计算机实践教学云平台建设的研究

吴 文

（黄山学院 现代教育技术中心,安徽 黄山245041）

计算机实践教学云平台建设的研究

吴 文

（黄山学院 现代教育技术中心,安徽 黄山245041）

计算机实践教学依赖于实验平台的建设。为了优化计算机实践教学的改革效果，在构建实验平台云服务功能的基础上，提出了云平台建设的新理念，即不仅要体现云服务，更要融入先进的教学模式与理念，突出学生为学习主体的教学思想。

PBL模式；MOOC

计算机实践教学无疑是培养学生实践能力和创新能力的重要途径之一，而直接关乎教学成败的实验平台则更是学生主动自觉地学习技术知识、锻炼实践能力、展现创造能力的绚丽舞台和竞技场所。因而对计算机实践教学和实验平台建设的探索与改革一直受到高度的重视与热议，成为高校教学改革的焦点之一。这一方面每年所产生的论文数量也极为庞大，有从教学模式的改革作出研究的，如郑娜[1]提出了基于PBL模式的教学改革，马彬[2]和谭琦[3]提出了多维一体化模式的教学改革，曹海英[4]和李春杰[5]从教学过程与方法角度进行了教学改革与创新的探索；有从新理论新技术的应用作出探讨的，如周丽涛[6]探讨了MOOC平台的构建，金沂[7]探索了Hyper-V虚拟化技术在实践教学中的应用，孙韩林[8]、刘颖[9]、杨军[10]、王燕[11]等分别从不同角度讨论了云技术在实践教学与校园服务中的应用。可见，计算机实践教学的平台建设，完全可以融入云服务技术、MOOC平台、PBL模式等多种理论技术与教学模式。

本文认为，为了更好地为计算机实践教学的改革与发展提供必要的物质性基础，在基于云服务技术的计算机教学实验云平台的建设中，应该融入先进的教学模式与理念，突出学生为学习主体的教学思想。

1 相关概念

1.1 云服务

云服务即云计算（cloud computing），“是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务”是并行计算（Parallel Computing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，其特点为IaaS (Infrastructure as a Service，基础设施即服务)、PaaS (Platform as a Service，平台即服务)、SaaS(Software as a Service，软件即服务)。当然，云服务的最终服务对象是以学生为主体、以先进理念为指导的教学活动。

1.2 PBL模式

PBL(Problem Based Learning是问题或任务导向式的教学模式，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式。学生在一个真实的情境中对一个需要解决的问题（被称为driving queston即驱动问题）展开探究，解决问题的过程类似学科专家的研究过程。学生在探究过程中学习及应用学科思想。

1.3 MOOC慕课

MOOC(Massive open online course，慕课)是新涌现出来的一种在线课程开发模式，它发端于过去的那种发布资源、学习管理系统以及将学习管理系统与更多的开放网络资源综合起来的新的课程开发模式。通俗地说，慕课是大规模的网络开放课程，它是为了增强知识传播而由具有分享和协作精神的个人组织发布的、散布于互联网上的开放课程。

2 实验云平台的建构

实验云平台的结构如图1所示。

图1 实验云平台结构图

实验云平台由作业平台、展示平台、在线测试平台、管理平台等若干子平台组成，每个子平台通过层级服务器和网络延伸至各个计算机室和校园网各个不同类型的终端，师生用户通过手机或PC各取所需，享用实验云平台提供的云服务。

2.1 作业平台

作业平台面向多学科，可实现在线提交与管理等基本功能，还可以自动调用客户端相应软件以打开相应作业文档 （如计算机语言代码、office文档、Photoshop文档、CAD文档等）。通过作业平台，教师可以在线批改、批注及运算测试，学生可在线查看批改情况及逐次与累计得分等情况。

2.1.1 常规作业的提交与批改

常规作业是指当堂或课后的小作业，是为了巩固某专项授课内容而设置的专项训练，一般需要学生独立完成。

常规作业的在线提交与管理等功能的实现相对来说较为简单，它不涉及过程管理，不涉及分组作业下组员间的分工协作情况跟踪。当然，在线的批改痕迹的保留与运算结果的测试需要打开终端相应的软件，因此，功能实现的关键之处在于通过各软件类似于ClsID的调用启动终端相应软件。

2.1.2 实验任务的下达与过程验收

与常规作业不同，这里所说的实验任务是指对于较为复杂的综合性内容掌握情况的检测，往往需要分步骤分阶段甚至分组协作才能完成的任务，适用于设计类任务、课题或项目任务的分解与协作、以及基于PBL模式的实践。

教师基于PBL模式，精心设计教学实验的任务，由平台上的学生自行接收，独立或分组完成。教师可在平台上随时监控与指导。作业平台详细记录对实验任务的接收、开始、中断、继续、完成的人员与时间，并对实验任务的进行过程自动按照规定的间隔时间拍照上传，或由学生提交屏幕截图，以作为过程材料留存。通过这一功能，不仅让教师了解到学生独立完成实验的过程情况，也让教师了解到分组完成时组内各成员的分工协作情况。

学生在参与教师的课题或项目任务情况下，也可由教师利用本作业平台，选定学生下达实验任务，并随时指导与跟踪掌握课题或项目组员的协作及各自的进展情况。

本项功能的实现在程序设计上较为复杂，因为它涉及到任务分解及各自进展情况的跟踪记录，而这两项功能都是本项系统极其重要的组成部分，是实验平台功能延伸，是更好地为广大师生教科研服务的应有功能。然而，虽说复杂，也只是相较于常规作业功能而言，在算法上并不复杂。

2.2 展示平台

展示平台是以突出学生在教学活动中的主体性、强化学生在探究活动中的主动性为指导思想而建的，由自主学习平台、作品展示平台和慕课展示平台等组成。

2.2.1 自主学习平台

很多学校都已购建自主学习平台，教材中也都配有教学光盘，此外，有些学科已在校园网内建立了内部使用的教学资源网。可将这些整合起来，构建一个多学科的自主学习平台，而免去学生多渠道地找寻分散的教学资源之苦。

2.2.2 作品展示平台

将优秀作业和作品分门别类地进行网络展示，并就每一展品，尤其是就展品的创作思路和形成过程，附上教师的点评，用以启发和引导学生更加深入地探究。这一功能的实现十分简单，但却对于学生的相互学习相互促进具有不可轻视的积极意义。

2.2.3 慕课展示平台

这个平台分成两块区域，一块用于视频展示，分门别类地展示已有报告或讲座或慕课等的教学视频，供学生自主性地选择观看，另一块用于适时演示，通过远程控制技术和音频流的远程传送技术，让学生自主地选择接受远程控制目标，在线的适时观看和聆听主讲人的示范或教学。

2.3 在线测试平台

由任课教师管理维护试题库，通过输入或导入方式丰富试题库。试卷可由教师人工组题产生或系统按指定学科及难度自动组题产生，测试方式可分为教师指定计算机室与时间统一进行，或学生在校园网内随时随地自行在线测试。每次测试的正误结果与成绩在测试提交后由系统当即反馈并记录在案。教师可查阅各个学生每一答题的正误情况，也可查阅全班每一题的正误统计数据或图表，还可设定系统向教师反馈学生各次自主性测试情况及历次中的最好成绩及其时间与组卷情况，以便于教师分析教学效果，进行教学总结。

2.4 管理平台

通过管理平台，实现整个实验平台的基本数据（如教师、学生、计算机室等）采集、云端管理与部署、用户登录的统一入口与功能导向，并且具有课堂考勤、远程监控、互动交流等功能。

2.4.1 课堂考勤

系统自学生登录后，通过在后台对所用终端的键盘鼠标事件的监听，检测学生是否一直在线，以免学生作出到堂假象或代为签到。系统还具有是否允许学生观看视频或进入阅读模式选项，并在设置允许后，反馈终端当前激活软件界面（如网页、文档等），并在跳转后反馈新的界面，以便于教师一旦发现违规操作可远程警示甚至关闭相应终端。

2.4.2 远程监控

这是计算机室的基本功能，以便于教学秩序的维护、各终端的管理与维护，还有利于学生观看教师的操作演示和向教师请求援助。教师的远程演示也体现MCLA教学模式的理念。

2.4.3 留言问答

可以个别或群组为留言问答对象，可实现即时性的图文方式问答交流。基于这一功能，师生间或学生相互间可即时讨论。如再配合使用远程监控功能，问题的讨论将更胜于传统模式下虽然面对面却难以多人观看演示的讨论效果。

3 结 论

本网络化实验平台的建设，在终端硬件的要求上，并不要求整齐划一的高新配置，兼容各个层次的、新旧不一的多种配置（当然，为便于管理维护，每个计算机室内的终端配置理应一致）；在软件设计上，包含了信息存取的云技术，可兼容多种不同的操作系统；在架设的指导思想方面，融入了问题/任务导向模式和基于榜样学习模式等先进的教学理念，强化了学生的自主学习这一特性，有效地突出了学生在学习活动中的主体性，完全成为一个训练和培养学生独立地分析、探索、实践、质疑、创造等能力的平台。

[1]郑娜,屈赟,张博.PBL模式在计算机实践教学中的探讨和应用[J].河北农业大学学报:农林教育版,2013(2):102-105.

[2]马彬,吴利平,谢显中.三维一体化的计算机实践教学建设体系[J].实验室研究与探索,2013(10):163-165,181.

[3]谭琦,范冰冰,单志龙.多维一体化计算机实践教学体系的创新[J].实验室研究与探索,2012(8):301-303.

[4]曹海英,元元.应用型本科计算机实践教学探索[J].河套学院学报,2015(1):96-100.

[5]李春杰.计算机专业实践教学方法创新研究[J].渤海大学学报:自然科学版,2014(2):162-165.

[6]周丽涛,刘越,彭立宏,等.探索MOOC在计算机实践教学中的应用[J].计算机工程与科学，2014(A1):118-121.

[7]金沂.基于Hyper-V的虚拟化技术在计算机基础课程实践教学中的应用[J].微型电脑应用,2014(5):51-53.

[8]孙韩林,王忠民.基于云平台的计算机实践教学系统研究[J].计算机教育,2015(13):67-71.

[9]刘颖,邵雨舟,贾岚,等.高校云服务平台中自助云服务系统的实现[J].重庆理工大学学报:自然科学版,2014(7):110-115,131.

[10]杨军.依托云服务技术构建多媒体教室新模式[J].硅谷, 2013(22):164-165.

[11]王燕.基于云服务的数字化校园云平台设计研究[J].长江大学学报:自然版,2013(22):48-50.

责任编辑：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

吴文（1966-），安徽休宁人，黄山学院现代教学技术中心实验师，研究方向为计算机应用。