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摘 要：為了解決傳統多媒體教學設備系統穩定性差、容易感染病毒、不方便管理的問題，構建了云啟動和本地運行模式的新型多媒體教學系統。通過優化服務器硬件配置和利用內存來做硬盤的高速緩存等技術手段，提高數據的讀寫速度。首先，優化服務器的配置，選用高性能的CPU、固態硬盤和大容量內存，以提高服務的性能；其次，使用WindowsServer服務器專用操作系統，提高系統的運行穩定性；再者，采用高速緩存技術，利用服務的內存作為硬盤的高速緩存，提高系統的讀寫速度，以滿足幾十上百臺客戶端同時讀寫的需要；同時，通過優化客戶機系統鏡像，卸載不需要的系統組件，關閉系統更新，精選安裝必須的教學軟件等措施，減小鏡像的容量，提高啟動速度。通過以上措施，達到系統啟動速度快，運行穩定可靠，對保證學校的正常教學起到了積極的作用。
關鍵詞;多媒體教學；管理維護；云啟動
1多媒體教學系統的現狀
多媒體教學作為一種先進的教學手段，在各級各類學校得到了廣泛的應用和普及。多媒體以聲音、視頻、圖形、圖像、動畫等多種手段呈現教學內容，具有形象生動的特點。能夠提高學生的學習興趣和注意力，成了目前主流的現代化教學手段,對于提高教學效果和教學質量起到了重要的作用[1]。在高等學校，教師利用多媒體教學手段進行教學已經成為一種常態，多媒體教學系統已經不可或缺，教師進行教學已經離不開多媒體教學系統了，因為教師的備課，板書等等教學內容都在PPT課件中，如果多媒體教學系統出現故障，就會影響教學活動的正常開展。在山東農業大學，共有201間大大小小不同的教室，目前，幾乎所有的教室已經配備先進的多媒體教學設備，具有高配置的計算機、激光投影儀、網絡中控設備、擴音系統和多媒體機柜，每個教學區都配備了多名專門的多媒體教學設備管理人員，負責多媒體教學設備的使用管理、設備維護[2]。由于多媒體教學設備使用的人員流動性大，操作水平不一，而使用頻率又非常高，因此多媒體教學系統的計算機硬件和操作系統出故障的頻率比較高。所以，如何構建一套使用安全方便，維護便捷輕松的多媒體教學系統，是擺在教育技術工作人員面前的一個課題。
2當前多媒體教學系統的弊端
（1）計算機故障率高。當前，多媒體教學設備往往采用單機運行，由于設備使用人員比較復雜，教師教學使用移動硬盤或者U盤進行教學，由病毒等引起的系統問題層出不窮，輕者引起計算機運行緩慢，不斷彈出各種廣告彈窗，有的廣告畫面也很不雅觀，不僅大大影響教學，同時也會影響學生身心健康。重者導致教學軟件不能正常運行，甚至導致計算機死機重啟，計算機不能順利啟動，這些問題都會大大影響教學的順利進行。
（2）對多媒體管理人員的技術水平要求高，人員數量需求高。由于計算機維護工作量大，對多媒體管理人員的技術水平要求比較高，需要的人員數量也比較大，同時由于編制限制等原因，往往沒有足夠的管理人員和維護人員，一般采用有問題找專業的公司來維護，但這往往不能及時處理故障，管理人員只能采用調換教室等方式來暫時解決上課問題，但由此教師會有意見，同時也會影響課堂教學的教學正常開展。
（3）多媒體計算機維護的時間成本和經濟成本大。由于計算機故障率高，需要社會的專業公司來進行計算機的軟硬件設備維護，所以造成結果：一是，響應不及時，從而影響教學。由于公司維護人員往往離學校很遠，甚至是在另外一個城市，所以一旦有問題需要解決，不能得到及時的響應，他們趕過來需要大量的時間和交通費用。二是，每年需要大量的經費來聘請專業公司進行維護，經濟成本很高[3]。
3解決多媒體設備管理和維護的方法和途徑
當前，物聯網、云存儲、云計算等新技術的不斷出現和快速發展，是電子技術、計算機技術和網絡技術飛速發展的結果。如何利用這些最先進的技術，為教育技術服務，為學校的教學、管理服務，是擺在教育技術工作者面前的一項任務。本文就試圖探討如何利用物聯網、云存儲和云桌面等新技術，構建一套多媒體教學新型系統，來解決傳統單機模式所具有的弊端，新型的計算機教學系統采用PXE啟動模式，PXE是prebootexecuteenvironment英文縮寫，是Intel提出來的一項用于通過網絡來引導系統的標準?？蛻舳擞嬎銠C可以不安裝硬盤，采用網絡引導模式，而用于啟動的系統鏡像保存在服務器上，這個鏡像客戶端計算機無法修改，所以具有很高的安全性，不會受到病毒的侵害，這種啟動方式，完全依賴網絡，對網絡的速度和服務器要求都比較高。另外一種方式，客戶機安裝固態硬盤，用于保存啟動鏡像，這樣計算機啟動不完全依賴網絡和服務器，具有啟動速度快，安全可靠的優點，但它雖然是本地啟動，但它不同于單機運行的客戶機，它的啟動鏡像不會被篡改，也具有很高的系統安全性，同時，管理軟件會檢查本機鏡像和服務器端鏡像的一致性，如果檢查結果為不一致，則會在后臺進行同步操作，將服務器端的鏡像同步到本地，下次啟動的鏡像就會和服務端完全一致，這樣如果進行系統更新，軟件安裝和維護等操作，只需要將服務端的鏡像進行更新即可，所有客戶端計算機會在啟動后自動更新啟動鏡像和服務器一致，這樣維護工作就變得極其簡單高效。同時這種模式可以切換云啟動和本地啟動，在本地鏡像遭到破壞無法啟動的情況下，仍然可以通過網絡進行云啟動，從而保證了教學的順利進行。系統特點：（1）節約經費，降低成本。本系統由于客戶機可以不需要配置硬盤，且因為系統運行快，對電腦的配置要求也比較低，因此可以大幅度地降低系統成本，節約大量的經費。（2）系統運行快，安全穩定。本系統由于不需要安裝殺毒軟件，系統比較精簡，運行速度快，而且由于啟動鏡像在服務器，客戶端無法改寫，所以保證系統的安全性和可靠性。（3）管理和維護方便。本系統可以對客戶端計算機進行遠程管理和所有操作，方便及時幫助教師處理在教學中的各種問題。（4）提高管理和維護效率。由于本系統大大降低了非硬件的故障率，而且通過遠程管理等手段提高了管理和維護效率，可以大大減少管理和維護人員的數量，降低了管理人員的工作強度，只需配備少量技術人員即可。（5）教學資源云存儲，做到資源共享?？梢詫⒏鞣N教學資源存儲到本系統的云存儲系統里，供教師上課隨時調用，也可以為每位教師分配私有的存儲空間，教師可以將自己的上課的資料和課件存儲到私人空間里，避免教師上課攜帶U盤的麻煩，而且，也杜絕了病毒通過U盤和移動硬盤等便攜媒體傳播病毒的途徑[4]。
4新型多媒體教學系統的構成
新的多媒體教學系統由服務器，交換機，教室多媒體計算機和管理工作站等組成，如圖1所示。服務器提供終端計算云啟動服務和進行終端管理，是整套系統的核心，硬件要求一般是配置比較高的，有條件的可以配置專業的服務器，采用的服務器操作系統，可以提高系統的穩定性。也可以采用配置較高的計算機來做服務器，因為服務器要保存客戶端啟動鏡像和客戶端系統的回寫數據，要進行頻繁的數據讀寫操作，所以服務器的配置要求比較高。比如，要具有超大的內存，客戶端數量越多，內存的需求就越大，而且系統還要拿內存來進行數據緩存，以提高數據的讀寫速度，所以盡量配置更大的內存。同時，需要配備多塊固態硬盤來分配不同的工作，例如，系統盤和鏡像盤，可以使用一塊NVme固態硬盤分兩個區，一個區安裝操作系統和各種軟件，另一個分區作為系統鏡像存儲區，另外需要至少兩塊企業級SSD的大容量固態硬盤，作為教室計算機系統的回寫盤，用來存儲回寫數據。如果客戶端計算機的數量多，就需要更多的回寫盤，以提高系統的流暢度。服務器配置一塊萬兆網卡或一塊四千兆網口的網卡，用來提高系統的網絡帶寬，保證上百臺計算機啟動時的讀寫速度。交換機可利用學校的網絡交換機，至少為千兆交換機，如果服務器配置萬兆網卡，則需要具有萬兆接口的網絡交換機。教室計算機最好是硬件配置都是相同的計算機，可以提高響應速度，降低服務器的負荷。服務器操作系統可以是Win7，Win10，WindowsSever，為了系統的穩定性，推薦使用WindowsServer操作系統。為了提高可靠性，一般需要配置兩臺服務器，作為負載均衡，同時可以作為系統備份，在一臺服務器發生故障的時候，另一臺接替它的工作，保障系統的正常運行。
5新型多媒體教學系統的安裝和調試服務器的安裝和調試
服務器采用intel十一代酷睿i7以上的CPU，比如酷睿i711700K以上的處理器，帶機量50臺以內，終端服務器內存至少配備為32G，帶機量100臺，服務器內存至少應配備為64G，因為服務軟件要使用內存作為鏡像讀取的高速緩存，內存越大越好。系統盤可選用讀寫速度更快的NVme固態硬盤，容量為512G或更大?？煞譃閮蓚€分區，一個分區安裝操作系統，另外一個分區可作為鏡像盤，用來存儲客戶端計算機的系統鏡像。另外，視終端數多少，配置2到3塊或更多的sata接口的固態硬盤，由于需要進行頻繁的寫操作，最好選用企業級的SSD固態硬盤，提高系統的可靠性和保障硬盤的使用壽命?？蛻舳擞嬎銠C的安裝和調試。把一臺終端計算機，安裝操作系統和必要的軟件，建議客戶端計算機操作系統安裝Windows7，Windows7具有系統成熟、應用廣、系統比較簡潔、啟動快、運行也快的優點。如果計算機配置較高，或者對系統有更高的要求，也可以安裝Windows10。系統安裝完成后，安裝硬件驅動程序，安裝好計算機常用的軟件，比如，解壓軟件Winrar、視頻播放軟件，建議安裝萬能解壓K-litecodec即可。k-litecodec自帶媒體播放器，支持常見的所有視音頻格式，而且界面簡潔、功能強大、無廣告。安裝好教學必需的常用軟件，如Offcie的三件套，個別課程需要一些行業軟件，可根據需要進行安裝。還需要對系統進行一些優化和必要的設置，比如：卸載一些不必要的系統組件，關閉自動更新等等。安裝系統遠程管理軟件，然后將這臺計算機的系統做成系統鏡像，上傳服務器。這時候，客戶端計算機可設為PXE啟動，拔掉硬盤，此時，就可以網絡完成系統的啟動和運行?？蛻舳瞬僮飨到y一般為Windows7和Windows10，前者系統鏡像更小，啟動更快，同時具有良好的兼容性，所以推薦使用。客戶端計算機啟動后，在服務器端，可以對客戶端計算機進行重啟，關閉等控制操作，也可以遠程查看客戶計算機，必要的時候可以進行遠程操作，如圖2所示。系統的運行和管理。系統安裝調試好后，一般情況下可以自動運行，不需要進行人工干預，管理人員通過系統管理界面，可以看到系統的運行情況，包括服務器運行情況，終端運行情況，以及系統存儲空間，CPU占用，內存使用率，和網絡負載情況。如果有的教師需要安裝他自己需要的軟件，可以讓他安裝，下次啟動后，客戶端就會恢復到上次的狀態。但是，如果教師想保留所安裝的軟件，就需要管理員將系統鏡像進行一個保存[5]。
6結語
多媒體管理和維護工作是開展多媒體教學和學校教學工作的重要保障。本文通過利用物聯網技術，云存儲技術和網絡技術，構建了一套基于網絡的多媒體教學系統，具有系統架構清晰簡單、運行安全穩定可靠、管理維護方便等特點，解決了單機模式下的病毒傳播、系統穩定性差、管理維護工作強度高、費時費力等一系列問題，對于保障多媒體教學的順利開展，具有重要意義。
作者：王志獻 侯文紅 王關祥 單位：山東農業大學高級工程師