云平臺(tái)下的微課堂設(shè)計(jì)研究

劉思宏　余飛

摘要： 隨著信息化教學(xué)的不斷深入發(fā)展，具有完整教學(xué)資源、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)反饋與評(píng)價(jià)是微課堂的必要環(huán)節(jié)。伴隨著云平臺(tái)的大規(guī)模應(yīng)用，將微課堂搭建在云平臺(tái)上為不同的教學(xué)和學(xué)習(xí)用戶提供服務(wù)。文章分析了微課堂的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，基于云平臺(tái)架構(gòu)對(duì)微課教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建。云平臺(tái)架構(gòu)的微課堂為教學(xué)過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化和共享化體現(xiàn)了教學(xué)信息化的優(yōu)越性和先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞：微課堂；云平臺(tái)架構(gòu)；信息教學(xué)；開發(fā)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）02-0080-03

Cloud Platform Development and Design Based On Micro Classroom

LIU Si-hong， YU Fei

（Anhui Vocational College of Electronics & Information Technology， Bengbu 233060， China）

Abstract： With the deeping development of information teaching， it is a necessary step to have the complete teaching resources， process， feedback and evaluation. Accompanied by the large-scale application of cloud platform， the micro classroom is built on cloud platform to provide teaching and learning services for different users. The article has analized the structure of micro classroom to design and build the micro teaching platform based on the cloud platform. Micro classroom of cloud platform is used for the networking and sharing of teaching process to bring the advantage and advance of teaching informationization.

Key words： micro classroom； cloud platform； information teaching； development design

1 概述

當(dāng)今的信息化教學(xué)手段的發(fā)展已經(jīng)愈發(fā)凸顯出其在教學(xué)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生更多的能夠通過(guò)微課堂的形式反復(fù)汲取更多的知識(shí)。在云平臺(tái)上構(gòu)架微課堂，將教學(xué)資源、教學(xué)設(shè)計(jì)和反饋評(píng)價(jià)全部融入，對(duì)提高教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效率能夠帶來(lái)更多的幫助。

2 云計(jì)算和云平臺(tái)

云計(jì)算（Cloud computing）是一種基于因特網(wǎng)的超級(jí)計(jì)算模式，在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心里，成千上萬(wàn)臺(tái)電腦和服務(wù)器連接成一片電腦云，[1]因此，云計(jì)算能夠達(dá)到每秒十億萬(wàn)次運(yùn)算能力，運(yùn)用在各種大規(guī)模數(shù)據(jù)計(jì)算的領(lǐng)域中。

云平臺(tái)（Cloud platforms）：云平臺(tái)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級(jí)計(jì)算模式，它把存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)、個(gè)人PC和移動(dòng)終端等設(shè)備中的大量數(shù)據(jù)和處理器資源集中在一起協(xié)同工作。[2]在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的虛擬化技術(shù)通過(guò)物理設(shè)備和操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等協(xié)同合作，使得服務(wù)器存儲(chǔ)計(jì)算聯(lián)合工作，完成復(fù)雜的應(yīng)用服務(wù)。

云平臺(tái)能夠支持超大規(guī)模數(shù)據(jù)的計(jì)算服務(wù)，采用分布式系統(tǒng)環(huán)境，突出以用戶為主體，其具備高可靠性的保障服務(wù)。尤其是在當(dāng)今大規(guī)模的信息化教育時(shí)代，云平臺(tái)對(duì)于教學(xué)資源和教學(xué)評(píng)價(jià)的反饋與修改將是教育者提高教學(xué)質(zhì)量和降低學(xué)習(xí)成本的保證。

3 微課堂

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，微課和慕課大規(guī)模的引入國(guó)內(nèi)，以時(shí)間短、內(nèi)容精悍為特點(diǎn)。微課堂的核心是一個(gè)微課教學(xué)片斷。其包含與教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測(cè)試及學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評(píng)等輔助性教學(xué)資源，并以一定的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同營(yíng)造了一個(gè)半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用小環(huán)境。[3]

“微課堂”既要具備“微課”教學(xué)視頻，同時(shí)對(duì)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)和具體教學(xué)解釋均要具備。其教學(xué)流程既要保持常規(guī)課堂中的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，又要突出微課的特點(diǎn)，僅僅一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講授內(nèi)容精彩引人入勝。在翻轉(zhuǎn)課堂這種“線上線下”交叉學(xué)習(xí)的新環(huán)境中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣需要具備有效的教學(xué)資源。如果僅僅是簡(jiǎn)單理論講解，大多課程可能都無(wú)法達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。微課程的教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)實(shí)踐要求中，以學(xué)生為主體，以教學(xué)資源為載體，借助一定的信息化手段處理編輯，以學(xué)生能夠最終理解學(xué)習(xí)內(nèi)容為目的。

以《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程為例，在微課堂的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于抽象邏輯內(nèi)容的學(xué)習(xí)無(wú)法理解，例如路由器的工作原理和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、IP地址劃分等需要推演。在微課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)中加入動(dòng)畫演示和邏輯推導(dǎo)，能夠?qū)⒔虒W(xué)內(nèi)容清晰顯示，學(xué)生可以通過(guò)畫圖和表格等形式與教師交互學(xué)習(xí)。常規(guī)的微課制作采用非線性編輯工作技術(shù)，常用的Adobe Premiere能夠滿足教學(xué)視頻編輯以及相關(guān)的電腦畫面錄屏軟件錄制屏幕動(dòng)畫和PPT文檔等教學(xué)素材。在微課制作過(guò)程中，教師具備基本的剪輯知識(shí)即可完成微課的制作。Premiere在編輯的時(shí)候需要先將素材導(dǎo)入到項(xiàng)目庫(kù)，再通過(guò) “監(jiān)視器”和“時(shí)間線”面板進(jìn)行剪輯編輯。但是當(dāng)素材時(shí)間較長(zhǎng)，視頻文件占用磁盤存儲(chǔ)較大，剪輯時(shí)就會(huì)遇到視頻不流暢，無(wú)法組合素材等問(wèn)題。將云計(jì)算方法搭建平臺(tái)可以解決這一問(wèn)題，對(duì)素材和視頻存儲(chǔ)通過(guò)云計(jì)算模塊進(jìn)行編輯，通過(guò)服務(wù)器將前臺(tái)網(wǎng)頁(yè)和后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行交互。學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)反饋在整個(gè)微課學(xué)習(xí)過(guò)程中直接影響著后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的安排和編制，不同的學(xué)生可以定制不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這就需要教師和學(xué)生進(jìn)行溝通。學(xué)生的反饋評(píng)價(jià)較高則教師可以將知識(shí)點(diǎn)適當(dāng)放大，不再需要逐一講解的過(guò)程，通過(guò)一個(gè)案例或?qū)嶒?yàn)即可說(shuō)明；如果學(xué)生的反饋和作業(yè)錯(cuò)誤較多，則說(shuō)明這節(jié)微課沒有達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果，后續(xù)的教學(xué)環(huán)節(jié)則需要加入前一課中學(xué)過(guò)的內(nèi)容連貫講述，在具體案例中反復(fù)運(yùn)用相關(guān)方法和教學(xué)內(nèi)容。這種云平臺(tái)的微課堂在信息化教學(xué)中更加能夠充分應(yīng)用，具備了可移植性強(qiáng)的特點(diǎn)，更為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了便捷。

微課堂的設(shè)計(jì)代表著教師對(duì)信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的應(yīng)用程度，教師能夠做到線上線下融合學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成和學(xué)習(xí)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)力、學(xué)生的自主學(xué)習(xí)協(xié)同力等達(dá)到了一定的效果。

4 云平臺(tái)下的微課堂設(shè)計(jì)研究

4.1 微課堂在云平臺(tái)下的總體設(shè)計(jì)

微課堂其特點(diǎn)在于“短小精悍”，通過(guò)瀏覽器技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供隨時(shí)學(xué)習(xí)的平臺(tái)。平臺(tái)具備教學(xué)資源、教學(xué)評(píng)價(jià)等具體教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)在微課制作、教學(xué)資源的新增與刪除等整理工作也能夠具有相應(yīng)的工具，云平臺(tái)提供高速云存儲(chǔ)，將教學(xué)過(guò)程拍攝素材、動(dòng)畫素材、推導(dǎo)素材等統(tǒng)一進(jìn)行采集。教師的微課教學(xué)能夠靈活調(diào)用這些具體素材進(jìn)行整理，這就對(duì)云平臺(tái)的構(gòu)建具備較高的要求。云平臺(tái)包含云設(shè)備（IaaS）、云平臺(tái)（PaaS）和云軟件（SaaS）三個(gè)層次[4]，分別對(duì)于底層的基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫(kù)和中間件接口以及窗口交互平臺(tái)單獨(dú)提供服務(wù)。微課堂的設(shè)計(jì)基于基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定保障性和高效的數(shù)據(jù)傳輸率，因此對(duì)存儲(chǔ)和服務(wù)器有較高的要求。具體微課堂云平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

4.2 微課堂在云平臺(tái)下的具體設(shè)計(jì)

微課堂的云平臺(tái)層次分為云設(shè)備（IaaS）、云平臺(tái)（PaaS）和云軟件（SaaS）三個(gè)層次。以底層的基礎(chǔ)設(shè)施提供服務(wù)，到平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)和中間件的接口為應(yīng)用軟件提供相應(yīng)的服務(wù)。具體層次的功能設(shè)計(jì)如圖2所示：

云設(shè)備（IaaS）層又稱為“基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層”，用于搭建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，存儲(chǔ)設(shè)備和大量計(jì)算所需的硬件設(shè)施。其分為“計(jì)算即服務(wù)”和“存儲(chǔ)即服務(wù)”兩個(gè)子服務(wù)。在微課堂中，云設(shè)備層承擔(dān)的大量的基礎(chǔ)硬件設(shè)施工作，存儲(chǔ)設(shè)施承擔(dān)著整個(gè)云平臺(tái)的所有資源的存儲(chǔ)，服務(wù)器根據(jù)客戶端發(fā)送的信息選擇不同接口調(diào)用相應(yīng)服務(wù)。在IaaS層采用虛擬化管理，虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施能夠?qū)⑽锢韺拥挠?jì)算服務(wù)與存儲(chǔ)服務(wù)通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備完成服務(wù)交換。

云平臺(tái)（PaaS）又稱為平臺(tái)即服務(wù)層，提供了數(shù)據(jù)庫(kù)和中間件的接口。隨著云平臺(tái)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已經(jīng)有愈來(lái)愈多的企業(yè)將PaaS開放給用戶，統(tǒng)一平臺(tái)架構(gòu)，開放平臺(tái)功能，引入用戶的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，提升教學(xué)業(yè)務(wù)的開發(fā)創(chuàng)新能力。數(shù)據(jù)庫(kù)即服務(wù)提供對(duì)IaaS層的數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一封裝，支持關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、NaSQL數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，并利用索引形成網(wǎng)狀動(dòng)態(tài)關(guān)系。中間件包括集成中間件即服務(wù)和應(yīng)用。云平臺(tái)的微課堂系統(tǒng)為教師用戶提供的服務(wù)依靠中間件形成管理和調(diào)度，對(duì)計(jì)算資源、數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用集成提供了統(tǒng)一服務(wù)。在上述的微課制作過(guò)程中，視頻編輯中的導(dǎo)入素材數(shù)據(jù)調(diào)入通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)計(jì)算出編輯微課所需的作業(yè)時(shí)間，通過(guò)上層交互界面將作業(yè)利用虛擬技術(shù)傳輸，所有的編輯工具，添加錄屏以及字幕和配音都依賴于高速存儲(chǔ)器的作業(yè)調(diào)度。教師用戶利用共享數(shù)據(jù)資源池進(jìn)行教學(xué)資源上傳、編輯整理、制作微課、學(xué)生測(cè)試題庫(kù)、學(xué)生學(xué)習(xí)反饋、教學(xué)評(píng)價(jià)等作業(yè)調(diào)度。平臺(tái)根據(jù)資源進(jìn)行整合計(jì)算分類，教師用戶將前期教學(xué)視頻采集放入數(shù)據(jù)共享池中，通過(guò)虛擬平臺(tái)，后期進(jìn)行非線性編輯。編輯制作的微課包含錄屏素材和PPT素材。將學(xué)生交互提問(wèn)、回答、實(shí)驗(yàn)和學(xué)生作業(yè)通過(guò)數(shù)據(jù)流在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行計(jì)算，即流程即服務(wù)。

云軟件（SaaS）又稱為軟件即服務(wù)層，用戶可以選擇網(wǎng)頁(yè)客戶端或移動(dòng)通信客戶端兩種設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過(guò)瀏覽器/客戶端的模式對(duì)用戶提供按需服務(wù)。隨著安卓開發(fā)的廣泛應(yīng)用，在手機(jī)或客戶端上自定義SDK（軟件開發(fā)工具包），具備開放式功能定制更加能夠?qū)⒔處熁驅(qū)W習(xí)者的要求充分完善。通過(guò)SDK應(yīng)用模塊將教師和學(xué)習(xí)者的應(yīng)用具體分工，實(shí)現(xiàn)交互界面功能完整。SaaS具備教學(xué)資源平臺(tái)、媒體播放平臺(tái)、微課制作平臺(tái)、教學(xué)交互平臺(tái)和反饋評(píng)價(jià)平臺(tái)。各個(gè)平臺(tái)之間的操作利用虛擬技術(shù)，不會(huì)因?yàn)榈艟€或者斷電造成數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)傳送在后臺(tái)計(jì)算機(jī)集群進(jìn)行對(duì)元數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫，更加有利于教師與學(xué)生的任務(wù)工作。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著云平臺(tái)的推出，將微課堂通過(guò)三層架構(gòu)的設(shè)計(jì)在技術(shù)上更能夠提升其實(shí)用性和高效性。將線上線下學(xué)習(xí)推廣到生活的每個(gè)時(shí)刻中，充分實(shí)現(xiàn)了微課堂的資源共享。在云平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)具備了一定得優(yōu)越性，為教學(xué)和學(xué)習(xí)工作帶來(lái)了更多的發(fā)展。

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