基于虛擬化技術(shù)的在線開放課程建設(shè)研究
——以“常用工具軟件”課程為例

李紅艷，黃 驍，李睿仙

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

教育部在2015年印發(fā)了《教育部關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見》，意見中指出“在線開放課程要加強(qiáng)規(guī)范建設(shè)與應(yīng)用共享”。建設(shè)在線開放課程成為高職院校信息化教學(xué)改革的一個重要方向。教師團(tuán)隊通過認(rèn)真分析在線開放課程現(xiàn)狀，借助新一代互聯(lián)網(wǎng)的開放性課程管理系統(tǒng)，將學(xué)習(xí)資料、課件工具等教學(xué)資源利用信息化手段進(jìn)行融合，利用組合后的課程內(nèi)容進(jìn)行課程教學(xué)，搭建虛擬化技術(shù)構(gòu)建實(shí)訓(xùn)環(huán)境，與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間對接，為學(xué)生構(gòu)建泛在化的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，進(jìn)而提升學(xué)生的職業(yè)能力。

1 在線開放課程現(xiàn)狀

1.1 在線開放課程的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

網(wǎng)絡(luò)課程又叫“遠(yuǎn)距離教學(xué)”，最早出現(xiàn)在英國。2008年，加拿大教育工作者首次提出了在線課程的概念。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，與“遠(yuǎn)距離教學(xué)”相比，在線課程在理念和實(shí)踐方面均發(fā)生了很大變化[1]。學(xué)習(xí)者只需要注冊登錄就可免費(fèi)享用各種優(yōu)質(zhì)精品課資源。在線開放課程給人們的學(xué)習(xí)和生活帶來了巨大便利。建設(shè)精品在線開放課程逐漸成為國際關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。2018年，教育部公布了首批490門國家精品在線開放課程認(rèn)定結(jié)果，我國在線開放課程建設(shè)翻開了嶄新的一頁。

筆者通過對國內(nèi)外在線課程進(jìn)行深入調(diào)查和分析研究，發(fā)現(xiàn)存在一些共性問題正阻礙著在線開放課程的發(fā)展與進(jìn)步。具體表現(xiàn)在：1）學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)有始無終。在線開放課程的特點(diǎn)之一就是其開放性，社會各界人群不受時空限制，只需注冊即可登錄平臺進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。筆者對此開展問卷調(diào)查，發(fā)放問卷共200份，收回187份，其中有86人因?yàn)榉N種原因有未完成在線課程學(xué)習(xí)經(jīng)歷,造成了課程資源的浪費(fèi)，課程的完成率不高。2）課程學(xué)分無法互認(rèn)。目前，高職院校之間的在線開放課程學(xué)分沒有實(shí)現(xiàn)互認(rèn)，阻礙了在線課程的發(fā)展。越來越多的高職院校開始關(guān)注在線課程的學(xué)分置換問題，這將有助于從根本上推進(jìn)職業(yè)教育管理模式和教學(xué)內(nèi)容的改革。3）課程中師生互動較少。在線開放課程平臺均具備功能強(qiáng)大的師生互動功能，具體包括：在線討論、留言板、課后答疑等。但在實(shí)際使用過程中，這部分內(nèi)容的利用率不高，教師得不到學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，師生間無法進(jìn)行積極有效地溝通，影響了教學(xué)效果。4）教學(xué)方法有待改進(jìn)。部分教師的教學(xué)理念與教學(xué)方法相對落后，在錄制在線開放課程時抓不住知識的核心內(nèi)容，無法做到使用恰當(dāng)?shù)?、先進(jìn)的教學(xué)方法與手段解決教學(xué)重難點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生難以把握知識的要領(lǐng)，無法達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。5）教學(xué)資源質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。教師的信息化教學(xué)能力是實(shí)施網(wǎng)絡(luò)公開課、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)活動必備的教學(xué)基本功。目前，教師的信息化水平參差不齊，導(dǎo)致開發(fā)的線上教學(xué)資源質(zhì)量不高，影響著線上課程建設(shè)質(zhì)量以及最終的教學(xué)效果。

1.2 “常用工具軟件”在線開放課程存在的問題

“常用工具軟件”課程屬于計算機(jī)類專業(yè)課，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用軟件的使用、常用工具軟件的安裝與其使用等技術(shù)能力，在加強(qiáng)理論基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)中增強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，突出理論與實(shí)踐的相結(jié)合，提高學(xué)生計算機(jī)的綜合應(yīng)用能力。在實(shí)際授課過程中，主要存在如下問題：1）課程內(nèi)容更新速度快，但計算機(jī)實(shí)驗(yàn)條件卻相對滯后[3]。計算機(jī)專業(yè)知識和技術(shù)的典型特征是：快速增長和更新，即使買最新最貴的設(shè)備也要受到“摩爾定律”影響。2）課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容大多有連續(xù)性要求，少則幾十分鐘，多則幾天，但目前還是以結(jié)構(gòu)主義教學(xué)為主，課程結(jié)構(gòu)、學(xué)生特點(diǎn)、場地、設(shè)備等因素均限制了連續(xù)性教學(xué)的實(shí)施。3）部分實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容會對教學(xué)環(huán)境產(chǎn)生影響，如磁盤陣列實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)備份與恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)攻防等等，這些教學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生實(shí)踐練習(xí)，必然破壞系統(tǒng)，系統(tǒng)恢復(fù)起來則不太容易。

2 虛擬化技術(shù)解決方案

以上在實(shí)際教學(xué)中遇到的各種問題困擾著計算機(jī)專業(yè)課教師，并且呈現(xiàn)日益突出的態(tài)勢，急需解決。課程教師團(tuán)隊通過對上述問題深入調(diào)查、并逐一分析和研究，最終得出的結(jié)論是：在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中使用虛擬化技術(shù)，可以很好地解決學(xué)科內(nèi)容的快速增長和計算機(jī)實(shí)驗(yàn)條件相對滯后的矛盾、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容會對教學(xué)環(huán)境產(chǎn)生影響等問題[4]。

2.1 虛擬化的概念

虛擬化是指借助虛擬化技術(shù)模擬出真實(shí)的計算機(jī)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)在虛擬的環(huán)境下完成各種真實(shí)環(huán)境中不能完成的操作。虛擬化技術(shù)可以在一臺真實(shí)的計算機(jī)上虛擬多臺計算機(jī)，通過在每個虛擬計算機(jī)上安裝不同的操作系統(tǒng)，做到每個應(yīng)用程序在相互之間不受影響的前提下獨(dú)立運(yùn)行，計算機(jī)的工作效率得到了顯著提升。

2.2 虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

近年來，虛擬化技術(shù)受到各大IT公司和眾多用戶的關(guān)注，并已廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，甚至Symantec、Microsoft、Intel這些軟件巨頭們也使用虛擬化技術(shù)來測試其產(chǎn)品。虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有很多，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）輔助軟件開發(fā)人員開發(fā)軟件。軟件開發(fā)人員將虛擬化技術(shù)與其他軟件環(huán)境集成起來，在多種環(huán)境中降低軟件開發(fā)的難度，簡化了應(yīng)用程序的開發(fā)和調(diào)試。2）面向計算機(jī)病毒研究與測試人員。虛擬機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行病毒，幫助計算機(jī)病毒研究與測試人員獲取病毒威力、特征等信息，為開發(fā)、升級殺毒軟件提供技術(shù)支持。3）面向教師和培訓(xùn)人員。教師利用虛擬化技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)建課程所需的操作環(huán)境。課程結(jié)束時，教師簡單的操作便可以將虛擬機(jī)恢復(fù)到初始狀態(tài)，減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)。4）為IT專業(yè)人員提供服務(wù)。借助虛擬化技術(shù)IT專業(yè)人員可以實(shí)現(xiàn)在多個操作系統(tǒng)、應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，部署虛擬化產(chǎn)品，為系列虛擬化認(rèn)證考試做準(zhǔn)備。

3 “常用工具軟件”在線開放課程應(yīng)用案例介紹

3.1 具體做法

3.1.1 課程結(jié)構(gòu)設(shè)計

課程教師團(tuán)隊首先開展專業(yè)面向的行業(yè)領(lǐng)域調(diào)研，撰寫出調(diào)研報告；然后依據(jù)崗位分析得出崗位核心能力，依據(jù)崗位核心能力應(yīng)掌握的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)設(shè)計和開發(fā)顆粒資源；再根據(jù)學(xué)情和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，以碎片化的形式重塑課程知識結(jié)構(gòu)[5]?！俺Ｓ霉ぞ哕浖闭n程共包括8個項(xiàng)目，如表1所示。

3.1.2 開發(fā)泛在化虛擬實(shí)踐教學(xué)平臺

為滿足計算機(jī)實(shí)踐教學(xué)連續(xù)性要求，教師團(tuán)隊根據(jù)課程需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，運(yùn)用虛擬化技術(shù)和現(xiàn)代教學(xué)理論，開發(fā)了一整套滿足學(xué)生個性化需求的泛在化虛擬實(shí)踐教學(xué)平臺，優(yōu)化了實(shí)踐教學(xué)資源，如圖1所示。

表1 “常用工具軟件”課程項(xiàng)目內(nèi)容表

1）以“任務(wù)2.1 應(yīng)用DiskGenius修復(fù)損壞的磁盤”為例，筆者首先仿真了一塊含有分區(qū)和數(shù)據(jù)的磁盤，并仿真磁盤故障，學(xué)生打開實(shí)踐教學(xué)環(huán)境包后，雙擊“任務(wù)2.1 應(yīng)用DiskGenius修復(fù)損壞的磁盤”虛擬機(jī)快照，直達(dá)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，開始嘗試磁盤修復(fù)。

2）操作過程可中斷、可接續(xù)、可復(fù)原，滿足了“常用工具軟件”實(shí)訓(xùn)過程連續(xù)性需求。以“任務(wù)3.2 安裝Windows10”為例，如果學(xué)生在課堂內(nèi)未完成安裝任務(wù)，可將當(dāng)前狀態(tài)形成快照保存起來，下次打開該實(shí)訓(xùn)環(huán)境包后，雙擊所保存的快照繼續(xù)安裝操作系統(tǒng)。

圖1 泛在化虛擬實(shí)踐教學(xué)平臺

3）按需自主定制軟硬件環(huán)境，創(chuàng)設(shè)泛在化、自主化的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。如果學(xué)生還想嘗試安裝Windows Server 2008以外的操作系統(tǒng)，如安裝服務(wù)器操作系統(tǒng)Windows Server 2012或Linux操作系統(tǒng)，可以按操作系統(tǒng)所需環(huán)境自定義虛擬機(jī)配置，建立好安裝環(huán)境后就可以安裝其他操作系統(tǒng)。

3.1.3 開發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源包

大多數(shù)計算機(jī)類課程的知識和技能結(jié)合比較緊密，屬于理實(shí)一體化課程，在授課時需要“邊講邊練、精講多練”，但是如果遇到不適合現(xiàn)場演示的教學(xué)任務(wù)(如安裝操作系統(tǒng)之類需等很長時間的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容)時，主講教師將課程所有實(shí)訓(xùn)任務(wù)的操作過程進(jìn)行錄制，制作成演示課件、縮短了演示時間，提高教學(xué)效率。開發(fā)基于場景的開發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源包，滿足職業(yè)院校學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求。

3.1.4 在線開放課程考核模式

“常用工具軟件”在線開放課程通過網(wǎng)頁嵌入的方式在教學(xué)視頻中插入“在線測試”模塊，同時，課程平臺的輔導(dǎo)反饋、在線討論、線上作業(yè)提交和批改、留言板等功能實(shí)現(xiàn)了多元化學(xué)習(xí)評價。線上和線下融合的手段將過程性評價與終結(jié)性評價結(jié)合起來，促進(jìn)學(xué)生自主性、過程性和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

3.2 效果分析

將虛擬化技術(shù)引入在線開放課程中，取得了很好的教學(xué)效果。

3.2.1 解決計算機(jī)類專業(yè)實(shí)訓(xùn)過程中斷后不能延續(xù)的問題，實(shí)踐教學(xué)率先實(shí)現(xiàn)泛在化

保持實(shí)訓(xùn)過程連續(xù)性是計算機(jī)相關(guān)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)必須的要求。但在該專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過程中，實(shí)踐操作本身很可能破壞現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境軟硬件，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)軟硬件故障，另外系統(tǒng)感染木馬病毒等情況時有發(fā)生，所有這些因素都會對實(shí)踐教學(xué)產(chǎn)生不利影響。實(shí)訓(xùn)室管理人員為了保障教學(xué)的有序?qū)嵤扇∮布?、軟件保護(hù)等技術(shù)措施。這些措施保障了軟硬件的正常使用，同時也帶來的弊端：加上保護(hù)的系統(tǒng)使一些實(shí)踐教學(xué)無法進(jìn)行，教學(xué)效果大打折扣[3]。

為滿足計算機(jī)實(shí)踐教學(xué)連續(xù)性要求，教師團(tuán)隊根據(jù)課程需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，借助虛擬化技術(shù)和現(xiàn)代教學(xué)理論，開發(fā)了一整套滿足學(xué)生個性化需求的虛擬實(shí)踐教學(xué)環(huán)境軟件包，強(qiáng)化了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。與真實(shí)環(huán)境比較，該軟件包有以下優(yōu)勢：一是故障可仿真可再現(xiàn)。二是操作過程可中斷可復(fù)原，滿足了計算機(jī)專業(yè)實(shí)訓(xùn)過程連續(xù)性需求。三是按需自由定制軟硬件環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新潛能。四是實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)境泛在化。如以“常用工具軟件”課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容“任務(wù)4.1應(yīng)用超級兔子修復(fù)注冊表”為例，學(xué)生無論何時、何地、使用何種智能設(shè)備，均可登錄實(shí)踐教學(xué)平臺，打開實(shí)踐教學(xué)環(huán)境包后，雙擊“任務(wù)4.1應(yīng)用超級兔子修復(fù)注冊表”，直達(dá)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，開始嘗試注冊表修復(fù)。

3.2.2 解決了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)效率低下的問題，實(shí)踐教學(xué)率先實(shí)現(xiàn)個性化

教師利用Captivate等軟件工具將實(shí)訓(xùn)內(nèi)容制作成演示課件、訓(xùn)練課件、評估課件，發(fā)布在學(xué)院在線教學(xué)平臺，建成網(wǎng)絡(luò)課程、創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)班級。師生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間交流互動。在實(shí)現(xiàn)“手把手教操作”實(shí)踐教學(xué)效果的基礎(chǔ)上，課程的考核評價更加精細(xì)化，實(shí)踐教學(xué)更具個性化。

綜上所述，在線開放課程中引入虛擬化技術(shù)不僅能夠解決實(shí)訓(xùn)過程中斷后不能延續(xù)的問題，實(shí)踐教學(xué)率先實(shí)現(xiàn)泛在化，還可以解決了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)效率低下的問題，實(shí)踐教學(xué)率先實(shí)現(xiàn)個性化，提高在線開放課程的利用率，進(jìn)而提升學(xué)生動手能力，提高教學(xué)效果[6]。