基于云计算的多媒体教学环境设计

刘中宇 刘素娥

中南大学现代教育技术中心 湖南长沙 410083

建构主义认为，知识不是通过教师传授就能得到，而是学习者在一定的情境及环境下借助他人的帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构方式而获得的。教师是学习的帮助者、促进者，而不是知识的灌输者，它强调“情境”“协作”“会话”和“意义建构”[2]。

云计算服务平台为教学环境的建构提供了技术可行性和保障，教师和学生利用该平台定制教学情境，进行协作学习。运用这一理念，利用高校与教学有关的各个系统构建一个多媒体教学环境云服务平台，它满足了建构主义学习环境的要求，提供教学一条龙服务，以辅助教师的教学，促进学生协作学习。

1 云计算应用于教学领域的优势

1.1 实现教育资源的共享，提供个性化教学

(1)随着网络技术的发展，教育资源类型逐渐丰富、数量急剧增长，为建构主义学习的开展提供了方便，云计算可以将分散、独立的网络教育资源有效地整合，并提供方便的访问方式；(2)云存储提供了几乎无限的存储容量和万无一失的安全性，教师和学生可以在云端保存大量的学习资源并稳定存在，无需担心病毒感染[3]；(3)基于云计算的教学环境提供了方便的网络教学工具，教师可以根据个人的教学风格获取一切可获取的教学资源，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环境，实现教育资源共享，支持教师的有效教学, 为学生的建构学习提供便利[4]。

1.2 提供多种交流方式，促进师生互动

在教学过程中，学习主体间的交互对于知识意义的建构具有重要作用，基于云计算的教学提供多种方便快捷的信息交流手段，如QQ、博客、微博、贴吧[5]，又如教学平台中的讨论答疑区，教师不论在课堂上还是课外，都可查看、参加学生之间的讨论，解答学生的问题，促进学生高级思维能力和群体智慧的发展[6]。

1.3 提供灵活的时空访问方式，保证教学的随时随地性

云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享，只要一台可以上网的计算机、上网本或手机，就可以获得所需资源和服务[7]。教学活动不受时间和空间的限制，教师在家里、办公室或者外地，都可以随时准备教学工作、实施教学过程。学生可以在宿舍、计算机实验室或图书馆下载教师的讲义、完成作业、进行课程测试。

2 基于云计算的多媒体教学环境

多媒体教学环境是指运用多种多媒体教学设备、采用现代教育技术手段进行教学的一种教学环境。云计算辅助教学是在云计算环境中，利用云计算平台构建个性化的信息化教学环境，以辅助教师的教学和学生的学习，促进教师和学生之间的交流，提高教学质量[8]。

2.1 教学环境模型

基于云计算的多媒体教学环境主要由云服务平台、云服务终端设备组成，其模型如图1所示。

多点补述点染，让学生在以点带面的拓展延伸中丰富感知，能激活学生的整体理解感知。多运用补述点染，能够让学生在精益求精的基础上获得丰富感知。补述点染，让学生在寻出一点因由主动拓展的过程中发现表达生成点和丰富点，强化表达运用。

图1 基于云计算的多媒体教学环境模型

(1)云服务平台：云计算将分散独立的教务系统、设备管理系统、教室网、多媒体资源库、网络教学平台有机集成在一起，它们之间相互联系，相互配合，共同支持着整个教学活动的进行。教务系统主要负责课程安排，教学管理等工作；设备管理系统管理着学校的各种仪器设备；教室网呈现了教室、设备的信息及运行状态，为教室排课提供参考；多媒体资源库及教学平台是实现意义建构的主要场所，多媒体资源库中包含内容丰富、形式多样的教学资源，教师可以方便地调用，有利于情境创设和知识的获取与保持，促进学生的意义建构。教学平台实现教学、交流和评价的全过程，达到支持个性化学习、支持协作学习、改进评价策略和方法的目的。在教学过程中，学生与教师、学生与学生之间的对话、合作，有利于激发学生的主动性和创造性，使学生逐步形成自己的认知结构，实现意义建构的目的[9]。

(2)云服务终端：云服务终端中的多媒体教学环境是指教师进行授课的场所，主要包括公用多媒体教室、计算机实验室、数字语音实验室，移动终端设备可以是台式计算机、笔记本电脑，也可以是iPad、手机等，教师和学生可以随时随地进入教室网、网络教学平台等查看相关信息。

(3)教学支持者：包括教学管理人员、教学设备维护人员、云计算管理人员。

基于云计算的多媒体教学通过统一的云计算服务平台，对所有集中在这个平台上的资源进行统一管理调配，根据用户的需求实现弹性扩展。该教学环境以学生为中心，充分发挥学生的自主性，教师在整个教学过程中起组织者、指导者的作用。充分体现了“情境”“协作”“会话”和“意义建构”这四大教学环境要素。

2.2 教学过程设想

基于云计算的多媒体教学过程就是云服务平台为教学提供全方位服务的过程：

(1)课前教学设备的准备：教师在教室网查询本人的课程安排、检查教室的教学环境是否满足其教学需求，如果设备配置不足，则可通过教室网提出申请和要求。教师不需亲临教室就可了解课堂教学所需的各种装备和环境。此外，教室网还提供教室预约和审批功能，实现完全的网上办公。

(2)课前教学资源的准备：每学期初，教师的课程和学生的选课情况会导入网络教学平台，实现网络教学和课堂教学的同步。教师可通过多媒体资源库进行教学资料的检索，并上传讲义及教辅资料至云服务平台，撰写课程学习目标、学习重点和难点，布置学生课前预习及课堂作业。这样，教师可以随时随地完成课程的课前准备。

(3)课中教学过程的支持：教师刷校园卡，通过身份认证后，开启多媒体教学设备，教师只要登录网络教学平台即可下载已上传的讲义和其他教学资源，避免了网络病毒的传播。学生也可进入该教学平台下载教师课件，向教师和同学提出疑问，或者记录自己的学习收益、心得体会；教师可以看到学生的学习笔记，了解学生的学习难点，调整自己的教学策略。

(4)课后教学内容的整理：教师和学生可通过计算机、手机等移动设备随时随地登录教学平台，平台自动提醒上课的时间及地点。教师可以随时进入教学平台批改学生作业，在作业完成动态模块查看学生作业完成情况，进入学生的讨论区，查看学生的聊天记录并参与讨论，随时解答学生学习上的问题。对于学生，可进入答疑讨论区参与课程学习讨论，系统还可以自动提醒学生提交作业，教师批改作业后，系统自动通知学生作业成绩。

3 云计算教学环境的构建

3.1 保障硬件设施建设，满足云计算教学硬件需求

为保证多媒体教学的顺利进行，教室硬件配置需要满足一定的要求，主要是一台教师计算机、适量的学生计算机、网络中控、大屏幕液晶投影机以及能登录校园网或Internet的网络环境[10]。在这样的教学环境下，教师可以根据本地教学的需求，充分利用云计算提供的服务，构建个性化的教学环境。

3.2 建立教室网，实现教室资源的数字化管理

作为云计算应用的初级阶段和数据准备，首先构建教室网，完成教室各种设备、资源、信息的数字化，实现教室网上动态、实时信息发布、管理和控制，其功能如下：

(1)教室课程安排：以教务系统为基础，发布和管理多媒体教室、计算机实验室、数字语音实验室的课程安排。

(2)教室设备管理及控制：以资产设备管理数据为基础，动态发布设备资源信息、设备使用、设备维护、设备异动、设备报废及更新等。

(3)教室使用预约：教师对教室的使用预约，学生对计算机座位的使用预约及使用记录管理。

(4)教室空闲状态展现与搜索：直观展现每个教室的占用情况，为教室的使用预约提供参考，为学生寻找上自习的位置提供便利。

设备作为教学不可或缺的工具，教室网的构建有利于教师随时掌握教室动态，了解设备运行状态，为教学提供有力的支撑。

3.3 构建高校多媒体资源库，实现教学资源的共享

教育信息呈现的多媒体化是构建信息技术教学环境的基础，它能够生动形象地表达教学中的重点、难点，将隐性知识上升为显性知识。网络教学资源数量急剧增长，同时资源较为分散，共享率低，重复建设严重，组织不合理，用户需花大量的时间查找所需的资源。另外，学校需要花费昂贵的资金购买存储设备对教学资源存储并维护。云计算的运用能够很好地解决以上问题。

构建高校多媒体教学资源库是以省或高校为单位，相关教育部门出资，将海量的教学资源集中起来，利用云的无限存储能力，将教学资源放置在云端，并提供方便的资源检索，用户的需求都能通过存储云调用教学资源，获取服务，实现教学资源的共享，达到教学资源整合的目的。

多媒体教学资源库的教学资源涵盖媒体素材、案例素材、文献资料、课件素材、学习网站、信息资源库等，囊括文字、声音、动画、影像等多种表现形式，涉及各个学科各个年级，并以合理的组织方式将资源有序地组织起来，分门别类，让用户在最短的时间内找到所需资源。整个系统就是一个资源整合平台、多个学科知识交流的中心。我们在使用、下载资源的同时，也应分享自己的资源，尽可能将原来仅仅为本校、本地服务的教育资源链接到云端，转化为云便利，为更多的学校和教师提供服务，充分发挥教育资源价值的最大化，实现教育资源合理有效利用。

3.4 构建网络教学平台，促进师生的交流与沟通

教学平台是一个集教学资源、学习资源和教学支持服务于一体的虚拟学习环境[11]。它主要依托在校园网上，学习者可以在任何时间、任何地点访问教学平台，学生可以在线查看教师的电子教案或视频教学；只要打开可以上网的终端设备，师生之间即可以通过各种交流工具参与讨论互动，进行自主性、建构性学习。

作为基于建构主义学习理论的教学平台，应包括学科前沿、学习工具模块、网上备课模块、资源共享模块、答疑讨论模块、作业管理模块、试题库等功能模块。学科前沿主要提供该课程的简介、专业前沿、最新动态，网上备课模块用于教师课前备课，填写学习难点、重点等。教师可以将自己的电子教案和课件存放在云服务器上，放入资源共享模块，供教师及学生随时随地下载，学生也可以将自己的学习资源存储在教学平台中。

4 结束语

基于云计算的多媒体教学实现了教学环境要素的信息数字化，将教学环境的各个要素整合在一起，达到数据及资源的共享，给教师的教与学生的学带来很大便利，体现了以教师为主导、学生为主体的教学思想。同时，云计算在教学中的应用对教师提出了更高的要求，教师应掌握“云时代”教学的新理念和新方法，适应教育发展的需求，促进信息化教育的发展。

[1]袁梁.应用云计算构建师生协作平台[J].教育信息技术,2010(2):50-52.

[2]潘晓南.美国大学利用数字化教学环境实践建构主义教育思想的探讨[J].中国大学教学,2006(12):38-39.

[3]朱惠娟.云计算及其在网络学习环境构建中的应用初探[J].中国电化教育,2009(4):105-107.

[4]霍丽荣,于淼,高义栋.云计算支持的群体协作学习环境研究.中国信息技术教育,2010(5):77-80.

[5]杨滨,任新英.“云服务”环状体系在高等教育中的构建[J].软件导刊:教育技术,2011(8):93-95.

[6]何双泉.云计算辅助教学下协作学习的活动设计策略初探[J].中国教育技术装备,2010(36):142-144.

[7]钟锋.云计算辅助教学的协作式教学环境设计与实践[J].中国教育信息化:高教职教,2011(6):63-66.

[8]夏仲文,牛朕.云计算辅助教学下的混合式学习研究：以教育科学研究方法课程教学为例[J].中国信息技术教育,2010(21):74-76.

[9]赵立影.从活动理论看以学生为中心的学习环境设计[J].现代教育技术,2004,14(4):19-21.

[10]冯伯虎,彭菊花.试论基于信息技术的教学环境的构建[J].教育信息化:学术版,2006(1):12-14.

[11]王艳丽,程云.“数字布鲁姆”对网络非正式学习环境构建的启示[J].现代教育技术,2011,21(11):32-36.