云技术在士官职业教育中的应用研究与探索

张衡+郭海涛+王番+孙伟+纪松

摘 要：随着云技术在教育领域的逐步推进，军队对教育云服务的期望和需求也与日俱增。将云技术的硬件虚拟化、软件模块化和数据网络化等特性应用于士官职业教育，可以大大改善目前存在的管理体制、教育体系、培训手段等方面的不足，并能有效推进我军士官职业教育的科学、持续和创新发展。文章对云技术在《摄影测量与遥感技术》士官学员课程中的应用进行了有益尝试和探索，望能为士官职业教育提供参考和借鉴。

关键词：云技术;士官职业教育;摄影测量与遥感技术;网络课程

中图分类号：G434        文献标志码：A          文章编号：1673-8454（2016）20-0082-04

一、引言

士官在未来信息化战争和多样化军事任务中的作用举足轻重[1][2]，实行与士官主体地位相对称、与军队信息化建设相适应、与国家职业教育相融合的士官职业教育培养战略已成为客观需求。然而目前我军士官职业教育存在以下不足：①士官职业教育的思想、理念、手段和方法明显滞后于国家和军队信息化建设发展的要求;②士官职业教育的教学内容更新不及时，无法与部队装备匹配，使得学员所学知识不能很好的与任职岗位相对接;③士官职业教育“逐级递进”的培训体制不能充分调动学员的学习积极性[3]，造成部队出现“既缺人，人却闲”的尴尬局面;④士官职业教育课程实践环节比重不够。

要解决上述问题，必须紧跟时代和社会发展的步伐，探索和研究士官职业教育的新途径和新方法，深入挖掘士官职业教育与信息化教育手段的结合点和契入点，进而实现士官职业教育从传统的偏重知识传授向注重专业技能和综合实践能力素质的提高转变[4]、从呆板的“填鸭式”教学方法向利用云计算等多种新技术并举的多样式多手段教学模式转变、从单一体系结构的传统教育体制向提升士官岗位任职能力和满足基层部队需求的新要求转变。

二、云技术及其在士官职业教育信息化中的应用

云技术是在分布式计算、网格计算、并行计算等几种计算基础上发展出来的一种新式计算模式[5]，是网络技术发展的前沿。目前公认的云技术服务有三种基本分类：IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）。与传统单机模式相比，云技术中用户所处理的数据、信息并没有储存在本地设备中，而是存贮在网络上的数据库或者数据中心中。这些数据中心和数据库的维护管理都是由提供云服务的企业进行管理运作，并由他们提供强大云计算和云存储能力来保障用户的正常使用，而云端用户不受时间、地点的限制，任何用户都可以通过联通网络的终端设备来完成许多复杂的任务和功能。

1.云技术与教育领域结合优势

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》明确提出了建设国家教育云基础平台的问题[6]。将云技术应用于教育领域，是指利用虚拟化、负载均衡和分布式存储等技术，建立一个统一的智能开放架构云计算平台[7]，深度集成整合各类教学资源、实践平台和应用，按需向用户提供租用或免费服务，满足教育用户通过各种信息终端完成教学、学习、科研、管理、社会交往等方面的需求，实现发布教育信息、获取教学资源、开展教学互动、统计教育信息与数据、形成科学决策、实施教育评价、开展协同科研等系列活动。在享用教育云服务过程中，用户不用担心硬件性能、软件版本、数据同步、信息安全、存储备份、带宽等各种问题，只要拥有网络和终端设备，就能够像使用水、电、气一样，随时、随地、随需信手拈来使用教育资源，获得教育服务。

2.云技术在士官职业教育中的作用

（1）云技术可以最大限度整合士官教育信息资源

传统意义上的士官职业教育信息资源主要针对教员师资资源而言的，在云技术里，将教育资源动态化处理，除了师资资源，还将与教学资源关联的教学实验、教学理念、教学设施、部队装备资源等在云教育平台下利用云技术来完成充分整合，使得士官职业教育有的放矢，破解以往教学资源分配不均、各类资源重复建设、利用率低下、教与学内容脱节等诸多困局。

（2）云技术可以极大提高士官教育的质量和效率

教育质量和效率是职业教育乃至整个教育界的命脉，也是教育的竞争力所在。传统的教学模式往往是将不同教育背景的士官学员放在一个起跑线上进行统一授课，不利于“个性化学习”和“终身学习”理论。把云服务的理念引入士官职业教育中，充分利用幕课、在线办公、在线视频、在线实验室、网盘等云服务[8]，来充实教学和实践过程，提高教育质量。同时也可以把移动互联网应用引入教与学的过程，让学员能够及时了解动态的教学信息，并能够充分利用“碎片”时间和教员、学员之间做好“无缝”互动，提升教育效率。

（3）云技术可以很大程度上节省教育经费的投入

云技术中的IaaS能够降低硬件资源的投入和更新成本，并能最大化其利用率;Paas和Saas能够减少我们的软件成本，并且在维护方面能够大大减少人力、物力和财力的投入，杜绝了以往教学模式中的“重硬件建设轻内容建设”的死循环模式。

三、云技术支撑下的《摄影测量与遥感技术》士官课程建设

《摄影测量与遥感技术》是测绘类士官专业的一门专业基础必修课，主要探讨摄影测量与遥感技术的理论实质、技术和使用方法[1][9]。课程要求学员全面系统地掌握摄影测量与遥感技术的基本理论、方法和摄影测量仪器设备的设计和工作原理，了解利用摄影测量与遥感原理测制数字地形图的主要作业方法，掌握遥感图像处理与应用的基本技能。本课程设置60学时（其中实践课程20学时），开课前需要学员预修《测量学》、《大地测量学基础》、《地图基础知识》和《军事地形学》等专业课程。针对本课程实践比重较高、实验软件重多、实验场地分散、准备资源繁杂等因素，我们建立了基于云计算的《摄影测量与遥感技术》教学与实践一体化平台，通过对设备资源的网络化管理、集约化利用、一站式服务，转变了课程的教学组织模式，实现了教学组织的流程化、模块化、网络化和虚拟化[10]，大大提升了士官学员的教学效果，为士官职业教育累积了丰富的经验。

1.云技术在《摄影测量与遥感技术》课程中的应用思路

针对传统教学中场地设备分散、实验数据无序、遥感影像判读训练困难等现状，以云计算等技术和硬件设备为依托，采用虚拟化技术，实现软硬资源、数据资源的一体化管理和利用，主要思路包括：

（1）硬件设备资源的“虚拟化”改造

依托现有设备（包括影像服务器、数字立体测图工作站、绘图仪、数字扫描工作站等），建立虚拟资源池，将所有分散的设备虚拟成一部“云服务器”，实现计算资源、服务资源、存储资源的统一管理和利用。

（2）实验软件资源的“模块化”定制

把课程实践环节用到的操作系统、实习软件（如单像测图系统、正射影像制作系统、空中三角测量系统等）进行模块化定制，以提供不同组合的实验环境使用。

（3）影像数据资源的“网络化”应用

将多时相、多分辨率、多波段的各类遥感影像数据通过网络进行在线收集和管理，建立遥感影像云服务系统，为定向软件、判读软件、遥感图像处理软件提供影像按需下载和解译服务。

（4）教学答疑模式的“交互式”转变

依托全军训练管理网和现有幕课平台，建立统一的云教学和实践在线平台，打破场地约束，使学员随时、随地、按需进行理论知识和在线实践学习。

（5）教学质量效果的“可视化”评价

通过对学习日志和行为统计等分析，可以记录和发现学员在教学和实验环节中存在的诸多问题，经在线可视分析评价，可为后续的教学设计提供重要直观的参考价值;通过学员在线试题解答结果，经可视化数据挖掘，可为本课程的教学评估提供第一手真实资料。

2.云环境下的《摄影测量与遥感技术》课程总体框架

一体化教学和实践平台逻辑上可以分为三层架构，如图1所示。

（1）基础支撑层：是云平台最基础的设施，包括基础硬件、基础软件和虚拟资源等，主要作用是根据需要发布和维护各类虚拟机的运行，支撑网络负载均衡，提供平台安全保障。

（2）数据支撑层：主要作用是管理和维护数据量较大、密级较高的遥感影像数据，包括教学和实验过程中用到的各类影像数据，以及影像数据管理、服务等软件。

（3）软件服务层：包括本门课程中各类教学实习软件、开发环境、开发工具，本层是进行士官教学和实验活动的主要对象。

3.云环境下的《摄影测量与遥感技术》课程重点建设内容

《摄影测量与遥感技术》教学与实践一体化云平台建设是用云技术和创新的方法完成士官职业教育授课任务，使得理论与实践同步、教员与学员同步，因此云平台要紧紧围绕“两点一线”来建设，“两点”就是参与课程的主体——教员和学员，“一线”指的就是教员教、学员学的过程。这个过程在云环境下通过网络技术来完全实现，重点需要建设好以下几个内容。

（1）《摄影测量与遥感技术》在线仿真与虚拟实验室

使用先进的可视化手段辅助教学，在云平台上为学员提供充分的视觉信息，是改进教学方法的重要途径。本课程研究的主要内容是三维空间信息的获取与表现，在教学中涉及大量的空间坐标系、透视投影变换、旋转变换以及航天遥感、航空摄影、航空影像等内容，这些知识抽象枯燥，不易进行实验，学员在学习时，常常感到难以掌握。使用仿真可视化技术辅助专业教学，能有效提高现代化信息技术在专业课教学中的应用水平，为学员提供逼真感、沉浸感强的学习环境，实现“所见即所得”的效果，将枯燥的理论知识用生动灵活的表现形式进行表达，有利于调动学员学习积极性，系统把握课程知识。图2所示为“摄影测量与遥感”课程在线仿真实验例子。

（2）基于网络的遥感图像二、三维判读训练一体化教学实验

将课程收集的各类遥感影像通过实地采集、数字测图和三维建模，建成基于遥感图像的二、三维一体化云判读训练平台。学员进入判读训练实验状态后，选择所要培训的目标，通过云平台调用目标的影像库和相应的三维模型库，使影像和相应三维模型联动显示如图3所示。为了实施目标判读训练，对系统所涉及到的各类遥感目标，利用成果资料建立标准库，学员在所实验的目标影像上进行采集，然后与标准库里的目标图进行对照，检验自己的判读训练情况。

（3）云环境下的摄影测量程序设计练习实验

摄影测量程序设计练习实验主要包括获取与处理、特征提取与定位、影像定向、影像匹配、DEM内插、正射影像生成和地形三维景观制作七个模块，包含了摄影测量学中经典的算法。该云平台实验系统具备了常用的摄影测量交互计算功能，学员可以通过对系统的操作理解掌握摄影测量的主要工序。此外，该系统还提供了编程接口和例子代码（如图4所示），学员可以自己动手编写所学算法的程序，有助于他们更加准确地掌握算法的原理。该系统可以满足有一定编程基础的士官学员单独选修。

四、结束语

士官职业教育必须结合云计算等新技术、新应用，从多方面、多维度、多渠道借势借力，才能在全军教育信息化建设道路上赢得未来，才能在强军路上打造一条适合培养“四有”士官人才队伍的创新之路，才能在推进中国新军事变革的征途中做好适应未来信息化战争的新思维、新技术、新观念的储备。当然随着《摄影测量与遥感技术》士官课程的发展与变化，新的教学理念、教学方法和多媒体技术会逐渐渗透到信息化建设的各个方面，我们的研究也会随着新技术的不断更新与时俱进，关于士官职业教育的研究与应用，愿与同行们共商榷。

参考文献：

[1]王番，张衡，张艳.士官学员摄影测量与遥感技术课程教学的几点认识与思考[J].教学研究，2015（3）：16-18.

[2]陈明贵，陶叶斌.士官教育融入国家职业教育体系探讨[J].高等教育研究学报，2014，37（3）：102-104.

[3]吴铁男，何娟，刘晟.MOOC在士官职业技术教育中的应用[J].继续教育，2015（11）：39-40.

[4]邢玉凤，邵德琴.士官职业教育网络教学模式探究[J].内蒙古教育职教版，2015（4）：65，96.

[5]张小勇.浅谈云计算在信息技术教育教学中的应用[J].中国教育技术装备，2014 （15）：67-68.

[6]祝智庭，杨志和.云技术给中国教育信息化带来的机遇与挑战[J].中国电化教育，2012（10）：1-6.

[7]张进宝，黄荣怀，张连刚.智慧教育云服务：教育信息化服务新模式[J].开放教育研究，2012，18（3）：20-25.

[8]李文彪，赵焕英.云技术在职业教育中的应用[J].数字技术与应用，2012 （9）：78.

[9]张衡，王番.《摄影测量与遥感技术》课程标准[S].郑州：信息工程大学，2015：1-5.

[10]成毅，徐立，陈科.基于云计算的地理信息系统系列课程实践教学平台建设[J].教学研究，2015（4）：47-49.

（编辑：鲁利瑞）