云計算人才培養(yǎng)實驗平臺組建

1、云計算人才培養(yǎng)實驗平臺組建 本文作者：胡曉玲 強桂 單位：蘭州大學(xué) 教育學(xué)院互聯(lián)網(wǎng)已進入了一個新的時代“云時代”。為了更好地促進云時代教育信息化的發(fā)展，提高教育技術(shù)實驗效能，本文以課程設(shè)計為例，闡述基于云計算（）的教育技術(shù)實驗平臺的構(gòu)想與建設(shè)?；谠朴嬎愕慕逃夹g(shù)實驗室建設(shè)“云”的核心思想是資源集中共享，即將所有的資源集中在一個先進的平臺上，使資源在這一平臺的統(tǒng)一管理調(diào)配下，發(fā)揮最大的靈活性和效率，最終給用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。云計算利用高速互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將數(shù)據(jù)處理過程從個人計算機或服務(wù)器移到互聯(lián)網(wǎng)上的計算機集群中，客戶只需付出很小代價就能獲取世界一流的最新軟件開發(fā)管理技術(shù)，享受“云計算”

2、提供的“按需服務(wù)”。云計算一經(jīng)提出就以其自身的特色與優(yōu)勢震撼了整個界，是目前最前沿的平臺架構(gòu)模式。在教育領(lǐng)域中，進行云計算服務(wù)、開展云計算輔助教學(xué)等研究與實踐活動也正在如火如荼展開，基于云計算的實驗室建設(shè)也是研究的熱點之一。如年月上海盛大網(wǎng)絡(luò)公司聯(lián)手公司共建云計算聯(lián)合實驗室，提出互動娛樂媒體發(fā)展戰(zhàn)略；同年月日，珠海斑點貓軟件有限公司與澳門大學(xué)科技學(xué)院在南方軟件園共建了“云計算技術(shù)應(yīng)用聯(lián)合實驗室”，將實驗室作為雙方產(chǎn)學(xué)研合作平臺，實現(xiàn)校企共羸。筆者基于云計算開放實驗室的內(nèi)涵，結(jié)合傳統(tǒng)實驗室的特點，對比了北京師范大學(xué)、東北師范大學(xué)等多所高校教育技術(shù)專業(yè)實驗室的建設(shè)情況，以實驗課為例，構(gòu)想了基于云計

3、算的現(xiàn)實物理與虛擬平臺相結(jié)合的教育技術(shù)實驗室的體系結(jié)構(gòu)（見圖）。是龐大、復(fù)雜的軟件，比學(xué)習(xí)其他平面、網(wǎng)頁設(shè)計軟件難度大。該課程的教學(xué)一般都是教師先講授，然后學(xué)生練習(xí)，實驗設(shè)計的難度大，單靠學(xué)生個人很難完成。而基于云計算的開放實驗室在學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、實驗設(shè)計、學(xué)習(xí)評價等方面都有所創(chuàng)新。基于云計算的教育技術(shù)物理實驗室實驗室特點基于云計算的教育技術(shù)物理實驗室是在傳統(tǒng)實驗室的基礎(chǔ)上增加一些開放性功能，從而提高教學(xué)效率。實驗時間開放，不再安排課表，學(xué)生可以通過預(yù)約，自由選擇實驗時間來完成所選的實驗課程內(nèi)容；學(xué)習(xí)過程中采用多種學(xué)習(xí)方法，如任務(wù)驅(qū)動法、基于主題的教學(xué)法等；云計算環(huán)境提供多種教學(xué)策略，如支架式

4、的教學(xué)、拋錨式的教學(xué)、隨即進入教學(xué)等，幫助學(xué)生更好地完成實驗。傳統(tǒng)實驗室的“開放式”特點，能夠更好地幫助學(xué)生完成實驗。功能模塊（）實驗室介紹。包括：實驗室概況、實驗室功能、規(guī)章制度、提供的服務(wù)等；實驗室已有的和將要增加的實驗儀器設(shè)備；實驗室機構(gòu)設(shè)置和實驗教師及其科研成果；實驗室發(fā)展規(guī)劃和發(fā)展方向。（）資源云。主要包括：實驗理論指導(dǎo)，講解的基本理論知識，輔助學(xué)習(xí)者了解實驗原理、掌握實驗步驟或操作要領(lǐng)，理解軟件的各項功能；資源云，它匯總國內(nèi)外的最新進展以及所取得創(chuàng)新成果，學(xué)習(xí)者可選擇適合個人學(xué)習(xí)風(fēng)格的云，進行自主學(xué)習(xí)；實驗教學(xué)視頻，指通過、等工具設(shè)計出的大量教學(xué)網(wǎng)站。學(xué)生只需通過一臺可以上網(wǎng)的終端

5、設(shè)備，鏈接后就可以重復(fù)看到實驗過程，獲取多樣化的學(xué)習(xí)資源，并可以建構(gòu)自己的學(xué)習(xí)資源云，通過服務(wù)器自動下載更新自己需要的資源。（）網(wǎng)上實驗教學(xué)管理模塊。提供：實驗內(nèi)容，包括普通實驗（例如三維物體建模、二維線條建模、復(fù)合建模等普通實驗）和在此基礎(chǔ)上的創(chuàng)新實驗；網(wǎng)上預(yù)約，學(xué)生預(yù)約實驗室，可以電話預(yù)約、網(wǎng)上預(yù)約，避免時間安排沖突；實驗認證，教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)約情況和其他條件，決定學(xué)生是否可以進行這項實驗；實驗成果提交，指學(xué)生可以便捷地把實驗成果提交到系統(tǒng)，便于資源池里的每一個人即時看到。（）網(wǎng)上答疑和交流模塊。教師與學(xué)生隨時隨地可以通過同步交流工具、異步交流工具進行交流，提出問題、共同討論和解決問題。如

6、建模過程中如何設(shè)定參數(shù)、不同的參數(shù)會有什么樣的效果等問題，教師云、學(xué)生云、專家云相互之間溝通無阻，更好地滿足了教師和學(xué)生的需求。（）評價模塊。在龐大的云資源中存在無數(shù)的共同學(xué)習(xí)者，為評價方式的多樣化提供了便利的條件。學(xué)習(xí)者本人可以根據(jù)個人云進行自主評價，包括實驗方案、實驗過程和實驗結(jié)果的評價；學(xué)習(xí)者之間可利用伙伴云進行互評，也可以通過教師云評價。應(yīng)用流程為了充分發(fā)揮各個模塊的作用，按照基本實驗過程的順序設(shè)計出應(yīng)用流程（見圖）。主要優(yōu)點（）教育資本的代價小，更節(jié)約。教育技術(shù)實驗對實驗室的要求較高，硬件軟件的更新?lián)Q代速度很快。基于云計算，可以根據(jù)學(xué)校的優(yōu)勢建設(shè)功能完備的教育技術(shù)實驗室，或者共同建立

7、功能完備的實驗室。借助云服務(wù)器，教師和學(xué)生都可以建立自己的云，通過簡單的上網(wǎng)設(shè)備就可以鏈接到實驗室，極大地節(jié)約建設(shè)教育技術(shù)實驗室的資金，提高了設(shè)備的利用率。（）學(xué)習(xí)資源的更豐富、更開放。云計算為學(xué)生提供各種豐富的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生只需根據(jù)自己的需求在龐大的資源池中尋找適合自己的資源。教育技術(shù)的開發(fā)性、設(shè)計性實驗較多，需要的知識面相當廣泛，涉及交叉學(xué)科、多學(xué)科知識，傳統(tǒng)的實驗室資源不能滿足學(xué)生的需求。而云計算可為學(xué)生提供高效便捷的、豐富的學(xué)習(xí)資源。（）評價體系的合理開放，更和諧。教育技術(shù)實驗的結(jié)果大多沒有定量的數(shù)據(jù)特征，如照片、多媒體課件、操作規(guī)范程度、教學(xué)效果等，給實驗的評價增加了難度和不定性因素

8、。在傳統(tǒng)實驗室的基礎(chǔ)上，學(xué)生通過學(xué)習(xí)敘事、學(xué)習(xí)檔案袋等反映自己的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)結(jié)果，通過自我參照和自我反思進行全面的評價。云計算為這些評價搭建了一個更容易實現(xiàn)的平臺。學(xué)生通過上傳自己的作品，而評價主體呈現(xiàn)多樣化，避免了傳統(tǒng)的成果評價的“自由化”、“主觀化”，滿足學(xué)生的效能感，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，提高教學(xué)質(zhì)量?；趨f(xié)作的虛擬教育技術(shù)實驗平臺平臺特點基于協(xié)作的虛擬教育技術(shù)實驗平臺具有高度的交互性和智能性，滿足不同群體學(xué)習(xí)者的需求，彌補了普通虛擬教育技術(shù)實驗平臺的分布式和協(xié)作式功能的不足。通過完全的虛擬化技術(shù)，單個服務(wù)器可以支持多個虛擬機運行多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用，從而大大提高服務(wù)器的利用率。云計算

9、為實驗提供了靈活可變、可擴展的平臺服務(wù)。虛擬實驗系統(tǒng)內(nèi)擁有豐富的實驗資料，包括文本、動畫、視頻和圖片，并且能做到仿真實驗與實際實驗內(nèi)容一致、要求一致、界面真實，學(xué)生只需按實際實驗的要求與步驟進行虛擬操作，并可在實驗完成后下載實驗成果。系統(tǒng)還具有交流、討論以及用戶管理、系統(tǒng)維護、留言板和信箱等功能，為實驗的順利完成提供有力的保障。功能模塊（）虛擬平臺介紹模塊。介紹虛擬平臺的組成部分及其使用說明、建設(shè)情況和發(fā)展方向。（）虛擬社區(qū)模塊。主要分為三大部分：建設(shè)管理區(qū)，主要負責(zé)虛擬平臺的設(shè)計、建設(shè)、升級維護和使用管理；模擬實驗使用區(qū)，主要的對象是那些使用平臺進行實驗的小組或者個人；經(jīng)驗交流區(qū)，是平臺成員

10、互相交流經(jīng)驗和成果的討論區(qū)。學(xué)習(xí)者通過鼠標或者鍵盤飛行、行走或傳送到其他虛擬社區(qū)中。（）虛擬資源庫模塊。主要構(gòu)成為：虛擬設(shè)備，分為虛擬環(huán)境構(gòu)建語言和模擬計算軟件，備選的設(shè)計語言工具有、幾何畫板等，這些工具都具有強大的計算功能、繪圖功能和交互功能；模擬軟件包括商業(yè)化軟件和科學(xué)開源程序，有利于學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的需求在模擬軟件的輔助下完成特定的任務(wù)；虛擬環(huán)境，包括使用語言工具所編寫出來的實驗儀器環(huán)境和模擬計算程序、使用模擬計算軟件構(gòu)建出來的各種設(shè)備兩部分，能夠使學(xué)生如身臨其境地感受到實驗操作環(huán)境以及一些現(xiàn)實實驗儀器無法達到的實驗效果；虛擬應(yīng)用說明，即多樣化的學(xué)習(xí)資源和各種虛擬設(shè)備的使用說明，方便廣大用

11、戶更好地進入到虛擬實驗環(huán)境中。（）虛擬平臺管理模塊。包括平臺賬戶申請、實驗內(nèi)容、時間安排、實驗報告。（）虛擬成果展模塊。教師和學(xué)生通過云計算提供的環(huán)境在線實驗展廳，展示虛擬實驗環(huán)境構(gòu)建和實驗結(jié)果，并可以對虛擬過程進行討論，其中運用小組展示法、網(wǎng)絡(luò)相冊展示法等方法。（）評價模塊。實驗學(xué)習(xí)的評價是教學(xué)評價中比較困難又很重要的環(huán)節(jié)，側(cè)重實驗思想和過程的評價方式尤為重要?；谠朴嬎愕奶摂M環(huán)境為評價的合理化提供了必備的條件?？梢允褂庙撁嬖u價模塊和表單進行討論，可以使用列表頁面添加評論等方式對作品進行評價。評價作品，不能單一察看最終作品，而是要評價其制作過程，通過對制作過程的評價，可以有效引導(dǎo)學(xué)習(xí)者做出高

12、水平的作品。（）平臺擴展模塊。主要指現(xiàn)有各類虛擬軟件的升級維護以及對其他虛擬環(huán)境構(gòu)建工具的擴充，還有云計算平臺硬件維護擴建。教育技術(shù)實驗平臺各個模塊及流程見圖。主要優(yōu)點與真實實驗室相比，虛擬平臺有以下幾大優(yōu)勢：（）環(huán)境虛擬。平臺不需要專門的實驗場地、實驗設(shè)備、實驗原料，只需要計算機和虛擬實驗室的軟件；實驗不受空間、時間和次數(shù)的限制，只要有計算機就可以隨時隨地進行實驗；實驗室更新快，只需安裝新的虛擬實驗室軟件或更新軟件即可。（）實驗預(yù)演?；谠朴嬎愕奶摂M環(huán)境可以設(shè)計出可供學(xué)生選擇的、豐富的、隨時可得的、有層次的學(xué)習(xí)資源，這些學(xué)習(xí)資源都是綜合處理的超文本、圖像、圖形、動畫、視頻、語音。學(xué)員可以根據(jù)

13、現(xiàn)實實驗的要求，在虛擬實驗的過程中進行課程預(yù)操作，然后查找問題并能向教師及時反饋疑難點。教師也可以自己預(yù)演實驗過程，對遇到的具體問題進行收集、分析反饋，對實驗方案即時做出相應(yīng)的調(diào)整。（）氛圍新穎。虛擬空間中有學(xué)習(xí)者、指導(dǎo)者、伙伴和助手，仿真度高。云時代為虛擬實驗提供了更廣闊的平臺，學(xué)習(xí)者可以有選擇地學(xué)習(xí)合適的虛擬資源構(gòu)建工具，可以創(chuàng)建個性化學(xué)習(xí)環(huán)境或者對自己所處的網(wǎng)上學(xué)習(xí)環(huán)境加以改變。虛擬情境下，探究者的每一步學(xué)習(xí)進程都是通過點擊鼠標或者鍵盤完成的。利用學(xué)生實驗過程中的具體操作過程記錄、學(xué)生在操作過程中同步的語言描述和實驗結(jié)束后該實驗的記錄和回放功能以及實驗報告，教師可以對學(xué)生的實驗思想和方法進行評價。結(jié)束語基于云計算的教育技術(shù)開放實驗平臺以及其操作流程主要有以下優(yōu)點：（）節(jié)約資源，高效科學(xué)化。基于云計算的實驗室具有開放性、模塊化、可重復(fù)使用及互換性特點，可以拓展虛擬儀器的使用范圍，實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)共享，為多人協(xié)同的大型實驗提供了有利的條件，為多元化的評價提供了有利的保證。（）內(nèi)容豐富，拓展自由化。豐富的網(wǎng)絡(luò)資源和信息技術(shù)，可以提供更深、更廣的教學(xué)內(nèi)容。通過仿真和多媒體技術(shù)和人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和分析問題、解決問題的能力，達到與實驗室的真實實驗同樣的效果。（）效果突出，教學(xué)人性化?；谠朴嬎愕慕逃夹g(shù)開放實驗平臺為學(xué)習(xí)者提供對同一實驗過程進