虚拟云桌面在外语教学中的应用研究

2020-02-10 04:02:35 中国信息技术教育 2020年1期

摘要:本文分析了外语教学信息化的研究现状和四、六级口语考试的具体要求,根据虚拟云桌面的现有研究,对比IDV模式和VDI模式的优缺点,结合外语教学现有硬件设施和软件条件,构建了基于IDV模式的虚拟云桌面在外语教学中的网络架构和详细的应用部署,通过多种操作系统镜像为外语教学提供了多元化的教学环境及考试应用,解决了基本教学环境与考试环境相冲突的问题,实现了集中式高效管理,降低了设备维护成本,按需推送不同的网络教学资源,提高了教师与学生的自主多元化的教与学发展。

关键词:虚拟云桌面;外语教学;多元化;IDV模式

中图分类号:TP391? 文献标识码:A? 论文编号:1674-2117(2020)01-0093-05

引言

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》在“加快教育信息化进程”一章中明确指出要加快教育信息基础设施建设和加强优质教育资源的开发与应用。教育部编制的《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》也指出推动信息技术与高等教育深度融合,促进教育内容、教学手段和方法现代化,促进人才培养模式创新。因此,外语教学信息化得到了快速发展,信息化技术促进了外语教学硬件设备发展的多样化,为开发教学模型多元性提供了条件[1],因而它成为了外语教学中的常态组成部分[2],被整合到大学英语数字化教材中。[3]但外语教学硬件设备的多样性也造成设备管理困难,无法为教师和学生根据不同专业的实时需求提供动态的教学资源服务[4],限制了教师和学生自主性学习的发展。[5]因此,本文研究如何利用虚拟云桌面技术满足外语教学信息化各方面的需求。

外语教学信息化的管理现状

1.外语基本教学信息化现状

虽然信息技术与外语教学的融合越来越紧密,但由于学校设备报废或规定了使用年限,外语教学设备类别相对复杂,存在种类不同、新旧程度不同的问题,增加了管理人员单独安装不同操作系统的难度。同时,国内大多数高校使用的大学英语教学软件,部分存在知识体系不完整、内容层次性不强、系统操作的交互性和兼容性较差等缺陷,且无法根据不同专业的教学内容、教学目标改变,导致在教学中教师无法自主发挥、学生无法自由选择[6],限制了学生多元化的学习目标。

2.四、六级口语考试现状

自2016年起,全国大学英语四、六级口语考试作为口试考核环节,被纳入全国大学英语四、六级考试考核体系中,教育部考试中心要求从2017年起在全国范围内全面开考全国大学英语四、六级口语考试。根据《全国大学英语四、六级口语考试考务工作手册》要求,四、六级口语考试的机房标准为每个考试端必须配备具有10G以上本地硬盘PC机,且为独立纯净的Windows操作系统。但因学校经费有限无法为四、六级口语考试建设专用设备,需利用现有PC机式数字化设备,而口语考试对硬件的要求与现有的PC机式数字化设备中装有各种教学软件相冲突,无法同时满足正常的外语教学和四、六级口语考试。

虚拟云桌面的相关研究

20世纪60年代,虚拟化技术出现在IBM的分时系统中,随着IBM将分时系统开源,虚拟化技术得到快速发展。[7]虚拟化技术通过抽象计算机各种物理资源,打破物理资源结构之间无法分割的阻碍,使单一计算机虚拟为多台逻辑计算机,实现资源的模拟、隔离和共享。云计算技术是对动态可扩展的虚拟化资源池进行统一管理和调度。虚拟化云桌面采用虚拟化技术和云计算技术相结合,把多用户、多桌面、多操作环境的用户系统集中统一管理,可根据用户不同需求调度不同的应用环境,为其提供多样化的软件服务和操作系统远程部署等。

虚拟云桌面技术应用越来越广泛,VMware、Redhat、Intel、MokaFive和华为等国内外知名公司陆续推出虚拟化桌面产品[8],根据这些产品的实现原理,虚拟云桌面主要包括VDI和IDV两种模式。[9]VDI模式是在服务器端集中构建多个虚拟云桌面,通过网络将可伸缩性和弹性的共享物理资源或虚拟资源池按需供应和交付桌面给瘦客户端,存储和计算集中在服务器运行的模式。[10]IDV模式是将服务器中多个虚拟桌面系统按需推送到具有运算能力的胖客户端,使服务器和客户端都可完成桌面数据的存储和运行的能力,实现集中管理、分布式执行的模式。两种模式的优缺点如下表所示。

根据高校具体的实际情况,并考虑VDI和IDV的优缺点,本文采用IDV架构模式,既能满足外语差异性教学环境的选择和四、六级口语考试纯系统的要求,又能节约建设成本。

虚拟云桌面在外语教学信息化中的应用

1.虚拟云桌面在外语教学中的建设架构

基于IDV的虛拟云桌面主要包括主控端、云终端和虚拟桌面软件,其系统原理图如图1所示。主控端由一台或多台服务器组成,管理多种操作系统的存储、文件传输等,通过局域网或互联网为云桌面提供多种教学操作系统的任务调度和差分镜像的传输。云终端为云桌面系统的前端承载,主要为外语教学中使用的PC机和教师笔记本等,可接收主控端推送的多种虚拟桌面系统,满足不同功能下的教学和考试。虚拟桌面软件是云桌面的系统支撑,安装在服务器端和云客户端,负责教学资源的共享、教学操作系统的构建和远程安全诊断等系统的运维管理。

笔者所在学校现建设有38间数字化语音教室,包括数字终端式语音教室、网络化语音教室、同声传译实训教室。在充分利用现有数字化语音硬件的基础上,基于IDV的虚拟云桌面在外语教学中的网络拓扑图如图2所示。此架构在利用现有设备的基础上,实现不同功能的语音教室独立工作和在不依赖网络启动的情况下实现本地网络双启动模式,又可通过主服务器相互通信实现教学资源的共享,同时可集中管理,降低了设备的维护成本,提高了利用效率。

2.虚拟云桌面在外语教学中的具体实现

高校外语教学不仅需要提供多元化的外语基本教学环境,适应不同专业、不同功能性的教学科研需求,也需满足大学英语四、六级口语考试及雅思、托福等多种大型考试的硬件支撑要求。根据需求虚拟云桌面需建立多种操作系统镜像,满足在不同功能性的教学环境中的切换,结合网络教学资源和多媒体平台,收录存储具有实时性、代表性的外文教学资料,实现不同教学课程的按需推送机制,满足教学多元个性化的需求。

具体实施:首先,在虚拟化服务器上设置多个应用操作系统镜像[11],其操作系统镜像在种子计算机上制作,上传给服务器端后部署多种操作系统环境,其树状图如下页图3所示。在Win7系统下外语教学系统镜像包括不同功能不同厂家的学习系统镜像,考试系统包括各种大型考试系统镜像,在Win10系统下包括具有先进功能的同声传译系统镜像和语言认知实验系统镜像,从而满足不同用途下的外语教学、科研和考试要求。其次,设置虚拟化本地缓存机制,在云客户端第一次启动时,服务器端自动把多种操作系统数据采用涓流技术推送到客户端硬盘上,客户端硬盘存储用户数据和系统临时文件,并同时标记、记录所有服务器推送的数据和用户在使用中自行创建的数据,形成高速完善的读写缓存。最后,在客户端启动过程中接收服务器传输的少量I/O读写数据,与客户端原高速缓存的数据相结合实现正常的教学体验。

3.虚拟云桌面在外语教学中的应用实例

虚拟云桌面为外语语音设备的管理和功能开发提供了更多契机,使外语教学环境变得多元化和兼容性强,其具体应用分为教学及考试应用和设备管理应用。

(1)教学及考试应用。虚拟云桌面根据教师和学生的需求推送支持不同语音学习软件的操作系统。例如,语音学习系统功能主要包括屏幕广播、媒体广播、视频点播和分组会话等,适应系统Win7系统,而同声传译系统主要是实现不同语言的实时翻译,适应系统Win10系统,根据课程的需要,为了在同一天不同时段的同一型号的教室设备上授课,利用虚拟云桌面系统定时推送适应不同教学要求的操作系统,满足不同年级模块化的课程需求。另外,举行大学英语口语考试、雅思托福考试或“专四专八”考试时,为了考试的稳定性,要求各考试系统相互独立,可利用虚拟云桌面系统建立独立的包括单一考试系统的操作环境,在要求时间推送需要的考试操作系统,实现考试系统纯净软件的要求,提高考试的稳定性。

(2)设备管理应用。针对教室终端和学生终端系统的软硬件需要定时更新升级或添加新软件等维护工作,利用虚拟云桌面软件在构建的现有基础镜像的系统下,可制作增量镜像,实时更新维护,同时在设备出现突发故障时,可实现实时恢复原系统,实现集中快速的安全管理。

虚拟云桌面在外语教学中的功能优势

虚拟云桌面在外语教学中的应用在不改变现有设备的情况下,节约了投资成本,使原本各间教室分散的管理模式转为集中管理分布执行的模式,提高了设备利用率,具有多种功能优势。

(1)提供了多元化的外语教学和考试环境,实现了教学和考试互不影响。根据图3中服务器控制端设置多种不同的操作系统镜像,每种操作系统镜像实现了不同的教学和考试功能。例如,外语基础教学系统可提供系统广播、分组会话和视频点播等功能,其子树下各厂家的操作系统包括了可用于不同教学下的软件资源和数据库资源,同声传译系统为培养学生实时翻译的能力提供支撑,教师根据不同的课程需求和应用,选择不同的操作系统和使用环境,为教学提供多元个性化的定制教学服务。考试系统为大学英语四、六级口语考试或雅思托福考试提供了纯净的考试环境。在教学系统和考试系统相互切换时不占用本地资源,客户端自动释放资源,保证了各系统运行的速度,使教学和考试互不影响进而解决了相互冲突的问题。

(2)采用本地网络双启动模式,保证在网络断开时的正常教学。虚拟云桌面网络启动对网络及服务器有较高的依懒性,若网络或服务器出现故障,则会造成系统崩溃无法进行正常教学。采用IDV模式的本地网络双启动模式,通过给每间教室推送与服务器相同的操作系统镜像,当网络或服务器出现故障时,系统自动转入到教室客户机本地硬盘系统启动,从而保证了教学正常进行,解决了完全依赖网络的问题。

(3)采用便捷的集中管理模式,提高了快速管理的效率。虚拟云桌面可监视接入的每台设备的使用情况,对新接入的设备使用网络推送,管理人员无需费时费力地为每台设备安装操作系统和各种软件。可实现全部接入设备的快速更新和系统升级功能,通过增量快照镜像功能快速为设备提供新增软件和资源库。具有远程开关机、快速远程部署及还原和方案管理等实用功能,减少了维护时间和维护成本。

(4)具有全面的安全保证,减少教室设备故障率。采用容错备份和维护诊断功能,当因为病毒或软件错误造成教学设备瘫痪时,对其进行远程维护及诊断,可迅速返回到系统初始状态,减低了设备出现故障的可能性。

结语

基于IDV模式的虚拟云桌面在外语教学中的应用,为外语教学提供了多样化教学环境和考试环境,解决了两者相冲突的问题。笔者在实施过程中结合现有外语教学信息化硬件设施和软件条件,在节约建设成本的前提下构建了虚拟云桌面在外语教学中的网络架构和多操作系统多环境应用部署,降低了管理的维护时间和成本投入,增加设备使用的安全性,实现了在网络中断的情况下不影响正常教学的要求,满足了教师根据不同的课程和教学要求选择多元化教学环境的需求,为培养个性化的复合型人才提供了有利保障。

参考文献:

[1]方秀才,陈坚林.中国高校外语教育信息化现状与规划建议[J].外语教学,2018(02).

[2]陈坚林,王静.外语教育信息化进程中的常态变化与发展——基于教育信息化的可视化研究[J].外语电化教学,2016(02):3-9.

[3]鲍敏,李霄翔.信息化环境下数字化大学英语教材研究[J].外语电化教学,2017(03):80-84.

[4]吕亮球,赵玉闪.网络时代高校外语教学的挑战与应对[J].黑龙江高教研究,2014(12):164-166.

[5]王晓华.虚拟现实技术支持下的初级英语教学探究[J].教育理论与实践,2018(09).

[6]王佩.语言认知与基于网络的外语自主学习方式之研究[J].中国教育学刊,2018(S1).

[7]牟萍.云技术及物联网在高校公共资源管理中的应用[J].重庆师范大学学报:自然科学版,2017,34(03):96-102.

[8]卢民荣,许邓艳.基于桌面云的实验室资源优化研究[J].现代教育技术,2015,25(07):101-106.

[9]黄国富,王海.基于SDN的高校实验室机房VDI云桌面设计[J].实验技术与管理,2018(08).

[10]石屹嶸,龚德志.基于SPICE开源协议的云桌面技术架构研究[J].电信科学,2013,29(08):162-167.

[11]陈守宽.智慧云实验室在高校实验教学中的应用[J].实验科学与技术,2018,16(03):178-182.

作者简介:陈艳(1989—),女,陕西西安人,硕士,工程师,主要研究方向为计算机应用。

基金项目:教育部人文社会科学研究青年基金西部项目(18XJC740011);长安大学教学与教改研究项目(0006110000001004)。

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