基于移動(dòng)云計(jì)算的高職自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)應(yīng)用研究

楚志凱

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基于移動(dòng)云計(jì)算的高職自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)應(yīng)用研究

楚志凱

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)系，河南 商丘 476000）

為了滿足高職院校師生日益增長(zhǎng)的基于移動(dòng)云計(jì)算的自主學(xué)習(xí)的需求，文章分析了移動(dòng)云計(jì)算和自主學(xué)習(xí)的發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建了移動(dòng)云環(huán)境下自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型，并結(jié)合高職學(xué)生的特點(diǎn)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于移動(dòng)云計(jì)算的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，取得了良好的教學(xué)效果。

移動(dòng)云計(jì)算；自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)；云計(jì)算；移動(dòng)學(xué)習(xí)

一、引言

隨著信息技術(shù)和教育技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是云計(jì)算技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的突飛猛進(jìn)，智能手機(jī)的功能越來(lái)越豐富，已經(jīng)進(jìn)入到人們生活的各個(gè)方面。經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下用戶對(duì)智能手機(jī)應(yīng)用需求不斷提升，移動(dòng)云計(jì)算[1]應(yīng)用虛擬化技術(shù)整合各種計(jì)算和存儲(chǔ)資源，從而建立一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算系統(tǒng)，把以前需要用戶端完成的各種運(yùn)算重新放置到功能更強(qiáng)的云端，釋放用戶端的運(yùn)算負(fù)擔(dān)。移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)改善了移動(dòng)終端性能不能滿足需求的問(wèn)題，為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了積極的支持。移動(dòng)云計(jì)算以其自身處理高效、成本低廉和與終端設(shè)備無(wú)關(guān)性等優(yōu)勢(shì)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力是高職教育重要的培養(yǎng)目標(biāo)之一。伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和智能手機(jī)在高職學(xué)生中的普及，基于智能手機(jī)的移動(dòng)學(xué)習(xí)逐漸在高職學(xué)生中開始呈現(xiàn)蔓延之勢(shì)。移動(dòng)學(xué)習(xí)允許學(xué)生自由選擇適合自己的學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)地點(diǎn)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，移動(dòng)學(xué)習(xí)便捷的交互性可以提高學(xué)生意愿，及時(shí)解決學(xué)習(xí)中遇到的各種問(wèn)題，提高了學(xué)習(xí)效率。移動(dòng)學(xué)習(xí)使得學(xué)生徹底擺脫了傳統(tǒng)教育中教師的中心地位，更能夠體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，提高學(xué)習(xí)的積極性，使得學(xué)生能夠自主完成各種學(xué)習(xí)任務(wù)。移動(dòng)云計(jì)算的不斷發(fā)展為學(xué)生提供了一種全新的學(xué)習(xí)模式，也為學(xué)生自主學(xué)習(xí)[2]提供了廣闊的發(fā)展空間。

二、基于移動(dòng)云計(jì)算自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型的構(gòu)建

1.移動(dòng)環(huán)境下學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)

自主學(xué)習(xí)一定要體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的中心地位，自主學(xué)習(xí)者一定要能夠根據(jù)自身的實(shí)際情況自行制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)策略。在自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)生既可以主動(dòng)控制自身的學(xué)習(xí)過(guò)程，又能夠借助外部的反饋意見監(jiān)控和調(diào)節(jié)外在學(xué)習(xí)表現(xiàn)。自主學(xué)習(xí)是學(xué)生根據(jù)自己實(shí)際情況不斷調(diào)整自我認(rèn)知和學(xué)習(xí)行為的過(guò)程，一般可以分為計(jì)劃、執(zhí)行和自我反思三個(gè)階段[3]。結(jié)合移動(dòng)環(huán)境和自主學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了移動(dòng)環(huán)境下的自主學(xué)習(xí)活動(dòng)基本流程，如圖1所示。

自主學(xué)習(xí)首先要求學(xué)生擁有自主學(xué)習(xí)的能力和意愿，使用智能手機(jī)、iPad等移動(dòng)終端設(shè)備登錄到系統(tǒng)后，學(xué)生首先要根據(jù)自身需求并結(jié)合自身知識(shí)能力水平制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。學(xué)習(xí)計(jì)劃一般包括要學(xué)習(xí)的內(nèi)容、學(xué)習(xí)時(shí)間的安排以及預(yù)期達(dá)到的效果等，以便學(xué)生在計(jì)劃的指導(dǎo)下有針對(duì)性的開展自主學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，學(xué)生根據(jù)教師的講解和安排開展學(xué)習(xí)，沒有自主選擇學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法的可能，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，允許學(xué)生根據(jù)自身特點(diǎn)自由選擇學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以隨時(shí)和其他學(xué)生甚至教師進(jìn)行在線互動(dòng)交流，可以交流學(xué)習(xí)過(guò)程中取得的經(jīng)驗(yàn)，也可以請(qǐng)教他人在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。系統(tǒng)還提供了在線測(cè)試功能，學(xué)生在完成自主學(xué)習(xí)后通過(guò)測(cè)試檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。最后，反思和總結(jié)貫穿于整個(gè)自主學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中要對(duì)自己的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行不斷的反思和總結(jié)，為今后更好的開展學(xué)習(xí)提供借鑒。

圖1 移動(dòng)云環(huán)境下自主學(xué)習(xí)活動(dòng)

2.移動(dòng)云環(huán)境下自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

移動(dòng)云計(jì)算的服務(wù)模型一般由移動(dòng)終端設(shè)備（智能手機(jī)、iPad等）、提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（WiFi、3G、4G等）和提供云服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施和平臺(tái)三部分構(gòu)成[4]。其中，云服務(wù)又涵蓋了IaaS（Infrastructure-as-a-service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（Platform-as-a-service，平臺(tái)即服務(wù)）和SaaS（Software-as-a-service，軟件即服務(wù)）。IaaS將云環(huán)境下的各種硬件基礎(chǔ)設(shè)施資源轉(zhuǎn)化為服務(wù)供用戶使用。PaaS 提供軟件部署平臺(tái)，抽象掉了硬件和操作系統(tǒng)細(xì)節(jié)，可以無(wú)縫地?cái)U(kuò)展。SaaS是軟件的開發(fā)、管理、部署都交給第三方，不需要關(guān)心技術(shù)問(wèn)題，可以拿來(lái)即用。結(jié)合自主學(xué)習(xí)和移動(dòng)云計(jì)算的特點(diǎn)，本文構(gòu)建了移動(dòng)云環(huán)境下自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型[5]，如圖2所示。

（1）客戶端

客戶端指的是將自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)安裝在用戶的智能手機(jī)、iPad等移動(dòng)終端設(shè)備上，客戶端主要用于和云端應(yīng)用程序進(jìn)行交互并將云端計(jì)算結(jié)果反饋到終端的顯示設(shè)備上。

（2）通信網(wǎng)絡(luò)

模型要求通信網(wǎng)絡(luò)有比較穩(wěn)定的性能和較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬，可以采用信號(hào)較強(qiáng)的WiFi網(wǎng)絡(luò)，也可以采用聯(lián)通、電信和移動(dòng)等運(yùn)營(yíng)商提供的3G、4G網(wǎng)絡(luò)等。

可以是無(wú)線校園網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)，也可以是電信運(yùn)營(yíng)商提供的2G、3G網(wǎng)絡(luò)等。用戶可以自己選擇網(wǎng)絡(luò)，但最好選擇性能穩(wěn)定、帶寬大的網(wǎng)絡(luò)。

（3）云端體系結(jié)構(gòu)

在構(gòu)建的自主學(xué)習(xí)模型中云端結(jié)構(gòu)可以分為物理層、虛擬層、管理層和應(yīng)用層四個(gè)層次。物理層為云端系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行提供必要的服務(wù)器、交換機(jī)路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備等物理設(shè)備的支持；虛擬層通過(guò)虛擬化技術(shù)屏蔽物理層的復(fù)雜性，為上層提供運(yùn)算、安全、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等服務(wù)；管理層是云計(jì)算系統(tǒng)的中樞，負(fù)責(zé)大量數(shù)據(jù)的計(jì)算、任務(wù)的調(diào)度、資源的管理和信息的存儲(chǔ)等；應(yīng)用層主要任務(wù)是為用戶提供各種應(yīng)用服務(wù)接口，用戶通過(guò)該接口與系統(tǒng)進(jìn)行交互。應(yīng)用層也是用戶能夠直觀感受的云服務(wù)，本文的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)就運(yùn)行在云端，它能夠接受用戶發(fā)送的服務(wù)請(qǐng)求并通過(guò)調(diào)用云平臺(tái)提供的API為用戶提供云服務(wù)。

圖2 移動(dòng)云環(huán)境下自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型

三、基于移動(dòng)云計(jì)算的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)

自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要由前臺(tái)應(yīng)用和后臺(tái)管理兩個(gè)模塊組成。其中核心部分是前臺(tái)應(yīng)用，主要面向?qū)W生用戶使用，該模塊又可以細(xì)分為學(xué)習(xí)計(jì)劃、在線學(xué)習(xí)、在線交流、在線測(cè)試、總結(jié)評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)進(jìn)度六部分。后臺(tái)管理模塊主要面向系統(tǒng)管理員使用，包括用戶管理和系統(tǒng)管理，用戶管理可以對(duì)用戶信息進(jìn)行增刪查改以及權(quán)限等操作，系統(tǒng)管理可以對(duì)系統(tǒng)資源和策略進(jìn)行信息化管理。下面本文對(duì)前臺(tái)應(yīng)用的各個(gè)模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

（1）學(xué)習(xí)計(jì)劃

為了讓學(xué)生能夠有序開展自主學(xué)習(xí)，系統(tǒng)要求學(xué)生首先制定自己的個(gè)人學(xué)習(xí)計(jì)劃，計(jì)劃可以是臨時(shí)的某一個(gè)任務(wù)的學(xué)習(xí)計(jì)劃也可以是長(zhǎng)期的整體學(xué)習(xí)計(jì)劃，系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生的注冊(cè)信息智能推薦學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)計(jì)劃，學(xué)生可以參照修訂執(zhí)行。

（2）在線學(xué)習(xí)

在線學(xué)習(xí)是該系統(tǒng)最核心的功能，主要包括內(nèi)容、策略和學(xué)習(xí)三個(gè)方面。學(xué)習(xí)內(nèi)容是學(xué)生選擇要學(xué)習(xí)的主體部分，包括要學(xué)習(xí)的課程項(xiàng)目和任務(wù)；學(xué)習(xí)策略是學(xué)生針對(duì)內(nèi)容制定的學(xué)習(xí)方式方法；自主學(xué)習(xí)是依照學(xué)生的實(shí)際情況，智能推薦學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容等并開展自主學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（3）在線交流

在線交流是提高系統(tǒng)活力和增強(qiáng)學(xué)生體驗(yàn)的重要保障，該系統(tǒng)提供的在線交流模塊允許學(xué)生與其它學(xué)生或者教師進(jìn)行在線互動(dòng)，交流學(xué)習(xí)中的經(jīng)驗(yàn)和不足，解決學(xué)習(xí)中遇到的困惑，促進(jìn)對(duì)知識(shí)應(yīng)用的升華。該模塊分為實(shí)時(shí)交互和離線提問(wèn)兩種方式，當(dāng)交互雙方都在線時(shí)可以開展實(shí)時(shí)交流，如果有一方不在線，可以通過(guò)留言板進(jìn)行離線提問(wèn)等待其它用戶上線時(shí)進(jìn)行解答，另外也可以搜索查看其它學(xué)生的提問(wèn)和解答。在線互動(dòng)能夠增強(qiáng)用戶的使用體驗(yàn)，使用戶長(zhǎng)期使用該學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

（4）在線測(cè)試

當(dāng)學(xué)生完成在線自主學(xué)習(xí)以后，可以進(jìn)入在線測(cè)試環(huán)節(jié)以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的效果。在線測(cè)試的試題由系統(tǒng)在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)抽取，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成，并能夠自動(dòng)進(jìn)行評(píng)分。學(xué)生根據(jù)測(cè)試結(jié)果檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)效果，對(duì)于不足之處可以進(jìn)行再學(xué)習(xí)。

（5）總結(jié)評(píng)價(jià)

學(xué)生全部或部分完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，可以通過(guò)總結(jié)評(píng)價(jià)模塊針對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和不足之處，為今后更加高效學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（6）學(xué)習(xí)進(jìn)度

該模塊用于記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄和學(xué)習(xí)過(guò)程，以便學(xué)生再次進(jìn)入該系統(tǒng)時(shí)能夠接著按照進(jìn)度開展學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)進(jìn)度中要記錄學(xué)生的操作信息、學(xué)生完成的課程進(jìn)度情況、學(xué)生的學(xué)習(xí)策略等信息。另外，該模塊還能夠查看學(xué)生測(cè)試成績(jī)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

2.系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)

為了驗(yàn)證系統(tǒng)的性能，對(duì)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)和實(shí)現(xiàn)。使用Apache Tomcat作為服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，使用Cloud Stack構(gòu)建云環(huán)境，使用Android SDK 構(gòu)建基于Android系統(tǒng)的客戶端。目前系統(tǒng)已經(jīng)完成開發(fā)并投入使用，該系統(tǒng)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率方面起到了積極作用，學(xué)生滿意度較高，取得了顯著的教學(xué)效果。

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On the Application of Autonomous Learning System in Higher Vocational Colleges based on Mobile Cloud Computing

CHU Zhi-kai

（Shangqiu Polytechnic, Shangqiu, Henan 476000, China）

In order to meet the growing demand of autonomous learning based on mobile cloud computing in higher vocational colleges, this paper analyzes the development status of mobile cloud computing and autonomous learning, constructs an autonomous learning system model in mobile cloud environment, and designs and implements autonomous learning system based on mobile cloud computing in combination with the characteristics of higher vocational students. The system can improve students' interest in learning and learning efficiency, and has achieved good teaching effects.

mobile cloud computing; autonomous learning system; cloud computing; mobile learning

TN929.5

A

1008—6129（2018）03—0083—04

2018—05—07

2017 年河南省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目——“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)課程體系與教學(xué) 內(nèi)容整體優(yōu)化的研究與實(shí)踐”，項(xiàng)目編號(hào)：2017SJGLX580。

楚志凱（1983—），河南民權(quán)人，商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系，講師。