云服务环境下基于任务的协作学习的研究

张 璐，刘海申

（1.驻马店职业技术学院 信息工程系，河南 驻马店 463000；2.南阳幼儿师范学校 河南 南阳 414750）

随着电脑网络的迅速扩张和强力渗透，教师在实际的教学中对教学辅助平台的需求越来越强烈，由于受到地理位置、网络传输速度、服务器的数据处理能力等诸多因素的影响，产生了教育信息平台不能满足师生学习的需要，信息和资源无法有效共享等问题。这些问题成为了教育信息化发展的瓶颈。因此，亟待寻求一种新的技术来解决这些问题。正是在这种需求背景下，诞生了一种新的网络计算模型——云计算。云计算使得Internet变成每个人的数据存储中心、数据计算中心。它是基于分布式计算，以用户为中心，数据存在于云海之中，可在任何时间（Anytime）、任何地点（Anywhere）以某种便捷的方式安全地获得它或与他人分享。

教师根据本地教学的实际情况，充分利用云计算提供的软件、存储、安全等要素，构建个性化教学的信息化环境，支持教师的有效教学和学生的主动学习，引导学生不断提高专业学习兴趣和运用网络资源自主学习专业的能力，让学生根据自己的需求和学习状况，自主地选择学习内容和控制教学进程，充分体现了学生的主体地位，提高学生对学习的兴趣，形成快乐学习，自主进步的局面。培养了学生创新能力和和运用网络来自主学习的意识，使学生的学习由被动变为主动。因此，充分利用云计算带来的云服务为教学提供相互通信、资源共享，存储空间无限的便利条件，提高教学质量。文中就云服务环境下基于任务的协作学习进行了研究。

1 云计算的概念及特点

所谓“云计算”（Cloud Computing），就是以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，向用户提供安全、快速、便捷的数据存储和其它网络服务，让互联网这片“云”成为每一个网民的数据中心和计算中心。云计算是使用虚拟化技术，在现有互联网的基础上把所有硬件、软件结合起来，充分利用和调动现有一切信息资源，整合大规模网络计算资源协同工作的超级计算模式，通过构架一个新型的服务模式，为人们提供各种不同层次、各种不同需求的低成本、高效率的智能化的服务及信息服务。其概念模型如图1所示。

云计算是一个通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，云计算具有的海量的信息资源、超级的存储能力、高速的运转能力、高速的网络传输能力，无论何人、何物在何时、何地都能够实现知识共享、互联互通、协同工作。

云计算具有如下特点：

1）强大的计算能力 成百上千台的服务器可以为普通用户提供强大的运算能力，为用户提供强大的计算，完成用户的各种业务要求。

图1 云计算概念模型Fig.1 Concept model of cloud computing

2）安全可靠的数据存储 云计算采用了严格的权限管理策略支持数据的共享，用户的数据存放在云端，用户不用担心数据丢失这样的麻烦。在可靠性方面，云计算采取了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施进行保障[1]。

3）终端用户门槛低 用户只要能够上网，通过计算机或手机的浏览器输入网址，就可以按需索取，方便快捷地享受各种云服务。

2 云计算辅助教学优势

从云计算的技术特点，以及教育的发展趋势上看，云计算辅助教学模式将会是今后主要的发展方向，云计算辅助教学具有下列优势。

2.1 节约硬件设备的投入成本

借助云计算整合教育资源，学校只需提供给学生可以运行浏览器的最简单的终端设备和网络，节约了学校硬件设备，由于云计算对使用的终端计算机本身的要求并不高，只需安装操作系统和浏览器，所以完全可以节约初期的投入——不必配置高性能的计算机设备，并且可以将设备更新换代的任务统统丢给服务的提供者——数据中心的建设者或者是相关服务的提供商。实现了最小化终端设备的要求。实现了教育信息资源的共享，学生随时随地可以进行学习，从而节约了学校硬件设备的投入成本。随着云计算的发展，可以预见这样的场景：学校的机房设备甚至可以简化到类似于计算机网络初期时的形态——只需要具备浏览器和上网条件，任何一种教学软件的使用和信息的存储和处理都可以轻松解决。极大地减少了软，硬件资源的建设、管理和维护成本，节省了人力、物力和财力。

2.2 降低了创设网络学习平台的技术门槛

在云计算支持下，教师通过云计算提供的环境、资源和服务，可以不依赖专业技术人员，轻松构建自己的个性化教学环境；而学习者则可通过云计算自由地选择学习资源和学习方式，最终实现了教师教学质量的提高和学生协作学习能力的培养。学习者可以选择所需要的学习和服务，可自行创建和管理其个人学习环境。个人学习环境的基本要素都可以由云服务实现控制和管理。学习者只需要通过浏览器即可获取构建学习环境所需的数据和服务，而不需再掌握复杂的软件操作，这样极大降低了网络学习环境构建的门槛。不用再投资购买昂贵的硬件设备，可以节约成本。

2.3 提供资源共享

近年来，教育信息系统的快速成长和服务多元化要求学校有相匹配的教学资源。各学校加大了教育信息资源建设的投入，积累了大量的教育信息资源。但是各校间缺乏交流与合作，造成了资源的重复建设。云计算可以加强学校间的合作与交流，促使教学资源整合，有效地消除教育信息系统中的“孤岛”现象。将实现网络虚拟环境上的最大化资源共享和协同工作。实现网络环境上最大化的资源共享。同时，也有利于改善现有的教育信息网中教育资源不均衡的状况。

2.4 提供安全可靠的数据存储

在互联网时代，网络用户的素质参差不齐，网络道德规范不尽如人意，病毒泛滥，黑客猖獗，如何保障存储数据的可靠、安全显得尤为重要。学校使用云计算服务，学校的机房几乎是公认的病毒集散地，由于计算机和存储设备的交叉、频繁使用，导致了计算机病毒在校园网和学校机房的广泛、普遍传播。可能连教师上课时所用的教师机，也可能变成病毒的发源地和传染源。安装杀毒软件是一种有效的手段，但是除了支付杀毒软件使用费用，还有定期更新和防止杀毒软件误删除的危险。云计算中所提供云存储服务，数据储存在云端，为重要数据提供安全的防护和备份，无论是学生还是教师，都可以随时随地方便地存取自己的重要数据，既不用担心由于自己的存储设备损坏导致数据丢失，也不用担心病毒入侵将数据损坏。

3 基于云计算的教学辅助平台设计

3.1 教学设计原则

基于云计算的教学辅助平台提供以任务驱动的协作学习方式，是以“学”为中心的教学系统。进行教学设计时，应遵循如下原则：

1）强调以“学”为中心 学习过程中要充分发挥学习者的主动性，体现学习者的创造精神，让学习者有多种机会在不同的情境下应用所学的知识。

2）强调“协作学习”对意义建构的作用 学习者组成学习共同体，通过讨论和交流，共同完成对所学知识的建构。

3）强调“情境”的创设 学习总是与一定的社会文化背景相联系，在实际的情境下进行学习，可使学习者利用原有的经验去“同化”当前学习的新知识，从而也赋予了新知识以某种意义，因此情境要与学习任务相融合。

4）重视学习环境的设计 学习环境是学习者进行自主学习和协作学习的场所。在云计算辅助教学中，学习环境主要是指基于计算机技术和网络技术的信息化、数字化、智能化的学习环境，即“网络学习平台”，如 moodle、BlackBoard、百会在线、Google协作平台。

5）重视学习资源的提供 在学习过程中应提供各种信息资源来支持学习者的知识学习和意义建构，包括内容资源、软件资源、在线资源等，促进学习者的自主式学习和协作探索。

6）学习过程的最终目的是完成意义建构 以学为主的教学设计的最终目的是学习者对知识的意义建构，因此，在进行教学目标分析的基础上，先选取恰当的主题，再围绕这个主题进行意义建构。

3.2 云计算教学辅助平台功能设计

l）通知发布

在日常教学中，教师经常需要就课时变更、教室调整、布置作业等事项通知学生，传统的电话与短信通知方式需要每次逐班甚至逐人通知，费时费力且容易疏漏[2]。云计算教学辅助平台需要具备通知自动发布功能，即教师可以预先设置通知内容及发布对象，平台系统可以在指定时间自动将通知内容，通过E-mail甚至短信方式直接传达到学生个人。

2）信息交流

针对目前高校教学中普遍存在的师生缺乏课下交流互动，大学生习惯甚偏爱网上交流的现状特点，教学辅助平台可以形成以教师个人为核心的师生交流平台，弥补日常教学中缺乏互动的不足[3]。与课程网络体系中其他平台的师生交流部分不同，教学辅助平台的信息交流并不局限于课程教学，而是突出师生之间的非正式交流，因此涉及内容更多，交流效果也更取决于教师个人能力与关注热情。

3）资源共享

随着知识更新速度加快。以及学生学习手段的多样化，高校教师在授课过程中往往需要增加书本之外的前沿知识、实践案例等弹性内容[4]。面对学生在课问提出的复制课件、索取资料等请求，教师经常应接不暇且缺乏有效共享途径[5]。教学辅助平台可以通过提供上传空间等方式，让教师能够将授课过程中增加的各类书面资料展示共享，为学生提供方便灵活的获取途径。

4）作业提交

现在有越来越多的师生习惯采取电子邮件方式完成作业。为了解决电子邮件提交作业中存在的错误发送、延迟到达，以及案例讨论作业中缺乏学生横向交流等问题，教学辅助平台要为学生提供作业提交功能，以便学生获知作业提交与批改情况，而且可以通过作业共享等功能方便学生之间的协同作业及横向沟通[6]。

5）调查评价

为了提高学生学习兴趣，改善教学效果，教师最好可以通过事先征询、事后反馈等方式，了解学生对于知识体系的兴趣所在，以及学习感受等信息[7]。由于当面交流方式存在有效信息少、沟通效率低等问题，教学辅助平台应提供问卷调查功能，为教师面向学生开展各类调研提供方便。

3.3 云计算辅助教学平台在教学中的应用

随着云计算的进一步发展，云计算辅助教学在教学中的应用将会越来越广泛。例如，利用云服务平台，进行教学、学习，也可以实现信息交流和管理。

1）自主式学习

云计算环境下，教师和学生每个人都可以随时、随地的展开学习。学生是学习的主体，学习是学生自主建构的过程。可以引导学生使用先进的技术，借助各种媒体的作用，利用网络上的各种学习资源，多方位地获取知识。

2）个性化学习

学生的基础知识不同，性格特征也不同，个体差异决定了教学目标的多样性。课堂教学很难做到因材施教，云计算辅助教学将克服这些弊端。网络的多媒体教学可以创设真实的情景，通过跨越时空的交互式教学，提高学生的学习兴趣，促使学生主动地去学习。云计算环境下，学生和教师可以通过平台随时交流，学生在学习时间、地点、进度和学习方式的选择上有很大的自主权。教师不需要考虑计算机硬件的故障和解决技术上的突发问题，节省下的时间和精力可以放在教学设计上，充分地分析学生的学习特点，选取适合的媒介，设计教学环节，启发引导学生的学习过程和学习效果，提供适合学生的个性化学习。

3）协作交流式教学

教学不应当只是“教”和“授”，还应当包括学生之间的协作与交流。云计算给学习者创建了交流协作的平台，并且突破了时间、地点和地域的局限，学生可以利用课余时间通过平台展开协作交流活动，以弥补课堂教学时间不够的情况。教师通过采用任务驱动的协作方式引发学生交流，促进学生学习，使学生在学习过程中完成知识的建构。基于上述这些优势，上海师范大学的黎加厚教授提出了一个新的概念—云计算辅助教学，即Clouds Computing Assisted Instruction，简称CCAI，指学校和教师利用云计算支持的服务，构建个性化教学的信息化环境，支持教师的教学和学生的学习，提高教学质量。

在当今充满竞争的时代，个人能否取得成功，不只取决于个人的能力，还要看是否具备团队协作的能力。协作学习正是现代教学中的重要的教学模式，旨在培养学生的创新能力、与同伴的合作能力和实践能力。以任务驱动的方法展开协作学习，可以提高协作学习的效率。

3.4 教学设计流程

基于任务的协作学习的教学设计流程如图2所示。

4 云计算支持下的教学中的对象分析

4.1 学习者

云计算是学习者方便快速地构建个人学习环境的有效手段，将支持并推动个人学习环境和非正式学习的发展。

l）构建网络学习环境

在云计算支持下，学习者可以选择所需要的学习资源和服务，可自行创建和管理其个人学习环境。个人学习环境的基本要素都可以由云服务实现控制和管理。学习者只需要通过浏览器即可获取构建学习环境所需的数据和服务，而不需再掌握复杂的软件操作，这样极大降低了网络学习环境构建的门槛。

图2 教学设计主要流程Fig.2 Main process of teaching design

2）提高学习生产力

云计算增强了网络学习的灵活性和敏捷性，能够实现学习资源和学习工具的“按需而用、即需即用、快速聚合”，降低Web学习资源与服务的成本与难度，创建灵活敏捷的学习方式，创设丰富的学习情境，从而有助于提高学习生产力，最终提高学习效果。

4.2 学校管理者

教育信息系统的快速成长和服务多元化要求学校有相匹配的教学资源。云计算模式可以为学校提供基础架构，不用再投资购买昂贵的硬件设备，可以节约成本。同时，云计算也将有效地消除教育信息系统中的“孤岛”现象。将实现网络虚拟环境上的最大化资源共享和协同工作。

4.3 教学系统开发人员

在云计算环境下，需要构建支持网络学习的“云”服务。在云服务开发中，开发人员可以利用“松散偶合模式开发各个组成部分”，使用相关的语言和框架开发出能够在联系松散的设备网络之间无缝使用的各种应用。学习者通过Web浏览器或手机等移动设备，获得体验性、互动性、移动性和存储服务。E-Learn服务和数据可以在最大范围内共享，避免了教育信息系统的重复开发和教育资源的浪费。

5 结束语

云计算在教育教学中的应用，在某种程度上为我国教育领域注入了新鲜的血液，促进了教育信息化的发展和观念的转变，使学习者通过“云端”构建个人学习环境成为可能。通过云计算辅助教育教学（CCAI）成为当前教育技术领域研究的热点。在教育技术“云服务”迅速发展的今天，教师需要掌握新的教育理念、教育技术技能和教学方法，了解“云时代”学生的学习特点，重视网络在学生生活和学习中的重要地位，根据学生不同风格和水平提供适合个性化学习支持服务，利用云技术支持学生的学习和创新，将社会化的学习融人到教学中。该平台具有一般的辅助教学平台的相互通信、资源共享的功能和特点，但是也有其独特的优势，例如：利用“云计算”提供的信息技术社会化服务，学校可以节省经费、人力和服务器设备等固定资产成本的投入，降低教师的信息技术培训成本和门槛，方便学校的教育信息化管理，提高信息和数据的安全性等；教师可以轻松构建自己的个性化网络教学环境，开展有效教学和学生的主动协作学习，促进学生思维能力和群体智慧发展，提高教育质量。

[1]黄旭辉.应用云服务的高中信息技术课程教学的实践与研究[D].上海：上海师范大学，2010.

[2]黎加厚.走向教育技术“云”服务[J].远程教育杂志，2008（3）：79.LI Jia-hou.Educational technology “in the cloud” service[J].Distance Education Journal，2008（3）：79.

[3]郑起运.云计算及其对我国教育教学的启示[J].中国医学教育技术，2009，23（5）：425-428.ZHENG Qi-yun.Cloud computing and its enlightenment to the education and teaching in China：A caseofcloud service ofsalesforce [J].China Medical Education Technology，2009，23（5）：425-428.

[4]张家贵，罗龙涛.基于云计算理念构建数字化教学资源平台[J].现代教育技术，2011（3）:100-102.ZHANG Jia-gui，LUO Long-tao.Construction of cloud-based computing platform for digital teaching resources[J].Modern Educational Technology，2011（3）:100-102.

[5]Vaquero L M，Rodero-merino L，Caceres J，et al.A break in theClouds:Towards a cloud definition[J].SIGCOMM Computer Communication Review，2009（39）：137-150.

[6]Dean J，Ghemawat S.MapReduce:Simplified data processing on lage clusters[C]//The 6th Sysposium on Operating System Design and Implementation，2004：137-150.