低碳型教育中云計算輔助教學協(xié)作學習

張蕾　何長林　李海軍

摘要：對我國云計算輔助教學現(xiàn)狀進行研究，指出開展低碳型教育中云計算輔助教學協(xié)作學習研究的必要性，首次提出低碳型教育中云計算輔助教學協(xié)作學習發(fā)展策略。

關鍵詞：低碳型教育（C-Education）；云計算；協(xié)作學習；云計算輔助教學

0.引言

隨著低碳型教育（C-Education）模式和云計算的深入發(fā)展，云計算輔助教學將會以其廉價、便捷和安全的“云”服務特性逐漸成為教育的主流。目前我國對云計算輔助教學的研究尚屬起步，對云計算實際的資源開發(fā)和應用研究很少，尤其是在探索低碳型教育與云計算輔助教學協(xié)作學習之間的關系方面，還缺乏成熟的研究成果和應用對策。如何把云計算理念融入教育信息化建設進程，如何在低碳型教育模式下順利開展云計算輔助教學是目前我國教育信息化建設亟待研究解決的問題。

低碳型教育中云計算輔助教學協(xié)作學習適應云計算在教育技術領域的應用和發(fā)展，因此，云計算輔助教學協(xié)作學習發(fā)展策略的研究，對于在低碳型教育中推廣云計算輔助教學具有重要的意義。

1.低碳型教育

低碳型教育是指適應低碳經(jīng)濟社會發(fā)展，在教育的各個方面采取措施，促進教育教學活動的各個環(huán)節(jié)降低能耗、減少污染、減少二氧化碳排放，節(jié)約能源、保護環(huán)境，推動教育工作科學發(fā)展。核心是教育在思想觀念、環(huán)境建設、資源開發(fā)、教學方式等方面適應低碳經(jīng)濟的深刻變革。

2.云計算輔助教學

2.1云計算輔助教學的發(fā)展

“云計算輔助教學”（Clouds Computing Assisted Instruction，CCAI）是指學校和教師使用云計算提供的服務，構建個性化教學的信息化環(huán)境，支持教師有效教學和學生主動學習，促進學生高級思維能力和群體智慧發(fā)展，提高教育質量。目前，云計算輔助教學成為計算機輔助教學在2l世紀的新發(fā)展，如何將輔助教學的功能進一步提升，如何利用云計算使教師和學生在整個教學過程中獲得更便捷、高效的服務，是我國教育技術領域專家正在深入研究和探討的問題。

數(shù)據(jù)顯示，雖然我國云計算輔助教學起步較晚，相關研究主要停留在理論上，但是教育界及學術界對它的關注越來越多，人們對“云端”學習所表現(xiàn)出來的信心也越來越大。近幾年，Google公司與中國高校建立云計算學術合作項目，清華大學首先加入此項目，與Google合作開設了大規(guī)模數(shù)據(jù)處理課程，并建立云計算實驗環(huán)境供教學科研使用；IBM公司也與北京工業(yè)大學聯(lián)合研發(fā)出首例科教云計算實驗平臺；山東科技大學為提高學校信息化水平采用云計算技術和虛擬技術構建了校園云數(shù)據(jù)中心；華為公司與上海中學合作，利用桌面云的方式替換了部分計算機教室和圖書閱覽室現(xiàn)有的計算機，提供支持基于windows操作系統(tǒng)的日常教學與閱讀要求的桌面服務。

2.2云計算支持的協(xié)作學習

近幾年CSCL、AI-ED、ED-MEDIA等國際重要學術會議都將協(xié)作學習作為重要的專題進行討論。關于它的定義國內外爭辯不一，嘎斯基（Guskey T.R.）博士強調協(xié)作學習是一種教學形式，教育學家賴特（Light P H）和梅瓦里克（Mevarech Z R）指出協(xié)作學習是一種學習環(huán)境，國內的何克抗教授提出協(xié)作學習是一個過程，而黃榮懷教授則認為是協(xié)作學習中合作互助的相關行為，雖然不同的專家對協(xié)作學習研究的側重點不同，但他們普遍認為協(xié)作學習是在一定的學習環(huán)境中個體主動進行交流和溝通，通過巧妙地構建以及相互分工與合作從事一定的學習活動，從而完成學習目標、構建知識的學習過程，它遵循如下特點：①協(xié)作學習以2-4人的小組為單位，成員之間地位平等；②協(xié)作學習小組每個成員有獨特的想法，協(xié)作互助完成任務；③協(xié)作學習以每個學生為主體，強調整個學習過程的協(xié)作性；④協(xié)作學習以最終的學習目標作為學習導向，貫穿協(xié)作的整個過程。

云計算支持的協(xié)作學習CCSCL（Clouds Computing Supported Collaborative Learning）是利用云計算輔助教學和支持協(xié)作學習的技術方法，在云端建立“云”環(huán)境，以使師生進行協(xié)作交流，是計算機支持的協(xié)作學習的延伸和發(fā)展。CCSCL使用云汁算輔助教學平臺來支持學習，利用云服務的理念，因此CCSCL有以下新特點：①技術不再是學習者和教師學習的負擔，所有技術方面的問題，包括軟件工具的安裝、后期的更新與維護、技術幫助等都由云服務的提供商來解決。②云服務提供給學習者和教師更加豐富的學習資源，并能使學習者和教師更加快捷方便準確地搜索學習資源。③云服務能夠針對學習提供更加有效的協(xié)作方式。④云服務削弱硬件環(huán)境的作用，只要能上網(wǎng)就可能進行協(xié)作活動，真正實現(xiàn)隨時隨地學習。

3.低碳型教育中云計算輔助教學協(xié)作學習分析研究

3.1必要性

目前，以降低能耗、減少二氧化碳排放，減少污染、保護環(huán)境為基礎的低碳型教育日益成為關注的焦點，因此，積極研究探索如何在教育的各個方面利用云計算輔助教學手段，使教育走上低碳型發(fā)展道路，對于貫徹國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要具有重大的戰(zhàn)略意義。

1）探索低碳型信息化教育構建思路。

云計算輔助教學發(fā)揮云計算的特點，能夠提供強大的教育資源，是構成高效、低碳型信息化教育體系的主要手段。在教育活動中，師生可以利用云計算的資源訪問云端資源，充分體現(xiàn)了低碳型教育的理念。

2）促進低碳型教育發(fā)展，有效節(jié)約能源。

按照科技部《全民節(jié)能減排手冊》的計算，如果全國5%的中小學計算機配置節(jié)能型上網(wǎng)終端，并采用云計算輔助教學模式，將比現(xiàn)有學校配置的計算機教室每年減排折合二氧化碳8.4萬噸；如果將學校信息中心使用的1臺IBM服務器改為使用云計算輔助教學，每年可以減排折合二氧化碳5噸。其他常見教育活動中如果考慮云計算輔助教學，改變閱讀方式，用數(shù)字化教育資源替代常用技術設備所減排的二氧化碳量將達到一個驚人的數(shù)字。endprint

3）推進云計算輔助教學發(fā)展進程。

隨著各大公司相繼實施大規(guī)模的云計算研究項目，云計算輔助教學也成為教育技術工作者關注的焦點。我國一些學者和教育技術工作者已經(jīng)在關注和研究云計算輔助教學的應用對策。

3.2低碳型教育中云計算輔助教學協(xié)作學習發(fā)展策略

低碳型教育中云計算輔助教學協(xié)作學習的發(fā)展應以低碳為基本標準，充分考慮“綠色節(jié)能”原則，改善學校信息化基礎設施建設的整體結構，整合資源，同時轉變舊的教學模式，在教學工具運用、教學活動開展等方面都充分體現(xiàn)低碳的要求。筆者總結了目前我國開展云計算輔助教學的情況，提出如下低碳型教育中云計算輔助教學協(xié)作學習發(fā)展策略。

3.2.1云計算輔助教學協(xié)作學習平臺邏輯架構

開展云計算輔助教學協(xié)作學習的關鍵是便捷、有效、易于搭建的學習平臺。筆者認為，今后應大力開展教學工作者與網(wǎng)絡專家之間的交流合作項目，通過深入交流獲得對云計算輔助教學平臺的一線需求，這將為最終研發(fā)出適應教學需要的云計算輔助教學協(xié)作學習平臺確定努力的方向。通過這樣的平臺，教師可以從傳統(tǒng)的知識傳授者轉為教學過程的引導者，而學生的學習則轉變?yōu)橥ㄟ^協(xié)作來解決問題的知識建構，這可以體現(xiàn)建構主義學習理論的特征。圖1為筆者設計的基于云計算輔助教學平臺的邏輯架構。

云計算輔助教學平臺邏輯架構遵從云服務分層體系架構的3層結構：一為云基礎設施即服務層IaaS；二為云平臺即服務層PaaS；三為云軟件即服務層SaaS。本邏輯架構在服務IaaS的基礎上結合協(xié)作學習原理，設計了PaaS中的教學輔助平臺，充分考慮云計算輔助教學協(xié)作學習中知識建構過程，設計了學習資源模塊、協(xié)作交流模塊以及評價反饋模塊，其中評價反饋模塊突出了評價體系在整個云計算輔助教學協(xié)作學習過程中的重要作用，這在以往的文獻中是沒有涉及的。通過該平臺協(xié)作用戶可以享受云提供的郵件、選課、校園一卡通等服務，從而通過云計算教學輔助平臺完成協(xié)作學習和知識建構。

3.2.2云計算輔助教學協(xié)作學習模型設計

設計具體的協(xié)作學習模型引導學生協(xié)作學習是云計算輔助教學協(xié)作學習發(fā)展的關鍵。經(jīng)過嘗試應用不同的學習平臺，我們已經(jīng)對各教學平臺的特點有了較清晰的認識，但影響云計算輔助教學協(xié)作學習快速推進的一個重要原因是沒有教學設計流程及協(xié)作學習流程的具體模型，這導致了教師的教學設計沒有章法、協(xié)作學習過程混亂以及協(xié)作學習效果不明顯。因此，筆者提出一個云計算輔助教學協(xié)作學習參考模型，從而規(guī)范協(xié)作學習過程中教學過程設計以及協(xié)作學習流程，這將促使云計算輔助教學協(xié)作學習快速發(fā)展，參考模型如圖2所示。

云計算輔助教學協(xié)作學習參考模型主要分為3個層次：實踐構思與學習準備、云計算輔助教學協(xié)作學習和實踐總結。實踐構思與學習準備階段是云計算輔助教學協(xié)作學習的基礎，實踐開始前應對學習者特征進行充分分析，按照學生特點劃分協(xié)作小組，同時確定學習內容并設計學習任務，確定實踐的條理性、可行性、可控性以及價值性，以保證實踐順利進行。

云計算輔助教學協(xié)作學習階段是整個實踐過程的關鍵，在此過程中學生是主體，教師只是引導者和觀察者。實踐的過程設計符合云計算輔助教學平臺邏輯架構，分為內容呈現(xiàn)模塊、協(xié)作學習模塊以及評價反饋模塊3部分。在云計算輔助教學協(xié)作學習實踐參考模型中特別強調學生的主體作用，學生通過自主學習完成云學習環(huán)境下知識的有效建構，在實踐過程中，小組組內成員及組間成員進行有效交流、協(xié)作，該過程進一步加固了知識體系的建構，同時評價反饋模塊對整個協(xié)作學習過程進行有效干預，通過學習調查、作品展示觀察學生的表現(xiàn)、活動的情況與特征，并適當對學生的學習行為進行干預，保證協(xié)作學習過程更加順利地實施并且獲得預期的效果。

實踐總結部分對整個云計算輔助教學協(xié)作學習過程進行價值評定和審核，在此前的實踐構思與學習準備及云計算輔助教學協(xié)作學習過程順利完成的前提下，總結云計算輔助教學協(xié)作學習的規(guī)律和特點并形成可行的云計算輔助教學協(xié)作學習方案，作為可參考的研究依據(jù)。

3.2.3云計算輔助教學協(xié)作學習多元化評價體系的設計

教學評價體系是設計云計算輔助教學協(xié)作學習活動的重要組成部分，評價設計應以教學目標為依據(jù)，針對各教學內容和教學環(huán)節(jié)進行價值判斷，最終量化為數(shù)據(jù)。以往的教學評價體系主要側重于學習知識的效果即成績上，在云計算輔助教學協(xié)作學習中，評價設計應更多體現(xiàn)學習者的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和溝通能力的培養(yǎng)，如圖3所示。

云計算輔助教學協(xié)作學習多元化評價體系分為平時表現(xiàn)、個人學習能力、協(xié)作能力和成果展示4個一級指標，同時每個一級指標又根據(jù)學習進程設計了若干個二級指標和三級指標。所有指標都充分考慮個體評價和小組評價內容，針對課堂、云端及課后學習表現(xiàn)，結合整個云計算輔助教學協(xié)作學習過程，提出云計算輔助教學協(xié)作學習效果的量化指標。在設計評價指標過程中，筆者還重點考慮了個人學習能力、協(xié)作能力以及成果展示因素，旨在突出學生潛在能力的培養(yǎng)和激發(fā)，從而作出最全面、最綜合的評價。另外，該評價體系還具有一定的反饋功能和激勵功能。

4.結語

可以預想未來的教育將不再局限于時間、地點和內容，未來的學習將是更加自由、個性化的學習。筆者確信，隨著云計算和云計算輔助教學研究的深入，云計算輔助教學相關的應用方法和規(guī)范也將會不斷地完善和發(fā)展，同時教育教學方式也將轉變?yōu)楦又匾暸囵B(yǎng)學習者協(xié)作能力、團隊意識等全面發(fā)展的素質教育模式。endprint