CN103942992A - 基于云技术的显微镜网络教学互动方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于云技术的显微镜网络教学互动方法及其系统，该方法是将云计算服务器、老师端计算机和学生端的瘦客户机相连组成的千兆网络，形成一个基于云技术的显微镜网络教学互动系统。该系统包括虚拟老师单元、虚拟学生单元和云计算服务器单元；云计算服务器单元包括定制模块、病毒库同步模块、虚拟终端无病毒模块、流量控制模块、系统还原模块、个性化磁盘模块、补丁管理模块、软件群发模块、外设访问控制模块、上网监控模块、行为监控模块和云计算服务器接口API模块。本发明的互动方法构思合理，实施简单、方便；本发明的互动系统结构简单、合理，通过增加云计算服务器单元，提升了显微镜网络教学互动系统的教学管理性能及稳定可靠性。

Description

基于云技术的显微镜网络教学互动方法及其系统

技术领域

本发明涉及网络教学技术领域，尤其涉及一种基于云技术的显微镜网络教学互动方法及其系统。

背景技术

显微镜网络教学互动系统，是为针对学校的显微镜生物医学教学提供的一个很好的教学手段，能实现师生之间高速和高分辨率的实时图像共享以及文字、语音交流，老师可以随时观察和控制所有学生的显微镜图像与电脑屏幕图像，并能进行各种数字示教，教师和学生在图像、语音和文字的实时共享和互动，极大地推动了学校医学实验室的数码显微镜多媒体形态教学。但这种常规显微镜网络教学互动系统也有一定局限性，如系统软件安装和升级费时费力、网络安全性严峻、终端管理复杂、稳定性差、资源使用效率低、能耗大、不环保、不能个性化管理、控制管理弱等问题。

随着云计算技术的不断发展和云计算应用的不断扩展，以云计算技术为解决方案已对人们的工作生活产生深刻影响，各行各业都在开始研发和部署能适用于本行业的各种云方案，包括公有云、私有云、混合云等，以解决常规终端技术无法达到、成本高、管理困难、复杂、安全性低、维护成本高等众多问题，并对云计算的推广使用取得了很大进展。

发明内容

为了解决上述的现有显微镜网络教学互动系统存在的问题，本发明提供了一种在显微镜网络教学互动系统的基础上，增加云计算服务器，能够解决常规终端技术无法达到、成本高、能耗大、管理困难、复杂、安全性低、维护成本高等众多问题的基于云技术的显微镜网络教学互动方法及其系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的基于云技术的显微镜网络教学互动方法，包括以下步骤：(1)通过由千兆交换机和超六类线将云计算服务器与老师端计算机和若干台学生端的瘦客户机相连组成的千兆网络，形成一个基于云技术的显微镜网络教学互动系统；(2)启动云计算服务器，通过网络启动老师端和学生端的虚拟操作系统，启动后由云计算服务器推送预先定制的虚拟操作系统；(3)上述步骤(2)中所述虚拟操作系统推送完成后，启动老师端和每个学生端的显微镜数码系统，通过各自的屏幕显示应用程序界面和显微镜图像，教师机和学生机进行正常显微镜网络教学互动系统的教学，显微教学互动过程中通过云计算服务器进行各种云管理和控制。

所述基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：所述步骤(1)中的老师端采用独立计算机或与所述云计算服务器合用一台计算机。

所述基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：所述步骤(2)中所述云计算服务器推送的虚拟操作系统可驻留在老师和学生端机，每次启动时进行系统比较，保持同步和同一，也可以每次启动推送全新虚拟操作系统；所述云计算服务器推送的虚拟操作系统包括定制和预安装的各种应用软件的启动。

所述基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：所述步骤(3)中所述云计算服务器的各种云管理和控制可通过网络服务接口在老师端进行各种操作，形成云计算功能和显微镜网络教学互动系统的无缝整合。

所述基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：所述老师端和学生端的虚拟操作系统由所述云计算服务器定制，网络开机启动和云系统推送安装；所述老师端和学生端的虚拟操作系统的应用软件由所述云计算服务器进行预制安装，老师和学生登陆按照域管理方式进行登录，登陆后由云计算服务器分配对应数据储存空间和个性化磁盘供登陆老师和学生的数据云存储，使每个老师和学生拥有自己的云数据空间。

所述基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：所述云计算服务器的云管理功能可通过老师端系统应用软件进行，所述老师端应用软件通过调用所述云计算服务器以网络服务形式提供的接口API，使通过所述云计算服务器管理的所有功能，也可通过虚拟老师端来直接调用；所述云计算服务器的云管理功能包括进行病毒库同步、终端无病毒、流量控制、系统还原、个性化安全磁盘、补丁管理、虚拟操作系统定制、快速部署、软件群发、外设访问控制、虚拟终端应用软件限制、上网监控、行为监控、集中管理和虚拟终端可控可管。

一种基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：包括彼此通过网络连接通信的虚拟老师单元、虚拟学生单元和云计算服务器单元；

所述虚拟老师单元连接老师端显微镜并控制该显微镜的摄像头的各种参数，同时进行各项老师端互动操作；所述虚拟学生端单元用于连接各自的学生端显微镜并控制显微镜摄像头的各种参数，同时，进行各项学生端互动操作；所述云计算服务器单元包括定制模块、病毒库同步模块、虚拟终端无病毒模块、流量控制模块、系统还原模块、个性化磁盘模块、补丁管理模块、软件群发模块、外设访问控制模块、上网监控模块、行为监控模块和云计算服务器接口API模块；所述定制模块用于完成所述虚拟老师单元和虚拟学生单元的定制，通过网络启动所述虚拟老师单元和虚拟学生单元以及应用程序的运行；所述病毒库同步模块用于保证和支持虚拟终端在重启之后，系统干净稳定；所述虚拟终端无病毒模块用于负责虚拟终端的软件病毒检测、扫描、杀毒；所述流量控制模块用于针对网络中各虚拟操作系统的数据上传和数据下载进行控制；所述系统还原模块用于保证重启后能还原每个虚拟操作系统数据；所述个性化磁盘模块用于支持在对虚拟终端定制个性化磁盘，将资料存入磁盘中，在局域中任意一台虚拟终端登录个性化磁盘便可得到使用者存入资料，实现资料随身走的目的；所述补丁管理模块用于负责网络中所有终端的安全补丁升级，保证机器及时打上最新的安全补丁，防止安全漏洞被利用；快速部署模块完成一台虚拟终端部署好后，其它虚拟终端接入即可使用虚拟化；所述软件群发模块用于选择任意一台工作主机，以超级管理员权限进行软件安装并保存到操作系统镜像文件中；所述外设访问控制模块用于针对常见的外设端口类型进行监控；所述应用软件限制模块用于全面控制虚拟终端上安装的应用软件类型，普通用户未经过许可而自行安装的软件在操作系统网络重启后将自动还原；所述上网监控模块用于支持记录终端使用者的上网历史；所述行为监控模块用于支持启动云虚拟操作系统后台截屏监控，能够定时截取客户端屏幕内容并上传到云计算服务器；所述集中管理模块用于管理平台界面体现所有终端，显示其在线和运行状态，并可网络控制关机、重启和远程控制等；所述云计算服务器接口API模块用于提供所有云功能软件模块的接口，以网络服务的形式提供，通过显微镜网络教学互动系统中老师端应用软件的编程和调用，使老师能直接在老师端屏幕选用云计算服务器的任何功能模块，实现显微镜网络教学互动系统与云计算技术各功能使用的无缝整合。

所述基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：所述虚拟老师端单元的老师端互动操作包括进行广播示教、实时监控、给每个学生端分发作业、进行班级教室的数码考试、进行互动教室的设置、控制和学生的互动操作、进行课件的制作、进行各种显微镜图像处理和图像分析；所述广播示教包括广播老师端图像、老师端屏幕、任一学生端图像和任一学生端屏幕；所述实时监控包括监控学生端图像和学生端屏幕、语音交流和分组交流。

所述基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：所述虚拟老师端单元的老师端互动操作包括显微镜图像的动态显示、图像放大、图像调整、图像捕捉、录像录屏、与老师端进行语音短信交流、接收老师端下发的作业、完成提交作业、线上申请语音交流和镜下图像讨论以及进行各种图像处理、图像测量、图像分析。

所述基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其中：所述上网监控模块记录的上网历史包括HTTP上网URL连接信息及时间情况等，同时遵循国家监管部门的要求保留60天的记录。

有益效果：

本发明基于云技术的显微镜网络教学互动方法构思巧妙、合理，实施简单、方便，其在现有显微镜网络教学互动系统的结构基础上，通过云计算技术的集成，实现显微镜网络教学互动系统的虚拟终端云部署、替换学生机为瘦客户端以降低成本和功耗、学生信息及数据的云存储、学生端硬件的云控制、软件的统一云管理和安装升级、实现显微镜网络教学互动系统的云虚拟终端高度可控可管和无缝整合，适于推广与应用。

本发明基于云技术的显微镜网络教学互动系统结构设计简单、合理，在显微镜网络教学互动系统的基础上，增加云计算服务器单元，提升了显微镜网络教学互动系统的教学管理性能及稳定可靠性；云计算服务器单元的各种功能使用可以通过虚拟老师端单元的应用软件进行，虚拟老师端单元的应用软件通过调用云计算服务器单元以网络服务形式提供的接口API模块，使通过云计算服务器单元管理的所有功能，也可通过虚拟老师端单元来直接调用，这些功能在虚拟老师端单元的应用软件的界面上就可见和可选，这样不需要通过对云计算服务器单元的人工操作，而是只通过在老师端单元的应用软件界面上的操作，就可以完成云计算服务器单元的各种操作控制功能，实现显微镜网络教学互动系统与云计算技术各功能使用的无缝整合；同时，该云计算服务器单元有若干针对显微镜网络教学互动系统的云管理功能模块，能够解决常规终端技术无法达到、成本高、能耗大、管理困难、复杂、安全性低、维护成本高等众多问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明基于云技术的显微镜网络教学互动系统的结构框图；

图2为本发明基于云技术的显微镜网络教学互动系统的硬件实施示意图；

图3为本发明基于云技术的显微镜网络教学互动系统的功能框图。

具体实施方式

本发明基于云技术的显微镜网络教学互动方法，包括以下步骤：

(1)、首先，通过由千兆交换机和超六类线将云计算服务器与老师端计算机和若干台学生端的瘦客户机相连组成的千兆网络，形成一个基于云技术的显微镜网络教学互动系统；

(2)、启动云计算服务器，通过网络启动老师端和学生端机的虚拟操作系统，启动后由云计算服务器推送预先定制的虚拟操作系统；

(3)、上述步骤(2)中虚拟操作系统推送完成后，启动老师端和每个学生端的显微镜数码系统，通过各自的屏幕显示应用程序界面和显微镜图像，教师机和学生机可进行正常显微镜网络教学互动系统的教学，显微教学互动过程中可通过云计算服务器进行各种云管理和控制；

其中，上述步骤(1)中的老师端采用独立计算机或与云计算服务器合用一台计算机。上述步骤(2)中云计算服务器推送的虚拟操作系统可驻留在老师和学生端机，每次启动时进行系统比较，保持同步和同一，也可以每次启动推送全新虚拟操作系统；云计算服务器推送的虚拟操作系统包括定制和预安装的各种应用软件的启动。上述步骤(3)中云计算服务器的各种云管理和控制可通过网络服务接口在老师端进行各种操作，形成云计算功能和显微镜网络教学互动系统的无缝整合，其中，云计算服务器对显微镜网络教学互动系统的虚拟终端(即学生端和老师端)管理包括可进行病毒库同步、终端无病毒、流量控制、系统还原、个性化安全磁盘、补丁管理、虚拟操作系统定制、快速部署、软件群发、外设访问控制、虚拟终端应用软件限制、上网监控、行为监控、集中管理、虚拟终端可控可管等。

如图1至3所示，本发明基于云技术的显微镜网络教学互动系统，包括彼此通过千兆网络连接通信的虚拟老师单元10、虚拟学生单元20和云计算服务器单元30。

虚拟老师端单元10连接老师端显微镜并控制该显微镜的摄像头的各种参数；其中，该虚拟老师端单元10能进行广播示教，即包括广播老师端图像、老师端屏幕、任一学生端图像和任一学生端屏幕；也能实时监控，即包括监控学生端图像和学生端屏幕，可语音交流、分组交流，能给每个学生端分发作业，进行班级教室的数码考试，进行互动教室的设置，控制和学生的互动操作；同时，能进行课件的制作，还能进行各种显微镜图像处理和图像分析等。

虚拟学生端单元20连接各自的学生端显微镜并控制该显微镜摄像头的各种参数，进行显微镜图像的动态显示、图像放大、图像调整和图像捕捉，能够录像录屏，可和老师端进行语音短信交流，接收老师端下发的作业和完成提交作业，可线上申请语音交流和镜下图像讨论，也可进行各种图像处理、图像测量、和图像分析等。

云计算服务器单元30包括定制模块301、病毒库同步模块302、虚拟终端无病毒模块303、流量控制模块304、系统还原模块305、个性化磁盘模块306、补丁管理模块307、软件群发模块308、外设访问控制模块309、上网监控模块310、行为监控模块311和云计算服务器接口API模块312。

定制模块301用于完成显微镜网络教学互动系统中虚拟老师端和虚拟学生端系统的定制，通过网络启动虚拟老师端系统和虚拟学生端系统以及应用程序的运行；

病毒库同步模块302用于保证和支持虚拟终端在重启之后，系统干净稳定；

虚拟终端无病毒模块303用于负责虚拟终端的软件病毒检测、扫描、杀毒；

流量控制模块304用于针对网络中各虚拟操作系统的数据上传和数据下载进行细致、全面的控制；

系统还原模块305用于保证重启后能还原每个虚拟操作系统数据；

个性化磁盘模块306用于支持在对虚拟终端定制个性化磁盘，将资料存入磁盘中，在局域中任意一台虚拟终端登录个性化磁盘便可得到使用者存入资料，实现资料随身走的目的；

补丁管理模块307用于负责网络中所有终端的安全补丁升级，保证机器及时打上最新的安全补丁，防止安全漏洞被利用；

快速部署模块308用于完成一台虚拟终端部署好后，其它虚拟终端接入即可使用虚拟化；

软件群发模块309可选择任意一台工作主机，以超级管理员权限进行软件安装并保存到操作系统镜像文件中，其他的所有虚拟操作系统重启后就自动拥有了该软件，无需自行安装，不会出现软件冲突、无法安装的情况；

外设访问控制模块310用于针对常见的外设端口类型(USB、串口、并口、光驱等)进行监控；

应用软件限制模块311用于全面控制虚拟操作系统终端上安装的应用软件类型，普通用户未经过许可而自行安装的软件在操作系统网络重启后将自动还原；

上网监控模块312用于支持记录终端使用者的上网历史，包括HTTP上网URL连接信息以及时间情况等，遵循国家监管部门的要求保留60天的记录；

行为监控模块313用于支持启动云虚拟操作系统后台截屏监控，能够定时截取客户端屏幕内容，并上传到云计算服务器；

集中管理模块314用于管理平台界面体现所有终端，显示其在线和运行状态，并可网络控制关机、重启和远程控制等；

云计算服务器接口API模块315用于提供了所有云功能软件模块的接口，以网络服务的形式提供，通过显微镜网络教学互动系统中老师端应用软件的编程和调用，使老师能直接在老师端屏幕选用云计算服务器的任何功能模块，实现显微镜网络教学互动系统与云计算技术各功能使用的无缝整合。

本发明基于云技术的显微镜网络教学互动方法构思巧妙、合理，实施简单、方便，其中，在现有显微镜网络教学互动系统的结构基础上，通过云计算技术的集成，实现显微镜网络教学互动系统的虚拟终端云部署、替换学生机为瘦客户端以降低成本和功耗、学生信息及数据的云存储、学生端硬件的云控制、软件的统一云管理和安装升级、实现显微镜网络教学互动系统的云虚拟终端高度可控可管和无缝整合，适于推广与应用。

本发明基于云技术的显微镜网络教学互动系统在显微镜网络教学互动系统结构设计简单、合理，增加云计算服务器单元，该云计算服务器单元有若干针对显微镜网络教学互动系统的云管理功能模块，能够解决常规终端技术无法达到、成本高、能耗大、管理困难、复杂、安全性低、维护成本高等众多问题。

Claims (10)

1.一种基于云技术的显微镜网络教学互动方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过由千兆交换机和超六类线将云计算服务器与老师端计算机和若干台学生端的瘦客户机相连组成的千兆网络，形成一个基于云技术的显微镜网络教学互动系统；

(2)启动云计算服务器，通过网络启动老师端和学生端的虚拟操作系统，启动后由云计算服务器推送预先定制的虚拟操作系统；

(3)上述步骤(2)中所述虚拟操作系统推送完成后，启动老师端和每个学生端的显微镜数码系统，通过各自的屏幕显示应用程序界面和显微镜图像，教师机和学生机进行正常显微镜网络教学互动系统的教学，显微教学互动过程中通过云计算服务器进行各种云管理和控制。

2.如权利要求1所述的基于云技术的显微镜网络教学互动方法，其特征在于：所述步骤(1)中的老师端采用独立计算机或与所述云计算服务器合用一台计算机。

3.如权利要求1所述的基于云技术的显微镜网络教学互动方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述云计算服务器推送的虚拟操作系统可驻留在老师和学生端机，每次启动时进行系统比较，保持同步和同一，也可以每次启动推送全新虚拟操作系统；所述云计算服务器推送的虚拟操作系统包括定制和预安装的各种应用软件的启动。

4.如权利要求1所述的基于云技术的显微镜网络教学互动方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述云计算服务器的各种云管理和控制可通过网络服务接口在老师端进行各种操作，形成云计算功能和显微镜网络教学互动系统的无缝整合。

5.如权利要求1所述的基于云技术的显微镜网络教学互动方法，其特征在于：所述老师端和学生端的虚拟操作系统由所述云计算服务器定制，网络开机启动和云系统推送安装；

所述老师端和学生端的虚拟操作系统的应用软件由所述云计算服务器进行预制安装，老师和学生登陆按照域管理方式进行登录，登陆后由云计算服务器分配对应数据储存空间和个性化磁盘供登陆老师和学生的数据云存储，使每个老师和学生拥有自己的云数据空间。

6.如权利要求3所述的基于云技术的显微镜网络教学互动方法，其特征在于：所述云计算服务器的云管理功能可通过老师端系统应用软件进行，所述老师端应用软件通过调用所述云计算服务器以网络服务形式提供的接口API，使通过所述云计算服务器管理的所有功能，也可通过虚拟老师端来直接调用；

所述云计算服务器的云管理功能包括进行病毒库同步、终端无病毒、流量控制、系统还原、个性化安全磁盘、补丁管理、虚拟操作系统定制、快速部署、软件群发、外设访问控制、虚拟终端应用软件限制、上网监控、行为监控、集中管理和虚拟终端可控可管。

7.一种基于权利要求1至6任一所述的基于云技术的显微镜网络教学互动方法的基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其特征在于：包括彼此通过网络连接通信的虚拟老师单元、虚拟学生单元和云计算服务器单元；

所述虚拟老师单元连接老师端显微镜并控制该显微镜的摄像头的各种参数，同时进行各项老师端互动操作；

所述虚拟学生端单元用于连接各自的学生端显微镜并控制显微镜摄像头的各种参数，同时，进行各项学生端互动操作；

所述云计算服务器单元包括定制模块、病毒库同步模块、虚拟终端无病毒模块、流量控制模块、系统还原模块、个性化磁盘模块、补丁管理模块、软件群发模块、外设访问控制模块、上网监控模块、行为监控模块和云计算服务器接口API模块；所述定制模块用于完成所述虚拟老师单元和虚拟学生单元的定制，通过网络启动所述虚拟老师单元和虚拟学生单元以及应用程序的运行；所述病毒库同步模块用于保证和支持虚拟终端在重启之后，系统干净稳定；所述虚拟终端无病毒模块用于负责虚拟终端的软件病毒检测、扫描、杀毒；所述流量控制模块用于针对网络中各虚拟操作系统的数据上传和数据下载进行控制；所述系统还原模块用于保证重启后能还原每个虚拟操作系统数据；所述个性化磁盘模块用于支持在对虚拟终端定制个性化磁盘，将资料存入磁盘中，在局域中任意一台虚拟终端登录个性化磁盘便可得到使用者存入资料，实现资料随身走的目的；所述补丁管理模块用于负责网络中所有终端的安全补丁升级，保证机器及时打上最新的安全补丁，防止安全漏洞被利用；快速部署模块完成一台虚拟终端部署好后，其它虚拟终端接入即可使用虚拟化；所述软件群发模块用于选择任意一台工作主机，以超级管理员权限进行软件安装并保存到操作系统镜像文件中；所述外设访问控制模块用于针对常见的外设端口类型进行监控；所述应用软件限制模块用于全面控制虚拟终端上安装的应用软件类型，普通用户未经过许可而自行安装的软件在操作系统网络重启后将自动还原；所述上网监控模块用于支持记录终端使用者的上网历史；所述行为监控模块用于支持启动云虚拟操作系统后台截屏监控，能够定时截取客户端屏幕内容并上传到云计算服务器；所述集中管理模块用于管理平台界面体现所有终端，显示其在线和运行状态，并可网络控制关机、重启和远程控制等；所述云计算服务器接口API模块用于提供所有云功能软件模块的接口，以网络服务的形式提供，通过显微镜网络教学互动系统中老师端应用软件的编程和调用，使老师能直接在老师端屏幕选用云计算服务器的任何功能模块，实现显微镜网络教学互动系统与云计算技术各功能使用的无缝整合。

8.如权利要求7所述的基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其特征在于：所述虚拟老师端单元的老师端互动操作包括进行广播示教、实时监控、给每个学生端分发作业、进行班级教室的数码考试、进行互动教室的设置、控制和学生的互动操作、进行课件的制作、进行各种显微镜图像处理和图像分析；

所述广播示教包括广播老师端图像、老师端屏幕、任一学生端图像和任一学生端屏幕；所述实时监控包括监控学生端图像和学生端屏幕、语音交流和分组交流。

9.如权利要求7所述的基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其特征在于：所述虚拟老师端单元的老师端互动操作包括显微镜图像的动态显示、图像放大、图像调整、图像捕捉、录像录屏、与老师端进行语音短信交流、接收老师端下发的作业、完成提交作业、线上申请语音交流和镜下图像讨论以及进行各种图像处理、图像测量、图像分析。

10.如权利要求7所述的基于云技术的显微镜网络教学互动系统，其特征在于：所述上网监控模块记录的上网历史包括HTTP上网URL连接信息及时间情况等，同时遵循国家监管部门的要求保留60天的记录。