應(yīng)用型本科“云計(jì)算概論”課程混合式教學(xué)改革研究

李棟　寧玉富　楊菲菲　孫世文　李震

摘? 要：應(yīng)用型本科要求培養(yǎng)具有夯實(shí)理論基礎(chǔ)的應(yīng)用型人才?！霸朴?jì)算概論”是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)類(lèi)核心課程，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式無(wú)法有效地利用各種資源培養(yǎng)應(yīng)用型人才。以“云計(jì)算概論”課程為例探索混合教學(xué)模式下，如何提升應(yīng)用型課程教學(xué)質(zhì)量。“云計(jì)算概論”課程的混合教學(xué)模式分別從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面，按照線上線下兩個(gè)維度去實(shí)施教學(xué)創(chuàng)新?；旌夏Ｊ皆凇霸朴?jì)算概論”課程教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；應(yīng)用型本科；混合教學(xué)；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39；G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2023）12-0187-04

Research on the Blending Learning Reform of Applied Undergraduate Course of

“Cloud Computing Introduction”

LI Dong， NING Yufu， YANG Feifei， SUN Shiwen， LI Zhen

（Shandong Youth University Of Political Science， Jinan? 250103， China）

Abstract： The applied undergraduate course requires the cultivation of applied talents with solid theoretical foundation. The “Cloud Computing Introduction” is a professional core course for computer-related majors， which is highly theoretical and practical. The traditional single teaching mode can not effectively use various resources to cultivate applied talents. Taking the course of “Cloud Computing Introduction” as an example， this paper explores how to improve the teaching quality of applied courses under the blending learning mode. The blending learning mode of the “Cloud Computing Introduction” course implements teaching innovation from both theoretical and practical aspects according to the online and offline dimensions. The hybrid mode has achieved good teaching results in the teaching practice of “Cloud Computing Introduction” course.

Keywords： cloud computing; applied undergraduate; blending learning; teaching practice

0? 引? 言

應(yīng)用型本科教育作為一種新型教育類(lèi)型，旨在本科教育階段培養(yǎng)出具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)的應(yīng)用型人才。課程質(zhì)量作為應(yīng)用型本科教育人才培養(yǎng)的關(guān)鍵要素，直接影響著人才培養(yǎng)質(zhì)量的優(yōu)劣[1]。云計(jì)算概論是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的重要課程之一，在當(dāng)今信息化時(shí)代背景下對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)十分重要。傳統(tǒng)的單一教學(xué)方式并不能滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。設(shè)計(jì)云計(jì)算概論課程的線上線下混合式教學(xué)模式采用多種教學(xué)形式，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源、提高課程質(zhì)量、提升教學(xué)質(zhì)量。彌補(bǔ)傳統(tǒng)單一模式上課的缺點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、提升學(xué)生的理論應(yīng)用能力。

1? 混合教學(xué)模式在教學(xué)中的應(yīng)用

混合式教學(xué)源于E-learning教學(xué)模式[2]，將基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的E-learning教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式有機(jī)地結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，這是一種開(kāi)放性、創(chuàng)新性的教育思想和模式，可以有效突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限，提高教學(xué)資源利用率，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。最近幾年，多種混合式教學(xué)模式在計(jì)算機(jī)教學(xué)探究實(shí)踐中得到了很好的應(yīng)用效果。鄔卓恒等[3]在Java程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中運(yùn)用了混合式教學(xué)模式進(jìn)行了探索并取得了良好的效果。孫梅等[4]的問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)安全線上線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索提出一種問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)安全線上線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法有效提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。王哲等[5]在高校課程的教學(xué)中利用混合式教學(xué)模式，既發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，也能體現(xiàn)學(xué)生的主體性，從而達(dá)成更好的教學(xué)效果。本文以云計(jì)算概論課程為例探索混合教學(xué)模式下，如何提升應(yīng)用型課程學(xué)習(xí)質(zhì)量?；谡n程的理論和實(shí)踐兩個(gè)方面，按照線上線下兩個(gè)維度去實(shí)施教學(xué)創(chuàng)新，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2? 云計(jì)算概論課程教學(xué)現(xiàn)狀

云計(jì)算概論是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)類(lèi)核心課程，這門(mén)課程在理解云計(jì)算概念的基礎(chǔ)之上，更強(qiáng)調(diào)對(duì)于云計(jì)算作為整體的系統(tǒng)性、相關(guān)技能的實(shí)踐性和可操作性的掌握。學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程一般會(huì)比較吃力，甚至是困難。因此如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生可以較好地理解和掌握云計(jì)算相關(guān)知識(shí)技能，對(duì)于本門(mén)課程的教學(xué)來(lái)說(shuō)是個(gè)挑戰(zhàn)。本文根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出目前在該門(mén)課程教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的幾類(lèi)突出問(wèn)題：1）云計(jì)算概念及理論知識(shí)不易掌握。云計(jì)算作為近些年發(fā)展比較迅速的IT技術(shù)，代表了IT領(lǐng)域的最新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，因此比較新，很多學(xué)生之前沒(méi)有接觸過(guò)，對(duì)該概念完全陌生，且云計(jì)算系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，知識(shí)體系龐大，學(xué)生在學(xué)習(xí)起來(lái)非常吃力；2）云計(jì)算實(shí)踐動(dòng)手能力不易培養(yǎng)。云計(jì)算具有復(fù)雜的系統(tǒng)性，且內(nèi)部組件十分豐富，不同組件具有不同的作用且相互之間緊密聯(lián)系。想要搭建一個(gè)云計(jì)算環(huán)境不是件很容易的事，如何搭建一個(gè)云環(huán)境并讓學(xué)生在上面進(jìn)行學(xué)習(xí)實(shí)踐，提升動(dòng)手能力是個(gè)教學(xué)難點(diǎn)重點(diǎn)。以上問(wèn)題在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下尤為突出，因此本文以云計(jì)算概論課程為例探索混合教學(xué)模式，充分的利用網(wǎng)絡(luò)資源并結(jié)合傳統(tǒng)的教學(xué)模式，基于課程的理論和實(shí)踐兩個(gè)方面進(jìn)行“線上”+“線下”混合式教學(xué)，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量。

3? 云計(jì)算概論課程的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

以云計(jì)算概論課程為例探索應(yīng)用型本科高校中如何使用混合教學(xué)模式，提升學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力、提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、提升教學(xué)質(zhì)量。云計(jì)算概論課程的混合式教學(xué)模式基于傳統(tǒng)教學(xué)模式，并在此基礎(chǔ)上充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，針對(duì)理論和實(shí)踐兩個(gè)方面的各自教學(xué)特點(diǎn)，實(shí)施“線上”+“線下”混合式教學(xué)，以下將從理論和實(shí)踐兩方面進(jìn)行詳細(xì)講解。

3.1? 理論教學(xué)實(shí)施

云計(jì)算作為近些年的新興技術(shù)，本身內(nèi)涵十分豐富，涉及虛擬化、分布式計(jì)算，分布式存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、多租戶(hù)等概念。這些理論知識(shí)如何讓學(xué)生接受起來(lái)更容易，單靠以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往效果不好，因此我們采用“線下為主”+“線上為輔”的混合式的教學(xué)模式教授理論知識(shí)。

3.1.1? 注重線下教學(xué)

由于云計(jì)算概念豐富且復(fù)雜，因此我們要求云計(jì)算的學(xué)習(xí)不在于一時(shí)，由淺入深，慢慢培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這塊就要以線下教學(xué)為主，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用以及課堂師生互動(dòng)便捷的優(yōu)勢(shì)。以云計(jì)算概論第一堂課為例，由于學(xué)生初次接觸云計(jì)算概念，因此首要考慮的是怎么能通俗易懂的將云計(jì)算的概念介紹給大家，那么以往照本宣科的介紹其概念以及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)顯然對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)就枯燥乏味，起不到很好的授課效果，此時(shí)就要發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性，因此在講授該部分知識(shí)時(shí)采取類(lèi)比法，通過(guò)將云計(jì)算相關(guān)概念與學(xué)生日常生活中經(jīng)常接觸到的東西做個(gè)類(lèi)比，從而以一種通俗易懂的方式將云計(jì)算概念介紹給學(xué)生們，起到入門(mén)的作用。如介紹云計(jì)算概念的時(shí)候，可以將其看作是一種云資源管理平臺(tái)，OpenStack可以看作是它的一種具體實(shí)現(xiàn)方案，而OpenStack本身又包含一些組件，這些組件又具有不同的作用。此時(shí)通過(guò)介紹云計(jì)算概念引入了OpenStack的概念，雖然對(duì)OpenStack組件做了說(shuō)明，但是學(xué)生仍然對(duì)其組件作用不是很理解，因此以學(xué)生日常接觸的電腦作類(lèi)比，將其與OpenStack各個(gè)組件對(duì)應(yīng)起來(lái)，幫助學(xué)生理解其含義，比如OpenStack組件nova作用類(lèi)似于電腦的CPU+內(nèi)存等，如圖1所示。那么采取這種方式，學(xué)生對(duì)云計(jì)算理論知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)會(huì)更容易些。另外，在課堂授課過(guò)程中，教師可通過(guò)觀察學(xué)生的整體學(xué)習(xí)狀態(tài)、課堂提問(wèn)及隨堂小測(cè)試等及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)效果，以便適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及授課方式。

3.1.2? 利用好線上教學(xué)資源

課下的學(xué)習(xí)可加深對(duì)云計(jì)算知識(shí)點(diǎn)的理解和擴(kuò)展云計(jì)算的知識(shí)面，這塊可通過(guò)線上學(xué)習(xí)完成。學(xué)生要學(xué)習(xí)云計(jì)算知識(shí)時(shí)，要充分發(fā)揮線上網(wǎng)絡(luò)資源豐富的優(yōu)勢(shì)，云計(jì)算的所有知識(shí)都能在網(wǎng)上找到，且包含課本上欠缺的最新前沿知識(shí)，比如有關(guān)云計(jì)算的微信公眾號(hào)、OpenStack官方網(wǎng)站及MOOC學(xué)習(xí)資源等。學(xué)生在學(xué)習(xí)云計(jì)算時(shí)，應(yīng)該好好利用這些網(wǎng)絡(luò)資源，提升學(xué)習(xí)質(zhì)量。

3.1.3? 任務(wù)驅(qū)動(dòng)

無(wú)論是線下課堂教授知識(shí)點(diǎn)，還是線上利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)，都需要通過(guò)布置任務(wù)來(lái)保持學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，且還可以檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。比如課堂上，可以采取雨課堂這種線上方式進(jìn)行隨堂測(cè)試檢驗(yàn)當(dāng)堂的教課效果，課下通過(guò)布置作業(yè)，讓學(xué)生自覺(jué)去復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，又或者通過(guò)布置相關(guān)任務(wù)來(lái)讓學(xué)生課下通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)等。

3.2? 實(shí)踐教學(xué)實(shí)施

云計(jì)算對(duì)于實(shí)踐能力要求也比較高，且要對(duì)其理論知識(shí)有較深的理解，離不開(kāi)實(shí)踐鍛煉。云計(jì)算本身系統(tǒng)非常豐富且組件眾多，因此其實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課一直也是云計(jì)算概論教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)。為此我們同樣采用“線上”+“線下”混合式的教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課的教授。

3.2.1? 實(shí)驗(yàn)環(huán)境采取線上線下相結(jié)合的方式

云計(jì)算實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)于電腦的配置要求比較高，一般要求在Linux環(huán)境下去部署OpenStack環(huán)境。往年在教課過(guò)程中，讓學(xué)生去搭建云計(jì)算環(huán)境往往問(wèn)題較多，嚴(yán)重打擊學(xué)生學(xué)習(xí)云計(jì)算的積極性，原因是往年都是讓學(xué)生在自己的筆記本上去搭建云計(jì)算環(huán)境，這樣由于硬件、軟件等各種問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致一部分學(xué)生搭建環(huán)境不成功，這樣會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。因此現(xiàn)在在進(jìn)行云計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，采取線上線下相結(jié)合的方式，即給出云計(jì)算實(shí)驗(yàn)環(huán)境線上平臺(tái)，如圖2所示。允許學(xué)生按照自己的情況，去選擇用自己的筆記本搭建環(huán)境還是使用云計(jì)算實(shí)驗(yàn)環(huán)境線上平臺(tái)。這種線上線下相結(jié)合的方式，可以滿足不能學(xué)生的差異化學(xué)習(xí)要求，實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生可以自己用筆記本電腦搭建環(huán)境，實(shí)踐能力稍弱的學(xué)生可以通過(guò)線上平臺(tái)進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)。

線上平臺(tái)通過(guò)統(tǒng)一整合資源，固化系統(tǒng)配置，使得學(xué)生可以更加專(zhuān)心的實(shí)踐云計(jì)算專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提升專(zhuān)業(yè)技能。如學(xué)生在搭建OpenStack的一體機(jī)環(huán)境時(shí)，可以直接從搭建devstack開(kāi)始，而無(wú)須對(duì)其前置配置進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，如圖3所示，而這卻是使用自己筆記本搭建一體機(jī)環(huán)境所需要做的事情。進(jìn)入操作界面后，學(xué)生可在平臺(tái)提供的虛擬機(jī)環(huán)境下進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)，其操作步驟在操作界面右側(cè)有詳細(xì)介紹，學(xué)生可按照說(shuō)明去操作練習(xí)，如圖4所示。在平臺(tái)練習(xí)完后，學(xué)生可自行下載實(shí)驗(yàn)報(bào)告去完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并上傳至平臺(tái)，交由老師進(jìn)行評(píng)閱，如圖5所示。學(xué)生通過(guò)線上平臺(tái)進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)，達(dá)到了很好的學(xué)習(xí)效果。

3.2.2? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分層次進(jìn)行練習(xí)

每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)、進(jìn)階、高階，因材施教、滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，示例如表1所示。其中基礎(chǔ)部分為所有學(xué)生均需完成的實(shí)踐練習(xí)內(nèi)容，這部分是對(duì)云計(jì)算理論基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，也是教學(xué)大綱規(guī)定學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)；進(jìn)階為在從基礎(chǔ)部分之上對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行了拔高，這部分是對(duì)云計(jì)算相關(guān)概念的深入理解；高階部分又在進(jìn)階部分對(duì)相關(guān)云計(jì)算實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行了拔高和擴(kuò)展，有時(shí)需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源去完成對(duì)云計(jì)算實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的操作。實(shí)驗(yàn)進(jìn)階、高階部分的練習(xí)可由學(xué)生按照自身情況選擇是否完成。在教學(xué)實(shí)踐中，結(jié)合一定的獎(jiǎng)勵(lì)措施，要求大家在完成基礎(chǔ)部分的實(shí)踐練習(xí)后，盡量完成進(jìn)階和高階實(shí)踐內(nèi)容的練習(xí)。如在平時(shí)考核時(shí)，對(duì)完成進(jìn)階、高階部分練習(xí)的同學(xué)進(jìn)行一定程度的獎(jiǎng)勵(lì)，比如考核分?jǐn)?shù)高出只做基礎(chǔ)部分練習(xí)的同學(xué)考核分?jǐn)?shù)20～30分，以激勵(lì)大家盡可能地完成進(jìn)階和高階練習(xí)內(nèi)容。

4? 結(jié)? 論

實(shí)踐結(jié)果顯示，運(yùn)用應(yīng)用型本科云計(jì)算課程混合式教學(xué)模式后取得了很好的教學(xué)效果。1）學(xué)生學(xué)習(xí)積極性更高，通過(guò)將云計(jì)算與實(shí)際生活進(jìn)行類(lèi)比的方式，讓學(xué)生接受云計(jì)算概念更容易，也更方便后續(xù)的學(xué)習(xí)。2）在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課上，在滿足教學(xué)大綱教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行劃分層次，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，整體提升了學(xué)生的實(shí)踐能力。3）通過(guò)“線上”+“線下”混合式的教學(xué)模式，整合了線上線下教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，又進(jìn)行了互補(bǔ)，學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握更加牢固，實(shí)踐動(dòng)手能力得到提升，達(dá)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的效果。

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作者簡(jiǎn)介：李棟（1986—），男，漢族，山東濟(jì)南人，助教，碩士，主要研究方向：云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)；寧玉富（1967—），

男，漢族，山東商河人，教授，博士，主要研究方向：大數(shù)據(jù)分析、不確定決策、智能算法；楊菲菲（1982—），女，漢族，山東高唐人，副教授，碩士，研究方向：數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘。