云平臺下計算機實驗教學(xué)改革的新路徑

孫靜 張琳琳 黃赫

結(jié)合當(dāng)前我國各高校計算機課程教學(xué)改革的目標(biāo)，提出云平臺下計算機實驗教學(xué)改革和創(chuàng)新路徑與新方案。該方案通過構(gòu)建云平臺的實驗教學(xué)環(huán)境，學(xué)員不僅在實際云架構(gòu)中實現(xiàn)相互溝通、交流的協(xié)作環(huán)境，且助于降低實驗教學(xué)的辦學(xué)成本，提高硬件系統(tǒng)的利用效率。

2012年教育部頒布并實施的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》明確指出“未來教育的技術(shù)支撐，應(yīng)放在信息技術(shù)和云技術(shù)上”。把握云時代所帶來的發(fā)展契機，探索云平臺下計算機實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新途徑，充分發(fā)揮云平臺為實驗教學(xué)提供的資源共享、存儲空間無限的便利條件，進(jìn)而構(gòu)建出更富有個性化的教學(xué)信息化環(huán)境。

一、云平臺在計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用

（一）云平臺在實驗教學(xué)中應(yīng)用的意義

1.有利于降低辦學(xué)成本，實現(xiàn)節(jié)能減排

目前各高校計算機課程配置中普遍存在資源重復(fù)建設(shè)、硬件利用率不平衡、軟件購置成本偏高等問題。通過教育云平臺的建設(shè)，有效整合計算機課程的軟、硬件資源，實現(xiàn)資源的優(yōu)勢集中與按需分配，明顯減少軟硬件的購置與維護(hù)成本，實現(xiàn)教學(xué)的低碳與環(huán)保。

2.有利于深化教學(xué)改革，實現(xiàn)教學(xué)模式創(chuàng)新

云平臺在計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用不僅是簡單的教學(xué)方式改變，而是對原有教學(xué)模式、教學(xué)理念的創(chuàng)新。云平臺以其良好的系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計促進(jìn)在線學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)發(fā)展形成對課堂教學(xué)的有力補充。為計算機實驗教學(xué)提供更加靈活、開放的教學(xué)環(huán)境，提供更加多樣化教學(xué)資源，改變當(dāng)前實驗教學(xué)中以教員為主導(dǎo)的教學(xué)現(xiàn)狀，真正實現(xiàn)以學(xué)員為中心。

3.有利于教學(xué)評價分析，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升

云平臺與計算機實驗教學(xué)的深度融合可實現(xiàn)對學(xué)員學(xué)習(xí)過程的有效評估。通過云技術(shù)可監(jiān)控學(xué)員實驗學(xué)習(xí)流程，發(fā)現(xiàn)學(xué)員操作狀態(tài)通過對數(shù)據(jù)的變動分析，教員能觀察到實驗教學(xué)方式、教學(xué)流程改變的效果，促進(jìn)教員在實驗課后反思。

（二）云平臺在實驗教學(xué)中的技術(shù)架構(gòu)

近年來各高校都圍繞教學(xué)大綱、課程實踐的需求以及學(xué)校的資金預(yù)算等進(jìn)行綜合考慮，分階段的搭建云平臺實驗教學(xué)環(huán)境。在云平臺建設(shè)初期，共包括“云服務(wù)”與“云架構(gòu)”這兩個部分。云平臺在實驗教學(xué)中的技術(shù)架構(gòu)，是云計算技術(shù)的基礎(chǔ)上所構(gòu)建的一個分布式體系，其技術(shù)架構(gòu)在縱向共可分為SaaS層、PaaS層、IaaS層這三層體系。

二、云平臺下計算機實驗教學(xué)改革的新路徑

（一）教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)新

良好的計算機實驗教學(xué)環(huán)境與條件是提高云平臺輔助教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。積極整合現(xiàn)有的計算機實驗資源與教學(xué)系統(tǒng)，構(gòu)建創(chuàng)新實用的基于云平臺的實驗教學(xué)環(huán)境，更好的挖掘云平臺的資源和服務(wù)為實驗教學(xué)所服務(wù)。圖2中，即云平臺下的計算機實驗教學(xué)的環(huán)境架構(gòu)圖。通過云平臺教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)新，一是可以支持教員的實驗教學(xué)與學(xué)員的自主學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，可以通過創(chuàng)建學(xué)習(xí)網(wǎng)站，為學(xué)員創(chuàng)造虛擬課堂及互動的在線實驗課程，實現(xiàn)實驗教學(xué)中的在線協(xié)作功能，并為保存實驗作業(yè)提供存儲空間；二是能夠為學(xué)員提供虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)、資源共享平臺、數(shù)據(jù)存儲中心等多項應(yīng)用服務(wù)，從而真正構(gòu)建校園網(wǎng)絡(luò)、云平臺以及計算機實驗教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)環(huán)境。

（二）教學(xué)方法的創(chuàng)新

將云技術(shù)與實驗教育深度融合可使實驗教學(xué)轉(zhuǎn)變更加開放性、互動性的教學(xué)方式。計算機實驗教學(xué)應(yīng)與時俱進(jìn)，積極探索出傳統(tǒng)實驗教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)互補的教學(xué)模式，并通過打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性，進(jìn)一步推動高校計算機課程建設(shè)與教學(xué)改革步伐。

云平臺下的計算機實驗教學(xué)方式，能很好發(fā)揮云技術(shù)在計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢。

1.協(xié)作式學(xué)習(xí)。該教學(xué)方法非常易于實踐，學(xué)員只需要一個注冊賬戶即可登錄在線協(xié)作學(xué)習(xí)，整個教學(xué)環(huán)節(jié)、實踐活動都可以通過云平臺來實現(xiàn)。該模式倡導(dǎo)學(xué)員在計算機學(xué)習(xí)過程中自主探究、交流協(xié)作，以充分發(fā)揮云平臺支持的協(xié)作學(xué)習(xí)優(yōu)勢，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)效率。

2.探究式學(xué)習(xí)。該教學(xué)方法是在云平臺基礎(chǔ)上，架設(shè)學(xué)員接受性學(xué)習(xí)向自主學(xué)習(xí)過渡的橋梁。通過探究式學(xué)習(xí)，利于學(xué)員實現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變以及對知識進(jìn)一步深入分析、綜合與評價。

3.遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。該教學(xué)方法主要是在云平臺上不斷豐富與補充優(yōu)秀的學(xué)習(xí)資源，如精品課程、共享課程、微視頻等，使學(xué)員通過網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。

（三）教學(xué)模式的創(chuàng)新

云平臺下計算機實驗教學(xué)模式的創(chuàng)新，根據(jù)計算機課程的教學(xué)計劃、培養(yǎng)目標(biāo)以及社會需求，給予學(xué)員充分、自主的選擇學(xué)習(xí)的權(quán)利，學(xué)員在實驗時間安排、項目、內(nèi)容等方面擁有較大自由度，實現(xiàn)實驗教學(xué)內(nèi)容層次化、教學(xué)考核體系多元化、教學(xué)管理信息化、教學(xué)實施自主化的教學(xué)目標(biāo)。云平臺下計算機實驗教學(xué)模式架構(gòu)，通過虛擬化技術(shù)、自動化技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等云技術(shù)，計算機實驗教學(xué)資源都得以進(jìn)一步集中與優(yōu)化，建立面向?qū)W員、部隊和其他兄弟院校，構(gòu)架服務(wù)器、存儲器等網(wǎng)絡(luò)硬件資源和數(shù)據(jù)庫等軟件資源之上高性能綜合管理系統(tǒng)。

基于校園云平臺的計算機實驗教學(xué)改革可為實驗教學(xué)提供交互、開放與可伸縮的教學(xué)環(huán)境，能大幅度減少辦學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量。把握云時代帶來的發(fā)展機遇，探索出云平臺下計算機實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新途徑，構(gòu)建出更富有個性化的教學(xué)信息化環(huán)境，更好的促進(jìn)學(xué)員創(chuàng)新性思維與實踐應(yīng)用能力的發(fā)展，實現(xiàn)計算機實驗教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果的全面提升。

（作者單位：空軍大連通信士官學(xué)?；A(chǔ)部）