云計(jì)算人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組建

1、云計(jì)算人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組建 本文作者：胡曉玲 強(qiáng)桂 單位：蘭州大學(xué) 教育學(xué)院互聯(lián)網(wǎng)已進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代“云時(shí)代”。為了更好地促進(jìn)云時(shí)代教育信息化的發(fā)展，提高教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)效能，本文以課程設(shè)計(jì)為例，闡述基于云計(jì)算（）的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)想與建設(shè)?；谠朴?jì)算的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(gè)先進(jìn)的平臺(tái)上，使資源在這一平臺(tái)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(jì)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(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器移到互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)集群中，客戶只需付出很小代價(jià)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(jì)算”

2、提供的“按需服務(wù)”。云計(jì)算一經(jīng)提出就以其自身的特色與優(yōu)勢(shì)震撼了整個(gè)界，是目前最前沿的平臺(tái)架構(gòu)模式。在教育領(lǐng)域中，進(jìn)行云計(jì)算服務(wù)、開展云計(jì)算輔助教學(xué)等研究與實(shí)踐活動(dòng)也正在如火如荼展開，基于云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也是研究的熱點(diǎn)之一。如年月上海盛大網(wǎng)絡(luò)公司聯(lián)手公司共建云計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，提出互動(dòng)娛樂媒體發(fā)展戰(zhàn)略；同年月日，珠海斑點(diǎn)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(jì)算技術(shù)應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，將實(shí)驗(yàn)室作為雙方產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)校企共羸。筆者基于云計(jì)算開放實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)涵，結(jié)合傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，對(duì)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(shí)驗(yàn)室的建設(shè)情況，以實(shí)驗(yàn)課為例，構(gòu)想了基于云計(jì)

3、算的現(xiàn)實(shí)物理與虛擬平臺(tái)相結(jié)合的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難度大，單靠學(xué)生個(gè)人很難完成。而基于云計(jì)算的開放實(shí)驗(yàn)室在學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等方面都有所創(chuàng)新?；谠朴?jì)算的教育技術(shù)物理實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)基于云計(jì)算的教育技術(shù)物理實(shí)驗(yàn)室是在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)間開放，不再安排課表，學(xué)生可以通過預(yù)約，自由選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間來完成所選的實(shí)驗(yàn)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(dòng)法、基于主題的教學(xué)法等；云計(jì)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(jìn)入教學(xué)等，幫助學(xué)生更好地完成實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的“開放式”特點(diǎn)，能夠更好地幫助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。功能模塊（）實(shí)驗(yàn)室介紹。包括：實(shí)驗(yàn)室概況、實(shí)驗(yàn)室功能、規(guī)章制度、提供的服務(wù)等；實(shí)驗(yàn)室已有的和將要增加的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備；實(shí)驗(yàn)室機(jī)構(gòu)設(shè)置和實(shí)驗(yàn)教師及其科研成果；實(shí)驗(yàn)室發(fā)展規(guī)劃和發(fā)展方向。（）資源云。主要包括：實(shí)驗(yàn)理論指導(dǎo)，講解的基本理論知識(shí)，輔助學(xué)習(xí)者了解實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)步驟或操作要領(lǐng)，理解軟件的各項(xiàng)功能；資源云，它匯總國內(nèi)外的最新進(jìn)展以及所取得創(chuàng)新成果，學(xué)習(xí)者可選擇適合個(gè)人學(xué)習(xí)風(fēng)格的云，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，指通過、等工具設(shè)計(jì)出的大量教學(xué)網(wǎng)站。學(xué)生只需通過一臺(tái)可以上網(wǎng)的終端

5、設(shè)備，鏈接后就可以重復(fù)看到實(shí)驗(yàn)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(dòng)下載更新自己需要的資源。（）網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊。提供：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括普通實(shí)驗(yàn)（例如三維物體建模、二維線條建模、復(fù)合建模等普通實(shí)驗(yàn)）和在此基礎(chǔ)上的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；網(wǎng)上預(yù)約，學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)室，可以電話預(yù)約、網(wǎng)上預(yù)約，避免時(shí)間安排沖突；實(shí)驗(yàn)認(rèn)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(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)成果提交，指學(xué)生可以便捷地把實(shí)驗(yàn)成果提交到系統(tǒng)，便于資源池里的每一個(gè)人即時(shí)看到。（）網(wǎng)上答疑和交流模塊。教師與學(xué)生隨時(shí)隨地可以通過同步交流工具、異步交流工具進(jìn)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(huì)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(gè)人云進(jìn)行自主評(píng)價(jià)，包括實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)；學(xué)習(xí)者之間可利用伙伴云進(jìn)行互評(píng)，也可以通過教師云評(píng)價(jià)。應(yīng)用流程為了充分發(fā)揮各個(gè)模塊的作用，按照基本實(shí)驗(yàn)過程的順序設(shè)計(jì)出應(yīng)用流程（見圖）。主要優(yōu)點(diǎn)（）教育資本的代價(jià)小，更節(jié)約。教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的要求較高，硬件軟件的更新?lián)Q代速度很快?；谠朴?jì)算，可以根據(jù)學(xué)校的優(yōu)勢(shì)建設(shè)功能完備的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，或者共同建立

7、功能完備的實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)單的上網(wǎng)設(shè)備就可以鏈接到實(shí)驗(yàn)室，極大地節(jié)約建設(shè)教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)性實(shí)驗(yàn)較多，需要的知識(shí)面相當(dāng)廣泛，涉及交叉學(xué)科、多學(xué)科知識(shí)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室資源不能滿足學(xué)生的需求。而云計(jì)算可為學(xué)生提供高效便捷的、豐富的學(xué)習(xí)資源。（）評(píng)價(jià)體系的合理開放，更和諧。教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)增加了難度和不定性因素

8、。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。云計(jì)算為這些評(píng)價(jià)搭建了一個(gè)更容易實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)。學(xué)生通過上傳自己的作品，而評(píng)價(jià)主體呈現(xiàn)多樣化，避免了傳統(tǒng)的成果評(píng)價(jià)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(dòng)力，提高教學(xué)質(zhì)量?；趨f(xié)作的虛擬教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)平臺(tái)特點(diǎn)基于協(xié)作的虛擬教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(bǔ)了普通虛擬教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(gè)服務(wù)器可以支持多個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行多個(gè)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(jì)算

9、為實(shí)驗(yàn)提供了靈活可變、可擴(kuò)展的平臺(tái)服務(wù)。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)擁有豐富的實(shí)驗(yàn)資料，包括文本、動(dòng)畫、視頻和圖片，并且能做到仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一致、要求一致、界面真實(shí)，學(xué)生只需按實(shí)際實(shí)驗(yàn)的要求與步驟進(jìn)行虛擬操作，并可在實(shí)驗(yàn)完成后下載實(shí)驗(yàn)成果。系統(tǒng)還具有交流、討論以及用戶管理、系統(tǒng)維護(hù)、留言板和信箱等功能，為實(shí)驗(yàn)的順利完成提供有力的保障。功能模塊（）虛擬平臺(tái)介紹模塊。介紹虛擬平臺(tái)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(fù)責(zé)虛擬平臺(tái)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、升級(jí)維護(hù)和使用管理；模擬實(shí)驗(yàn)使用區(qū)，主要的對(duì)象是那些使用平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的小組或者個(gè)人；經(jīng)驗(yàn)交流區(qū)，是平臺(tái)成員

10、互相交流經(jīng)驗(yàn)和成果的討論區(qū)。學(xué)習(xí)者通過鼠標(biāo)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(jì)算軟件，備選的設(shè)計(jì)語言工具有、幾何畫板等，這些工具都具有強(qiáng)大的計(jì)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(shí)驗(yàn)儀器環(huán)境和模擬計(jì)算程序、使用模擬計(jì)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(shí)驗(yàn)操作環(huán)境以及一些現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)儀器無法達(dá)到的實(shí)驗(yàn)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(jìn)入到虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中。（）虛擬平臺(tái)管理模塊。包括平臺(tái)賬戶申請(qǐng)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、時(shí)間安排、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（）虛擬成果展模塊。教師和學(xué)生通過云計(jì)算提供的環(huán)境在線實(shí)驗(yàn)展廳，展示虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并可以對(duì)虛擬過程進(jìn)行討論，其中運(yùn)用小組展示法、網(wǎng)絡(luò)相冊(cè)展示法等方法。（）評(píng)價(jià)模塊。實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)是教學(xué)評(píng)價(jià)中比較困難又很重要的環(huán)節(jié)，側(cè)重實(shí)驗(yàn)思想和過程的評(píng)價(jià)方式尤為重要?；谠朴?jì)算的虛擬環(huán)境為評(píng)價(jià)的合理化提供了必備的條件。可以使用頁面評(píng)價(jià)模塊和表單進(jìn)行討論，可以使用列表頁面添加評(píng)論等方式對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)作品，不能單一察看最終作品，而是要評(píng)價(jià)其制作過程，通過對(duì)制作過程的評(píng)價(jià)，可以有效引導(dǎo)學(xué)習(xí)者做出高

12、水平的作品。（）平臺(tái)擴(kuò)展模塊。主要指現(xiàn)有各類虛擬軟件的升級(jí)維護(hù)以及對(duì)其他虛擬環(huán)境構(gòu)建工具的擴(kuò)充，還有云計(jì)算平臺(tái)硬件維護(hù)擴(kuò)建。教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)各個(gè)模塊及流程見圖。主要優(yōu)點(diǎn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)室相比，虛擬平臺(tái)有以下幾大優(yōu)勢(shì)：（）環(huán)境虛擬。平臺(tái)不需要專門的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原料，只需要計(jì)算機(jī)和虛擬實(shí)驗(yàn)室的軟件；實(shí)驗(yàn)不受空間、時(shí)間和次數(shù)的限制，只要有計(jì)算機(jī)就可以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)室更新快，只需安裝新的虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件或更新軟件即可。（）實(shí)驗(yàn)預(yù)演?；谠朴?jì)算的虛擬環(huán)境可以設(shè)計(jì)出可供學(xué)生選擇的、豐富的、隨時(shí)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(dòng)畫、視頻、語音。學(xué)員可以根據(jù)

13、現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的要求，在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中進(jìn)行課程預(yù)操作，然后查找問題并能向教師及時(shí)反饋疑難點(diǎn)。教師也可以自己預(yù)演實(shí)驗(yàn)過程，對(duì)遇到的具體問題進(jìn)行收集、分析反饋，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案即時(shí)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(shí)代為虛擬實(shí)驗(yàn)提供了更廣闊的平臺(tái)，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(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境或者對(duì)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(jìn)程都是通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)或者鍵盤完成的。利用學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)束后該實(shí)驗(yàn)的記錄和回放功能以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思想和方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)束語基于云計(jì)算的教育技術(shù)開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及其操作流程主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（）節(jié)約資源，高效科學(xué)化。基于云計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室具有開放性、模塊化、可重復(fù)使用及互換性特點(diǎn)，可以拓展虛擬儀器的使用范圍，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享，為多人協(xié)同的大型實(shí)驗(yàn)提供了有利的條件，為多元化的評(píng)價(jià)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(dá)到與實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)實(shí)驗(yàn)同樣的效果。（）效果突出，教學(xué)人性化?；谠朴?jì)算的教育技術(shù)開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為學(xué)習(xí)者提供對(duì)同一實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)