vSphere环境下的在线学习系统设计初探

◆高宏卿 臧宏业

(河南师范大学教育技术学系)

vSphere环境下的在线学习系统设计初探

◆高宏卿 臧宏业

(河南师范大学教育技术学系)

一、问题的提出

近年来,随着以 vSphere、Hyper-VTMCloud、hadoop等为代表的云计算技术在网络世界的迅速应用推广,全球网络互联理念和应用模式正经历着巨大的变革。在这样的时代背景下,我国远程教育界也由最初关注云计算技术、理念逐步过渡到探索和研究云计算在教育领域的实际应用。通过我们的研究不难发现,传统的远程教学还主要停留在以“教”为主的学生被动接受式教学方式上,以“学”为主的自主式探究式学习很难得到实现,其主要原因是现有网络环境很难满足自主式探究式学习所需要的网络学习资源和网络带宽,云计算的出现为我们提供了解决以上问题的方案。我们要以云计算技术为基础,以先进的学习理论和远程教育理论为指导,系统地设计基于云计算技术的自主式探究式在线学习系统,为学习者营造以“学”为主的远程学习环境。

二、在线学习系统现状分析

目前,国内大部分在线学习系统都是在传统网络技术的基础上构建而成的,教学方法主要以视频授课配合相关学习资料为主。虽然一般也都设有留言版、BBS论坛等互动交流模块,但是很难脱离以“教”为主的教学模式,直接把教室授课照搬到网络平台上,这样非常不利于学生个人素质技能的培养。由于传统网络技术的局限性,现有在线学习系统具有明显的不足,难以为深入开展自主式探究式学习提供有效地支持,其主要表现如下:

1.网络资源的不足

在线学习系统需要占用大量数据中心资源,这样会加大数据中心建设的资金投入,严重还会因为网络资源不足影响网络的正常使用。

2.不适合以“学”为主的学习模式

现有在线学习系统注重课程资源建设,资源多以开设课程的专题为单位。在内容的组织上,学习系统往往是在课程栏目中简单地堆砌培训的信息或者资源,很难实现显性知识及隐性知识的分享、积累与管理。因此,现有校内在线学习系统的资源建设方式很难满足以“学”为主的自主式探究式学习模式。

3.注重知识的传输,不注重传输结果

现有在线学习系统注重知识的传输,但没有注意到知识传输后学生具体掌握情况。教学的结果应该是学生掌握所学习的知识并可以使用所学习的技能,在线学习系统应该更加注重学生的学习结果。

4.缺失教学评价体系

教学评价是指根据教学目标及其有关的标准,对教学活动进行系统的调查,确定其价值和优缺点并据此予以调整的进程。在相应的学习策略和学习方法的指导下创建的学习资源针对不同的学生和学习环境会产生不同的学习效果,学习资源在教学评价的指导下,可以根据学生的学习效果不断进行调整以达到最优化教学。教学评价直接关系到在线学习系统中学生的学习效果及系统的易用性和普及性。

三、vSphere对在线学习系统的有效支持

1.vSphere云操作系统

vSphere是VMware公司开发的业界第一款云操作系统,它将数据中心转变成极为简化的云计算基础架构,使数据中心能够提供灵活可靠的 IT服务。vSphere使用虚拟化技术汇总多个系统间的基础物理硬件资源,同时为数据中心提供大量虚拟资源。作为云操作系统,vSphere可作为无缝和动态操作环境管理大型基础架构 (例如,CPU、存储器和网络)和复杂的数据中心。VMware vSphere由以下组件层构成(见图 1)。

图 1 vSphere云操作系统基本架构

2.vSphere对在线学习系统的有效支持

在线学习系统中最重要的部分是支持自主式探究式学习的学习资源,学生的一切学习活动都是建立在学习资源的基础之上的。大量的学习资源对服务器来说是一个很大的负担,大大增加了硬件设备的投入。将现有数据中心通过 vSphere转变成私有云环境,这样学习系统并不是运行在单一服务器上,而是最大限度利用整个数据中心的空闲资源,并且 vSphere的虚拟化可以使学习系统对学习资源有超强的控制力,还可以减少因服务器当机、数据传输中断和故障相关的任何潜在损失。通过服务器、存储和网络资源的全面虚拟化来动态分配资源,这样可以最大程度的来提高程序执行效益。通过虚拟化,整个数据中心相当于一个完整的整体,这样可以最大化的分配现有空闲资源,增加网络资源的利用率,节约数据中心的设备投入。

vSphere对应用系统屏蔽服务器、存储和网络基础架构的复杂性,使师生能够更加方便快捷的使用在线学习系统。同时,vSphere通过服务级别自动化自动强制执行服务级别协议,以确保关键业务应用程序的可用性、安全性和可扩展性。这样就造就了一个自动化、受控和可恢复的数据中心环境,该环境可快速响应不断变化来满足应用系统需求。

四、在线学习系统设计

(一)平台设计的指导思想

1.以人为本,构建和谐网上学习环境。在线学习系统设计的基本指导思想是以人为本,这不仅是以“学”为主的教学设计的核心理念,也是在线学习系统的内在要求。在线学习系统为学生自主式探究式学习搭建一个平台,当前平台根据学习策略和学习方法组织学科相关的文字、图片、视频等学习资源便于学生自主学习,并通过对学习成果的展示和交流进一步借鉴其他同学的意见,巩固所学的知识技能。这样,学习者不仅掌握了专业知识技能,并使学习者获得了自主学习的能力。

2.以“学”为中心,以问题或项目、案例、分歧为核心。由于学生是认知过程的主体,因而以“学”为中心有利于学生的主动探索、主动发现,有利于创造型人材的培养。以“学”为中心的教学模式强调学习任务的复杂性,反对两者必居其一的观点和二者择一的环境,同时要求学习环境的复杂性,在学习发生后,学习者必须在这个环境中活动。学科教师应设计自主学习过程所需的各类学习资源及多种自主式探究式学习策略和学习方法,使得学习活动能够在以学生为主体的学习环境中顺利展开。

(二)平台的功能设计

在线学习系统的功能模块框架如下图所示:

图 2 在线学习系统模块

该系统通过多种功能模块把学生、教师、平台管理者有机地统一起来,充分发挥学习系统的优势,帮助学生利用在线学习系统自主式探究式学习。按照在线学习系统的不同用户角色,可以分成学生、教师和平台管理者三部分。

1.学生模块功能设计。根据学生学习与成果交流的需要,在线学习系统需要为学生提供三大基本功能模块:自主式探究式学习模块、学习成果展示交流模块和学习评价模块。以教学设计为基础,自主式探究式学习模块、学习成果展示交流模块和学习评价模块互相渗透,有效整合,为自主式探究式学习提供全面的支持服务。

(1)自主式探究式学习模块。该模块的核心是学习资源,因为学生的学习活动是基于学习资源而展开的。学习资源通常以学科为单位来组织,以自主式探究式学习策略、学习方法为指导,对学习资源进行分类、分层,组织链接成便于选取查看的网状结构资源库。

自主式探究式学习模块提供以下功能:创建个人信息,选择所学课程功能;订阅、浏览、下载、上传等基本功能;清晰的学习导航功能;按照一定的学习策略和学习方法自动形成推荐的学习资源序列;多媒体资源的编排、提交功能;学生可自主收藏有用资源,构建个性化的学习资源库;记载学生所选学科、上次学习状况与最近浏览过的资源;对学科相关的重要资源做出提示或者提供直接链接;通过标签,获得浏览过同一资源的学生及学生数等。

(2)学习成果展示交流模块。该模块主要是展示学生根据课程的教学目标所完成的教学任务,并根据展示的内容学生与学生之间相互讨论评价,在此期间教师可以对学生提出来自己的意见,学生在评价完其他同学的内容后也可以邀请同学给自己评价。学生根据评价结果做出修正后可对修正后的内容进行再次讨论评价修正,直到学生掌握所学课程的学习目标。该模块通过讨论评价修正等学习活动同学之间相互交流补充,为学生提供全方位、多通道、立体的学习交流环境。

学习成果展示交流模块提供以下功能:学习成果的发布 (学习成果包括案例、文章、项目、作品等多种形式);实时和非实时交流评价;所展示内容的修改导航,这里将以树型结构列出学生每次修改后的内容和相应的交流评价记录;支持学生自主管理交流信息。通过交流信息及修证记录,学生可以跟踪其他同学的学习情况,完成自组织的聚合与共享。

(3)学习评价模块。这里说的学习评价属于形成性评价,主要是根据学生的学习情况和学习任务的完成情况来分析学习资源的实用性和学习策略学习方法的可行性,调整学习资源的内容和学习资源的分布,更好的帮助学生学习以达到最佳的学习效果。

学习评价模块提供以下功能:学习资源浏览跟踪;学习任务的讨论评价修正情况记录;相同学科不同学生的学习情况对比;学科教师撰写评价报告;学习评价结果反馈;教师对学习资源的调整记录统计。

2.学科教师功能模块设计。该部分是为学科教师设计的教学平台。通过该教学平台,学科教师可以开设课程,并根据学习策略和学习方法编制、发布课程资源,查看学生的学习过程、学习成果,并指导学生如何最大效率的利用现有学习资源以促进学生的学习活动。

学科教师模块提供以下功能:(1)创建学科,设计该学科的教育大纲和教学目标(2)学习资源的设计编制功能,这里指学科教师组织编辑学生自主式探究式学习所需要的学习资源,可以是视频、案例、项目等任何形式的学习资源;(3)学习资源的发布功能,主要指教师以学习策略和学习方法为指导按分层树结构的形式发布学习资源;(4)学生学习指导功能,指导学生的学习活动并参与学生学习成果的讨论评价,引领学生之间相互交流,指出学生学习中的不足及提出改进意见;(5)依据学习资源浏览跟踪记录查看学生的学习情况,分析学生的学习特点和学习状态,将改进建议反馈给学生。

3.系统管理功能模块设计。该部分包括用户管理、资源管理、学习管理和评价管理等内容。系统管理是在线学习系统能够正常运行的基础,如房屋的地基支撑着整个系统的正常工作,通过该模块,管理者可以为学生的学习活动提供支持、监控学生的学习行为及学习动向,并对学习资源库进行有效的系统维护。支持学生自主式探究式学习的学习资源库由于其学习资源的开放性,存在着学习资源的权威性、信息冗余、个人隐私、知识版权等问题,因此,对学习资源库的有效管理就显得尤为重要。

以上关于自主式探究式学习系统的设计,只是从技术特点和理念进行了平台基本功能上的整体设计构想,具体到实际平台设计,还要根据具体情况及应用在线学习系统的受众面做更系统的设计规划,设计的内容也将更丰富,更具体,如界面的设计、内容呈现方式的设计、导航方式的设计,等等。

五、结束语

基于 vSphere的自主式探究式学习系统所具有的自主性和开放性、跨时空自组织和非线性、参与性和共享性,信息分类自动化和适应性等特点,为学生的远程学习创设了理想的环境。当然,学生要适应以“学”为中心的学习方式,真正成为远程学习的主体,还需要改变传统远程学习的行为习惯,以新的理念和参与方式去主动尝试,积极实践。

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