高職院校智慧“云課堂”、信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與實(shí)踐

汪應(yīng)+陳光海

摘 要：基于教育部首批信息化試點(diǎn)項(xiàng)目和重慶市新技術(shù)推廣項(xiàng)目，以云計(jì)算技術(shù)為支撐，自主研發(fā)云課堂平臺。匯聚了校本資源、交互式視頻教程、各種仿真實(shí)訓(xùn)軟件、慕課微課等所有可用教學(xué)資源，有機(jī)整合，各系統(tǒng)統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一入口、統(tǒng)一應(yīng)用模式，完整記錄學(xué)習(xí)軌跡，大數(shù)據(jù)分析促進(jìn)教學(xué)模式、學(xué)習(xí)方式的不斷創(chuàng)新和改革，集成的虛擬仿真環(huán)境催生課堂形態(tài)的改變。

關(guān)鍵詞：云課堂；信息化；教育教學(xué)；教學(xué)資源庫

作者簡介：汪應(yīng)（1982-），男，重慶合川人，重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院高級實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)檐浖こ?、虛擬化技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)集成；陳光海（1964-），男，重慶合川人，重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件及計(jì)算機(jī)應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

基金項(xiàng)目：重慶市高等職業(yè)技術(shù)院校新技術(shù)推廣項(xiàng)目“基于移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)支撐的智慧校園新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”（編號：GZTG201609），主持人：汪應(yīng)；重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目“基于云技術(shù)的高校信息化創(chuàng)新教學(xué)綜合平臺研究及實(shí)踐”（編號：KJ1732434），主持人：汪應(yīng)。

中圖分類號：G710 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-7518（2017）27-0080-04

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》中，提出要“強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用，提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果”，隨著互聯(lián)網(wǎng)的深入，教育與互聯(lián)網(wǎng)的跨界融合成為大趨勢，在教育新生態(tài)下，打破固化的傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)，探索新型的信息化教學(xué)模式，無疑為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了多元融合的育人空間和多元化的學(xué)習(xí)途徑。改革傳統(tǒng)傳授式的課堂教學(xué)模式，研究大數(shù)據(jù)云計(jì)算是信息化產(chǎn)業(yè)中最具生命力的一項(xiàng)前沿技術(shù)，培養(yǎng)具有時代創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型人才，在大力發(fā)展教育信息化、實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的進(jìn)程中，要充分利用先進(jìn)信息技術(shù)，為教學(xué)手段的創(chuàng)新、課堂教學(xué)模式的改革提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，只有這樣，我們國家的教育水平才能走向世界一流水平[1]。

一、高職院校“云課堂”解決的教學(xué)問題數(shù)據(jù)分析

（一）云課堂簡介及主要解決的教學(xué)問題

教育信息化建設(shè)關(guān)鍵在應(yīng)用，價值體現(xiàn)也在應(yīng)用。堅(jiān)持以課堂應(yīng)用為主，通過“教學(xué)互動、教研互動、管理互動、安全互動和企業(yè)互動”五個互動應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)了課堂用、經(jīng)常用、普遍用；通過抓六大課堂的突破引領(lǐng)，推動高職院校教師的教育理念、教學(xué)方法和教學(xué)模式的變革。

本云課堂針對課堂教學(xué)存在的“5個問題”，系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施信息化教學(xué)整體方案，以云計(jì)算技術(shù)為支撐，自主研發(fā)教學(xué)資源管理平臺，產(chǎn)教融合共建“云課堂”。2012年開始，歷經(jīng)4年多的應(yīng)用與推廣，實(shí)施期間10多位國內(nèi)職教和行業(yè)技術(shù)專家參與指導(dǎo)，600余位專業(yè)教師、20000余名學(xué)生參與教學(xué)改革。來自英國、德國和國內(nèi)數(shù)百個單位2000多人次參觀學(xué)習(xí)“云課堂”。10多次國家級、省部級會議上展示，在國家教育行政學(xué)院作專題推廣報(bào)告，多所高等院校引進(jìn)使用，引起了社會廣泛關(guān)注，在國內(nèi)外產(chǎn)生了較大影響。實(shí)踐證明，本云課堂是實(shí)施信息化課堂教學(xué)的成功范例，具有重要示范作用和推廣價值[2]。

（二）主要解決的教育教學(xué)問題

一是數(shù)字化教學(xué)資源難以共享，教學(xué)資源分散各處，教師無法利用豐富的資源進(jìn)行自主備課、授課，學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)環(huán)境條件差，更難以了解人才培養(yǎng)方案和理解課程架構(gòu)，師生間缺乏互動交流渠道[3]。二是現(xiàn)存教學(xué)資源庫難以推廣，精品課程、在線課程等成形教學(xué)資源，不能方便、有效的與教師的自主教學(xué)活動相結(jié)合，教師思想被“奴役”，導(dǎo)致應(yīng)用積極性不高。三是各類數(shù)字化資源系統(tǒng)獨(dú)立，行為數(shù)據(jù)分散，不利于大數(shù)據(jù)分析，各類數(shù)字化教學(xué)資源來源渠道多種，應(yīng)用模式各異，沒有統(tǒng)一的入口，使用不方便，學(xué)習(xí)軌跡記錄分散，不利于大數(shù)據(jù)分析，不能有效推動課堂教學(xué)改革。四是傳統(tǒng)多媒體教學(xué)教態(tài)呆板、效果差，教學(xué)活動過程應(yīng)是策動、激發(fā)和培育積極情感的過程，傳統(tǒng)多媒體教學(xué)，教師往往坐在講臺前，邊操作邊講授，教態(tài)呆板，體態(tài)語言少，師生之間缺乏直感交流。五是仿真實(shí)訓(xùn)缺乏行業(yè)支持、產(chǎn)教融合不充分、使用受時空限制各類仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)往往安裝在實(shí)訓(xùn)室，教師備課、上課和學(xué)生課內(nèi)外練習(xí)均無法使用，難以在“黑板”上再現(xiàn)。仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目不豐富、缺乏行業(yè)支持，不能滿足泛在學(xué)習(xí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的需求[4]。

二、高職院校“云課堂”解決教學(xué)問題的方法與路徑

（一）自主開發(fā)智慧型教學(xué)資源管理平臺

1.集成與共享一切可用教學(xué)資源。集成校本資源、交互式視頻教程、各種仿真實(shí)訓(xùn)軟件、慕課微課等所有可用教學(xué)資源，教師用工號、學(xué)生用學(xué)號登錄，所有資源全部共享，方便師生共同使用，集成了遠(yuǎn)程輔導(dǎo)功能，豐富了師生課外交流途徑。解決了教學(xué)資源的集成與共享，為課堂教學(xué)、師生交流、時時處處的仿真實(shí)訓(xùn)和自主學(xué)習(xí)提供了平臺，按照學(xué)校（S）—專業(yè)（P）—課程（C）—教師（T）的邏輯構(gòu)建云中心。老師在將教學(xué)資源上傳到云個人空間，學(xué)生可使用云平臺完成預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、作業(yè)上傳，以及在任意時間、任意地點(diǎn)的通過多種終端自主學(xué)習(xí)（如圖1所示）。

2.以教師自主教學(xué)思路為主線，激發(fā)師生再創(chuàng)造激情。資源的使用，并不捆綁教師的思路在精品課程、在線課程等成形的教學(xué)資源上，教師是教育的主體，集成的其它各種教學(xué)資源都是教師進(jìn)行再創(chuàng)造的素材，可以再加工，可直接引用，“云課堂”與教師自主教學(xué)活動有機(jī)結(jié)合，極大的調(diào)動了教師的使用積極性和主動性。所有資源對學(xué)生透明，學(xué)生知道最佳學(xué)習(xí)途徑，推動教師不斷地進(jìn)行教學(xué)方法、教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新。

以“云課堂”為基礎(chǔ)，匯集三方優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目資源，建設(shè)了多元化師資隊(duì)伍、項(xiàng)目研發(fā)隊(duì)伍、導(dǎo)師制隊(duì)伍，搭建了以教學(xué)云平臺職業(yè)能力培養(yǎng)為主線、以虛擬仿真項(xiàng)目為紐帶的“教育教學(xué)、工程應(yīng)用、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”三平臺，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生角色多維度轉(zhuǎn)變，營造了全方位職業(yè)素養(yǎng)提升信息化環(huán)境。組建混編師資隊(duì)伍，開展人員互聘互訓(xùn)；制定配套的運(yùn)行機(jī)制、質(zhì)量評估、管理與保障等制度和規(guī)范。集中對“云平臺”培養(yǎng)的過程進(jìn)行診斷、分析、評價、改進(jìn)；建立三方共享的技術(shù)資源庫、項(xiàng)目資源庫、人才資源庫。提高信息化教學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量。endprint

3.統(tǒng)一各類數(shù)字化教學(xué)資源應(yīng)用模式，為大數(shù)據(jù)分析創(chuàng)造條件?！霸普n堂”匯聚所有可用教學(xué)資源，有機(jī)整合，各系統(tǒng)統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一入口、統(tǒng)一應(yīng)用模式，完整記錄學(xué)習(xí)軌跡，大數(shù)據(jù)分析促進(jìn)教學(xué)模式、學(xué)習(xí)方式的不斷創(chuàng)新和改革，集成的虛擬仿真環(huán)境催生課堂形態(tài)的改變（如圖2所示）。

（二）智慧授課系統(tǒng)讓教師回歸“原生”講課姿態(tài)

用多點(diǎn)觸控電子白板替代投影幕布，教師授課時，直接用手指書寫和操作投影對象，如：疑點(diǎn)標(biāo)釋、重點(diǎn)圈畫、關(guān)鍵點(diǎn)縮放和旋轉(zhuǎn)等?？梢韵駛鹘y(tǒng)的黑板一樣授課，又可利用豐富的數(shù)字化教學(xué)資源，在視頻播放或仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中，方便老師疊加板書，生動的教態(tài)讓課堂教學(xué)情境交融、栩栩生輝[5]。

在現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)共享型教學(xué)資源庫和通過配套政策保證了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的原始積累，支撐了共享型教學(xué)資源建設(shè)和教師課堂多媒體教學(xué)。云課堂的運(yùn)行使教師課堂教學(xué)回歸“原生教學(xué)形態(tài)”，既整合了現(xiàn)代多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，又保持了傳統(tǒng)普通黑板的優(yōu)點(diǎn)，為教育的改革提供了更為廣闊的發(fā)展平臺，將極大地推動教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)等方式的轉(zhuǎn)變。

（三）云計(jì)算改變仿真軟件運(yùn)行模式、產(chǎn)教融合共建教學(xué)資源

從教育發(fā)展的歷史來看，師生面對面的課堂教學(xué)作為知識傳授的方式和教師作為知識傳授者的角色在不斷削弱[6]。通過服務(wù)器虛擬化、應(yīng)用虛擬化、負(fù)責(zé)均衡及軟件狗服務(wù)器等云計(jì)算手段，將各類仿真實(shí)訓(xùn)軟件變?yōu)榭梢酝ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器使用的服務(wù)，用一臺物理服務(wù)器和若干UBS HUB SERVER，所有仿真程序的Software Dog都插在它上面，穩(wěn)定虛擬機(jī)或應(yīng)用程序在動態(tài)遷移過程中能正常運(yùn)行。從而方便地集成到教學(xué)資源管理平臺中，突破了使用的時空限制，能在教室“黑板”上再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了立體化的教學(xué)視角，方便了師生時時處處的使用。

以產(chǎn)教融合推進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)，引入針對性極強(qiáng)的仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)覆蓋所有專業(yè)，引進(jìn)美國通用電氣（GE）公司、中興通訊、新道科技、北汽特車等企業(yè)，總投資超億元，大力推進(jìn)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)，極大豐富了高檔數(shù)控、機(jī)器人、通訊、電氣、管理等類專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。校企合作、虛實(shí)結(jié)合，仿真實(shí)訓(xùn)延伸到企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育落到實(shí)處。

（四）機(jī)制保障體系建設(shè)，確保高速穩(wěn)定運(yùn)行

一是安全措施，制定網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理辦法和網(wǎng)絡(luò)與信息安全的各項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，采取措施增強(qiáng)師生的網(wǎng)絡(luò)與信息安全意識。二是物理安全，具有成套的電力保障和不間斷電源設(shè)備，具有消防滅火措施、監(jiān)控及門禁等，確保信息系統(tǒng)設(shè)備、設(shè)施的物理安全。三是網(wǎng)絡(luò)安全，統(tǒng)籌規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)安全管理，保證重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理安全；做好校園網(wǎng)內(nèi)的安全防護(hù)建設(shè)和提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)區(qū)域的安全管理，增強(qiáng)校園網(wǎng)防御能力。四是信息安全，保證云課堂統(tǒng)一管理，對重要資源和虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全管理和數(shù)據(jù)備份措施，防止數(shù)據(jù)泄露、丟失和篡改。五是建設(shè)規(guī)劃，制定教育信息化規(guī)劃，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)、科學(xué)布局學(xué)校教育信息化建設(shè)。六是考核激勵，將教學(xué)單位云課堂信息化工作納入學(xué)校年度考核，建立有效靈活的考核激勵機(jī)制，促進(jìn)信息化研發(fā)成果的轉(zhuǎn)化實(shí)用。七是培訓(xùn)措施，定期培訓(xùn)學(xué)校師生用戶，定期對管理隊(duì)伍和技術(shù)隊(duì)伍進(jìn)行云課堂信息化培訓(xùn)。

三、高職院?！霸普n堂”創(chuàng)新教學(xué)模式

（一）教學(xué)資源管理平臺的研發(fā)理念創(chuàng)新

形成了以教師自主教學(xué)思路為主線，其它資源為輔的教學(xué)資源建設(shè)與使用的新理論。精品課程、在線課程等往往固化了知識的傳遞模式，本應(yīng)作為教育主體的教師在教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)中被客體化，教師被動執(zhí)行著理論與知識傳輸?shù)摹皩?dǎo)管”功能，教學(xué)主導(dǎo)權(quán)被剝奪，導(dǎo)致教師內(nèi)心的反叛。“云課堂”尊重教師在日常教學(xué)實(shí)踐中積累的教學(xué)技能和實(shí)踐性知識，為教師個人增權(quán)賦能，同時形成了配套的信息化教學(xué)督查、教學(xué)競賽、師資培訓(xùn)、慕課微課等資源建設(shè)制度與機(jī)制[7]。

精品課程、在線課程、仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)等往往自成體系，學(xué)習(xí)記錄分散，“云課堂”統(tǒng)一記錄，獲得學(xué)生在學(xué)習(xí)時產(chǎn)生的各種行為數(shù)據(jù)，可以使用定量與定性結(jié)合的方法進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，從而掌握各類學(xué)生的學(xué)習(xí)特征和迷思、困惑之處，教師進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)策略、改進(jìn)教學(xué)方法，更好地指導(dǎo)學(xué)生形成有效的學(xué)習(xí)策略，促進(jìn)教學(xué)效果的提高。

（二）云課堂教學(xué)系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新

建設(shè)“教、學(xué)、做、思”一體化互動教室，每位學(xué)生有獨(dú)立工位，作息時間與企業(yè)保持一致；組建由教師主導(dǎo)的三方混編師資隊(duì)伍；教學(xué)內(nèi)容源自真實(shí)項(xiàng)目，教學(xué)過程按照項(xiàng)目開發(fā)流程進(jìn)行，教學(xué)資源借助于智慧“云課堂”實(shí)現(xiàn)碎片化和體系化。融合校企研優(yōu)勢資源，打造教育教學(xué)平臺、工程應(yīng)用平臺和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，全面提升學(xué)生職業(yè)技能、工匠精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。

為解決當(dāng)前信息化教學(xué)中存在各種問題，提高信息化教學(xué)效果，摒棄傳統(tǒng)黑板，用80、100、120、150寸的多點(diǎn)紅外光波觸控觸控電子白板替代投影幕布，讓教師回歸原生講課姿態(tài)，觸控技術(shù)的選擇是涉及互動教學(xué)成敗的關(guān)鍵，只有對投影對象的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等手勢的判斷精準(zhǔn)無誤，才能達(dá)到預(yù)期的效果。表面光波觸控技術(shù)與抗敲擊、防劃傷的搪瓷白板的組合，其投影面積大、電子板書功能強(qiáng)，手勢判斷準(zhǔn)、可操作性極高，不傷眼、無塵化，體現(xiàn)了綠色環(huán)保理念。云課堂支持師生智能移動終端接入，實(shí)現(xiàn)師生課堂信息交互，配備教學(xué)錄播系統(tǒng)，支持校際間課堂互動，具備智能感知與控制功能，具備三維交互式授課設(shè)備（如全息三維投影或VR虛擬現(xiàn)實(shí)）。

（三）虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的云計(jì)算應(yīng)用創(chuàng)新

使用云計(jì)算技術(shù)，將各類仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件變?yōu)榭梢酝ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器使用的服務(wù)，不論是教師家里、學(xué)生寢室、所有教室和實(shí)訓(xùn)室隨時可用，尤其在教師授課過程中，仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)能在“黑板”上再現(xiàn)，更可疊加老師的電子板書，徹底顛覆了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，出現(xiàn)了無處不在的仿真實(shí)訓(xùn)和個性化創(chuàng)新學(xué)習(xí)景象[8]。

四、結(jié)束語

云課堂形成了以教師自主教學(xué)思路為主線，其它資源為輔的教學(xué)資源建設(shè)與使用的新理論，完善了信息化教學(xué)、資源建設(shè)等系列制度。優(yōu)化了教學(xué)策略、改進(jìn)了教學(xué)方法，更好地指導(dǎo)了學(xué)生形成有效的學(xué)習(xí)策略，促進(jìn)了教學(xué)效果的提高。課堂效果顯著提升，學(xué)生受益面廣，教師整體信息化應(yīng)用能力大幅度提升。未來發(fā)展繼續(xù)提煉高職院校專業(yè)教學(xué)資源的共建共享機(jī)制，加強(qiáng)與行業(yè)的協(xié)同。結(jié)合“人人通”工程加強(qiáng)專業(yè)教學(xué)資源庫應(yīng)用模式的創(chuàng)新探索，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的個性化、智慧化學(xué)習(xí)。

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責(zé)任編輯 蔡久評endprint