摘 要：为了解决传统多媒体教学设备系统稳定性差、容易感染病毒、不方便管理的问题，构建了云启动和本地运行模式的新型多媒体教学系统。通过优化服务器硬件配置和利用内存来做硬盘的高速缓存等技术手段，提高数据的读写速度。首先，优化服务器的配置，选用高性能的CPU、固态硬盘和大容量内存，以提高服务的性能；其次，使用WindowsServer服务器专用操作系统，提高系统的运行稳定性；再者，采用高速缓存技术，利用服务的内存作为硬盘的高速缓存，提高系统的读写速度，以满足几十上百台客户端同时读写的需要；同时，通过优化客户机系统镜像，卸载不需要的系统组件，关闭系统更新，精选安装必须的教学软件等措施，减小镜像的容量，提高启动速度。通过以上措施，达到系统启动速度快，运行稳定可靠，对保证学校的正常教学起到了积极的作用。
关键词;多媒体教学；管理维护；云启动
1多媒体教学系统的现状
多媒体教学作为一种先进的教学手段，在各级各类学校得到了广泛的应用和普及。多媒体以声音、视频、图形、图像、动画等多种手段呈现教学内容，具有形象生动的特点。能够提高学生的学习兴趣和注意力，成了目前主流的现代化教学手段,对于提高教学效果和教学质量起到了重要的作用[1]。在高等学校，教师利用多媒体教学手段进行教学已经成为一种常态，多媒体教学系统已经不可或缺，教师进行教学已经离不开多媒体教学系统了，因为教师的备课，板书等等教学内容都在PPT课件中，如果多媒体教学系统出现故障，就会影响教学活动的正常开展。在山东农业大学，共有201间大大小小不同的教室，目前，几乎所有的教室已经配备先进的多媒体教学设备，具有高配置的计算机、激光投影仪、网络中控设备、扩音系统和多媒体机柜，每个教学区都配备了多名专门的多媒体教学设备管理人员，负责多媒体教学设备的使用管理、设备维护[2]。由于多媒体教学设备使用的人员流动性大，操作水平不一，而使用频率又非常高，因此多媒体教学系统的计算机硬件和操作系统出故障的频率比较高。所以，如何构建一套使用安全方便，维护便捷轻松的多媒体教学系统，是摆在教育技术工作人员面前的一个课题。
2当前多媒体教学系统的弊端
（1）计算机故障率高。当前，多媒体教学设备往往采用单机运行，由于设备使用人员比较复杂，教师教学使用移动硬盘或者U盘进行教学，由病毒等引起的系统问题层出不穷，轻者引起计算机运行缓慢，不断弹出各种广告弹窗，有的广告画面也很不雅观，不仅大大影响教学，同时也会影响学生身心健康。重者导致教学软件不能正常运行，甚至导致计算机死机重启，计算机不能顺利启动，这些问题都会大大影响教学的顺利进行。
（2）对多媒体管理人员的技术水平要求高，人员数量需求高。由于计算机维护工作量大，对多媒体管理人员的技术水平要求比较高，需要的人员数量也比较大，同时由于编制限制等原因，往往没有足够的管理人员和维护人员，一般采用有问题找专业的公司来维护，但这往往不能及时处理故障，管理人员只能采用调换教室等方式来暂时解决上课问题，但由此教师会有意见，同时也会影响课堂教学的教学正常开展。
（3）多媒体计算机维护的时间成本和经济成本大。由于计算机故障率高，需要社会的专业公司来进行计算机的软硬件设备维护，所以造成结果：一是，响应不及时，从而影响教学。由于公司维护人员往往离学校很远，甚至是在另外一个城市，所以一旦有问题需要解决，不能得到及时的响应，他们赶过来需要大量的时间和交通费用。二是，每年需要大量的经费来聘请专业公司进行维护，经济成本很高[3]。
3解决多媒体设备管理和维护的方法和途径
当前，物联网、云存储、云计算等新技术的不断出现和快速发展，是电子技术、计算机技术和网络技术飞速发展的结果。如何利用这些最先进的技术，为教育技术服务，为学校的教学、管理服务，是摆在教育技术工作者面前的一项任务。本文就试图探讨如何利用物联网、云存储和云桌面等新技术，构建一套多媒体教学新型系统，来解决传统单机模式所具有的弊端，新型的计算机教学系统采用PXE启动模式，PXE是prebootexecuteenvironment英文缩写，是Intel提出来的一项用于通过网络来引导系统的标准。客户端计算机可以不安装硬盘，采用网络引导模式，而用于启动的系统镜像保存在服务器上，这个镜像客户端计算机无法修改，所以具有很高的安全性，不会受到病毒的侵害，这种启动方式，完全依赖网络，对网络的速度和服务器要求都比较高。另外一种方式，客户机安装固态硬盘，用于保存启动镜像，这样计算机启动不完全依赖网络和服务器，具有启动速度快，安全可靠的优点，但它虽然是本地启动，但它不同于单机运行的客户机，它的启动镜像不会被篡改，也具有很高的系统安全性，同时，管理软件会检查本机镜像和服务器端镜像的一致性，如果检查结果为不一致，则会在后台进行同步操作，将服务器端的镜像同步到本地，下次启动的镜像就会和服务端完全一致，这样如果进行系统更新，软件安装和维护等操作，只需要将服务端的镜像进行更新即可，所有客户端计算机会在启动后自动更新启动镜像和服务器一致，这样维护工作就变得极其简单高效。同时这种模式可以切换云启动和本地启动，在本地镜像遭到破坏无法启动的情况下，仍然可以通过网络进行云启动，从而保证了教学的顺利进行。系统特点：（1）节约经费，降低成本。本系统由于客户机可以不需要配置硬盘，且因为系统运行快，对电脑的配置要求也比较低，因此可以大幅度地降低系统成本，节约大量的经费。（2）系统运行快，安全稳定。本系统由于不需要安装杀毒软件，系统比较精简，运行速度快，而且由于启动镜像在服务器，客户端无法改写，所以保证系统的安全性和可靠性。（3）管理和维护方便。本系统可以对客户端计算机进行远程管理和所有操作，方便及时帮助教师处理在教学中的各种问题。（4）提高管理和维护效率。由于本系统大大降低了非硬件的故障率，而且通过远程管理等手段提高了管理和维护效率，可以大大减少管理和维护人员的数量，降低了管理人员的工作强度，只需配备少量技术人员即可。（5）教学资源云存储，做到资源共享。可以将各种教学资源存储到本系统的云存储系统里，供教师上课随时调用，也可以为每位教师分配私有的存储空间，教师可以将自己的上课的资料和课件存储到私人空间里，避免教师上课携带U盘的麻烦，而且，也杜绝了病毒通过U盘和移动硬盘等便携媒体传播病毒的途径[4]。
4新型多媒体教学系统的构成
新的多媒体教学系统由服务器，交换机，教室多媒体计算机和管理工作站等组成，如图1所示。服务器提供终端计算云启动服务和进行终端管理，是整套系统的核心，硬件要求一般是配置比较高的，有条件的可以配置专业的服务器，采用的服务器操作系统，可以提高系统的稳定性。也可以采用配置较高的计算机来做服务器，因为服务器要保存客户端启动镜像和客户端系统的回写数据，要进行频繁的数据读写操作，所以服务器的配置要求比较高。比如，要具有超大的内存，客户端数量越多，内存的需求就越大，而且系统还要拿内存来进行数据缓存，以提高数据的读写速度，所以尽量配置更大的内存。同时，需要配备多块固态硬盘来分配不同的工作，例如，系统盘和镜像盘，可以使用一块NVme固态硬盘分两个区，一个区安装操作系统和各种软件，另一个分区作为系统镜像存储区，另外需要至少两块企业级SSD的大容量固态硬盘，作为教室计算机系统的回写盘，用来存储回写数据。如果客户端计算机的数量多，就需要更多的回写盘，以提高系统的流畅度。服务器配置一块万兆网卡或一块四千兆网口的网卡，用来提高系统的网络带宽，保证上百台计算机启动时的读写速度。交换机可利用学校的网络交换机，至少为千兆交换机，如果服务器配置万兆网卡，则需要具有万兆接口的网络交换机。教室计算机最好是硬件配置都是相同的计算机，可以提高响应速度，降低服务器的负荷。服务器操作系统可以是Win7，Win10，WindowsSever，为了系统的稳定性，推荐使用WindowsServer操作系统。为了提高可靠性，一般需要配置两台服务器，作为负载均衡，同时可以作为系统备份，在一台服务器发生故障的时候，另一台接替它的工作，保障系统的正常运行。
5新型多媒体教学系统的安装和调试服务器的安装和调试
服务器采用intel十一代酷睿i7以上的CPU，比如酷睿i711700K以上的处理器，带机量50台以内，终端服务器内存至少配备为32G，带机量100台，服务器内存至少应配备为64G，因为服务软件要使用内存作为镜像读取的高速缓存，内存越大越好。系统盘可选用读写速度更快的NVme固态硬盘，容量为512G或更大。可分为两个分区，一个分区安装操作系统，另外一个分区可作为镜像盘，用来存储客户端计算机的系统镜像。另外，视终端数多少，配置2到3块或更多的sata接口的固态硬盘，由于需要进行频繁的写操作，最好选用企业级的SSD固态硬盘，提高系统的可靠性和保障硬盘的使用寿命。客户端计算机的安装和调试。把一台终端计算机，安装操作系统和必要的软件，建议客户端计算机操作系统安装Windows7，Windows7具有系统成熟、应用广、系统比较简洁、启动快、运行也快的优点。如果计算机配置较高，或者对系统有更高的要求，也可以安装Windows10。系统安装完成后，安装硬件驱动程序，安装好计算机常用的软件，比如，解压软件Winrar、视频播放软件，建议安装万能解压K-litecodec即可。k-litecodec自带媒体播放器，支持常见的所有视音频格式，而且界面简洁、功能强大、无广告。安装好教学必需的常用软件，如Offcie的三件套，个别课程需要一些行业软件，可根据需要进行安装。还需要对系统进行一些优化和必要的设置，比如：卸载一些不必要的系统组件，关闭自动更新等等。安装系统远程管理软件，然后将这台计算机的系统做成系统镜像，上传服务器。这时候，客户端计算机可设为PXE启动，拔掉硬盘，此时，就可以网络完成系统的启动和运行。客户端操作系统一般为Windows7和Windows10，前者系统镜像更小，启动更快，同时具有良好的兼容性，所以推荐使用。客户端计算机启动后，在服务器端，可以对客户端计算机进行重启，关闭等控制操作，也可以远程查看客户计算机，必要的时候可以进行远程操作，如图2所示。系统的运行和管理。系统安装调试好后，一般情况下可以自动运行，不需要进行人工干预，管理人员通过系统管理界面，可以看到系统的运行情况，包括服务器运行情况，终端运行情况，以及系统存储空间，CPU占用，内存使用率，和网络负载情况。如果有的教师需要安装他自己需要的软件，可以让他安装，下次启动后，客户端就会恢复到上次的状态。但是，如果教师想保留所安装的软件，就需要管理员将系统镜像进行一个保存[5]。
6结语
多媒体管理和维护工作是开展多媒体教学和学校教学工作的重要保障。本文通过利用物联网技术，云存储技术和网络技术，构建了一套基于网络的多媒体教学系统，具有系统架构清晰简单、运行安全稳定可靠、管理维护方便等特点，解决了单机模式下的病毒传播、系统稳定性差、管理维护工作强度高、费时费力等一系列问题，对于保障多媒体教学的顺利开展，具有重要意义。
作者：王志献 侯文红 王关祥 单位：山东农业大学高级工程师