計算機實踐教學云平臺建設(shè)的研究

吳 文

（黃山學院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心,安徽 黃山245041）

計算機實踐教學云平臺建設(shè)的研究

吳 文

（黃山學院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心,安徽 黃山245041）

計算機實踐教學依賴于實驗平臺的建設(shè)。為了優(yōu)化計算機實踐教學的改革效果，在構(gòu)建實驗平臺云服務功能的基礎(chǔ)上，提出了云平臺建設(shè)的新理念，即不僅要體現(xiàn)云服務，更要融入先進的教學模式與理念，突出學生為學習主體的教學思想。

PBL模式；MOOC

計算機實踐教學無疑是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑之一，而直接關(guān)乎教學成敗的實驗平臺則更是學生主動自覺地學習技術(shù)知識、鍛煉實踐能力、展現(xiàn)創(chuàng)造能力的絢麗舞臺和競技場所。因而對計算機實踐教學和實驗平臺建設(shè)的探索與改革一直受到高度的重視與熱議，成為高校教學改革的焦點之一。這一方面每年所產(chǎn)生的論文數(shù)量也極為龐大，有從教學模式的改革作出研究的，如鄭娜[1]提出了基于PBL模式的教學改革，馬彬[2]和譚琦[3]提出了多維一體化模式的教學改革，曹海英[4]和李春杰[5]從教學過程與方法角度進行了教學改革與創(chuàng)新的探索；有從新理論新技術(shù)的應用作出探討的，如周麗濤[6]探討了MOOC平臺的構(gòu)建，金沂[7]探索了Hyper-V虛擬化技術(shù)在實踐教學中的應用，孫韓林[8]、劉穎[9]、楊軍[10]、王燕[11]等分別從不同角度討論了云技術(shù)在實踐教學與校園服務中的應用。可見，計算機實踐教學的平臺建設(shè)，完全可以融入云服務技術(shù)、MOOC平臺、PBL模式等多種理論技術(shù)與教學模式。

本文認為，為了更好地為計算機實踐教學的改革與發(fā)展提供必要的物質(zhì)性基礎(chǔ)，在基于云服務技術(shù)的計算機教學實驗云平臺的建設(shè)中，應該融入先進的教學模式與理念，突出學生為學習主體的教學思想。

1 相關(guān)概念

1.1 云服務

云服務即云計算（cloud computing），“是一種商業(yè)計算模型。它將計算任務分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和信息服務”是并行計算（Parallel Computing）、分布式計算（Distributed Computing）和網(wǎng)格計算（Grid Computing）的發(fā)展，其特點為IaaS (Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務)、PaaS (Platform as a Service，平臺即服務)、SaaS(Software as a Service，軟件即服務)。當然，云服務的最終服務對象是以學生為主體、以先進理念為指導的教學活動。

1.2 PBL模式

PBL(Problem Based Learning是問題或任務導向式的教學模式，是基于現(xiàn)實世界的以學生為中心的教育方式。學生在一個真實的情境中對一個需要解決的問題（被稱為driving queston即驅(qū)動問題）展開探究，解決問題的過程類似學科專家的研究過程。學生在探究過程中學習及應用學科思想。

1.3 MOOC慕課

MOOC(Massive open online course，慕課)是新涌現(xiàn)出來的一種在線課程開發(fā)模式，它發(fā)端于過去的那種發(fā)布資源、學習管理系統(tǒng)以及將學習管理系統(tǒng)與更多的開放網(wǎng)絡資源綜合起來的新的課程開發(fā)模式。通俗地說，慕課是大規(guī)模的網(wǎng)絡開放課程，它是為了增強知識傳播而由具有分享和協(xié)作精神的個人組織發(fā)布的、散布于互聯(lián)網(wǎng)上的開放課程。

2 實驗云平臺的建構(gòu)

實驗云平臺的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 實驗云平臺結(jié)構(gòu)圖

實驗云平臺由作業(yè)平臺、展示平臺、在線測試平臺、管理平臺等若干子平臺組成，每個子平臺通過層級服務器和網(wǎng)絡延伸至各個計算機室和校園網(wǎng)各個不同類型的終端，師生用戶通過手機或PC各取所需，享用實驗云平臺提供的云服務。

2.1 作業(yè)平臺

作業(yè)平臺面向多學科，可實現(xiàn)在線提交與管理等基本功能，還可以自動調(diào)用客戶端相應軟件以打開相應作業(yè)文檔 （如計算機語言代碼、office文檔、Photoshop文檔、CAD文檔等）。通過作業(yè)平臺，教師可以在線批改、批注及運算測試，學生可在線查看批改情況及逐次與累計得分等情況。

2.1.1 常規(guī)作業(yè)的提交與批改

常規(guī)作業(yè)是指當堂或課后的小作業(yè)，是為了鞏固某專項授課內(nèi)容而設(shè)置的專項訓練，一般需要學生獨立完成。

常規(guī)作業(yè)的在線提交與管理等功能的實現(xiàn)相對來說較為簡單，它不涉及過程管理，不涉及分組作業(yè)下組員間的分工協(xié)作情況跟蹤。當然，在線的批改痕跡的保留與運算結(jié)果的測試需要打開終端相應的軟件，因此，功能實現(xiàn)的關(guān)鍵之處在于通過各軟件類似于ClsID的調(diào)用啟動終端相應軟件。

2.1.2 實驗任務的下達與過程驗收

與常規(guī)作業(yè)不同，這里所說的實驗任務是指對于較為復雜的綜合性內(nèi)容掌握情況的檢測，往往需要分步驟分階段甚至分組協(xié)作才能完成的任務，適用于設(shè)計類任務、課題或項目任務的分解與協(xié)作、以及基于PBL模式的實踐。

教師基于PBL模式，精心設(shè)計教學實驗的任務，由平臺上的學生自行接收，獨立或分組完成。教師可在平臺上隨時監(jiān)控與指導。作業(yè)平臺詳細記錄對實驗任務的接收、開始、中斷、繼續(xù)、完成的人員與時間，并對實驗任務的進行過程自動按照規(guī)定的間隔時間拍照上傳，或由學生提交屏幕截圖，以作為過程材料留存。通過這一功能，不僅讓教師了解到學生獨立完成實驗的過程情況，也讓教師了解到分組完成時組內(nèi)各成員的分工協(xié)作情況。

學生在參與教師的課題或項目任務情況下，也可由教師利用本作業(yè)平臺，選定學生下達實驗任務，并隨時指導與跟蹤掌握課題或項目組員的協(xié)作及各自的進展情況。

本項功能的實現(xiàn)在程序設(shè)計上較為復雜，因為它涉及到任務分解及各自進展情況的跟蹤記錄，而這兩項功能都是本項系統(tǒng)極其重要的組成部分，是實驗平臺功能延伸，是更好地為廣大師生教科研服務的應有功能。然而，雖說復雜，也只是相較于常規(guī)作業(yè)功能而言，在算法上并不復雜。

2.2 展示平臺

展示平臺是以突出學生在教學活動中的主體性、強化學生在探究活動中的主動性為指導思想而建的，由自主學習平臺、作品展示平臺和慕課展示平臺等組成。

2.2.1 自主學習平臺

很多學校都已購建自主學習平臺，教材中也都配有教學光盤，此外，有些學科已在校園網(wǎng)內(nèi)建立了內(nèi)部使用的教學資源網(wǎng)?？蓪⑦@些整合起來，構(gòu)建一個多學科的自主學習平臺，而免去學生多渠道地找尋分散的教學資源之苦。

2.2.2 作品展示平臺

將優(yōu)秀作業(yè)和作品分門別類地進行網(wǎng)絡展示，并就每一展品，尤其是就展品的創(chuàng)作思路和形成過程，附上教師的點評，用以啟發(fā)和引導學生更加深入地探究。這一功能的實現(xiàn)十分簡單，但卻對于學生的相互學習相互促進具有不可輕視的積極意義。

2.2.3 慕課展示平臺

這個平臺分成兩塊區(qū)域，一塊用于視頻展示，分門別類地展示已有報告或講座或慕課等的教學視頻，供學生自主性地選擇觀看，另一塊用于適時演示，通過遠程控制技術(shù)和音頻流的遠程傳送技術(shù)，讓學生自主地選擇接受遠程控制目標，在線的適時觀看和聆聽主講人的示范或教學。

2.3 在線測試平臺

由任課教師管理維護試題庫，通過輸入或?qū)敕绞截S富試題庫。試卷可由教師人工組題產(chǎn)生或系統(tǒng)按指定學科及難度自動組題產(chǎn)生，測試方式可分為教師指定計算機室與時間統(tǒng)一進行，或?qū)W生在校園網(wǎng)內(nèi)隨時隨地自行在線測試。每次測試的正誤結(jié)果與成績在測試提交后由系統(tǒng)當即反饋并記錄在案。教師可查閱各個學生每一答題的正誤情況，也可查閱全班每一題的正誤統(tǒng)計數(shù)據(jù)或圖表，還可設(shè)定系統(tǒng)向教師反饋學生各次自主性測試情況及歷次中的最好成績及其時間與組卷情況，以便于教師分析教學效果，進行教學總結(jié)。

2.4 管理平臺

通過管理平臺，實現(xiàn)整個實驗平臺的基本數(shù)據(jù)（如教師、學生、計算機室等）采集、云端管理與部署、用戶登錄的統(tǒng)一入口與功能導向，并且具有課堂考勤、遠程監(jiān)控、互動交流等功能。

2.4.1 課堂考勤

系統(tǒng)自學生登錄后，通過在后臺對所用終端的鍵盤鼠標事件的監(jiān)聽，檢測學生是否一直在線，以免學生作出到堂假象或代為簽到。系統(tǒng)還具有是否允許學生觀看視頻或進入閱讀模式選項，并在設(shè)置允許后，反饋終端當前激活軟件界面（如網(wǎng)頁、文檔等），并在跳轉(zhuǎn)后反饋新的界面，以便于教師一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作可遠程警示甚至關(guān)閉相應終端。

2.4.2 遠程監(jiān)控

這是計算機室的基本功能，以便于教學秩序的維護、各終端的管理與維護，還有利于學生觀看教師的操作演示和向教師請求援助。教師的遠程演示也體現(xiàn)MCLA教學模式的理念。

2.4.3 留言問答

可以個別或群組為留言問答對象，可實現(xiàn)即時性的圖文方式問答交流?；谶@一功能，師生間或?qū)W生相互間可即時討論。如再配合使用遠程監(jiān)控功能，問題的討論將更勝于傳統(tǒng)模式下雖然面對面卻難以多人觀看演示的討論效果。

3 結(jié) 論

本網(wǎng)絡化實驗平臺的建設(shè)，在終端硬件的要求上，并不要求整齊劃一的高新配置，兼容各個層次的、新舊不一的多種配置（當然，為便于管理維護，每個計算機室內(nèi)的終端配置理應一致）；在軟件設(shè)計上，包含了信息存取的云技術(shù)，可兼容多種不同的操作系統(tǒng)；在架設(shè)的指導思想方面，融入了問題/任務導向模式和基于榜樣學習模式等先進的教學理念，強化了學生的自主學習這一特性，有效地突出了學生在學習活動中的主體性，完全成為一個訓練和培養(yǎng)學生獨立地分析、探索、實踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等能力的平臺。

[1]鄭娜,屈赟,張博.PBL模式在計算機實踐教學中的探討和應用[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報:農(nóng)林教育版,2013(2):102-105.

[2]馬彬,吳利平,謝顯中.三維一體化的計算機實踐教學建設(shè)體系[J].實驗室研究與探索,2013(10):163-165,181.

[3]譚琦,范冰冰,單志龍.多維一體化計算機實踐教學體系的創(chuàng)新[J].實驗室研究與探索,2012(8):301-303.

[4]曹海英,元元.應用型本科計算機實踐教學探索[J].河套學院學報,2015(1):96-100.

[5]李春杰.計算機專業(yè)實踐教學方法創(chuàng)新研究[J].渤海大學學報:自然科學版,2014(2):162-165.

[6]周麗濤,劉越,彭立宏,等.探索MOOC在計算機實踐教學中的應用[J].計算機工程與科學，2014(A1):118-121.

[7]金沂.基于Hyper-V的虛擬化技術(shù)在計算機基礎(chǔ)課程實踐教學中的應用[J].微型電腦應用,2014(5):51-53.

[8]孫韓林,王忠民.基于云平臺的計算機實踐教學系統(tǒng)研究[J].計算機教育,2015(13):67-71.

[9]劉穎,邵雨舟,賈嵐,等.高校云服務平臺中自助云服務系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].重慶理工大學學報:自然科學版,2014(7):110-115,131.

[10]楊軍.依托云服務技術(shù)構(gòu)建多媒體教室新模式[J].硅谷, 2013(22):164-165.

[11]王燕.基于云服務的數(shù)字化校園云平臺設(shè)計研究[J].長江大學學報:自然版,2013(22):48-50.

責任編輯：胡德明

A Study on the Construction of Cloud Service Platform for Practical Computer Teaching

Wu Wen
(Modern Educational Technology Center,Huangshan University,Huangshan 245041,China)

As practical computer teaching depends on the construction of experimental platform,the paper, based on developing cloud services of the platform,conceives the new idea of not only embedding cloud computing,but advanced teaching theories and the student-centered idea.

PBL teaching mode;MOOC

G642.3

A

1672-447X(2016)05-0099-03

2016-08-27

吳文（1966-），安徽休寧人，黃山學院現(xiàn)代教學技術(shù)中心實驗師，研究方向為計算機應用。