姚倩 萬利平

摘 要：隨著教育信息化的不斷推進，多媒體教學已成為各大高校常態(tài)化的教學模式，然而現(xiàn)有的多媒體教學管理方式卻存在著分散化、低效率和高風險等問題，制約了教育教學的發(fā)展。虛擬桌面技術具有整合教學資源、提高管理效率等優(yōu)點，將其應用于多媒體教學管理中，有利于管理模式的優(yōu)化，支撐水平和服務能力的提升。

關鍵詞：虛擬桌面技術;多媒體教學管理;多媒體教室

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2020）20-0094-03

一、高校多媒體教學管理的現(xiàn)狀

1.分散化管理

以中國科學技術大學為例，公用多媒體教室約160間，分布于多個校區(qū)的多棟教學樓，導致只能以教學樓為單位進行分散化管理。目前，每棟教學樓安排一名管理人員，進行多媒體設備的定期檢查、維護和更新，如遇突發(fā)問題需實時現(xiàn)場解決，加之管理人員數(shù)量有限，多媒體設備日趨多樣化，越來越難以保障教學穩(wěn)定而有序地開展。因而，這種分散化的管理模式導致多媒體教學管理效率低、運維難度大，嚴重影響了教學進度，增加了教學隱患[1]。

2.非個性化管理

由于公用多媒體教室是通用教學場所，面向全校師生提供各種類型的教學服務，因而在多媒體教學管理工作量大、難度高的現(xiàn)狀下，只能以滿足師生的基本需求為目標進行設計和建設，無法提供個性化服務。目前，我校采用的是系統(tǒng)還原的管理模式，通過網(wǎng)絡同傳技術實現(xiàn)操作系統(tǒng)和教學軟件的安裝，以提高運維效率，保障設備穩(wěn)定。由于教師使用習慣以及不同課程之間的差異性，現(xiàn)有的多媒體管理模式難以滿足教師個性化的教學需求。因此為師生提供個性化服務是多媒體教學管理中亟待解決的問題。

3.低安全性管理

多媒體教室作為通用教學場所，具有使用人員流動性大、使用頻率高等特點，即使殺毒軟件和防火墻等防備系統(tǒng)健全，在病毒程序不斷更新?lián)Q代的今天也難以阻擋各類病毒的入侵，加之在教學過程中，移動設備的高頻使用加大了多媒體設備感染病毒的風險[2]。因而，僅靠系統(tǒng)還原的管理方式難以保障多媒體教學安全穩(wěn)定地開展。

二、虛擬桌面技術

虛擬桌面是一種基于服務器的計算模型，它是以服務器為基礎，結合傳統(tǒng)的客戶端模型，將終端系統(tǒng)進行虛擬化，在服務器端進行集成配置并統(tǒng)一管理，以達到桌面使用的靈活性和安全性?？梢酝ㄟ^任何設備，在任何地點、任何時間通過網(wǎng)絡訪問屬于我們個人的桌面系統(tǒng)。目前，桌面虛擬技術主要分為虛擬桌面基礎架構（Virtual Desktop Infrastructure，簡稱VDI）和虛擬操作系統(tǒng)基礎架構（Virtual OS Infrastructure，簡稱VOI）兩種模式[3]。

虛擬桌面基礎架構是基于早期的RDP協(xié)議和瘦客戶機逐步演變而來的一種采用云端管理和云端運算的系統(tǒng)架構。通過用虛擬機在數(shù)據(jù)中心運行Windows桌面的方式，用戶可通過瘦客戶端或安裝了客戶端軟件的桌面進行連接和訪問。VDI旨在為智能分布式計算帶來出色的響應能力和定制化的用戶體驗，并通過基于服務器的模式提供操作和管理，因而它具有高效管理、靈活接入、資源可彈性分配等優(yōu)勢，但與此同時也存在對網(wǎng)絡環(huán)境及服務器配置過度依賴等問題，其可行性在多媒體教學管理的應用中受到了一定程度的限制。

虛擬操作系統(tǒng)基礎架構是一種由云端服務器集中管理和控制，客戶端本地訪問和執(zhí)行的系統(tǒng)架構[4]。通過將桌面操作系統(tǒng)和應用軟件集中部署在云端并在啟用時傳送至客戶端的方式， VOI不僅可實現(xiàn)基于服務端的按需交付，也可實現(xiàn)客戶端的本地緩存。同時，它大大降低了對網(wǎng)絡和服務器的依賴性，即使遇到網(wǎng)絡中斷或服務器故障等突發(fā)情況，客戶端仍可利用本地緩存繼續(xù)工作，增強了系統(tǒng)的可用性、數(shù)據(jù)的安全性和用戶的體驗感，因此，在多媒體教學管理的應用中具有較高的可行性。

三、虛擬桌面技術在多媒體教學管理中的應用

鑒于VOI具有支持客戶端斷網(wǎng)脫機離線運行、對網(wǎng)絡和云端服務器依賴小等優(yōu)勢，因而將VOI技術應用于高校多媒體教學管理是最符合需求、性價比最高且用戶體驗最好的選擇。筆者以中國科學技術大學為例，介紹虛擬桌面技術在多媒體教學管理中的建設方案、部署實施和應用場景。

1.建設方案設計

本次建設范圍包括第二教學樓、第三教學樓和第五教學樓內(nèi)的公用多媒體教室，分別位于東西兩個校區(qū)。由于參與建設的多媒體教室分布在不同教學樓和不同校區(qū)，相互間跨越了多個虛擬網(wǎng)段，且需途徑多個聚類交換機和路由器才可建立聯(lián)系，因此與服務器之間的通信不適用于通過PXE協(xié)議進行網(wǎng)絡引導的方式，采用的是生成本地菜單進而與服務器進行連接，具體建設方案如圖1所示。

在客戶端，將引導菜單img文件寫入本地磁盤后生成本地菜單，通過本地菜單可連接服務端的Boot服務，客戶端便能夠進入啟動鏡像配置界面，配置服務器網(wǎng)段信息，從而連接至服務端的IO服務，因而服務器端的操作系統(tǒng)和各類軟件則通過網(wǎng)絡以文件流的方式傳輸至客戶端并保存下來。經(jīng)緩存鏡像文件后的客戶端在下次啟動時便可以本地緩存的方式啟動或與服務器間僅進行必要的增量通信。該方案不僅降低了多媒體教學對網(wǎng)絡環(huán)境的依賴，還降低了與服務端的耦合性，保障了教學活動安全而穩(wěn)定地運行。

2.部署與實施

服務端采用主從機制，部署主服務器的同時還需從服務器作為備份，主服務發(fā)生數(shù)據(jù)變更時從服務器自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，不僅能夠在主服務意外宕機的情況下從服務器能夠作為援手繼續(xù)與客戶端進行通信，還能通過負載均衡的機制分解客戶機對于主服務器網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)存儲的壓力[5]，如圖2所示。主從服務器均以x86服務器、千兆網(wǎng)絡和Server 2008 R2 SP1操作系統(tǒng)為基礎，保留200G以上空間為數(shù)據(jù)文件存儲區(qū)，將其分為基礎盤目錄、匯出盤目錄和存儲盤目錄三個部分，分別用于群集文件的生成、更新和備份。

客戶端在保障基礎配置的前提下，通過使用PE系統(tǒng)對客戶端磁盤進行格式化，再在其本地磁盤上寫入引導菜單并生成本地菜單，隨后將BIOS設置為本地硬盤啟動，進入啟動鏡像配置界面，對客戶端名稱、本機IP地址、主從服務器IP地址等網(wǎng)段信息進行配置，再從客戶端本地引導，通過選擇“網(wǎng)絡磁盤啟動”連接到服務端。

在管理端創(chuàng)建多種適用于多媒體教學的操作系統(tǒng)和應用軟件，將其作為客戶機的鏡像模板，并根據(jù)系統(tǒng)類型進行分類，目前主要分為XP、Win 7 和Win 10三種類型。此外，根據(jù)公用多媒體教室的地理位置，管理端對參與本次建設的客戶機進行了如下分組：第二教學樓、第三教學樓和第五教學樓。在每個分組下創(chuàng)建與各教學樓多媒體教室數(shù)量相等的客戶端節(jié)點，并對客戶端的網(wǎng)段信息、數(shù)據(jù)盤分區(qū)以及啟動菜單等參數(shù)作統(tǒng)一配置，如圖3所示。

3.教學應用場景

虛擬桌面技術為多媒體教學管理提供了多種應用場景，在保證統(tǒng)一管理的同時還能滿足師生的個性化需求，目前使用較多的是還原模式、更新模式和學習模式。

在多媒體教學中，隨來隨用、隨走隨關已成為多媒體設備的使用常態(tài)，加之多媒體教室的公用性，保障教學過程中師生數(shù)據(jù)私密無痕以及減少不同學科在使用過程中的相互干擾已成為多媒體教學管理中的重點工作。因此，在正常的教學運行中，大多數(shù)客戶端采用了系統(tǒng)還原模式，即每次使用中產(chǎn)生的各類設置和數(shù)據(jù)既不會被保存在本地，也不會同步更新至服務端，計算機在每次啟動后便會還原成最初始的系統(tǒng)環(huán)境。

由于各種操作系統(tǒng)面臨著發(fā)布更新和修補漏洞等問題，對操作系統(tǒng)進行定期升級以及補丁安裝也是日常維護工作的重點之一。此外，各類教學軟件更新迭代，新增、刪除和替換更是常態(tài)。此時，還原模式已不能滿足管理工作的需求，需要在服務端對系統(tǒng)模板和鏡像文件進行更新，即更新模式。選取一臺客戶機修改為更新模式后，便可在該機器上做更新升級工作，并且所有操作會同步保存至服務端，之后服務器便會將該次更新分發(fā)至與之相連的客戶機，實現(xiàn)所有客戶端的同步更新。

公用多媒體教室的用戶對象是全校師生，因此在保障基本教學需求的基礎上還要滿足不同學科和不同教師對多媒體教學的個性化需求。比如，特定操作系統(tǒng)的切換、相關教學軟件的安裝以及部分教學資源的共享等。在這些情況下，需要采用虛擬桌面提供的學習模式，可以單獨對某個客戶端進行設置，設置為學習模式的客戶端可以在本機保留所有的個性化操作，包括系統(tǒng)軟件的更改和磁盤數(shù)據(jù)的保存，且每次重新啟動后不會被還原。若想再恢復到客戶端的初始設置，在管理界面將該客戶端的緩存清空即可。

四、虛擬桌面技術在多媒體教學管理中的應用效果

1.統(tǒng)一集中化管理，運維效率大大提升

傳統(tǒng)的多媒體教學管理方式只能以單個教室為單位進行管理和維護，不僅繁瑣還費時費力。通過使用虛擬桌面技術，管理人員可以通過可視化的界面操作對一個分組下的所有客戶端進行統(tǒng)一設置和集中管理，也可以通過部署一臺客戶端實現(xiàn)所有設備的更新，將地理位置分散的多媒體教室進行歸一化和集中化。即使在遇到多個客戶端發(fā)生故障的情況下，管理人員也只需要遠程協(xié)助解決，縮短了響應時間，保障了教學平穩(wěn)有序地運行。

2.滿足個性化需求，改善用戶體驗

將虛擬桌面技術應用到多媒體教學管理中，不僅實現(xiàn)了多個操作系統(tǒng)的按需切換，還可根據(jù)不同學科、不同師生的教學需求安裝教學軟件以及進行個性化配置，提升了系統(tǒng)的可用性和用戶的體驗感，為實現(xiàn)個性化教學提供了平臺。

3.教學數(shù)據(jù)更安全，容錯機制更健全

虛擬桌面技術提供的還原模式，能夠清空用戶的使用痕跡，保證個人信息的私密性和教學數(shù)據(jù)的安全性，另外，即使在遇到病毒入侵時，也能快速地恢復到系統(tǒng)的初始狀態(tài)，無法造成系統(tǒng)的損傷和破壞。由于客戶端本地磁盤保留有系統(tǒng)鏡像緩存，在網(wǎng)絡發(fā)生故障的情況下，客戶端可以采用離線模式運行本地操作系統(tǒng)，從而不影響正常的教學活動。除此以外，如果本地鏡像文件遭到破壞無法啟動，清空緩存的機制可快速地從服務端重新載入系統(tǒng)鏡像，大大減少了教學事故的發(fā)生[6]。

虛擬桌面作為一項新興技術，為多媒體教學的管理提供了一種新的思想理念和解決方案，一定程度上整合了教學資源，提高了管理水平，增強了教學活動的靈活性和安全性，在高校的多媒體教學管理中得到了廣泛應用，對高校的教育信息化建設和發(fā)展有重要意義。

參考文獻：

[1]劉文茜.虛擬化技術在高校多媒體管理系統(tǒng)中的應用[J].科教導刊（上旬刊），2018（1）：14-15.

[2]孫飛龍.虛擬桌面技術在高校教育教學中的應用[J].無線互聯(lián)科技，2017（7）：131-132.

[3]張凱，楊再明，宋慧寧.桌面虛擬化在多媒體教室管理中的應用[J].實驗技術與管理，2017，34（6）：131-134+138.

[4]成晉軍，張曉娟.云桌面VDI和VOI工作模式的協(xié)同研究[J].現(xiàn)代計算機，2019（31）：38-41.

[5]曾宇胸.基于虛擬桌面計算機實驗室的構建與應用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2017（11），16-18.

[6]周芹.虛擬桌面技術在高校多媒體教室管理中的應用[J].電腦知識與技術，2013，9（8）：1944-1945.

（編輯：魯利瑞）