基于云计算平台的教学实践探索

宋海军

（中国民航飞行学院 计算机学院，四川 广汉618307）

随着信息技术的快速发展，以云计算为代表的技术和产品加速落地，各大互联网行业巨头率先建立了完善的云计算服务系统。以云技术为依托来构建完善的云教学体系，是当下各大高校关注的焦点，各大互联网企业也开发出基于云计算的教育云产品和云服务。云计算技术产品和服务的日益成熟，势必将改变教育领域的课程教学模式[1]。可以预见基于云计算的教学体系是“互联网+教育”的未来。

高校在教学改革以及培养人才方面都肩负着重大责任，而计算机课程教学对于大学生的基本技能培养起着无可比拟的作用。计算机数据处理与应用能力已经成为大学生的基本素质之一，也关系到学生的择业及就业后对工作的适应能力[2]。李克强总理多次提出以“互联网+教育”的思想来改革教育领域，然而有部分院校仍没有跟上现代化的发展脚步，适时更新传统教学理念，教学模式和教学过程过于保守[3]。云计算技术的应用改变着人们的思维方式和学习方式，这是对教育的严峻挑战，也为教育的改革和发展提供了千载难逢的机遇。

一、教学全过程向云端搬迁的教学方案

生命周期是指从开始到结束的整个过程。高校课程的生命周期是从课程开始前准备到课程结束后的成绩统计及大数据分析后管理决策的整个过程[4]，整个过程在云计算技术下实施更加方便灵活。课程的生命周期向云端搬迁，教师采用云教学模式，减轻教学的压力，能够提升教学质量和教学效率。学生采用云学习模式，打破了传统的时间和空间限制，可随时随地在一个自由的学习平台进行学习。教师通过云测评平台部署考试、练习，考试、练习结果自动上传到云服务器，可随时进行数据统计和分析，做出决策[5]。

云计算技术使得计算与存储向云端搬迁，用户终端就是显示器+瘦终端，所有的计算和存储都在云端完成，瘦终端只完成显示功能。教学全过程向云端搬迁的教学云平台架构，使得“显示器+瘦终端”如同教室里的桌椅一样成为必需品，成本大大下降。计算与存储向云端搬迁已然成为盛行的趋势，能够节约学校的教育经费支出，减轻设备维护的压力[5]。

因此，通过合理应用云计算技术的功能优势，整个教学过程能够在云计算平台实现，能够共享教学资源，实现在线云教学、云学习、云测试，从而有效培养学生的动手操作能力。

二、基于教学云平台的教学实践策略

数据库技术是计算机应用系统和信息系统的核心技术和重要基础。全国计算机等级考试的二级考试科目也随着社会需要和计算机信息技术的发展做出了适时调整。已经考了近20年的数据库科目《二级VFP数据库程序设计》从2017年9月开始停考。目前报考计算机二级数据库相关科目，有两个选择：Access数据库和MySQL数据库[6]。由于MySQL是最流行的关系型数据库管理系统之一，很多大学也暂停了VFP相关课程转而开设了《MySQL数据库程序设计》课程。下面以云计算技术在高校数据库课程教学中的应用进行实践，以期对现在的高校课程教学提供参考帮助。

1.课程特征

根据全国计算机等级考试二级 《MySQL数据库程序设计》考试大纲要求，本课程主要的内容为：数据库的基本概念和方法、MySQL的安装与配置、MySQL平台下使用SQL语言实现数据库的交互操作、MySQL的数据库编程、利用PHP应用开发语言进行简单应用系统的开发、MySQL数据库的管理与维护技术[7]。

本课程的主要任务是培养学生数据库使用的基本技能，培养学生综合运用PHP+MySql进行数据库应用系统开发的能力。教学内容理论较为抽象，实践性尤为突出，采用传统教学模式已难以满足社会对实践能力型人才培养的需要。

2.云教学

高校的主要职责是教书育人，教书育人最主要的方式就是教学，而提升教师的教学质量、教学效率是学校的核心工作之一。如何基于云计算平台充分与学校的实际情况相结合，研究出一套高效的云教学模式，是目前很多院校关注的焦点。基于这样的认识，笔者所在教研室对云教学模式在《MySQL数据库程序设计》课程中的应用进行长期调研，形成了一整套高效的实施方案。

（1）基于云主机教学

云主机是云计算面向用户提供公用化的互联网基础设施服务。采用虚拟软件VZ或VM在云端虚拟出无数个类似独立主机的部分，每个部分都可以做单独的操作系统，管理方法同主机一样。根据云教学需要，学生的学号即为云教学系统账号，享受云服务，如云主机、云学习、云测评。本课程的教学过程能够以最接近实际的方式方法展开，好比为每位学生提供一台单独主机一样，任由学生发挥。在云主机系统环境下，学生可以进行环境搭建学习，如安装与配置 Apache、MySQL、PHP等服务。以往的教学机房带还原卡，学生安装的MySQL配置、优化成果等根本无法保存，打击了学生学习积极性。利用云主机，学生每次课完成的任务能够很好地记录和保存，配合完善的云测评系统，自动给出每次任务成绩，供教师实时参考学生完成情况，调整教学策略。

（2）翻转课堂式的在线任务驱动教学

根据本课程的教学内容和任务目标，把开发一个完整的数据库应用系统项目细分为多个任务，如MySQL环境配置、建库建表、数据处理与视图、数据库安全与性能优化、PHP访问MySQL数据库等。这样根据课时安排，每个任务由一次或者多次课来完成。每次下课前，教师会布置下节课任务，基于翻转课堂教学模式，学生在课外完成任务相关知识的学习，而课堂变成了师生互动答疑解惑的场所，从而达到更好的教学效果。上课时，因基于云计算平台教学，教师的课件、课程内容等教学资源在云端存储，不用担心U盘损坏和遗失造成教学问题。教师让学生登录云教学系统考勤，采用广播式教学讲解本次课任务目标及相关知识点。对不知如何实现的任务，由教师引导，利用电子教室演示完成该任务方法，也可以学生跟着教师操作，有助于学生按时完成任务。学生因需要完成本次课任务，而且每次任务成绩将记录下来作为平时成绩，这样每堂课学习任务目标明确，能调动学生积极性完成任务。在这一过程中，最重要的是培养学生学习能力、解决问题能力。

（3）基于云网络的计算机素质教学

在云环境下授课的好处在于可以随时使用搜索引擎解决疑难问题，需要掌握的知识也可以通过搜索引擎获得，这样可以拓宽学生学习视野，有助于能力培养。比如学习PHP、MySQL可以查看PHP手册、MySQL手册等网络资源，来加强学生对本门课知识的实际应用能力。

基于本门课程是实践操作性很强的课程，也可提供阿里云等云虚拟主机或者云服务器之类的网络资源，让学生尝试动手对完成的任务项目进行发布、更新和维护等操作。

本门课另外的学习目的就是培养计算机素质。①要学会使用搜索引擎解决问题。遇到问题或者程序出错时，首先试图在书中找到答案；如果书中没有答案，通过百度搜索引擎找到问题所在（意在锻炼学生的自学能力、自主解决问题的能力）；如果问题依旧没有解决，首先考虑与其他同学协商解决（意在培养协同能力），直至请教教师，解决该问题。②学会如何找到知识比掌握知识细节更重要。③学会自学比学会知识更重要，会学知识比学会知识更重要。“学会知识”层次较低，即学会了某个具体的知识。“会学知识”层次较高，意在强调自学能力。本门课程全程机房教学优势也在于此，让学生通过搜索引擎等在网络的海洋里自由畅游，全面激发其学习潜力[8]。

3.云学习

在云计算环境中，围绕学习服务，建立云知识、云任务、云资源、云网站等关键模型，利用软件架构和Web互动技术开发开放式的学习系统。学生在任何时间，只要有网络即可登录Web平台或者手机App进行学习。

利用云平台来有效整合教学资源，能够充分利用教学资源进行统一教学。在云中储存以及发布教学资源，能够使学习者充分获取学习资源，随时随地开展课程学习活动，根据自己的需求来获取学习资源，并及时和教师展开互动交流，从而达到虚拟化教学目的。

4.云测评

传统的考试系统采用C/S结构或者B/S架构，服务器端配置比较复杂，升级维护工作量比较大，对硬件、系统、网络要求都比较高。基于云计算的考试系统，所有资源都存储在云端，数据处理在云端运行，不需要购置昂贵的考试服务器软硬件系统，大幅度节省开支。传统考试系统硬件、软件产品正在向云端转移，教师只需要通过云端部署各类考试、练习，学生可以在PC、手机、平板上安装云客户端，实现随处考试、随处练习。考试、练习结果自动上传到云服务器，管理人员可随时进行数据统计和分析。

针对《MySQL数据库程序设计》课程，云考试系统可实现对上机操作考试以及编程题的动态评分。学生输入学号即可进行考试或者练习，试题数据加密传输，确保考试安全。考试结果自动上传存档，确保评分规范透明。教师可对考试和练习数据进行统计、查询、导出。云服务器保存的学生练习、考试数据十分丰富，通过数据挖掘和分析，教研室、教务处等部门可以对学生答题情况进行对比，为决策提供帮助。

本门课以云测评平台系统记录和考评整个教学过程，达到平时、实验、期末考试都由系统考评，从系统中导出学生成绩直接提交教务处的教学管理系统，整个过程实现了现代化、无纸化、规范化和阳光化。使用云测试可以按照自身需求自由组织考试，即时得到测评结果，不只是可以实现简单的标准化考试，而且能够实现复杂的计算机能力的自动测评。

三、基于教学云平台的教学应用情况分析

中国民航飞行学院计算机工程教研室经过多年实践，自2016年采用云教学整体方案贯穿整个教学过程。在云教学、云学习、云测试基础上，彻底对传统教学模式进行改革，实现了本教研室所带的全部课程全程网络化教学、网络化考试，经过两年实践教学，教学效果明显改善。学生平均分数对比，不及格率大大下降。云计算辅助教学是一个十分重要的教学模式，因此教师们必须要加强这方面的探索和应用。