vSphere環(huán)境下的在線學習系統(tǒng)設(shè)計初探

◆高宏卿 臧宏業(yè)

(河南師范大學教育技術(shù)學系)

vSphere環(huán)境下的在線學習系統(tǒng)設(shè)計初探

◆高宏卿 臧宏業(yè)

(河南師范大學教育技術(shù)學系)

一、問題的提出

近年來,隨著以 vSphere、Hyper-VTMCloud、hadoop等為代表的云計算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)世界的迅速應(yīng)用推廣,全球網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)理念和應(yīng)用模式正經(jīng)歷著巨大的變革。在這樣的時代背景下,我國遠程教育界也由最初關(guān)注云計算技術(shù)、理念逐步過渡到探索和研究云計算在教育領(lǐng)域的實際應(yīng)用。通過我們的研究不難發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的遠程教學還主要停留在以“教”為主的學生被動接受式教學方式上,以“學”為主的自主式探究式學習很難得到實現(xiàn),其主要原因是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境很難滿足自主式探究式學習所需要的網(wǎng)絡(luò)學習資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬,云計算的出現(xiàn)為我們提供了解決以上問題的方案。我們要以云計算技術(shù)為基礎(chǔ),以先進的學習理論和遠程教育理論為指導,系統(tǒng)地設(shè)計基于云計算技術(shù)的自主式探究式在線學習系統(tǒng),為學習者營造以“學”為主的遠程學習環(huán)境。

二、在線學習系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

目前,國內(nèi)大部分在線學習系統(tǒng)都是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建而成的,教學方法主要以視頻授課配合相關(guān)學習資料為主。雖然一般也都設(shè)有留言版、BBS論壇等互動交流模塊,但是很難脫離以“教”為主的教學模式,直接把教室授課照搬到網(wǎng)絡(luò)平臺上,這樣非常不利于學生個人素質(zhì)技能的培養(yǎng)。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的局限性,現(xiàn)有在線學習系統(tǒng)具有明顯的不足,難以為深入開展自主式探究式學習提供有效地支持,其主要表現(xiàn)如下:

1.網(wǎng)絡(luò)資源的不足

在線學習系統(tǒng)需要占用大量數(shù)據(jù)中心資源,這樣會加大數(shù)據(jù)中心建設(shè)的資金投入,嚴重還會因為網(wǎng)絡(luò)資源不足影響網(wǎng)絡(luò)的正常使用。

2.不適合以“學”為主的學習模式

現(xiàn)有在線學習系統(tǒng)注重課程資源建設(shè),資源多以開設(shè)課程的專題為單位。在內(nèi)容的組織上,學習系統(tǒng)往往是在課程欄目中簡單地堆砌培訓的信息或者資源,很難實現(xiàn)顯性知識及隱性知識的分享、積累與管理。因此,現(xiàn)有校內(nèi)在線學習系統(tǒng)的資源建設(shè)方式很難滿足以“學”為主的自主式探究式學習模式。

3.注重知識的傳輸,不注重傳輸結(jié)果

現(xiàn)有在線學習系統(tǒng)注重知識的傳輸,但沒有注意到知識傳輸后學生具體掌握情況。教學的結(jié)果應(yīng)該是學生掌握所學習的知識并可以使用所學習的技能,在線學習系統(tǒng)應(yīng)該更加注重學生的學習結(jié)果。

4.缺失教學評價體系

教學評價是指根據(jù)教學目標及其有關(guān)的標準,對教學活動進行系統(tǒng)的調(diào)查,確定其價值和優(yōu)缺點并據(jù)此予以調(diào)整的進程。在相應(yīng)的學習策略和學習方法的指導下創(chuàng)建的學習資源針對不同的學生和學習環(huán)境會產(chǎn)生不同的學習效果,學習資源在教學評價的指導下,可以根據(jù)學生的學習效果不斷進行調(diào)整以達到最優(yōu)化教學。教學評價直接關(guān)系到在線學習系統(tǒng)中學生的學習效果及系統(tǒng)的易用性和普及性。

三、vSphere對在線學習系統(tǒng)的有效支持

1.vSphere云操作系統(tǒng)

vSphere是VMware公司開發(fā)的業(yè)界第一款云操作系統(tǒng),它將數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變成極為簡化的云計算基礎(chǔ)架構(gòu),使數(shù)據(jù)中心能夠提供靈活可靠的 IT服務(wù)。vSphere使用虛擬化技術(shù)匯總多個系統(tǒng)間的基礎(chǔ)物理硬件資源,同時為數(shù)據(jù)中心提供大量虛擬資源。作為云操作系統(tǒng),vSphere可作為無縫和動態(tài)操作環(huán)境管理大型基礎(chǔ)架構(gòu) (例如,CPU、存儲器和網(wǎng)絡(luò))和復雜的數(shù)據(jù)中心。VMware vSphere由以下組件層構(gòu)成(見圖 1)。

圖 1 vSphere云操作系統(tǒng)基本架構(gòu)

2.vSphere對在線學習系統(tǒng)的有效支持

在線學習系統(tǒng)中最重要的部分是支持自主式探究式學習的學習資源,學生的一切學習活動都是建立在學習資源的基礎(chǔ)之上的。大量的學習資源對服務(wù)器來說是一個很大的負擔,大大增加了硬件設(shè)備的投入。將現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心通過 vSphere轉(zhuǎn)變成私有云環(huán)境,這樣學習系統(tǒng)并不是運行在單一服務(wù)器上,而是最大限度利用整個數(shù)據(jù)中心的空閑資源,并且 vSphere的虛擬化可以使學習系統(tǒng)對學習資源有超強的控制力,還可以減少因服務(wù)器當機、數(shù)據(jù)傳輸中斷和故障相關(guān)的任何潛在損失。通過服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源的全面虛擬化來動態(tài)分配資源,這樣可以最大程度的來提高程序執(zhí)行效益。通過虛擬化,整個數(shù)據(jù)中心相當于一個完整的整體,這樣可以最大化的分配現(xiàn)有空閑資源,增加網(wǎng)絡(luò)資源的利用率,節(jié)約數(shù)據(jù)中心的設(shè)備投入。

vSphere對應(yīng)用系統(tǒng)屏蔽服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的復雜性,使師生能夠更加方便快捷的使用在線學習系統(tǒng)。同時,vSphere通過服務(wù)級別自動化自動強制執(zhí)行服務(wù)級別協(xié)議,以確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的可用性、安全性和可擴展性。這樣就造就了一個自動化、受控和可恢復的數(shù)據(jù)中心環(huán)境,該環(huán)境可快速響應(yīng)不斷變化來滿足應(yīng)用系統(tǒng)需求。

四、在線學習系統(tǒng)設(shè)計

(一)平臺設(shè)計的指導思想

1.以人為本,構(gòu)建和諧網(wǎng)上學習環(huán)境。在線學習系統(tǒng)設(shè)計的基本指導思想是以人為本,這不僅是以“學”為主的教學設(shè)計的核心理念,也是在線學習系統(tǒng)的內(nèi)在要求。在線學習系統(tǒng)為學生自主式探究式學習搭建一個平臺,當前平臺根據(jù)學習策略和學習方法組織學科相關(guān)的文字、圖片、視頻等學習資源便于學生自主學習,并通過對學習成果的展示和交流進一步借鑒其他同學的意見,鞏固所學的知識技能。這樣,學習者不僅掌握了專業(yè)知識技能,并使學習者獲得了自主學習的能力。

2.以“學”為中心,以問題或項目、案例、分歧為核心。由于學生是認知過程的主體,因而以“學”為中心有利于學生的主動探索、主動發(fā)現(xiàn),有利于創(chuàng)造型人材的培養(yǎng)。以“學”為中心的教學模式強調(diào)學習任務(wù)的復雜性,反對兩者必居其一的觀點和二者擇一的環(huán)境,同時要求學習環(huán)境的復雜性,在學習發(fā)生后,學習者必須在這個環(huán)境中活動。學科教師應(yīng)設(shè)計自主學習過程所需的各類學習資源及多種自主式探究式學習策略和學習方法,使得學習活動能夠在以學生為主體的學習環(huán)境中順利展開。

(二)平臺的功能設(shè)計

在線學習系統(tǒng)的功能模塊框架如下圖所示:

圖 2 在線學習系統(tǒng)模塊

該系統(tǒng)通過多種功能模塊把學生、教師、平臺管理者有機地統(tǒng)一起來,充分發(fā)揮學習系統(tǒng)的優(yōu)勢,幫助學生利用在線學習系統(tǒng)自主式探究式學習。按照在線學習系統(tǒng)的不同用戶角色,可以分成學生、教師和平臺管理者三部分。

1.學生模塊功能設(shè)計。根據(jù)學生學習與成果交流的需要,在線學習系統(tǒng)需要為學生提供三大基本功能模塊:自主式探究式學習模塊、學習成果展示交流模塊和學習評價模塊。以教學設(shè)計為基礎(chǔ),自主式探究式學習模塊、學習成果展示交流模塊和學習評價模塊互相滲透,有效整合,為自主式探究式學習提供全面的支持服務(wù)。

(1)自主式探究式學習模塊。該模塊的核心是學習資源,因為學生的學習活動是基于學習資源而展開的。學習資源通常以學科為單位來組織,以自主式探究式學習策略、學習方法為指導,對學習資源進行分類、分層,組織鏈接成便于選取查看的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)資源庫。

自主式探究式學習模塊提供以下功能:創(chuàng)建個人信息,選擇所學課程功能;訂閱、瀏覽、下載、上傳等基本功能;清晰的學習導航功能;按照一定的學習策略和學習方法自動形成推薦的學習資源序列;多媒體資源的編排、提交功能;學生可自主收藏有用資源,構(gòu)建個性化的學習資源庫;記載學生所選學科、上次學習狀況與最近瀏覽過的資源;對學科相關(guān)的重要資源做出提示或者提供直接鏈接;通過標簽,獲得瀏覽過同一資源的學生及學生數(shù)等。

(2)學習成果展示交流模塊。該模塊主要是展示學生根據(jù)課程的教學目標所完成的教學任務(wù),并根據(jù)展示的內(nèi)容學生與學生之間相互討論評價,在此期間教師可以對學生提出來自己的意見,學生在評價完其他同學的內(nèi)容后也可以邀請同學給自己評價。學生根據(jù)評價結(jié)果做出修正后可對修正后的內(nèi)容進行再次討論評價修正,直到學生掌握所學課程的學習目標。該模塊通過討論評價修正等學習活動同學之間相互交流補充,為學生提供全方位、多通道、立體的學習交流環(huán)境。

學習成果展示交流模塊提供以下功能:學習成果的發(fā)布 (學習成果包括案例、文章、項目、作品等多種形式);實時和非實時交流評價;所展示內(nèi)容的修改導航,這里將以樹型結(jié)構(gòu)列出學生每次修改后的內(nèi)容和相應(yīng)的交流評價記錄;支持學生自主管理交流信息。通過交流信息及修證記錄,學生可以跟蹤其他同學的學習情況,完成自組織的聚合與共享。

(3)學習評價模塊。這里說的學習評價屬于形成性評價,主要是根據(jù)學生的學習情況和學習任務(wù)的完成情況來分析學習資源的實用性和學習策略學習方法的可行性,調(diào)整學習資源的內(nèi)容和學習資源的分布,更好的幫助學生學習以達到最佳的學習效果。

學習評價模塊提供以下功能:學習資源瀏覽跟蹤;學習任務(wù)的討論評價修正情況記錄;相同學科不同學生的學習情況對比;學科教師撰寫評價報告;學習評價結(jié)果反饋;教師對學習資源的調(diào)整記錄統(tǒng)計。

2.學科教師功能模塊設(shè)計。該部分是為學科教師設(shè)計的教學平臺。通過該教學平臺,學科教師可以開設(shè)課程,并根據(jù)學習策略和學習方法編制、發(fā)布課程資源,查看學生的學習過程、學習成果,并指導學生如何最大效率的利用現(xiàn)有學習資源以促進學生的學習活動。

學科教師模塊提供以下功能:(1)創(chuàng)建學科,設(shè)計該學科的教育大綱和教學目標(2)學習資源的設(shè)計編制功能,這里指學科教師組織編輯學生自主式探究式學習所需要的學習資源,可以是視頻、案例、項目等任何形式的學習資源;(3)學習資源的發(fā)布功能,主要指教師以學習策略和學習方法為指導按分層樹結(jié)構(gòu)的形式發(fā)布學習資源;(4)學生學習指導功能,指導學生的學習活動并參與學生學習成果的討論評價,引領(lǐng)學生之間相互交流,指出學生學習中的不足及提出改進意見;(5)依據(jù)學習資源瀏覽跟蹤記錄查看學生的學習情況,分析學生的學習特點和學習狀態(tài),將改進建議反饋給學生。

3.系統(tǒng)管理功能模塊設(shè)計。該部分包括用戶管理、資源管理、學習管理和評價管理等內(nèi)容。系統(tǒng)管理是在線學習系統(tǒng)能夠正常運行的基礎(chǔ),如房屋的地基支撐著整個系統(tǒng)的正常工作,通過該模塊,管理者可以為學生的學習活動提供支持、監(jiān)控學生的學習行為及學習動向,并對學習資源庫進行有效的系統(tǒng)維護。支持學生自主式探究式學習的學習資源庫由于其學習資源的開放性,存在著學習資源的權(quán)威性、信息冗余、個人隱私、知識版權(quán)等問題,因此,對學習資源庫的有效管理就顯得尤為重要。

以上關(guān)于自主式探究式學習系統(tǒng)的設(shè)計,只是從技術(shù)特點和理念進行了平臺基本功能上的整體設(shè)計構(gòu)想,具體到實際平臺設(shè)計,還要根據(jù)具體情況及應(yīng)用在線學習系統(tǒng)的受眾面做更系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)劃,設(shè)計的內(nèi)容也將更豐富,更具體,如界面的設(shè)計、內(nèi)容呈現(xiàn)方式的設(shè)計、導航方式的設(shè)計,等等。

五、結(jié)束語

基于 vSphere的自主式探究式學習系統(tǒng)所具有的自主性和開放性、跨時空自組織和非線性、參與性和共享性,信息分類自動化和適應(yīng)性等特點,為學生的遠程學習創(chuàng)設(shè)了理想的環(huán)境。當然,學生要適應(yīng)以“學”為中心的學習方式,真正成為遠程學習的主體,還需要改變傳統(tǒng)遠程學習的行為習慣,以新的理念和參與方式去主動嘗試,積極實踐。

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