和配置软件上,并且涉及很多管理任务。
虚拟机技术让每个学生能够操作一定数量的并发的客户机和服务器,这样就能够快速测试服务器配置的改变,例如,通过改变共享目录的权限快速测试用户在虚拟客户机上登陆并验证是否可以访问相关目录和文件。同样,可以在客户机上快速测试网络配置和服务如DNS、DHCP。
VMware在网络会话实训中的特征之一就是虚拟网络的配置存储在主机上,常用的网络平台主要有C/S网络平台、防火墙网络平台、路由器网络平台及对等模式网络平台。通常情况下,教师事先做好模板,将包含标准配置的参数文件放置服务器共享,从而使学生能够快速搭建虚拟网络实验所需的网络环境,从而实现DHCP、DNS转发和NAT服务。
4.2 网络信息安全
在网络信息安全课程的教学中,VMware主要应用于网络典型攻击手段包括一些黑客工具的使用诸如木马的功能与危害等实验的演示。采取PPT文档演示结合虚拟机教学,可以让学生看到实际的操作过程,掌握各种工具的具体如何使用。下面以一个网络攻击实验为例:
在host-only模式使用三台虚拟主机并对它们进行配置,两台装有Windows 2003服务器,一台安装Windows XP。第一台Windows 2003 server的虚拟机配置2个以太网卡。每个网卡设置不同的IP地址(A段和B段)并能够相互通信,Windows XP系统被设置在A网段,同时第二台Windows 2003 server设置在B网段。在第二台Windows 2003 server中,在能够访问Windows XP系统的用户中,为不同的账户设置不同的访问权限。当他们连接 Windows 2003 server以获取资源时,会被要求输入验证信息。在路由服务器上使用网络嗅探工具如sniffer时可以看到来回传递的通信过程信息,学生通过实验可以从这些信息中快速破解用户名和密码。
4.3 数据库管理
数据库管理课程涵盖了数据库管理(DBA)和数据仓库。我们可以在安装了Windows XP Professional系统中安装Oracle的数据库服务器软件。虚拟机软件提供了一个相对独立的安装平台,这样学生能够以管理员权限进行安装。为了使学生能够通过Oracle企业管理器(OEM)对数据库进行管理,我们为使用Oracle DBA的每个学生分配用户密码,学生利用OEM执行DBA任务, 包括DBA数据库监听器和Oracle客户端的配置,启动和关闭的Oracle,以及管理数据库的存储结构。
学生通过创建角色、DBA和用户账户来对用户和数据库安全进行管理,在此过程中,通常会时不时遇到安装错误,比如在安装时要求输入有效参数。遇到这样的情况下就可以使用VMware的快照和共享功能恢复预装的操作系统映像文件。
5 益处与挑战
使用VMware的好处在于上述每门课程都可以和某一计算机实训室整合。首先,学生可以练习作为普通用户在登陆到主机操作系统时的管理权限。不会影响其他专业课程或公共课程对实训室的使用;第二、通过VMware恢复命令能够恢复之前的配置或通过快照功能保存之前操作,这样使得学生能很快从失败中恢复操作;第三、同时执行多个虚拟机系统可以完成许多复杂的实训项目,还可以相互示范比较;最后,虚拟机系统可以帮助教师增加课程内容并使用更多更复杂的实训项目,从而为学生提供更丰富的学习经验。
当然VMware的使用还有一定的挑战,首先,因为在主机操作系统中要求设置管理权限,需要注意一致的网络配置和定制的网络配置。教师需要提前确定是需要一致的网络配置还是自定义的网络配置,并通过手动或自动程序创建。第二,由于虚拟机镜像文件的数量和大小各有差别,需要准备充足的备份虚拟机镜像,教师和实验室管理员需要确保足够的网络带宽、存储容量和充分的时间来完成所需备份。
6 总结
利用虚拟机技术整合计算机实训环境、搭建虚拟实验教学平台既可以保证教学质量,缓解实验设备不足,又可以减少实验室的管理难度,有利于发展学生的创新能力,非常适合高校的实验教学需要。
参考文献:
[1] 陈刚.基于虚拟机技术实现多操作系统环境的新途径[J].职大学报,2006(4):83-85.
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“计算机网络”课程目前在各个高校计算机专业中已成为核心课程之一,甚至有部分高校已将“计算机网络”设置为独立的专业,该课程的研究和建设在高校中已日趋成熟。但该课程建设在中等职业教育中仍出现起步较晚、层次不一的局面。不同职业学校的信息技术专业对该课程的教学目标、教学内容、教学方法和重视程度都有不同的理解,教学中遇到了教学目标单一、理论知识枯燥、实验项目难以操作等问题。
学生对该课程的教学效果的普遍反映是只学了一大堆网络名词、概念和结构图,有些学生怀着极大的兴趣学习这门学科,但是几节课下来,兴趣已所剩无几了。一学年总结下来,理论和实践方面好像都没学到什么东西。水平仍然停留在只会使用IE浏览器、“上网”和“聊天”阶段。
以上这些问题均暴露了中职学校计算机网络课程的教学问题。因此,只有凭借在教学中不断地探索,对学科教学改革的不断修正来弥补教学中理念、手段和实施条件等方面的不足。本文结合多年的教学经验从教学目标、教学内容、教学方法和教学评价方面分别阐述对该课程的实践与思考。
二 “计算机网络”课程的实践与思考
1.教学目标方面
中职“计算机网络”课程的总体教学目标是有效地培养学生必须的技能(组建简单网络和管理网络),同时也让学生具有一定的计算机网络原理理论知识,以利于他们以后的知识更新。
根据中职学生的特点,以激发学生学习的兴趣和对该课程的正确认识为主线,在教学内容上进行有针对性的取舍,通过可操作性的实验来培养学生的学习兴趣,通过讨论式教学、任务驱动式等教学手段来调动学生自主学习的积极性。
2.教学内容方面
如今,各个中职学校所使用的《计算机网络应用基础》教材都大同小异,教材中先理论、后实训,教材的开始就是众多的网络名词、概念、定义、原理等一些抽象的东西,学生从一开始接触到这些名词时就有点懵懵懂懂的,兴趣自然提不上来。
因此,从教材内容上,教师在教学初可根据职业学校学生的特点,将教材内容进行重新编排,从行业需要或学生需求的实际出发,增加和删减一部分内容,并且选取一部分主线内容作为学生学习兴趣的切入点和学习重点,选取一部分非主线内容用于增加学生的探究性和自主学习性。专业重心上,理论教学随时穿插于实训内容中。根据多年的教学实践发现,单纯的理论讲解给学生的理解和记忆都带来了较大难度,因此,实训内容不能滞后于理论讲解,条件允许的情况下,更应将理论内容穿插在实训部分中,以实训操作中遇到的现象映射出相关原理。分层教学上,充分引导和辅导学生自主学习,根据学生的能力水平和兴趣爱好,帮助不同的学生建立起自己的学习方向。比如,引导对网络组建方面感兴趣的学生学习组网技术方面的知识,推荐对Windows网络管理感兴趣的学生研究活动目录设计和Windows域管理。对服务器管理感兴趣的学生从配置使用FTP、Serv-U服务器等方面进行指导。
3.教学方法方面
根据课堂教学内容的安排,可把课堂模式分为理论课和实训课,两者是相辅相成、相互穿插的,但是一堂课的重心在理论还是在实践,这需要教师去权衡比较。想让学生学会如何做水晶头,如何组建一个小型的对等网等相关技能,就必须要让学生亲自动手实训(实训包括实地实训和模拟实训);要想让学生具有一定的网络基础理论知识,并能够将这些理论和原理相互结合、相互贯通,知识链一环套一环,那就需要教师进行理论讲授。
第一,理论课模式。(1)通过实物展示和现场操作验证理论,加深对概念的理解和印象。实物展示和现场操作的形式可以多种多样,比如在给学生讲解拓扑结构概念时,可以结合本学校校园网的拓扑图和一些实物照片,来阐述为什么会有各种拓扑结构,不同的机构中的优缺点等。(2)巧妙设计疑问和思考,让学生带着疑问有目的地听讲。带着问题去了解一个知识点,更加激发起学生的内在求知欲。比如,在讲数据链路层的功能与作用时,就带着这样一种疑问开始整节课:“机器A向机器B发送数据,一般程序就是A把数据发到线路上,然后B收到后就把数据取下来,但是,中间环节可能会出错,通信线路可能会导致数据丢失等问题,因此,数据链路层就必须提供一些解决办法,哪些解决办法?”。这样,引发学生的思考,带着这些问题进入整节课程,而检验这节课的最终效果也就是学生是否能够解决这个问题。(3)善于使用课件和模拟软件,特别是带有演示效果的课件或模拟软件。制作课件的目的是为了能够将一些理论的东西更直观的表现出来,是在没有实物的基础下而采用的一种演示方式,但是,课件的展示并不是单纯地将文字内容演示出来,而更多的应该是产生出一种动画性质。比如,在讲交换机的工作原理的时,可以采用Cisco packet tracer模拟软件,模拟出交换机的工作原理,直观地演示出交换机中MAC地址表的形成过程以及与各个节点之间的信息交换过程。(4)理论内容需循序渐进、由浅入深。理论知识的教授需要循序渐进,前面知识点的内容不掌握,后期知识点就难以与之形成一个串联,但是从结合中职学校学生的基础知识和基本信息素养来看,对一些抽象的知识点,比如数据通信原理、广域网技术等,这些知识点对中职学生掌握计算机网络的基本技能没有什么影响或者影响不大,可以留到后期给学生简单地讲授,或结合一些考证的需要、考证的试题给学生讲授这类型的知识,效果会更好。这样保证了学生掌握基本技能的首要任务的同时,也达到了提高的目的。
第二,实训课模式。(1)合理安排实验内容,密切联系生活实际,突出实用部分。日常生活中涉及的网络应用案例和任务更能激发起学生学习和解决问题的兴趣,根据中职学生的岗位能力和培养目标,把组件网络和管理企业局域网,基本的双绞线制作、网卡、交换机、路由器等器材的安装、设置和使用,Windows NT服务器、FTP服务器、邮件服务器等的安装和使用等作为实训课的重点,让学生在一年的课程学习后,能感觉到自己能够独立动手做出点东西来。(2)巧妙安排实训课的实施过程,重视培养小组团队协作精神。实训课对学生来说的主要任务就是自己动手去解决或者完成一个项目,就此教师可将学生分成若干个学习小组,学习小组的成员根据能力混合编排,学生以小组为单位进行讨论和实训,以小组为单位团结协作完成实训任务。(3)注重实验总结和撰写实验报告。在实训课程中,学生会碰到理论上想不到的问题和现象,如何解决这些问题,就是一个过程、一种方法。因此,不管实训是否成功,每次的实训报告是一种及时总结的必要手段,对实训过程中出现的问题进行分析、概括和总结,以便于完善整个过程。实训报告的写作加深了学生对操作方法的印象,同时也联系了一部分理论知识,让学生对该课程的知识做到融会贯通。
4.教学评价方面
针对中职学生的特点,对该课程的教学评价体系不过于单一,但也不需要过于复杂。评价体系大致可分为三种:(1)理论考试部分,用于验证学生对定义、概念的记忆和理解程度。(2)实训考试部分,在规定时间内独立的完成指定的任务,用于验证学生的操作能力和基本技能掌握程度。(3)实训报告部分,从实训报告中能够看出学生的思路是否清晰,是否真正掌握相关的知识点。
三 总结
根据教学实际来看,计算机网络课程相对于一些原理性课程来说还是较受学生欢迎的,如何将受学生欢迎的课程传授好,对于中职教育来说,还有很长的一段路要走,由于课时限制,不能面面俱到。这就要求定位教学目标,优化教学内容,构建新型教学模式,更新教学评价体系。因此使用“基本理论内容+偏重贴近实际需求的实训”是目前最为直接的方法。
参考文献
[1]李成中.计算机网络教学研究[J].重庆邮电学院学报(社会科学版),2004(06):1~3
[2]曾辉.“计算机网络”课程教学改革与实践[J].华东交通大学报,2006(S1):92~93
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笔者所在学校作为国家示范性高职学院,重视并加大了学科专业建设、课程教学改革方面的力度,学校在对人才培养方案的制定和论证方面,特别看中在整个人才培养过程中学生实践能力和实践课程在其中的比例和程度,大部分专业课程都需要借助软件等进行操作和练习,所以,大部分专业课程安排在专业机房进行教学,而且不同的专业课程需要配置特定的软件和实训环境,专业机房不可能满足所有课程教学的各种需求,专业机房数量有限且为了合理利用好专业机房资源,我们觉得必须根据教学的特定设置和课程个性化要求来定制不同的课程教学环境,而桌面虚拟技术的特性和优势正好满足了专业机房的架构和个性教学环境的部署要求。
(1)对所有专业机房进行网络部署,建立数据中心。
根据专业实训课程设置的需求和桌面虚拟技术对网络带宽的要求,应该在数据中心中配置一台性能较高的计算机作为整个数据中心的物理服务器,该物理服务器主要用来存储学院教学资源(比如:财经类教学软件、财务案例数据、教学视频等资源),以备学生获取教学资源进行自主学习和老师开展实训教学活动;教学资源是教学的核心内容,把这些教学资源统一服务器上,不容易使客户机载重或重复安放资源,浪费网络空间,提高系统响应的速度;
(2)采用桌面虚拟技术对物理服务器进行部署,进行虚拟软件和网络操作系统的安装,虚拟服务器存储的分配与管理。
我们主要通过虚拟管理软件Vmware,在物理服务器系统中同时运行多台虚拟机,每台虚拟机可以安装不同的应用程序和操作系统等平台环境,虚拟桌面机的安装可以应用之前做好的模板进行制作,制作简单快速,只需几分钟,提高了机房管理工作人员的工作效率,且制作好的虚拟机之间是相互独立的,即使是误操作可能导致系统崩溃,但也不影响其它虚拟机的正常运行;不同操作系统之间还可以进行互动操作,能够设定并随时修改操作系统的操作环境。因此,采用虚拟管理软件,可为计算机和网络等实验教学提供灵活而可靠的实验环境,这样大大提高了机房实验员的工作效率,他们不必为安装几百台计算机操作系统和应用软件而耗费工作时间。
(3)在客户机安装客户端,建立以瘦客户机为主的客户机群。
瘦客户端用户可以使用平板、智能手机、PC电脑来登录和访问虚拟桌面系统,以此通过桌面虚拟技术来实现专业机房资源的有效利用,一方面减少了学校的投入,降低了客户机的性能要求和维护强度,降低了机房建设的成本;我们通过在学生机上安装Vmware-viewclient客户端,并对该客户端进行配置和参数的设定,对各层进行资源的统一配置和性能进行优化,按照各专业教学机房的要求安装用户常用的WindowsXP,Windows2000Server等操作系统,以此来满足专业机房教学实训的需要。
(4)增加带宽,建设以以太网为主干的校园网络
带宽速度是决定虚拟电脑桌面能否正常运行的核心因素,如果网速太慢了,虚拟桌面电脑就无法正常连接;网速达到一定要求后,学生和老师可以在宿舍、机房和校园任何地方都可以正常访问同一桌面,而不需要增加额外的终端电脑。基于虚拟化的云桌面的建设方案,通过采用在服务器系统上承载桌面映像的方法,以集中资源并提高其桌面计算基础架构的可管理性。此方法不仅可以解决PC桌面面临的各种难题,还能优化可用性、可管理性、总体拥有成本和灵活性。最终用户可使用远程显示软件,从PC或瘦客户端访问其桌面环境。系统维护部门是在数据中心而不是在每个用户的桌面管理众多的企业客户机,减少了现场的支持工作,并且加强了对应用软件和补丁管理的控制,提高系统的安全性和可靠性。
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随着时间的推移,目前国家数控实训基地的运行模式已经不能适应现代化的需求:学生在数控仿真实验室模拟的程序输出后,并不能直接输送到数控机床,需要在机床重新录入或者借助U盘拷贝;技术人员在CAD/CAM实验室通过三维制造软件自动生成的程序代码,无法顺利到达机床系统,中间操作繁琐;三坐标测量机检测验证的数据,只有通过介质传输,不能快速反馈到实训室中。这些问题都是由于数控基地没有一个完整的网络化平台造成的。为了解决这个问题,我们为国家数控实训基地设计了网络拓扑,准备实施网络化改造。
一、原有的教学环境及需求
黄石职业技术学院国家数控实训基地下设的数控仿真实验室、CAD/CAM实验室,共拥有计算机82台,采用P4 3.06G CPU、512M内存、GeForce 128M显卡、160G硬盘、17寸显示器,并已组建成一个局域网,每台机器上装有宇龙数控加工仿真系统、CAXA制造工程师、Pro/E、Master CAM等专业软件,可以实现自动编程。三坐标测量室拥有海克斯康三坐标测量机一台,工作站一台。数控加工车间拥有广州数控CAK3275型数控车床9台,华中数控CK6140型数控车床3台,广州数控XK713型数控铣床7台,华中数控4600型加工中心1台,法拉克VMC650加工中心2台,法拉克HTC2050车削中心1台,华中数控教学型数控车床1台、华中数控教学型铣床3台。电火花线切割实训室拥有苏州新火花DK7740型数控线切割机床3台,数控电火花成形机床1台。
我们拟在数控基地内构建一个局域网网络平台,将数控加工车间内所有数控机床与测量室、实训室、CAD/CAM实验室等计算机进行网络化改造,建设模拟企业环境的网络化数控实训基地,使各项数据都可以通过网络传输,不再需繁琐的人工操作。这不仅顺应了“网络数控”发展的总体趋势,而且能满足学院教学、培训的需要,具有较高的实际应用价值。
二、网络化改造的设计
1.网络选型、连接方案
在所有网络类型中,小型局域网是比较接近非专业人上和最为实用的网络技术。因此,我们选择搭建一个使用方便、性能稳定、造价低廉的小型星型局域网。
目前基地大多数数控机床数据传输只支持通过RS232接口单机传输,其基本原理是计算机的串行(COM)口和数控机床本身的RS232接口遵循相同的数据通信协议,利用它们之间的数据传输性能可方便地实现计算机与数控机床的通信,从而完成计算机对机床的NC代码的传输。但是这样的接口我们无法直接接入以太网,经过讨论,我们解决的方案是:给每台数控机床旁配置一台PC机,使用数据线将COM口与数控机床RS232C接口连接,而此时,每台PC机又可以直接连接以太局域网。这种方案的特点是技术成熟操作简单,给操作者带来方便:在PC机上编程,在专用通讯软件或者DOS下进行程序传输。
2.网络拓扑结构
我们要先将数控加工车间、线切割实训室和三坐标测量室的32台数控机床控制计算机组成一个小局域网,再将该局域网与数控仿真实验室、CAD/CAM实验室的局域网连接起来,共同组成一个基地的网络平台,使设计信息、工艺信息、加工信息及后置处理数据能及时地传递到制造单元。学生在数控仿真实验室、CAD/CAM实验室进行数控编程和仿真的数据也可直接传送到机床上,这样就构成了网络制造集成环境,减少了中间环节,增加了可靠性,并提高了工作效率。
根据以上要求,我们决定组建一个星型结构的共享式以太网,服务器安装Windows 2003 Server,工作站操作系统采用Windows XP专业版。网络拓扑结构如图1所示。
3.组网步骤
(1)硬件物资准备
由于数控仿真实验室、CAD/CAM实验室已经组成局域网,在这次网络改造中不需要另外投入新的设备。而现有的数控机床全部配备了高性能计算机,具备入网条件,我们只需购买双绞线、水晶头和交换机等就可以轻松组网。
我们采用星型网络的布线连接,双绞线两端安装有水晶头。连接网卡与交换机的最大网线长度为100米,如果要加大网络的范围,在两段双绞线之间可安装中继器。由于数控基地所有设备都在一栋大楼内,距离较近,能满足要求。根据数控机床控制计算机的位置,我们选择了交换机的安装位置,并将每台控制用计算机用双绞线连接到了交换机上。
(2)服务器的安装和配置
因为这台服务器的身份是域控制器、网关及文件服务器,所以我们选用了Windows 2003服务器操作系统,并配置成为域控制器,方便管理域内工作站,还利用Windows 2003的Internet连接共享功能,为基地内部网络搭建了网关,通过网关将数控基地局域网与校园网连接起来。
同时,我们在服务器上安装了Serv-U FTP服务器软件,轻松构建了一个文件服务器,因此在基地局域网内部进行文件传输更容易。
(3)工作站的安装和设置
工作站全部采用Windows XP专业版,其安装过程比较容易。需要说明的是有关协议的安装问题,网络中每台计算机的协议配置应尽量保持一致。在通常情况下,TCP/IP协议是必不可少的,为了照顾数控机床控制系统中所用通讯功能能在DOS下使用,IPX/SPX协议也应该安装,至于微软的网络客户文件系统安装时就已经自动安装好了。然后,参照相关协议,为每个厂家的数控机床安装匹配的传输控制系统,并对机床控制系统软件及DNC通讯软件进行设置,实现通过网络对机床的有效控制。最后要启用Windows XP的远程桌面连接功能,方便远程操作工作站。
三、改造后的国家数控实训基地所能实现的增值功能及改造优点
1.网络化的数控基地提供的增值功能
(1)网络集中管理
在服务器上可以实现系统的配置管理、性能管理、故障诊断等几个方面的网管功能,并能集中管理和监视网络上的各种设备。为系统可靠运行提供保证。
(2)远程故障诊断
数控机床出现故障时,一般技术人员如不能准确分析判断故障的原因,就会影响生产。利用互联网进行网络对话,服务方可以在异地了解用户方数控机床出现故障时的表现症状,以及数控机床在执行由服务方发送的数控指令时的工作状态,进而对数控机床的故障进行判断井提出可行的解决方案。
(3)模拟企业制造环境,提高教学效果
用CAD/CAM实验室所连成的局域网模拟企业的设计部门,以数控加工车间室局域网模拟企业的制造与加工车间,教师通过互联网给学生布置实习任务,学生在CAD/CAM实验室完成产品的原型设计,并将结果通过网络返回给教师批阅,经检查无误后,可直接传送到数控机床上加工。
整个流程全部通过内部网络完成,节约了大量的时间,提高了设备的利用率。
现在利用联网的工作站,可以将所有的数控程序、数控系统参数以及PLC程序(ASCII代码文件)都备份到计算机中,从而保护了系统资源。
2.数控基地实现网络化改造后的优点
(1)缩短传输程序的时间,也就是节约了昂贵的数控机床机时费用。
(2)准确性高。零件程序重复使用时即使重新传输也可以保证绝对正确。
(3)操作者劳动强度减低。只需在机床面板输人简单指令就可完成程序传输。
(4)易于修改。首次使用的程序如果在现场进行了修改,那么上传后就可供下次调用。
(5)程序管理实现了统一化。
(6)责任清楚。一旦出现问题,很容易分析出是编程原因还是操作原因。
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一、中职技能比赛举办前我校《计算机网络技术》课程教学的情况
(一)课程定位
在中职技能比赛前,我校的《计算机网络技术》课程被定位成一门专业基础课,主要培养学生对计算机网络有一个较清晰全面、系统的了解,以及对当前计算机网络的主要种类和常用的网络协议有较清晰的概念,并掌握计算机网络基本操作的方法、懂得基本网络与病毒防治技术等。学生培养目标只是日常使用操作网络的能力及网络基本维护能力。
(二)课程内容
在中职技能比赛前,由于受实训条件和教师教学理念落后的制约,我校的《计算机网络技术》课程教学内容主要是理论讲授为主,实训操作为辅。学生只是掌握一些对计算机网络的认识、以及如何上网、网络病毒防治等一些基础计算机网络知识。教学内容较枯燥、单调,没有和社会需求接轨。
(三)教学方法
由于本课程的教学内容以理论为主,因此本课程的教学方法只能以讲授式教学法为主,展示教学法、讨论教学法、任务驱动法等教学方法为辅。教学方法的滞后导致学生学习兴趣不高,学生学习兴趣不高也导致了教师的教学动力不强,形成了恶性循环。
(四)课程考核
由于本课程的教学内容以理论为主,所以对学生的考核方法只能是以出试卷理论考为主、日常作业和平时表现为辅的考核方式。这种考核方法没有满足现代职业教育的要求,没有体现学生的动手能力和操作能力。
(五)实训环境
由于该门课程被定位成一门专业基础课,学校领导、老师都不是很重视,所以《计算机网络技术》这门课程的实训设备主要就是机房和多媒体教室,这些实训设备没有达到学生操作“计算机网络技术”技能的要求。
(六)学生学习和就业的情况
由于上课的内容以理论为主,而且实训环境没有达到操作的要求,学生对这门课程的学习兴趣不高,学生学到的就业操作技能不够,所以学生在“计算机网络技术”方面的就业很困难,几乎没有对口就业的学生。
二、中职技能比赛举办后我校《计算机网络技术》课程教学改革的情况
(一)课程定位的改革
在中职技能比赛后,我校的《计算机网络技术》课程被重新定位为一门专业核心课程,培养目标是培养计算机网络相关的技术应用型人才,使学生拥有局域网搭建与管理的综合能力,可以完成各种中小型企业局域网的方案设计、网络设备选择与配置、网络设备选择与配置、网络服务器的架设、管理与维护工作,从而使学生可以在各类中小企业与计算机公司、网络公司担任网络工程师、网络技术人员或网络管理员等,从事计算机网络安装、测试、计算机系统和通信网络的维护与管理等相关技术工作。
(二)教学内容和教学时数的改革
从2008年至今,《企业网络搭建及应用》项目都在计算机竞赛项目里面,而且每年竞赛的内容都不断更新,本人也在2009年参加了中职骨干教师《网络技术》国家级培训。围绕着比赛考核内容和本人参加培训学习到的新知识和理念,《计算机网络技术》这门课程的教学内容也在不断的更新,教学内容如下:
1.理解计算机网络的基本概念和局域网技术。内容主要有计算机网络的概念、计算机网络的组成和逻辑结构、网络协议与网络体系结构、OSI参考模型、TCP/IP参考模型、局域网传输介质、局域网连接设备、网络的连接方法和各类网络连接线的制作。
2.掌握二层、三层交换机设备配置。内容主要有掌握VLAN的基本概念及配置方法,掌握TRUNK协议的作用及配置方法,能够实现二层、三层交换间相同VLAN、不同VLAN之间相互通信,掌握生成树协议STP、快速生成树协议RSTP、多生成树协议MSTP的配置方法,掌握三层交换机的DHCP服务和VRRP配置,掌握交换机设置安全配置,掌握IP访问列表配置。
3.掌握路由器设备配置。内容主要有掌握直连路由、静态路由和动态路由的配置,掌握路由器设备的安全配置,掌握实现QOS的配置,掌握PPP、HDLC协议的配置,掌握广域网与NAT技术,掌握三层交换机路由能力的配置,掌握交换机与路由器间相互通信的配置。
4.掌握防火墙设备的配置。内容主要有了解防火墙的技术特点,掌握防DDOS攻击,掌握PPTP配置,掌握流量控制、VPN远程安全接入等配置方法。
5.掌握无线局域网技术的配置。内容主要有无线局域网的FATAP、FITAP,无线控制器、WEP、WPA加密,设置无线AP。
6.服务器的配置。内容主要有WINDOWS2003、2008和Linux服务器的安装,域名服务DNS、动态IP分配服务DHCP、IIS服务的配置及应用,WWW服务器、文件传输FTP服务器、邮件服务器、SAMBA服务器的配置及搭建,掌握网络打印机的安装和使用,掌握创建安全策略和防火墙设置,掌握组策略的管理。
由于教学内容较多、实训操作难度更高,为了学生能够更好、更扎实地掌握这门专业核心课程的教学内容,经我校计算机教研组全体教师的讨论,该门课程的教学时数由原来的一个学期变成两个学期。
(三)教学方法的改革
教学内容的不同,必定教学方法也要进行一定的改革。进行改革后的教学内容主要是培养学生对企业网络搭建及应用的实际操作能力,并非之前的主要培养学生对网络基础知识的理解,因此,传统的教学方法已不适用于本门课程,根据多年技能比赛辅导以及实践教学的经验,总结出以下的教学方法:
1.分组教学法:按照现有网络实训设备,把学生分组,并每组选定一名组长。组长具体协助教师完成学习内容的组织和实施,如果小组在实训过程中遇到了问题,组长带着问题与任课教师沟通,并把解决方法传授给小组其他成员。因为学生与学生之间比学生与老师之间的交流更顺畅,没有任何顾忌,所以这种教学方法既可以培养学生之间相互合作的能力,又可以锻炼学生自主解决问题的能力。
2.实训为主理论为辅教学法:改变传统的理论为主的教学方法,本课程的教学全部在网络实训室授课,把教学内容设计成二十几个技能实训案例。学生通过每节课操作实训达到掌握课程要求技能的目的。
3.探究讨论教学法:教师在某些课程的教学上,课前先把本节课的实训任务布置下去,让每个小组先讨论并进行操作,边操作边发现问题并通过老师最终解决问题。这种教学方法既培养了学生独立思考能力,又可以使学生加深对知识的理解。
4.项目教学法:在本课程的教学中,根据大赛的出题形式,围绕专业人才培养目标和教学计划的要求,并根据实训场地的条件,把“企业网搭建”这个总项目分成“用户需求分析”、“网络规划设计”、“网络硬件设备安装与配置”、“服务器系统的搭建及配置”等分项目。学生通过完成这些项目,达到学生分析、解决问题的能力及掌握课程所教学的技能。
(四)课程考核的改革
教学内容、教学方法与中职技能大赛接轨,对学生的课程考核成绩也必然要和中职技能大赛接轨。因此,本课程不能采用传统理论考核方法,而要采用我校提出的“133技能考核方法”。也就是平时技能练习占百分之二十,平时技能考核占百分之二十,期末技能考核占百分之六十。这种考核方法更能体现了学生操作能力和动手能力,也更能激发学生动手实训的兴趣和动力。
(五)实训环境的改变
为了能够实施《计算机网络技术》课程新的教学内容,学校投入45万建设网络实训室。网络实训室的构建参照中职技能比赛的环境,学生在这种环境下学习,将更快接受老师教学的内容,也更快掌握实训技能。
(六)学生学习和就业的情况
课程教学的改革最终目的就是让学生有兴趣的学习课程内容,并在学生顶岗实习时能够学有所成,顺利就业。本课程通过近5年改革,学生的学习这门课程内容的兴趣有很大提高,学生的就业情况也变得很好。在这5年里,在“计算机网络技术”方面对口就业上,每年都有一批学生到中国移动公司钦州分公司或者钦北防一些中、大型的电脑公司从事网络安装与调试的工作。为了能够实现“传帮带”,更好地引导学生就业和学习的目标,每年新生开学的时候,作者会安排上一年在中国移动公司钦州分公司就业的学长到学校向新入学的计算机专业的同学传授在校学习和出去就业好的经验。通过这种“传帮带”,更能够激发学生学习的兴趣和动力。
三、结束语
中职技能大赛很好的导向了课程改革,改变了课程定位,更新了教学内容,创新了教学方法,改革了教学考核方法,优化了教学环境,最终实现了学生学习兴趣和就业双提高。可以说,在中职学校教育发展史上,中职技能大赛对课程教学改革起到里程碑的作用。
参考文献:
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1.电脑物理损坏问题。高职院校中计算机机房大部分都是满负荷运行,因此机器在日常的使用过程中,计算机的硬件会出现各种各样的故障,如:接插件接触不良,键盘、鼠标等易耗品损坏显得更为突,更有部分机房出现鼠咬线路等问题。
2.电脑软件更新及系统损坏问题。任课教师经常在上课过程中要求增加或更新某个软件,而机房的教学任务较重,正常教学时间又找不出空闲时间来安装新软件,只有利用晚上或周末的时间进行安装及更新。同时计算机系统也经常出现人为损坏,极其容易发生文件被破坏而导致系统崩溃的问题,这些都会影响正常的教学秩序和考试任务。
3.感染计算机病毒的问题。高职院校中计算机机房一般都通过校园网连接到Internet,互联网上大量的计算机病毒、木马程序,时刻威胁着网络安全。计算机病毒的传播使得网络中一台计算机感染病毒便可以迅速地在整个网络中蔓延,使计算机现各种各样的软件故障,严重的可以造成硬件的损坏。这样对于计算机病毒的查杀,任务繁重且经常反复,严重影响着教学工作和考试任务。
以上诸多问题不但影响实验实训教学和考试任务的正常进行,还给维护工作带来很大的困难。因此,针对上述问题笔者根据我校的实际情况,采取了以下解决问题的方法,以保证正常的实验实训教学任务及考试任务。
1.建立故障机学生报修制度和任课老师软件使用情况登记制度。在以前的计算机机房使用过程中经常出现故障机不能得到及时维护,针对这个问题,学生实验实训时如发现自己使用的计算机有故障要及时报修,尤其最容易坏的鼠标和键盘的故障率明显降低。同时,任课老师也根据自己所使用的教学软件情况,及时汇报教学软件在使用过程中所需解决的问题,以便及时排错及更新。
3.建立故障机维修登记制度及定时维护制度
我系机房有专门的实验实训教师,根据每天的学生报修登记表,进行有针对性的维护,节省了检查计算机故障的时间。实验实训教师对自己维护的计算机进行故障记录,故障现象及处理方法以及解决后的状况记录,这样可以总结故障维护经验。同时,规定每周五的下午为计算机机房定时维护时间,这时实验实训教师,能针对本周机房出现的问题进行及时的维护和安装、更新教学软件。
4.使用Windows Server中的组策略。用Windows 2003 Server建立域控制器,为本系的每一个学生都以学号建立一个域用户帐号,学生上机时必须以自己的学号登录到域中,这样机房中的所有计算机都加入并登录到域中,所有的工作站都是域的客户端。这样就可以用组策略的方式,对客户端的计算机进行用户桌面禁止改动、U盘的禁用、防止用户访问所选驱动器、禁止运行指定程序、禁止更改IP地址、自动更新软件等功能配置,达到更好的保护计算机系统。
5.使用硬盘保护技术。要保证良好的计算机运行状态,保护硬盘的数据成为计算机管理中的最重要的任务,因此必须采取有效措施保护硬盘中的数据不被破坏。硬盘保护主要分为软保护和硬保护。可以对硬盘采用软保护,即使用还原精灵来进行保护,在系统需要增加新的软件时只要增加还原点即可完成;硬保护通常使用硬盘保护卡,数据出现问题后硬盘保护卡在快速恢复方面起到了很大的作用。同时,部分硬盘保护卡还有网络克隆功能,这样对软件的安装及更新问题都能很好的解决。
6.应用防病毒技术。计算机机房连入互联网后,由于单机版的杀毒软件不能及时更新,目前我系采用功能强大网络版杀毒软件。其特点是:首先在服务器中安装服务器端,机房计算机上安装客户端;然后实验实训教师通过服务器的中心控制台集中管理、监控机房所有计算机客户端的防毒、杀毒工作;最后机房所有计算机杀毒软件的病毒定义随服务器端升级,不需要每台单独升级。另外还要以使用NAP服务,实现网络环境健康。
7.学生参与机房维护。针对目前机房现状,每年新生入学我系都会在新生班级中选拔出2至3名责任心强,能吃苦耐劳,又有一定计算机维护知识的学生参与机房维护。一方面,培养了学生,提高了学生素质,锻炼了学生计算机的实际操作能力,另一方面,也减轻了实验实训教师的工作负担。通过近几年来的实践,学生不但能够胜任一般的维护工作,且在学生当中也起到了模范带头的作用。而且在实践中培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力,也为他们以后计算机技能及工作的提高打下了坚实的基础。
要创造一个良好的学习氛围,充分利用计算机资源,只有高效的管理、维护好计算机机房,保证计算机的完好率,提高计算机的利用率,是提高教学质量的良好基础。机房管理、维护是一种具有很强的专业性工作,总结管理、维护的经验,目的就是为了提高工作效率,更好地为计算机教学提供良好的基础保障。
参考文献:
[1]廖信斌,浅谈高校计算机公共机房管理与维护[J],九江职业技术学院学报,2006(4)
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实践教学是高校人才培养计划及教学活动的重要环节,是培养学生具有实践能力、创新意识以及创业精神的重要途径,实践教学环节在整个高校教学过程中占有十分重要的地位。
在生产性实训与顶岗实习的教学过程中,学生将学校学习的内容到企业中进行实践。因此实践教学是一个学校、企业和学生三方协调合作的过程。在这一过程学生具有双重身份,他们既是学校的学生,同时又是企业的员工。因此要接受学校和企业的双重管理。学校的指导教师也不是单向的进行教育教学,同样,教师需要和企业的指导教师进行沟通,加强学校与企业的密切配合,形成网络化的管理关系和协调一致的管理运行机制。实践教学管理系统的开发,以学院、企业、教师和学生为核心,开展全方位的网络化管理机制,灵活、机动的对学生的实习生活工作进行管理。该系统的研究和开发,能够更好的协调学院指导教师与企业指导教师相互管理工作,加强了学生的管理,提高人才培养质量,提高校企合作质量。
一、实践教学管理系统设计的目标
1、为高职院校目前的实训、实习、毕业设计以及顶岗实习等实践教学建设一个统一的管理系统,实现信息化管理,方便学生、指导教师与企业指导教师的交流。
2、加强实训、实习、毕业设计、顶岗实习等实践教学的过程管理,实现学校和实习单位(学校、企业)的双重管理,使实践教学的管理更加规范、科学。
二、实践教学管理平台设计的原则
1、实用性原则。针对高职院校的特点,建立一个能满足高职院校实践教学管理需要的系统,平台将实践教学的全过程以及实践教学的所有参与者全面、完整、系统的进行集成。在为用户提供方便的交流、监控、管理工具的同时,完成相关信息的采集、分析、存储,最终形成完整、准确的数据参考依据
2、针对性原则。实践教学管理平台可实现三层次管理:院校主管部门及领导、系部级领导及教师、实训指导教师及学生。平台针对每层用户在顶岗实习过程中可能遇到的问题,提供合理的解决方法。
(1) 详尽统计评价信息为院校主管部门及领导提供客观、全面的决策参考。
(2) 实时实践状态为系部级领导及教师提供系统、强大的管理支持。
(3) 高效沟通联络方式为实训指导教师及学生提供便捷、实用的操作手段。
3、开放性:软件系统采用三层B/S系统结构。可根据使用院校的不同需求,提供二次开发功能,适应不断增强的支撑功能和不断拓展的院校业务。或与系统中不同厂商产品、不同软件平台相互集成。
三、实践教学管理平台的体系结构
由于系统用户多,并发操作频繁,操作地理位置不同,这决定系统要有足够的安全性, 同时要快速响应用户提交的请求,为此采用B/S三层体系结构。
B/S 三层体系结构采用三层浏览器/服务器结构,在数据管理层(Server)和用户界面层(Client)之间增加了中间件(Middleware)层结构,使整个体系结构成为三层。中间件提供了以下主要功能:负责客户机与服务器、服务器与服务器间的连接和通信; 实现应用与数据库的高效连接;提供一个三层结构应用的开发、运行、部署和管理的平台。这种三层结构在层与层之间相互独立,任何一层的改变不会影响其它层的功能。
在B/S 三层结构系统中,客户端接受用户的请求,客户端向应用服务提出请求,应用服务从数据库服务中获得数据,应用服务将数据进行计算并将结果提交给客户端,客户端将结果呈现给用户。三层结构与两层的不同点是,两层结构中客户端参与运算,而三层结构中客户端并不参与运算,只是简单的接收用户的请求,显示最后的结果。由于三层结构中的客户端并不需要参与计算,所以对客户端的计处算机软硬配件配置要求比较低的,也不易受到网络带宽的影响,容易部署与实施。
四、实践教学管理平台的功能设计
1、总体功能
在实践教学的过程中,主体包括学生、企业和学校,在此主要设计面向学校和企业方导师、方便学生和指导老师使用的统一平台。使三方能在实践教学管理平台上进行沟通交流,并能对校企合作实践教学进行过程管理。
2、主要功能模块
1、系统管理模块:实现基础数据的管理及角色、权限的分配。
2、信息公告模块:学生在企业实训、实习的同时,也需要了解学院的情况,了解就业的动向,以及学院对学生各阶段的要求。此模块可由系统管理员或院系教学秘书重要信息的公告等相关信息,如:最新的就业信息公告,学生毕业前补考时间,学生集体返校时间等等。学生可以通过访问系统,查看这些信息,掌握学校相关的要求和发展动向。
3、师生交流模块:在学生实践期间,学生可能会遇到一些问题而无人回答,此模块可以提供学院指导教师、企业指导老师进行交流的良好平台。学生可以对专业知识,学校、企业相关规定等问题进行提问,指导老师通过网络进行回答,同时指导老师也可以通过提问的方式定期检查学生在企业实践的情况,更好的管理学生各方面的行为。
4、实训管理模块:实训管理主要指生产性实训管理,包括实训计划管理、实训资源管理、实训过程管理、实训成果管理
(1)实训计划管理:实训计划管理实现了学员分组管理并支持小组自选 ,可以由教师安排参与学生的小组划分,也可以定义好分组,由学生自由选择加入。 并实现实训资源的分配与管理,实训教师的指定、实训设备的使用、实训阶段划分及评分标准管理
(2)实训资源管理:将分散在教师手中的实训资源进行集中管理,形成完善的资源体系,避免教师流动带来的资源流失。实现各种格式资源的整合,支持在线编辑,并能实现各种资源的组合、编排。
(3)实训过程管理
按照企业化的管理模式进行工作过程管理 ,在系统中引入考勤、个人计划、工作日志、工作总结等企业管理元素,让学生能够更真切的体验到企业化的工作模式。教师可以随时查看学生的各个阶段的实训成果,可以集中审核学生的考勤记录、工作日志、工作总结、并可以对学生进行打分以及奖惩管理。 学生完成每个工作阶段都必须提交相应的工作成果及总结,教师在对其进行审核打分后,才能允许学生进入下一个阶段的工作。
(4)实训成果管理
分阶段保存的学生实训成果。在学生工作的各个阶段记录相应的工作成果,可以随时进行工作成果的追溯。附件、链接形式的成果管理可以通过附件形式进行保存,随时下载查看。对于可以通过浏览器查看的成果形式,可以提交成果的链接。 根据教师对学生各个阶段的打分结果和阶段系数,以及奖惩管理中的加减分结果,自动计算学生的实训总成绩。
5、实习管理模块:实习管理主要指顶岗实习管理,包括实习计划管理、实习过程管理、实习成绩管理三部分
(1)实习计划管理:包括实习计划的审批过程管理及实习生、指导老师的分配管理,支持实习生自主选择单位及由系部进行分配。
(2)实习过程管理:在实习过程中,学生需要完成个人实习计划、实习周记等文档,记录学生在企业的工作经历。此子系统可有效的督促学生定期完成各种实习记录。老师可通过网络直接批阅学生的各种实习情况记录文档,掌握学生在企业中的实习情况,并做相应指导。
(3)实习成绩管理:学生在实习单位完成顶岗实习的工作后,需要将自身工作体会及感受进行总结,完成顶岗实结。校企实习指导老师可根据学生的实习情况进行评定成绩,并将学生的实结与评定成绩存档,学生也可以通过网络查询自己的成绩。
6、毕业设计(论文)管理模块:学生在外地顶岗实习的阶段一般也是完成毕业设计(论文)的时期,教师将毕业设计(论文)任务书通过该系统后供学生在线选题并完成开题报告经指导教师与教学秘书审核后即可开时毕业设计(论文)的设计,且可在设计过程中与指导教师互动,并将过程存档供查询。最后将毕业设计成果上传,教师根据学生的毕业设计情况进行评定成绩
7、合作单位管理模块:系统管理员、教学秘书、管理教师或学生可通过系统添加合作企业或由企业自行注册的方法,将企业的名称,性质,企业中的指导老师,企业的规模等信息通过网络保存到学院的数据库中,以便对不同专业的学生进行就业信息的分析,为学校今后的发展提供良好的基础。
8、查询和统计模块:这一模块主要是方便教学部门对学生实践教学的信息进行查询和统计,同时还对实践教学相关信息进行分类汇总,统计出实践教学合作单位地域的分布情况,企业对人才,专业知识不同需求的分布情况;实践教学不仅对学生有要求,并且对教师也有要求。教师对学生管理和指导的程度直接影响学生实践教学效果的好坏,所以对指导教师的管理也是非常必要的。查询和统计模块能够查询和统计学生与教师交流的情况,以及是否定期批阅了学生的实习小结等信息。
篇13
在高校,公共机房主要功能有教学、实训、选课、对外开放等。公共机房使用对象为全校学生,不同专业开设的计算机类课程都需要使用到公共机房。公共机房使用频繁,涉及的软件种类繁多,在使用过程中遇到了越来越多的问题。如软件更新快,硬件更新周期长、成本高,病毒、损耗等,这些都使得机房的管理工作面临诸多问题。云计算的兴起为机房管理带来了新的变革,利用云计算技术能够提高机房的使用效率,减少后期投入及维护成本,节约能耗,更安全,更方便。
2.高校教学机房现状
以我校公共机房为例,我校分南北校区,老校区机房平均8年才更换一次,新校区2010年投入使用,具体的使用状况如表1所示。
由表1可见,高校公共机房现状可以总结为以下几点:
(1)硬件方面:设备更新周期长,投入大。学校购置设备均为同期较高配置的品牌机器,使用初期,能够满足当时大多数课程的需求。随着硬件、软件的发展,机器逐渐不能满足软件的需求。一方面是硬件先进性,在硬件无损坏的情况下,由于技术的更新,机房设备无法支持新的教学软件,无法为正常教学提供服务,必须报废更新。另一方面是硬件的损耗,前期维护以产品供应商提供,超过保修期以后则为学校机房管理部门。一般机房的使用期限是8年左右,随着技术的不断进步,这个周期在逐渐缩短。
(2)软件方面:软件需求多样化,管理工作量大。作为公共机房,涉及全校所有专业,所需要安装的软件总类繁多,财会类、机械类、电子类、专业编程软件、艺术设计软件等。软件类型多样,更新快。为适应各类教学需求,机房管理人员每个学期都需要对软件进行更新。现在一般先装好一部机器,然后采用克隆、保护卡等手段,对整个机房的软件进行同时更新。一旦出现新软件,就需要对整个机房进行升级一次。另外一方面,就是现在机房使用的软件由于成本问题,很难全部采用正版,也经常出现软件使用方面的问题。
(3)管理方面:除了硬件维护、软件安装,系统安全也是一个重要问题。虽然现在机房大部分都是利用保护卡对机器进行管理的,每次重启后系统恢复到最初状态。机房系统一般是先装好一部机器,然后利用网络对传实现整个机房的同步。有了保护卡系统的管理就相对方便了很多,但为了教学需要,还是要设置不保护的分区用来存储学生作业,教学共享资源。这样就存在病毒入侵的可能性。有些病毒甚至能绕过保护卡直接损坏系统、损坏保护卡,影响正常的教学。
3.改善方案:利用云技术建立新型机房
3.1 云计算概念
云计算(CloudComputing)是一种新兴的概念,它是共享基础架构的方法,其基本原理是通过互联网将庞大的存储和计算处理程序分布到大量非本地或远程服务器(集群)的分布式计算机中,并为用户提供服务(计算、存储、软硬件等服务)。云计算的最终目标是将计算机硬件、计算机软件、服务器、计算和应用作为一种公共设施提供给公众用户,使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算资源。
简单的说,云计算就是一种计算模式:把IT资源、数据和应用作为服务通过网络给用户。其结构如图1所示。
3.2 云计算的公共特征
(1)弹性伸缩:云计算可以根据访问用户的多少,增减相应的IT资源(包括CPU、存储、带宽和中间件应用等),使得IT资源的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模变化的需要。
(2)快速部署:云计算模式具有极大的灵活性,足以适应各个开发和部署阶段的各种类型和规模的应用程序。提供者可以根据用户的需要及时部署资源,最终用户也可按需选择。
(3)资源抽象:最终用户不知道云上的应用运行的具体物力资源位置,同时云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取应用服务。
(4)按用量收费:即付费用的方式已经广泛应用于存储和网络宽带技术中。虚拟化程度的不同导致了技术能力的差异。根据用户指定的策略,系统可以根据负载情况进行快速扩张或缩减,从而保证用户只使用他所需要的资源,达到为用户省钱的目的。
3.3 云计算机房的实现
在云计算服务模式下,高校机房用户要应用的软件及硬件均是以云服务的形式提供。图2所示为云计算机房的拓扑结构图:
首先,在服务器端,机房管理人员对服务器(数据中心)进行虚拟化,根据学生机的数量生成相应数量的虚拟PC,而每—个虚拟PC,从功能、性能和操作方式上,等同于传统的单台物理PC。
然后,根据需要在云服务器上部署Iaas、PaaS、SaaS云服务,以云服务的应用模式根据不同的课程、实验为用户提供相应的一些服务,如Windows XP,Linux等操作系统平台,.NET或其它开发平台,Office及一些常用开发工具和软件等。
最后,学生端只需要一台云终端即可,学生通过用户界面登录并绑定一台虚拟机,然后可以根据自己的实验需要访问相应的服务来配置自己的计算机,不需要安装任何软件。
机房维护人员只需要对服务器(数据中心)进行管理,就可以快速部署相应的服务。同时数据都存储在服务器端,不会被删除、篡改,也不用担心数据在拷贝过程中传染病毒。这种数据集中化的管理方式极大地缩小了管理人员的工作量。
通过云计算,用户可以不必购买新的服务器和部署软件,不需要建立自己的数据中心、大型机房、服务器中心等。用户只需向云计算中心定制相应的业务和服务,由云计算中心提供需要的服务器资源、计算机设备、软硬件资源、网络资源、计算资源、数据库资源、存储资源等,从而极大的降低了机房建设的成本,大大降低了维护成本和提高了机房资源的利用率。
4.传统PC与云终端对比
传统机房采用的是我们现在常用的PC机,它与采用云终端的云计算技术机房相比,存在很多差异。从对比中我们可以发现传统PC具有较好的扩展性、用户体验性,但云终端则具有更多的优势,如速度快、节能、安全性等,具体对比如表2所示。
5.结束语
云计算技术在高校机房中的应用可以促进高校信息化、网络化和资源共享的进程,大大降低机房设备的投入经费,机房只需为实际使用的服务付费,不再需要购买大量的硬件设备、本地存储空间等,不用再不断升级服务器、升级软件,不用为其它机房管理和维护的问题而苦恼,从而大大提高了机房的使用率和维护成本。因此,云计算技术在高校机房中的应用能为高等教育提供更好地实训环境和实训条件,在保证了高校计算机实践教学的质量同时,强化了学生的实践动手能力,能为培养高素质的技能应用型人才提供保障,以更有效的服务地方经济的发展。
参考文献
[1]朱近之.智慧的云计算[M].电子工业出版社,2010,3.