丁聿

[摘 要]教育信息化建設(shè)進(jìn)入了“智慧校園”的新階段，教學(xué)資源數(shù)字化建設(shè)成為實(shí)踐與探索的焦點(diǎn)。新的信息技術(shù)和虛擬技術(shù)蓬勃興起，教學(xué)辦公、科研創(chuàng)作的方式方法不斷變化，虛擬終端作為交互中直接面向主體的窗口，開始迎來全新的變革。本文以下一代云桌面的理論為基礎(chǔ)，在信息化建設(shè)新形勢(shì)下探索終端變革的應(yīng)用和方向。

[關(guān)鍵詞]教育信息化；虛擬化；云桌面；智慧校園；MOOC；SPOC

中圖分類號(hào)：TF762.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）20-0398-02

引言

教育信息化是國家社會(huì)信息化建設(shè)的重要基礎(chǔ)。隨著信息化建設(shè)的迅速發(fā)展，高校數(shù)字化建設(shè)成為了教育信息化建設(shè)的主流，由此形成了教育新發(fā)展的必然趨勢(shì)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”就是創(chuàng)新理念推動(dòng)下的以互聯(lián)網(wǎng)思維促進(jìn)教育的進(jìn)步實(shí)踐理論，推動(dòng)教育觀念方式的演變，從而激發(fā)現(xiàn)代化教育體系的生命力，為帶動(dòng)教學(xué)管理和科研創(chuàng)作提供更廣闊的平臺(tái)。教育部教育信息化專家組秘書長(zhǎng)、華東師范大學(xué)副校長(zhǎng)任友群在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代高校智慧校園建設(shè)研討會(huì)上提出：“我們希望未來的大學(xué)把學(xué)習(xí)、科研和生活這三件核心的事情互聯(lián)化起來，形成一個(gè)新型環(huán)境，使人能夠在無縫的、高效的、便捷的校園之中生活?！薄爸腔坌@”是高校信息化進(jìn)入高級(jí)階段的表現(xiàn)形式，信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合應(yīng)該更加深入。高?！爸腔坌@”應(yīng)該具有的特征：互聯(lián)網(wǎng)高速泛在，智能終端廣泛應(yīng)用；團(tuán)隊(duì)協(xié)作便利充分，集體知識(shí)共生共榮；業(yè)務(wù)應(yīng)用智能融合，外部智慧融會(huì)貫通。[1]

1 信息化建設(shè)與虛擬桌面結(jié)合

中國美術(shù)學(xué)院推行的“數(shù)字國美”戰(zhàn)略以管理平臺(tái)一體化、教學(xué)支持網(wǎng)絡(luò)化、人才培養(yǎng)信息數(shù)據(jù)化、傳播媒體立體化和建設(shè)國內(nèi)一流藝術(shù)類教學(xué)資源數(shù)字化為基本建設(shè)構(gòu)想。以私有云和公有云相結(jié)合，完善信息服務(wù)響應(yīng)。重視信息安全保障，妥善規(guī)劃避免重復(fù)建設(shè)。以“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的理念推動(dòng)學(xué)院信息化建設(shè)，注重建設(shè)周期，以快捷、輕量為標(biāo)準(zhǔn)，重視移動(dòng)辦公的用戶體驗(yàn)。以網(wǎng)上社區(qū)的形式吸引國美人形成良好工作和學(xué)習(xí)的合力，共同打造完善的虛擬化平臺(tái)，推動(dòng)學(xué)院重點(diǎn)高校信息化建設(shè)。

讓學(xué)習(xí)、科研和生活做到無縫、高效和便捷，不僅需要可持續(xù)發(fā)展的硬件構(gòu)架基礎(chǔ)，更需要能夠?yàn)槿簬熒峁┮粋€(gè)方便快捷、按需分配的虛擬平臺(tái)。這樣一個(gè)虛擬平臺(tái)需要高度的整合性，能夠在不同的運(yùn)用領(lǐng)域、移動(dòng)辦公教學(xué)需求下快捷交付應(yīng)用，并能在此基礎(chǔ)上將各類終端統(tǒng)合起來賦予無縫的環(huán)境配置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?；贜GD（下一代云桌面）的理論，結(jié)合現(xiàn)有的知名虛擬服務(wù)方案提供商，例如Citrix（思杰）、VEsystem（和信）等在教育行業(yè)的云計(jì)算解決方案，探索從終端角度推動(dòng)教育信息化的應(yīng)用變革。

現(xiàn)有的桌面虛擬化架構(gòu)有VDI和VOI兩種模式。VDI旨在為智能分布式計(jì)算帶來出色的響應(yīng)能力和定制化的用戶體驗(yàn)，并通過基于服務(wù)器的模式提供管理和安全優(yōu)勢(shì)。概括而言就是“服務(wù)端管理，集中運(yùn)算”，每一個(gè)虛擬桌面本質(zhì)上就是部署在服務(wù)器中劃分出來的一個(gè)虛擬機(jī)上的系統(tǒng)鏡像，通過傳輸協(xié)議將系統(tǒng)界面?zhèn)魉偷娇蛻舳??？蛻舳酥恍枰胀ǖ娘@示設(shè)備或瘦終端，而實(shí)際的運(yùn)算和存儲(chǔ)均在云端進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)在于終端配置要求簡(jiǎn)單、成本較低，運(yùn)維管理方便，利于部署在移動(dòng)終端。缺點(diǎn)在于受到服務(wù)器、存儲(chǔ)等硬件設(shè)備限制較大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求和依賴性強(qiáng)，無法利用終端的計(jì)算和存儲(chǔ)能力。VOI是以VBS（虛擬引導(dǎo)系統(tǒng)）為核心模塊，以IVDP（智能虛擬系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)協(xié)議）加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)，通過在終端客戶機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)中建立DCSS（虛擬系統(tǒng)緩存空間），直接在I/O 層實(shí)現(xiàn)對(duì)物理存儲(chǔ)介質(zhì)的數(shù)據(jù)重定向。[2]概括而言就是“服務(wù)端管理，終端運(yùn)算”，其優(yōu)點(diǎn)在于不依賴于GPU和CPU的虛擬化技術(shù)，不存在遠(yuǎn)程端口映射關(guān)系，直接內(nèi)部尋址，充分利用終端的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，避免了VDI 目前所存在的服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)消耗大及部分兼容性問題。缺點(diǎn)在于依賴終端統(tǒng)一部署，對(duì)移動(dòng)終端的支持不佳。

2014年初在VEsystem等研究機(jī)構(gòu)的倡導(dǎo)下國內(nèi)廠商啟動(dòng)了NGD（下一代云桌面）的開發(fā)計(jì)劃。NGD 采用雙核心設(shè)計(jì)可以為客戶機(jī)同時(shí)提供虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu)（VDI）與虛擬系統(tǒng)（VOI）的交付方式。對(duì)于性能強(qiáng)勁的終端可采用VOI 模式啟動(dòng)，充分發(fā)揮本地硬件的運(yùn)算能力。在虛擬桌面模式下無需任何重定向技術(shù)的支持即能完美支持3D圖形圖像的建模、渲染、高頻解碼及后期處理等工作，而對(duì)服務(wù)器的計(jì)算資源幾乎零占用。在設(shè)計(jì)上NGD也承繼了VDI對(duì)移動(dòng)設(shè)備的支持，用戶可以在Android、IOS等設(shè)備上使用虛擬桌面。VEsystem為實(shí)現(xiàn)NGD定義了一種新的文件格式“.NGD”，“.NGD”文件不僅可以作為VDI虛擬機(jī)的快照文件使用，同時(shí)也能作為VOI的虛擬磁盤鏡像文件使用。可以隨時(shí)將一臺(tái)VDI用戶的虛擬機(jī)化身為一個(gè)虛擬磁盤交付給VOI終端，也可以將一個(gè)VOI終端使用的鏡像化身為一臺(tái)虛擬機(jī)放置在服務(wù)器集群中，用戶可以隨時(shí)用VDI客戶端遠(yuǎn)程接入，在實(shí)現(xiàn)自由的無縫切換的同時(shí)，無需重新適配環(huán)境。

2 終端管理的虛擬化結(jié)構(gòu)和特征

將NGD的技術(shù)理論運(yùn)用到高校信息化建設(shè)中，必須構(gòu)架一個(gè)完整的體系。以虛擬終端管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在后臺(tái)整合高校已有的數(shù)字資源，選擇性地突出專業(yè)特色應(yīng)用和整體注入通識(shí)教育、信息素養(yǎng)教育等基礎(chǔ)應(yīng)用。以虛擬桌面和虛擬存儲(chǔ)服務(wù)來適應(yīng)每位師生的用戶習(xí)慣和個(gè)人研究教學(xué)資料素材存儲(chǔ)，無論課余業(yè)余時(shí)間還是教學(xué)時(shí)間，都可以自主地將有用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和利用起來。以服務(wù)器虛擬化緩解學(xué)院硬件設(shè)備建設(shè)的成本和壓力，滿足用戶多類型的應(yīng)用需求。以應(yīng)用虛擬化平臺(tái)，快速響應(yīng)日常教學(xué)和創(chuàng)作研究等不斷變化更新的需求。

完善的虛擬化建設(shè)體系可以將原本發(fā)散型數(shù)據(jù)快速整合，不僅可以從大數(shù)據(jù)角度利用全院的數(shù)字資源，還可以資源共享、減少重復(fù)檢索利用和基礎(chǔ)建設(shè)造成的時(shí)間與資源浪費(fèi)。

結(jié)合美術(shù)院校教學(xué)和專業(yè)特色，終端管理的虛擬化建設(shè)呈現(xiàn)的特征如下：

1. 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化遷移。

虛擬化應(yīng)用中，數(shù)據(jù)遷移包含兩個(gè)方面：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的遷移和系統(tǒng)鏡像數(shù)據(jù)的遷移。虛擬化的數(shù)據(jù)遷移主要運(yùn)行在云端，現(xiàn)有高校的云端建設(shè)主要是私有云、公有云和混合云三種模式。私有云的核心屬性是專有資源，其架設(shè)完全依賴高校自身存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)備的建設(shè)，成本較高。數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的有效控制，具有較強(qiáng)的自主性。公有云一般采用租賃大型服務(wù)器商提供的虛擬存儲(chǔ)設(shè)備，成本較低，運(yùn)用靈活，但客戶一般不會(huì)將核心數(shù)據(jù)與Mission-Critical的應(yīng)用遷移到公有云中?；旌显瓶梢院?jiǎn)單理解為前兩者的組合，鑒于高校移動(dòng)辦公、教學(xué)的實(shí)際需求，一般都會(huì)采取此種方式。

系統(tǒng)鏡像數(shù)據(jù)的遷移是達(dá)到無縫、高效和便捷地部署應(yīng)用的基礎(chǔ)。根據(jù)下一代云桌面概念，在實(shí)現(xiàn)過程中定義的“.NGD”標(biāo)準(zhǔn)文件格式，不僅可以作為VDI虛擬機(jī)的快照文件使用，同時(shí)也能作為VOI的虛擬磁盤鏡像文件使用，這樣的標(biāo)準(zhǔn)才能滿足覆蓋現(xiàn)有應(yīng)用需求的部署。

2. 集中式和自主式管理相結(jié)合。

集中式管理的基礎(chǔ)是服務(wù)器虛擬化的建立。在高校信息化環(huán)境中，逐步推動(dòng)教育應(yīng)用向云計(jì)算模式轉(zhuǎn)型，促進(jìn)數(shù)字化教育資源共享和整合，而后將云服務(wù)分步實(shí)施、循序漸進(jìn)、逐步擴(kuò)展。[3]各個(gè)職能部門無需為本部門的特定應(yīng)用架設(shè)服務(wù)器，在方便集中管理、減少硬件成本和空間的同時(shí)，省去了繁重的運(yùn)維負(fù)擔(dān)。例如選課系統(tǒng)、招生系統(tǒng)、心理測(cè)評(píng)系統(tǒng)等只在特定時(shí)間段運(yùn)行的應(yīng)用，服務(wù)器虛擬化可以將資源分配給其他關(guān)鍵應(yīng)用，使得在有限的硬件設(shè)施條件下可以更好應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)流量的高峰。

自主式管理是以集中式管理為前提，在提供有限的存儲(chǔ)資源的情況下，根據(jù)配置環(huán)境與需求列表選擇的按需分配的虛擬應(yīng)用管理模式。各職能部門的自主式管理以有限開放虛擬系統(tǒng)配置的形式體現(xiàn)，以虛擬機(jī)為獨(dú)立單元分配給各部門，針對(duì)特定應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行管理。研創(chuàng)團(tuán)隊(duì)或個(gè)人以科研項(xiàng)目需求為導(dǎo)向，按需調(diào)用跨單元的虛擬資源。學(xué)生日常學(xué)習(xí)可以在滿足多樣性和移動(dòng)學(xué)習(xí)的需求下，使用已完善配置的虛擬應(yīng)用，根據(jù)個(gè)人實(shí)際和專業(yè)特點(diǎn)分配獨(dú)立的虛擬存儲(chǔ)資源。

集中式與自主式管理的有機(jī)結(jié)合，必然需要一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)來支撐。NGD能夠以集中式管理為后臺(tái)，以需求列表形式實(shí)現(xiàn)自主式管理。從終端角度，體現(xiàn)無縫、高效與便捷。

3. 系統(tǒng)的安全保障。

通常情況下PC操作系統(tǒng)由于安裝過程中大多數(shù)安全策略配置的不啟用，使得系統(tǒng)容易出現(xiàn)安全問題，而存儲(chǔ)方面則完全依賴硬件設(shè)施的可靠性。服務(wù)器的安全配置需要較為專業(yè)的技術(shù)能力，對(duì)于運(yùn)維人員的專業(yè)性要求非常高，運(yùn)維成本難以預(yù)計(jì)。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，硬件成本與運(yùn)維成本比是1：3。由此可知，后期運(yùn)維的重要性更在前期硬件設(shè)施建設(shè)之上，而安全保障更是重中之重。

通過部署虛擬服務(wù)器和存儲(chǔ)器，管理人員只需要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的安全配置，以此為虛擬服務(wù)器的鏡像文件，就可以為所有使用該鏡像系統(tǒng)的終端提供一致的安全保障，同時(shí)升級(jí)系統(tǒng)補(bǔ)丁和病毒庫，按需更新應(yīng)用環(huán)境配置的工作都可以一步到位。通過部署云桌面，將個(gè)人實(shí)際操作與服務(wù)器和存儲(chǔ)器在物理層面上分割開，任何誤操作都不會(huì)影響到操作系統(tǒng)和重要數(shù)據(jù)的安全。

4. 用戶習(xí)慣和私有數(shù)據(jù)的保障。

從終端角度看用戶習(xí)慣，無論是PC、瘦終端還是移動(dòng)終端都呈現(xiàn)出復(fù)雜性和多樣性。復(fù)雜性在于無論何種終端，運(yùn)行在其中的多種應(yīng)用都需要不同的環(huán)境設(shè)置，需要專門的驅(qū)動(dòng)和插件設(shè)置，以及外置設(shè)備的調(diào)用。多樣性在于各類終端的操作系統(tǒng)不一、硬件配置不一和應(yīng)用需求不一。傳統(tǒng)的用戶習(xí)慣根據(jù)終端的變化而變化，但在統(tǒng)一部署的下一代云桌面基礎(chǔ)上，因?yàn)榕渲铆h(huán)境的無縫遷移，使得用戶習(xí)慣可以盡可能地保持一致性。私有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)在傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備上無法保持統(tǒng)一，用戶必須在使用不同終端后分別存儲(chǔ)，終端與終端之間的物理存儲(chǔ)介質(zhì)并不互通。新的虛擬化桌面可以在保留用戶習(xí)慣和良好的應(yīng)用體驗(yàn)的同時(shí)，將私有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端。

5. 良好的應(yīng)用體驗(yàn)。

在高校信息化建設(shè)中，BYOD模式并不只在于移動(dòng)辦公的層面，移動(dòng)教學(xué)更是關(guān)鍵。移動(dòng)辦公不僅包含日常辦公的范疇，還包括了移動(dòng)科研創(chuàng)作這樣更深入的應(yīng)用需求。無縫、高效的云桌面平臺(tái)可以按需分配資源設(shè)備，任何前置的需求條件可以在后臺(tái)統(tǒng)一規(guī)劃，規(guī)?；ㄖ频奶摂M系統(tǒng)、符合用戶習(xí)慣及創(chuàng)作環(huán)境的應(yīng)用交付，能夠更有效地推動(dòng)科研創(chuàng)作的深入。

移動(dòng)教學(xué)是高校信息化建設(shè)的重點(diǎn)。以美術(shù)院校為例，基礎(chǔ)課程教學(xué)、選課系統(tǒng)、心理測(cè)評(píng)系統(tǒng)、圖書資源閱覽等應(yīng)用對(duì)服務(wù)器配置和終端要求不高，普通瘦終端和移動(dòng)終端完全可以支持；圖形設(shè)計(jì)創(chuàng)作、高清視頻和圖片資源閱覽以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等應(yīng)用對(duì)圖形處理能力和運(yùn)算能力的要求較高，大范圍運(yùn)用虛擬GPU和CPU的硬件建設(shè)成本過高，因此更加依賴于終端的硬件設(shè)備；多媒體教學(xué)、MOOC（大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程）、SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）等新型教學(xué)模式呈現(xiàn)出跨平臺(tái)、跨終端的應(yīng)用需求，能夠做到無縫切換的云桌面系統(tǒng)可以提供更完善的支持。

6. 統(tǒng)合信息化資源的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

高校信息化建設(shè)下定義的數(shù)字資源應(yīng)該包含自建和購買的數(shù)字資源庫、實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)、在線課程及課程交互數(shù)據(jù)、科研創(chuàng)作數(shù)據(jù)和日常教學(xué)辦公信息化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。以權(quán)限定制和按需分配原則交付的下一代云桌面可以將此類數(shù)據(jù)無縫、高效地統(tǒng)合在一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)下。在提供應(yīng)用的同時(shí)，將持續(xù)不斷產(chǎn)生的流數(shù)據(jù)選擇性存儲(chǔ)在虛擬存儲(chǔ)器中，建立高校自有的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

“測(cè)量、收集、分析和報(bào)告有關(guān)學(xué)生及其學(xué)習(xí)環(huán)境的數(shù)據(jù)，用以理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)及其產(chǎn)生的環(huán)境的技術(shù)”是“學(xué)習(xí)分析”的明確定義[4]。以MOOC等在線課程教學(xué)模式為例，隨著教育信息化的不斷發(fā)展，參加在線課程學(xué)習(xí)的用戶規(guī)模不斷擴(kuò)大，學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的相關(guān)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)以幾何式增長(zhǎng)。學(xué)習(xí)分析是高校信息化大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的重要組成部分，以統(tǒng)一云桌面平臺(tái)為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)收集、過程分析、干預(yù)為手段，反饋給學(xué)習(xí)者、教學(xué)研究部門，發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，從而促進(jìn)更加有效的教學(xué)發(fā)展。

3 應(yīng)用展望

在教學(xué)方面以SPOC為例，美術(shù)院校具有不同于綜合類大學(xué)的教學(xué)特色，以新的虛擬桌面為依托，通過創(chuàng)建獨(dú)具特色的SPOC。這樣的BYOD式學(xué)習(xí)有助于增加學(xué)生課程投入時(shí)間，通過混合教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入更有針對(duì)性的深入討論，翻轉(zhuǎn)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，增加討論、實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生解決問題、表達(dá)觀點(diǎn)等綜合能力，激發(fā)學(xué)術(shù)興趣，增進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。[5]

以圖書館數(shù)字資源應(yīng)用為例，云桌面可以為讀者提供獨(dú)立賬戶，等同于個(gè)人虛擬終端。對(duì)于讀者而言，區(qū)別只在于個(gè)人存儲(chǔ)端選擇以及終端接入口選擇。應(yīng)用交付、數(shù)字資源檢索等復(fù)雜操作都會(huì)歸于后臺(tái)工作人員的鏡像文件設(shè)置。圖書館可以選擇性推送新采購的或極具推薦價(jià)值的數(shù)字信息資源；可以在收到師生提交的應(yīng)用申請(qǐng)或所需數(shù)字資源的情況下，實(shí)現(xiàn)快速交付，每一項(xiàng)應(yīng)用，每一類信息對(duì)于后臺(tái)來說如同系統(tǒng)參數(shù)一般條理清晰，易于操作；可以通過推送課程和專業(yè)應(yīng)用來提高師生的信息素養(yǎng)，數(shù)字資源的實(shí)用性和時(shí)效性也將成為焦點(diǎn)。

結(jié)語

虛擬化建設(shè)是教育信息化基礎(chǔ)建設(shè)的組成部分，智慧校園是高校信息化建設(shè)的新階段。辦公、教學(xué)和研究習(xí)慣的變化，尤其在終端應(yīng)用上的變化正逐步影響著信息化建設(shè)的方向和步伐，虛擬終端的管理變革必然存在更廣泛的意義，值得我們?nèi)ミM(jìn)一步探索。

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