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奉贤中学附属小学 姚嘉祺
为了全面贯彻习近平总书记对新型冠状病毒肺炎疫情防控的重要指示精神，落实市、区教育局有关文件要求，充分发挥“互联网+教育”的作用。同时新冠肺炎疫情打破了学校常规的教育教学形式。
为了保证学生在这个特殊的时间中在家也能充分感受到信息科技学科的魅力，我在此研究出了一整套系统理论环境可以解决信息科技在在线课堂教学时遇到的最大的问题——学生的设备不统一或者没有设备。最大程度上服务好信息科技课堂在线教学。
在此背景下，此套环境总体结构以堡垒机这种可以进行多人远程登录操作为主体，配合多种远程控制以及远程开机等方法组合而成。最后与钉钉和腾讯会议等常用的在线教学软件进行结合。为信息科技的在线教学增添一份力量。
本套系统环境所涉及到的相关思路和探究方法也可以为同类研究参考。
关键词：信息科技学科；在线教学；远程上课环境；
目 录
信息科技目前线上课堂的主要教学方式由于受限于例如教材不统一、教学软件不一样、学生设备不统一等原因，无法正常采用与教室中上机的方式进行教学。现在一般采用市空中课堂观看的方式与学生进行互动教学。这种方式有利也有弊，观看空中课堂可以很好的为学生学习信息科技中的内容进行模仿，可以通过拖动进度条反复观看操作，更容易掌握知识点。但也并不是全部的同学都能做到这一点。
在这些原因当中，最常见的问题还是莫过于设备不统一。在线下教学时，通过网络软件可以清晰的看到学生的操作和屏幕上的画面，适当时可以进行指导。而在线上教学时，受限于设备、网络与软件等因素。实际上只能由空中课堂或者老师进行示范过程，无法做到与学生的点对点交流和指导。
信息科技学科目前教学年级为三年级，是一个刚好接触各类电子产品的时候，往往他们能够掌握手机、平板、电脑等电子产品的使用。所以只要通过一定的指导，将一套可行的上机系统教给学生进行学习使用，就能恢复与线下教学无异的教学方式。更好的使用信息化手段服务教育教学。
本套远程上机环境采用的软件包括JumpServer堡垒机、向日葵远程开机、极域电子教室系统组成。系统方面包括EXSI虚拟机系统、windows 2012 server版、ikuai网络路由系统。
本环境在技术上均采用成熟并可行的软件与系统构成，可以有效地组织起学生与教室在家的信息科技在线课堂教学。
现如今所有的设备上都有浏览器这一工具，所以本系统遵循最大兼容性原则，选择每位学生都能使用的方式进行上机操作，所以最终采用了堡垒机使用网页的形式进行教学。
本套系统通过安全的网络部署，使用虚拟机中的网络路由系统单独将教室学生机网络形成一个隔离空间并且仅能通过堡垒机进行访问，这样能有效防止往来的网络安全威胁。本环境中采用的软件也均为开源系统和市面上成熟的远程方面的软件，可以进行三级等保的验证需求，最大程度上保证了师生和校园的网络安全。
图3.1.1远程上机环境拓扑图
在完成以上环境部署之后便需要对环境中的各项软件与硬件进行设置来达到预期效果。
3.2.1 exsi虚拟机系统设置
EXSI是一套由VMWARE公司开发的虚拟机系统，我们可以通过部署该套系统来达到节省成本的目的，无需多采购硬件设备进行多次部署即可完成学生的远程上机。
本套系统在登入后需要在导航器-虚拟机中进行创建虚拟机。本套环境需要安装起码两套系统，一套是基于CentOS7的jumpsever堡垒机，另一套为ikuai软路由系统。
图3.2.1.1 exsi登录界面
两套系统分别通过官网进行下载镜像后部署安装系统配置均建议2核2G，完成后如下图所示.
图3.2.1.2 两套系统安装完成后的界面
3.2.2 ikuai路由系统设置
图3.2.2.1 ikuai界面
进入系统后需要对网卡进行绑定以及设备进行连接。首先进入网络设置再进入内外网设置，选择空闲网口或外网网口进行网卡的绑定，如下图。
图3.2.2.2 ikuai网卡绑定
最后需要对DHCP进行设置，这里选择网络设置，DHCP设置再选择DHCP服务端进行添加，建议客户端地址数量选择和学校计算机机房实体机数量相等，从管理角度上易于分配地址，具体如下图：
图3.2.2.3 DHCP设置
3.2.3 JumpServer堡垒机设置
在进行堡垒机设置前，我们首先需要对机房中所有的机器进行远程登陆开放和专用用户的设置。如图所示为windows系统下添加用户和开发远程登陆的Bat代码。
图3.2.3.1 实体机远程设置
设置好实体机后需要在堡垒机中完成系统用户的登记，登陆后单机左侧导航栏中的资产管理并选择系统用户。最后选择创建，将刚才使用脚本添加的用户导入系统中。如下图所示。
图3.2.3.2 堡垒机系统用户创建
在完成用户创建后就需要将计算机教室的电脑导入到系统当中，通过左侧导航栏的资产列表当中进行创建，IP主机名可以自定义为分配的学生姓名也可以是主机的最后一位ip地址。如下图所示。
图3.2.3.3 堡垒机中学生机导入
最后为了每个学生都能在课堂中拥有自己的主机，需要在系统中单独为每一个学生开设一个账户并分配一台指定的计算机。首先需要进入用户管理中的用户列表中进行创建，名称建议填写学生姓名，用户名建议填写学生学号，账户密码为统一的方便进行课堂管理。如下图所示：
图3.2.3.4 堡垒机中为学生分配账号
为每一个学生添加计算机是有必要的，这样可以有效防止学生上错计算机或者误操作。我们可以进入左侧导航栏中授权管理中的资产授权进行操作。首先需要添加一个授权，名称根据实际需要进行填写，最后在用户与用户组中将所有的学生添加进入，再进入资产或节点中将所有的计算机教室中的进行添加。完成后如下图所示：
图3.2.3.5 堡垒机中为学生添加授权
3.2.4 远程开机设置
远程开机也是远程在线教学必要的一部分，多台计算机长时间开启必然会造成能源浪费以及成本上涨，所以只有当需要上课时进行开机是有必要的。本环境采用了市面上成熟的向日葵进行远程开机，成本较低并且能够有效地完成开机需求。本套方案也可以采用网络设备自带的设备唤醒功能。
在完成向日葵开机盒子的购买后，我们需要将盒子以有线的方式连接至计算机房中的交换机上并由上文设置的路由系统进行分配IP地址后进行绑定操作，我们进入向日葵网页版的界面。选择设备管理中的开机设备。在通过绑定好的开机盒子中进行开机设置，如下图所示：
图3.2.4.1 开机设备的添加
当然我们也可以选择在实体机上已经安装好的极域电子教师系统进行批量开机。
在完成好设置后只需要点击设备右侧的开机即可完成开机，学生在开机后可以通过堡垒机系统对自己的电脑进行控制。
本套系统需要部署到外网进行使用，必然需要端口转发。这一点目前可以通过两种方式进行。第一种为通过向当地教育局信息办进行申请，由信息办对提供的主机地址和端口号进行开放设置，允许不在校的学生与老师能够使用系统。这种方法能够最大程度上保证师生使用计算机的流畅性与安全性。
第二种方式是通过学校采购云上服务器进行连接转发。与第一种方法相比第二种方法的有着不稳定性，会受到外部网络条件的局限，不能够保证多个班级同时进行上课。
在解决访问系统的问题后，我们登录系统，选择右上角的Web终端进行操作。
图3.3.1 学生使用网页进行登陆操作
随后在界面中选择已经在上文老师为学生分配好的机器进行操作，点击计算机并选择登录即可。如下图所示。
图3.3.2 学生使用对应的计算机进行操作。
在学生进行登陆时，教师也可以使用教室中安装的极域电子系统对每位学生进行观察和讲解，和我们线下进行教学基本无异。
而互动部分，教师可以通过钉钉在线课堂等形式与学生进行互动，学生打开摄像头，并通过麦克风可以对分配给他们计算机进行操作，而教师需要做的仅仅是在极域软件中为学生们打开分享屏幕，这样大家也都能看到参加互动的学生的屏幕。
“21世纪的人才，必须懂英语，会电脑。”、“电脑的普及始于儿童。”从上面的话可以看出，计算机知识的学习已经成为小学生课程的重要组成部分，这不仅对培养跨世纪人才具有现实意义，而且对提高我国的素质具有深远的意义。信息技术课程不同于其他小学课程，它是一门非常重要的课程实用科目。在学习过程中，要求学生掌握一定的计算机操作技能和技能。
由于新冠疫情的缘故，学校仍然没有复课，本套环境方案目前是理论实践方面没有问题，但实际因设计环境时作者不在学校所以部分设置并没有完成，故部分实际演示并不能实现。但总体上设计是没有问题的，正确操作后能够实现这套学生远程上机环境，极大程度上改善目前信息科技在线课堂中教学与互动中的不足。
[1] 周雪华.指导教师开展小学信息科技学科在线教学.现代教学,2020
[2] 周伟. 信息科技课堂教学中新技术应用探究.中小学信息技术教育,2013
注释：这是个探究信息科技在线教学的文章，图片删掉了，因为复制不出来，具体的我放在下面文件里了，想要看的可以自行查看
