吳 旭, 陳仁安, 魏德志
(集美大學(xué) a.誠毅學(xué)院 b.實(shí)驗(yàn)管理中心,福建 廈門 361021)
基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
吳 旭, 陳仁安, 魏德志
(集美大學(xué) a.誠毅學(xué)院 b.實(shí)驗(yàn)管理中心,福建 廈門 361021)
為解決傳統(tǒng)語音實(shí)驗(yàn)室教學(xué)功能較為簡單、教學(xué)資源不夠豐富、管理模式不統(tǒng)一、系統(tǒng)升級不方便等不足,結(jié)合高校語音實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和管理的特點(diǎn)以及云計(jì)算的優(yōu)勢,設(shè)計(jì)基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室及應(yīng)用場景,利用云服務(wù)器、桌面虛擬化技術(shù)、云終端構(gòu)建功能強(qiáng)大的語音實(shí)驗(yàn)室。基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室具有功能強(qiáng)、成本低、易管理、高安全的特點(diǎn),并且真正實(shí)現(xiàn)了語音實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)化。使用云計(jì)算環(huán)境下的語音實(shí)驗(yàn)室,可以極大豐富教師的教學(xué)手段,改變傳統(tǒng)課堂以教師講授為主學(xué)生被動(dòng)接受的局面,使得師生一對一的教學(xué)、異步教學(xué)等教學(xué)模式成為可能,能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性以及教學(xué)效果,同時(shí)能有效降低設(shè)備維護(hù)管理的冗雜度,實(shí)現(xiàn)高效管理。
云計(jì)算; 語音實(shí)驗(yàn)室; 桌面虛擬
傳統(tǒng)的高校語音實(shí)驗(yàn)室,配置主要分為模擬版、純軟件版、數(shù)字版3種。
模擬版語音室的構(gòu)成是模擬語音終端加模擬控制端模式。采用模擬版配置的語音室具有設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、故障少、維護(hù)量小的優(yōu)點(diǎn),卻有控制端自身無法存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、不能進(jìn)行視頻傳輸、終端無法主動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)請求操作、語音教學(xué)功能極為單一等缺點(diǎn),已經(jīng)被大部分現(xiàn)有高校所淘汰[1]。
純軟件版語音室的構(gòu)成是PC機(jī)語音終端加PC機(jī)控制端模式。純軟件版配置的語音室功能較為強(qiáng)大,控制端的硬盤能夠存儲(chǔ)相對豐富的語音教學(xué)資源、控制端與終端能夠聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行各類數(shù)據(jù)請求操作、教學(xué)模式更加豐富,具備了多媒體信息傳輸功能。但是因?yàn)镻C機(jī)的零配件構(gòu)成多,所以故障點(diǎn)多,加上容易受到病毒的影響,語音室的維護(hù)量就相當(dāng)大,占用很多的維護(hù)資源,所以這種模式也基本被淘汰[2]。
數(shù)字版語音室的構(gòu)成是數(shù)字語音終端加數(shù)字PC機(jī)控制端模式。這種模式是目前使用最為普遍的語音室配置模式,具備終端故障少、維護(hù)簡單、基本滿足目前語音教學(xué)需要的優(yōu)點(diǎn),具有數(shù)字復(fù)讀、分組教學(xué)、視頻點(diǎn)播、對話練習(xí)、電子閱覽、發(fā)布作業(yè)、考試測驗(yàn)等功能[3]。但是因?yàn)檐浻布渲玫南拗疲沟媒虒W(xué)功能和教學(xué)模式都有限,并且語音材料庫容量小、師生互動(dòng)和人機(jī)交互都不夠友好,在大力提倡創(chuàng)新教學(xué)的當(dāng)下,不能很好適應(yīng)語音教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。
云計(jì)算語音室的構(gòu)成是云終端、桌面虛擬化加上云服務(wù)器模式。云計(jì)算的計(jì)算機(jī)機(jī)房已在高校得到許多應(yīng)用和推廣,是未來發(fā)展的大趨勢[4]。云計(jì)算語音室在高校語音實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用領(lǐng)域還是比較新穎事物,除了包含傳統(tǒng)語音室所有具備的功能,它還具備了和云機(jī)房相當(dāng)?shù)墓δ?,具有功能?qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、功耗低等優(yōu)點(diǎn)[5]。其控制端可存儲(chǔ)海量教學(xué)資源、提供豐富的教學(xué)模式、控制端與終端間互動(dòng)性強(qiáng)。
云計(jì)算是一種可以實(shí)現(xiàn)把動(dòng)態(tài)的、易擴(kuò)展的虛擬化資源,比如軟件、數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶的計(jì)算方式[6]。在云計(jì)算環(huán)境下,用戶不需要知道云內(nèi)部的細(xì)節(jié),同時(shí)不需要管理支持云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施。
桌面虛擬化是指將用戶的桌面環(huán)境與其使用的終端設(shè)備解耦合,在服務(wù)器上可為每個(gè)用戶存放完整的桌面環(huán)境,用戶可以使用終端設(shè)備,通過網(wǎng)絡(luò)訪問其桌面環(huán)境[7]。語音室桌面虛擬化原理示意圖見圖1。
圖1 語音室桌面虛擬化原理示意圖
云終端通過SBC(Server Based Computing)方式,用先進(jìn)的虛擬化技術(shù),可以把運(yùn)算邏輯、事務(wù)邏輯與顯示邏輯分離,網(wǎng)絡(luò)間傳輸?shù)闹皇鞘髽?biāo)、鍵盤點(diǎn)擊及屏幕更新的信息:運(yùn)行用戶界面,將鼠標(biāo)點(diǎn)擊數(shù)和鍵盤數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器;同時(shí),在服務(wù)器上運(yùn)行用戶應(yīng)用,將視頻數(shù)據(jù)返回至客戶機(jī)顯示。在云終端不需要安裝任何實(shí)際應(yīng)用程序,易于部署和維護(hù)。
云計(jì)算語音室利用云服務(wù)器、桌面虛擬化技術(shù)、云終端,能方便地構(gòu)建起功能強(qiáng)大的語音實(shí)驗(yàn)室。云終端使用的體驗(yàn)感和普通的PC機(jī)一樣,完全可以在PC操作系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行各種復(fù)雜操作,而且不需要像PC機(jī)那樣進(jìn)行較多的維護(hù)[8]。同時(shí),在PC操作環(huán)境下設(shè)計(jì)的語音軟件功能大大突破數(shù)字版語音室語音軟件的局限,給教師提供更為豐富的教學(xué)模式選擇[9]。
基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。
圖2 基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)示意圖
從圖2可見,基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)比較簡單,設(shè)備布局和布線也都比較簡單。維護(hù)主體是主機(jī)和交換機(jī)等核心設(shè)備,只需要在語音室建設(shè)初期注意合理布置將會(huì)降低維護(hù)難度。因?yàn)榻K端結(jié)構(gòu)簡單,所以日常的維護(hù)工作量很少,通過管理好服務(wù)器就可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)工作環(huán)境的監(jiān)控和權(quán)限控制,從而實(shí)現(xiàn)集中管理,極大地減輕維護(hù)負(fù)擔(dān),提高了工作效率。
2.1 云計(jì)算語音室具備以下主要的教學(xué)功能
(1) 系統(tǒng)廣播功能。系統(tǒng)廣播功能包括教師、多媒體、屏幕廣播功能。教師廣播功能是語音室最基本也是最重要的功能,教師可通過語音系統(tǒng)對全班通話,聲音廣播至全體學(xué)生;多媒體廣播功能可將DVD、卡座、展臺等外部資源廣播至全體學(xué)生;屏幕廣播功能可將教師機(jī)授課操作過程實(shí)時(shí)廣播至全體學(xué)生[10]。
(2) 師生對講功能。教師可與任意指定的學(xué)生進(jìn)行對話,也可以與學(xué)生私自通話,并且其他學(xué)生聽不到;也可將對話內(nèi)容廣播至全班。
(3) 示范教學(xué)和呼叫功能。示范教學(xué)功能是選擇被示范的學(xué)生與教師組成一個(gè)小組,全班其他學(xué)生能聽到該小組的討論內(nèi)容;呼叫功能是學(xué)生有問題呼叫教師時(shí),教師應(yīng)答后可進(jìn)行單獨(dú)指導(dǎo)。
(4) 電子畫筆功能和錄音功能。電子畫筆功能是將教學(xué)資料內(nèi)容嵌入電子畫筆,利用畫筆、波浪線、打鉤、矩形、選擇字體、畫筆顏色、清屏等功能進(jìn)行資料講解;錄音功能可對各個(gè)學(xué)生端的說話錄音,并統(tǒng)一保存在系統(tǒng)指定的文件夾。
(5) 智能化組卷。利用云服務(wù)器上豐富的題庫,依據(jù)教師給出的設(shè)定條件,比如題目類型、題目數(shù)量、題目難度等,系統(tǒng)自動(dòng)組卷給學(xué)生進(jìn)行練習(xí)[11]。
2.2 云計(jì)算語音室具備以下主要的管理功能
(1) 遠(yuǎn)程管理功能。管理員通過瀏覽器即可訪問語音室云桌面管理平臺,對連接到該主機(jī)的云終端進(jìn)行管理,實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地對系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理。
(2) 遠(yuǎn)程控制功能。管理員可以遠(yuǎn)程重啟、關(guān)閉、鎖定各云終端和服務(wù)器;查詢每臺云終端的狀態(tài)并更改操作系統(tǒng)、修改IP等;設(shè)置云桌面分辨率、背景圖片、密碼等基本信息。
(3) 資源池按需分配功能。管理員可根據(jù)實(shí)際需要,為每臺云終端分配適合的CPU、內(nèi)存等資源。
(4) 遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。管理員可以通過對所有學(xué)生端運(yùn)行桌面的批量展示,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視。
(5) 多頻道環(huán)境部署功能。管理員可以為每個(gè)教學(xué)應(yīng)用場景分配相互獨(dú)立的操作系統(tǒng),批量安裝,可快速切換教學(xué)應(yīng)用環(huán)境,實(shí)現(xiàn)隨時(shí)恢復(fù)全新環(huán)境,免受運(yùn)行速度慢,病毒困擾等。
(6) 鏡像鏈接功能。針對統(tǒng)一系統(tǒng)的環(huán)境,通過鏡像鏈接引用,無需虛擬機(jī)逐臺克隆,實(shí)現(xiàn)更快捷的環(huán)境部署,且占用更少空間。
通過設(shè)計(jì)好的桌面管理平臺,可以輕松實(shí)現(xiàn)將環(huán)境部署為不同的教學(xué)場景,實(shí)現(xiàn)快速環(huán)境部署,豐富教學(xué)環(huán)境。
2.3 云計(jì)算語音室具備的其它特色功能
(1) 學(xué)生能夠?qū)⒆约旱恼Z音作業(yè)、語音材料等通過自己的賬戶上傳保存到云服務(wù)器上指定的位置,從而建立個(gè)人的資料庫,方便在語音課上查找和利用。
(2) 在語音室以外的環(huán)境中,學(xué)生可以通過其他具備訪問網(wǎng)絡(luò)功能的終端連接到云服務(wù)器上,真正實(shí)現(xiàn)了課堂的延展,充分利用了語音室的資源。
(3) 教師可在課后對自己云服務(wù)器上的空間進(jìn)行權(quán)限內(nèi)的管理,可提前布置課件材料,而無需攜帶U盤或者移動(dòng)硬盤在課堂上進(jìn)行拷貝操作,浪費(fèi)課堂時(shí)間。
(4) 云服務(wù)器的機(jī)架式結(jié)構(gòu),使得需要拓展服務(wù)器容量變得極為方便。對軟件方面,也只需要升級更新云服務(wù)器上的系統(tǒng),就可以使得所有云終端得到同步共享。
云計(jì)算語音室的具體應(yīng)用,分為教學(xué)場景應(yīng)用和系統(tǒng)管理應(yīng)用兩個(gè)方面。
(1) 教學(xué)場景應(yīng)用。利用桌面虛擬化技術(shù) (Virtual Desktop Infrastructure),將服務(wù)器虛擬化,根據(jù)專有的虛擬桌面協(xié)議在云終端為每個(gè)學(xué)生生成獨(dú)立的桌面操作系統(tǒng)(虛擬桌面)。云終端通過以太網(wǎng)登錄到虛擬主機(jī)上,學(xué)生通過提前設(shè)置分配好的用戶名、密碼及網(wǎng)關(guān)信息,即可隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)訪問自己的桌面系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)多用戶。由于只有圖像傳輸?shù)浇K端設(shè)備上,保證了桌面使用的安全性和靈活性[12]。在這種應(yīng)用場景下,教師和每位學(xué)生可以進(jìn)行不同的異步操作,如教師可和某一位學(xué)生進(jìn)行一對一教學(xué)考核,未被考核的同學(xué)可以進(jìn)行自主聽讀材料點(diǎn)播、利用服務(wù)器上的題庫進(jìn)行自我測驗(yàn)、小組間組網(wǎng)討論等。
(2) 系統(tǒng)管理場景應(yīng)用。利用桌面虛擬化技術(shù)可將用戶使用與系統(tǒng)管理進(jìn)行了有效分離。語音實(shí)驗(yàn)室管理員不再需要進(jìn)行傳統(tǒng)分散、實(shí)地的PC系統(tǒng)管理,只要找到一個(gè)能上網(wǎng)的設(shè)備就可以隨時(shí)隨地連接和使用自己的桌面,對數(shù)據(jù)中心服務(wù)器進(jìn)行所有的管理工作,實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的遠(yuǎn)程在線管理[13]。另外,利用云桌面管理平臺,可為每個(gè)教學(xué)應(yīng)用場景分配相互獨(dú)立的操作系統(tǒng)并批量安裝,特別是針對統(tǒng)一系統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境,通過鏡像鏈接引用,無需虛擬機(jī)逐臺克隆,可以實(shí)現(xiàn)快速切換全新教學(xué)環(huán)境、統(tǒng)一部署。
基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用示意圖見圖3。
圖3 基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用示意圖
在圖3中,每一個(gè)機(jī)器都是獨(dú)立的個(gè)體,每位學(xué)生都可以快速高效使用,實(shí)現(xiàn)對于語音室里不同機(jī)位的云終端有各自獨(dú)立的體驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了最大化使用主機(jī)資源。使用基于云計(jì)算的語音實(shí)驗(yàn)室。
(1) 極大拓展教學(xué)模式。云計(jì)算語音室使得設(shè)備之間互相可以訪問,真正實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)化使得人機(jī)之間、使用者之間的互動(dòng)性得到最大化。以往只能是教師依托控制端發(fā)指令讓學(xué)生在終端進(jìn)行指定的操作。而在云環(huán)境下,教師可以依托控制端給不同的學(xué)生在各自終端進(jìn)行完全不同的操作,學(xué)生也可以通過云終端進(jìn)行PC環(huán)境下的各種學(xué)習(xí)操作。這樣的強(qiáng)大功能,教師可以組合出豐富的教學(xué)場景,大大超越了傳統(tǒng)的設(shè)備下所能進(jìn)行的教學(xué)場景[14]。在時(shí)下提倡的創(chuàng)新教學(xué)、自主學(xué)習(xí)的大背景下,云計(jì)算語音室符合這種發(fā)展趨勢和要求。
(2) 延展課堂充分利用語音室實(shí)驗(yàn)資源。通過網(wǎng)絡(luò),師生都可以在語音室以外的環(huán)境中,通過能接入網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備,對語音室云服務(wù)器進(jìn)行訪問。無論是學(xué)生繼續(xù)完成課堂上未完成的測驗(yàn),還是教師提前部署課件都成為可能[15]。通過云服務(wù)器,師生之間還可以進(jìn)行課后交流。
(3) 語音室管理更高效快捷。利用桌面虛擬化技術(shù),可以將用戶使用與系統(tǒng)管理進(jìn)行有效分離。對于語音室云終端方面,實(shí)驗(yàn)員不再需要進(jìn)行傳統(tǒng)分散、實(shí)地的PC系統(tǒng)管理。對于語音室云服務(wù)器,只要找到一個(gè)能上網(wǎng)的設(shè)備就可以隨時(shí)隨地使用自己的桌面,對云服務(wù)器進(jìn)行所有的管理工作,實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的遠(yuǎn)程在線管理,大大提高了響應(yīng)時(shí)間和工作效率,降低了維護(hù)強(qiáng)度[16]。語音室實(shí)驗(yàn)員的維護(hù)重心在于云服務(wù)器,云服務(wù)器自身具備的故障冗余設(shè)計(jì)使得使用本身具備可靠的運(yùn)行保障,不需要擔(dān)心中心節(jié)點(diǎn)某部分損壞導(dǎo)致課堂教學(xué)癱瘓。
高校外語教學(xué)作為國家“走出去”戰(zhàn)略的重要組成部分,其重要依托的高科技教學(xué)手段——語音室自然是信息化建設(shè)的重中之重。云計(jì)算語音室是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和語音交換技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的一種新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。不僅讓教師實(shí)現(xiàn)廣播教學(xué),遙控教學(xué)和監(jiān)督教學(xué)等功能,同時(shí)達(dá)到實(shí)時(shí)指導(dǎo)、互動(dòng)溝通的教學(xué)效果。其不但大大地豐富了外語教師的教學(xué)手段,改變了傳統(tǒng)課堂以教師講授為主學(xué)生被動(dòng)接受的局面,且實(shí)現(xiàn)了師生一對一教學(xué)、異步教學(xué)等教學(xué)新模式,大大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性以及教學(xué)的效果。同時(shí),其具備自身信息架構(gòu)簡便易用性、安全性、可管理性和總體擁有成本低等優(yōu)點(diǎn),必將是未來語音室發(fā)展的大趨勢。
[1] 張 韜.大學(xué)語音室發(fā)展方向與大學(xué)英語改革[J].湖北函授大學(xué)學(xué)報(bào),2014,27(9):162.
[2] 趙桂玲.大學(xué)英語自主聽力語音室管理的現(xiàn)狀與對策[J].山西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008(22):136-138.
[3] 陳 敏.標(biāo)準(zhǔn)化管理在高校語音實(shí)驗(yàn)室中的構(gòu)建與探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2014,33(1):243-245.
[4] 劉 夏.云桌面應(yīng)用概述[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2014,23(7):15-17.
[5] 吳 濤,金義富,張子石. 云計(jì)算時(shí)代虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)的特征分析[J].網(wǎng)絡(luò)教育與遠(yuǎn)程教育,2013(1):59-60.
[6] 方 巍,文學(xué)志,潘吳斌.云計(jì)算概念、技術(shù)及應(yīng)用研究綜述[J].南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,4(4):352-354.
[7] 劉 夏.云桌面應(yīng)用研究概述[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2014,23(7):12-16.
[8] 林瑜華.云計(jì)算環(huán)境下高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011,30(8):271-272.
[9] 李曉銘, 陳宗讓, 黃 強(qiáng). 基于校園網(wǎng)的語音數(shù)字化教學(xué)模式探討[J].電化教育研究,2007(4):73-74.
[10] 徐婷婷.對語音室的功能設(shè)計(jì)和設(shè)備配置的建議[J]. 應(yīng)用研發(fā)(多媒體設(shè)計(jì)),2014(15): 228-230.
[11] 呂 晨.鹽湖校區(qū)數(shù)字語音室的構(gòu)建與功能設(shè)計(jì)[J].運(yùn)城學(xué)院學(xué)報(bào),2012,30(2):93-95.
[12] 韓 芳,袁宇賓.計(jì)算機(jī)桌面虛擬化技術(shù)在教學(xué)及管理中的實(shí)現(xiàn)路徑研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào),2014,28(7):106-107.
[13] 林飛躍,林先津,王 洋. 云桌面在教學(xué)管理中的應(yīng)用.實(shí)驗(yàn)室研究與探索[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,23(7):336-337.
[14] 李 航.高校外語語音室的建設(shè)和管理的問題及對策[J].廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版),2004,25(4):155-157.
[15] 沈 萍.基于校園網(wǎng)拓展語音室教學(xué)功能的對策[J].連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,20(2):69-70.
[16] 宋毅君,張 明. 建設(shè)統(tǒng)一虛擬化教學(xué)環(huán)境平臺的探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2016,33(4):117-118.
Design and Application of Speech Lab under Cloud Computing
WUXu,CHENRenan,WEIDezhi
(a. Chenggi College; b. Laboratory Management Center, Jimei University, Xiamen 361021, Fujian, China)
The traditional language lab has many shortcomings, for example, teaching function is simple, teaching resource is not sufficient, management model is not uniform, system upgrade is not convenient and so on. Combined with the characteristics of college language lab in teaching and management and the advantages of cloud computing, a new speech lab was designed based on cloud computing and application scenarios. The speech lab has the characteristics of strong function, low cost, easy management and high security. Using cloud computing environment of language laboratory can greatly enrich the teachers' teaching methods, change traditional classroom teacher oriented teaching, also make teachers and students form one-to-one teaching, asynchronous teaching mode is possible. It greatly improves students' learning enthusiasm and initiative and teaching efficiency, can effectively reduce the equipment maintenance and management, and realizes the efficient management.
cloud computing; speech lab; desktop virtualization
2016-09-10
福建省教育廳科技項(xiàng)目(C13001)
吳 旭(1981-),男,福建福州人,碩士,實(shí)驗(yàn)師,計(jì)算機(jī)語音實(shí)驗(yàn)室副主任,研究方向:云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)安全、實(shí)驗(yàn)室管理。
Tel.:13799771006;E-mail:6505816@qq.com
TP 391
A
1006-7167(2017)05-0239-04