未来课堂云支持系统模型设计与功能研究*

2014-05-24许亚锋张际平陈卫东

中国远程教育 2014年6期

□ 王麒许亚锋张际平陈卫东

未来课堂云支持系统模型设计与功能研究*

□ 王麒许亚锋张际平陈卫东

云计算技术的出现，为新型教学模式提供了足够丰富的教学资源和学习资源，体现了人本主义教学论的思想。本文通过对未来课堂云支持系统的系统框架进行设计和研究，在此基础上对云支持系统的功能和模型进行了设计和划分，最终在未来课堂云支持系统模型的基础上，利用Ulteo开源软件完成了云桌面系统的设计和开发，并利用不同的用户终端进行了测试和比较，总结了云桌面系统相对于传统PC桌面的优势，对未来的项目研究提出了目标。

云计算；未来课堂；功能

一、引言

根据罗杰斯的人本主义教学理论，教育的对象是带有主观个性的学生，教育培养的学生应该是富有创造性的人，应该是具有很强的社会适应能力的人，应该是能灵活运用各种知识的人。教育关注的应该是学生在主动性、独创性和创造性方面的能力培养。概括地说，教育所培养出来的人应该是个性充分发展的人。在传统课堂模式下，学生的学习受到学习环境和教师能力等诸多方面因素的影响，其主动性、独创性和个性受到压抑。伴随着信息技术的发展，在传统课堂中单一的教学方式、模式化的教学手段、教条化的教学模式已经不能满足时代的需要。针对未来课堂的研究开展以来，主要从教室布局设计、课堂信息技术应用等方面做了大量的工作，并取得了一定的成果。在此基础上，为未来课堂提供一个功能完善的后台支持与资源系统将会是下一阶段的研究重点，云计算技术的发展为这一研究提供了很好的技术支撑。

二、未来课堂的界定与特性

未来课堂作为一种体现了先进的教学理念和融合了先进的教学思想的全新教学模式，首先体现在各种新技术的融合与集成上，包括多种信息技术和多种媒体技术，如多屏显示、无缝接入、触控、云计算等多种技术的集成，实现了在课堂内多种媒体信息的多方位传输、多角度展示，实现了课堂的无线覆盖和无缝接入，实现了课堂内的按需设计和功能划分，提供了更多更好的课堂互动渠道，为小组协作学习、探究式学习方式提供了有力的技术支撑；其次，未来课堂的课堂设计更加体现人性化、舒适性和灵活性，根据不同的学习方式（如小组学习或探究式学习）对教室内的桌椅进行设计和组合，可满足学生和教师不同的教学、学习和交流方式的需要；再次，未来课堂研究中最关注的是教学中教师和学生的角色定位，充分体现了教学中学生为主体、教师为主导的人本主义教学理念，提倡教学中发扬学生的自然性、想象力和创新性，强调学生对知识探索过程的体验；最后，未来课堂是一个利用互联网、虚拟现实技术和3D技术搭建的、能够虚拟与现实相结合的泛在课堂，利用增强虚拟现实技术和网络3D技术让远程学习者与课堂中的学生同时并存，为远程学习者提供一个真实的学习空间，实现了泛在学习。因此未来课堂具有以人为本的特性，是开放的课堂，是提供了多种交互技术、绿色环保技术的智能课堂。

近年来，许多国内外学者对未来课堂进行了研究，取得了大量的成果。ClaytonM.Christensen、MichaelB.Horn和CurtisW.Johnson认为未来课堂是整合了各种软硬件设备和信息技术、为学生提供多种先进的技术手段的课堂[1]；美国每日论坛报认为未来课堂是一个具有创新性的教育活动，利用技术来支撑课堂管理和教学的学习环境[2]；台湾的陈旻萃认为未来教室是实现师生有趣与互动的学习模式，激发学生的学习兴趣，启迪学生的想象和思考，帮助学生通过多元的管道汲取知识，选择自己细化的方式进行学习和探索[3]；结合我国国情，我们认为未来课堂是基于“教育要面向未来”和《国家中长期教育改革与发展纲要》中“把提高质量作为未来教育的战略重点”、“以人为本”、“创新人才培养”思想对未来主要教学场所进行创新而提出的，它以人本主义、互动、环境心理学等相关的理论和信息、智能、人机交互等技术为支持，充分发挥课堂组成各要素（人、技术、资源和环境等）的作用，以互动为核心，旨在构建充分发挥课堂主体的主动性、能动性，和谐、自由发展的教与学的环境与活动[4]。

三、云计算在教育领域的应用研究

近年来，伴随着云计算技术的飞速发展，云计算已经成为下一代网络计算平台的核心技术。在很多技术公司（如Google和IBM）的推动下，云计算在教育领域的应用得到了迅速发展，研究主要集中在高等学校，其原因主要有：一方面高校集中了大量的科研人才，这些人才为云计算应用研究的开展提供了足够的保证；另一方面是高校的很多科研项目需要高性能计算，这就为云计算的应用研究提供了平台。而且，很多高校都建设了高性能运算集群，都采用了分布式基础架构，这本身就具备了云计算的形态。

埃森哲（Accenture）公司在2010年世界经济论坛上发布的“探究云计算的未来：驾驭技术驱动转型的下一次浪潮”调查报告显示，云计算在教育科研行业的潜在应用体现在三点：获取全球资源；低成本仿真；高度交互/协作学习[5]。纳比·苏丹（NabilSul⁃tan）则认为，低成本是吸引教育机构使用云计算的重要原因[6]。

目前，全球的很多高校都开展了云计算在教育领域方面的研究，比较成功的案例有：

在北京由政府投资，通过北京工业大学与IBM公司合作建立了“北京工业大学云计算实验平台”，通过利用硬件虚拟化技术、自动化管理技术和一体化服务流程构建了一个全新概念的数据中心和计算中心，完全替代了传统的数据中心，提供了迄今为止最强大的运算能力。该平台作为国内首个主要用于实现云计算技术在科学教育领域的应用，开创了云计算在国内教育和科学领域应用的先河，为教学研究、企业研发和政府决策提供了稳定、可靠的服务[7]。

在美国北卡罗来纳州，格雷汉姆小学为了满足学校师生对数字化学习方式的需求，与西蒙公司合作开展了西蒙教育春雷计划，由西蒙公司为学校提供虚拟云桌面服务，学校的师生可以在教室、图书馆或家里访问同一个虚拟桌面，获取学习材料[8]。

江苏龙芯梦兰科技有限公司研发出相应的龙芯教育云平台，它是一个利用云计算技术提供资源和应用的解决方案，包括学龙网和龙芯互动教室、电子书包等终端，为学校提供低成本信息化和教学智能化[9]。

四、未来课堂云支持系统特性研究

很多专家都对基于云计算的未来课堂进行了研究。华中师范大学的杨宗凯教授认为，基于云计算的未来课堂包括了电子课本、电子课桌、电子书包、电子白板等，为满足学生个性化学习的需要，未来课堂应通过云端平台提供丰富的教学资源[10]。

为了保证云支持系统的设计，项目组设计了专家意见征询和学生接受度调查问卷，根据回收的数据显示，专家对于未来课堂设计指标中的云资源服务平台设计给出了较高的认可度。

因此我们认为未来课堂首先是一个基于云端的课堂，所需的各种资源都放在云端，教师和学习者要使用和处理这些资源时都可以通过自己的终端接入到云端的学习支持平台，实现资源共享[11]。

基于未来课堂教学环境的新型教学模式注重的是课堂上的交互活动，关注教学对象的学习主动性和积极性，提倡建立学生为主体、教师为主导的新型教学关系。未来课堂云支持系统的目的就是为这种新型教学模式提供了一个交互平台（如图1所示），因此我们认为未来课堂云支持系统应具有以下特性：

（1）交互性：未来课堂中的交互包括教学者与学习者之间的互动，学习者之间的互动，教学者、学习者与教学资源、学习资源之间的互动，课堂教学主体与课堂设备之间的人机互动，现实课堂与虚拟课堂中的人、资源与设备的互动等。云支持系统应该为未来课堂中的对象——教学者、学习者、学习资源、教学资源、设备等，提供友好的用户接口，实现无缝接入。

图1 基于云支持系统的交互模型

（2）灵活性：未来课堂云支持系统面对的对象范围极为广泛，这些对象的需求各异，这就要求系统具有较好的灵活性。系统应能为不同对象提供满足其需要的软件需求、存储需求、计算需求和资源需求，甚至可以根据学习者需要进行定制。

（3）虚拟性：利用云计算中的虚拟化技术把学习过程所需要的软硬件资源实现数字化，即虚拟化，如虚拟设备、虚拟实验甚至是虚拟课堂等。通过这种方式使得学生和教师不仅在课堂上、在图书馆甚至家里都能很好地获得学习资源的支持。因此，虚拟性是云支持系统的一个重要特性。

（4）弹性存储：为学习者和教学者提供满足他们需要的存储空间是云支持系统很重要的一项功能，系统能根据需要定制不同的存储空间，并且存储过程应该是让他们感觉就像是存储在本地计算机硬盘上。

（5）无缝接入：分布式网络技术为用户访问云支持系统提供了广泛的接入方式，用户只要能够接入互联网就能访问支持系统。未来课堂是一种开放的课堂，不受时间、地点的限制，要求云支持系统提供开放的接入方式，降低用户的技术要求。

（6）集成性：云计算技术能够实现多方面的集成特性，如硬件的集成、软件的集成、功能的集成、资源的集成、存储的集成等。一个完善的云支持系统应该提供强大的计算能力、多样化的软件应用、强大的存储能力、多种应用功能、丰富的教学资源和各种硬件设备服务。

五、未来课堂云支持系统设计与功能研究

1.未来课堂云支持系统模型设计

一般来说，云架构主要分为三个层次，即IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）。基于此，可以为未来课堂云支持系统的三个层次的服务对象进行定义。IaaS和SaaS层是为学习者、教学者和教学研究者提供服务，满足他们的需求，如软件的需求、计算的需求、存储空间的需求等；PaaS层是为开发者提供服务，满足他们能开发更多新应用的需要。

根据未来课堂的特定需要，我们对云架构进行了合理的设计，在原有的三层基础上进行了修改，使之能更好地解释教育云支持系统的功能。首先保留了SaaS和IaaS层，考虑到PaaS层本身不是对用户设计的，主要服务对象是设计人员。但是，在PaaS层中的一些应用功能对教育信息化却有很重要的作用，如云桌面服务，云存储服务等，因此我们把PaaS层根据教育信息化的特殊需要拆分成了DaaS（桌面即服务）和HaaS（硬件即服务），以便更好地反映未来课堂教学的特色，同时也代表了教育信息化发展对云计算提出的几个重要方面。由此，我们得到基于未来课堂需要的云支持系统模型（如图2所示）。

图2 云支持系统模型

SaaS层：SaaS层所提供的服务对教育的作用主要体现在以下几个方面：首先是应用软件的合法性问题，现在很多学校为节约成本通常使用的都是盗版软件，为系统的安全性、稳定性和合法性埋下了安全隐患，但是如果使用正版软件，成本又太高，学校无法承受。有了云支持系统后学校只需购买一套正版软件就能满足全校所有师生的使用需求，降低了办学成本。其次，随着现代教育技术的发展，教学资源的丰富和管理是学校面临的新问题，通过云支持系统，管理人员只需要专注于云平台的管理和云资源库的管理，使得管理更加专业化。

DaaS层：DaaS层为用户提供的服务就是让每个用户获得一个满足用户需要的、个性化的虚拟桌面系统，这项技术是由SaaS层的功能衍生出来的，在最近几年得到了广泛的应用。学习者可以根据需要和目标，定制符合自己需要的桌面环境，如学习者在学习中需要用到哪些应用程序，需要什么样的学习环境和学习界面等等，因此用户得到的不是单一程序，而是一个环境。虚拟桌面技术是一种在线的应用方式，用户可以利用自己的手持电脑、笔记本，甚至是智能手机等设备实现。这项技术的优势是对客户端的硬件设备要求很低，只需要最低配置就能实现，用户只需要对自己所定制的每项服务支付必要的费用，既有效地降低了学习成本，又降低了学习者使用正版软件的费用，培养了他们对知识产权的正确认识。在提倡教育公平的今天，如何满足来自不同经济地区和家庭条件的学习者需要，保证每一个学习者都能受到最新最好的教育，一直是未来课堂研究所追求的目标，这项功能的设计较好地体现了这一点。

HaaS层：本层的功能是为服务对象提供必要的硬件支持，如存储空间、CPU时间、带宽等服务。在这一层“弹性”是核心，未来课堂的学习者根据自身的需要会对云支持系统提出不同的硬件需求，如有的学习者需要较大的带宽、存储空间和CPU时间，因为他需要获得视频类型的学习素材；有的学习者对带宽、存储空间的CPU时间要求较低，因为他的学习资源主要是文本类型。为满足不同学习者对各类硬件的弹性需要，从而找到一个应用特色与使用费用的合理使用。

IaaS层：IaaS层在模型中位于最底层，它所提供的功能是由HaaS层衍生出来的，如虚拟化工具、负载均衡等，并把这些功能作为服务提供给用户。IaaS层主要是由硬件（服务器、存储设备、客户端系统和设备）、操作系统、系统软件（虚拟化工具、资源管理）和系统通信软件（系统集成、设备管理）等组成。这就意味着IaaS是满足需求的平台，可以实现对服务时间、存储空间、网络带宽等资源的动态管理。本层的功能在教育中的应用主要体现在能为完成复杂的数据计算进程所需的基础设备、客户端和网络带宽提供支持。未来课堂的形式主要由两个部分组成，一部分是实体教室内的学生，一部分是远程的受教育者。因此，在本层的设计中我们考虑了为来自不同地理位置的大量接受远程教育的学生建立学习进程的需要，对他们学习产生的数据进行分析并进行合理地合成。

2.未来课堂云支持系统功能范围的界定

基于上述研究结果，建立以云支持系统为核心的未来课堂模型，在此基础上，对未来课堂云支持系统的功能范围进行了界定。

（1）未来课堂云支持系统应具有很好的交互性

未来课堂是一个基于网络的分布式教学空间，是一个多屏空间，也是一种泛在课堂。因此，未来课堂环境下的交互包含了多方面的交互，如师生交互、生生交互、远程与本地交互、人机交互、机机交互等等，为了满足这些交互需求，作为未来课堂核心的云支持系统就应该具有良好的交互功能。

（2）未来课堂应具有“瘦终端”的特性

未来课堂整合了多种高新技术和设备，也就意味着需要高投入，尤其是对受教育者来说，学习成本的增加不是我们希望看到的。因此，如何使学习过程更加经济、环保，也是云支持系统功能研究的重要内容。

（3）未来课堂应能对学习者的学习过程进行跟踪

2012年地平线报告中指出，基于数据的分析技术将会成为未来5年影响教育的一项重要技术，未来对学生的评价将不再局限于高考成绩，而是依据学生在整个学习过程中的各项指标，具有较高的科学性和客观性。云支持系统应能满足上述要求，记录每一位学习者的学习过程、学习情况和活跃程度等信息，在学习者完成学业后云支持系统能根据这些信息对学习者给出公正、科学的评价。

（4）有效的行为管理、多种接入方式、良好的兼容性是云支持系统的重要功能

学习者的上网行为管理是困扰教育信息化发展的一个重要方面。来自学校、社会和家长的担忧，都可以理解为学生上网行为缺乏有效管理，导致教育信息化发展停滞。云支持系统的一项重要功能就是能有效控制学生的上网行为，限制学生在学习期间的浏览对象，让学校、社会和家长放心。同时，云支持系统应能实现多种方式接入，让学习者不分时间、地点都可以接入到云支持平台进行学习。云支持系统的另一个方面是体现在兼容性上，学习者所使用的终端应不分平台、不分档次、不分品牌，大大降低了学习终端的成本投入。

3.未来课堂云支持系统功能研究

云支持系统作为未来课堂的核心，课堂上一切教与学活动都应该与云支持系统功能相结合（如图3）。

（1）课前环节

在课前环节，教师能通过支持系统获得所需的教学资源，也能获得其他教师的教案以供参考，能与其他教师在线对备课内容进行交流，能在线给学生布置预习内容，能获得学生对与备课内容相关联的知识的学习情况，并把做好的资料存放在云资源库中。

（2）课中环节

教师根据教室的情况在云支持系统预先设定好教室内的温度、光照和换气等，由云支持系统自动调节。在讲授环节，教师首先从云资源库中调用准备好的上课资源进行教学，学生使用电子书包调用云资源库中的学习资源进行同步学习，利用云支持系统提供的课堂即时互动系统进行答题，教师可随时掌握学生对知识点的学习情况，及时调整教学内容。在小组讨论环节，给每组学生分配一块电子白板，学生利用共享电子白板进行小组讨论，教师可随时关注学生讨论的情况，根据情况把某一组学生的内容从小组白板投影到主屏幕上展示。远程学生也可通过云支持系统参与到课堂学习中，与其他同学进行交流。最后，教师根据学生的课堂学习情况，通过云支持系统给学生布置不同的作业。

（3）课后环节

下课后，整个课堂教学过程通过实录系统记录下来并存储到云资源库中，教师的教学课件和教学资源也存储到云资源库中。

图3 以云支持系统为核心的未来课堂模型

学生通过互联网在任意时间和地点调用云资源库中的资源，把自己在课堂上没有听懂的部分再重新学习一遍。从云支持系统取出教师布置的作业，在完成作业的过程中可与其他同学在线交流。

教师可以调用课堂录像，一方面观察自己的课堂表现，找到不足，书写课后反思；另一方面关注教学目的是否达到，教学效果是否满意，在后面的教学中哪些内容还需要加强和改进等等。其他教师也可以通过互联网观看课堂教学录像，并发起讨论。

六、未来课堂云桌面应用研究

云桌面的应用是在服务器虚拟化之后的又一种虚拟化技术研究，作为一种新型的云计算应用模式为云计算技术的应用开拓了更宽广的领域。虚拟桌面技术的应用不仅继承了云计算技术的低成本、高可靠性、低维护量、高安全性和节能环保等特点，在此基础上还有了很多技术创新，如远程运行、瘦终端等。因此，虚拟桌面在教育技术中的应用研究日益受到重视。在本研究中，我们将虚拟桌面技术作为应用重点引入到未来课堂学习支持系统中，不仅体现了未来课堂研究的前瞻性，表明了未来课堂研究在将来的工作中将会不断整合新的技术和设备，也将大大促进学习支持系统的快速发展。

1.云桌面关键技术研究

云桌面技术与传统的个人桌面技术相比较，有以下四个方面的优势：

（1）实现了资源、设备、存储的集中管理和维护

在云桌面技术中，将应用程序和存储都集中在云端的服务器集群中，通过后台定制，按用户权限进行分发，虚拟桌面上执行的各种应用程序和数据存储（包括操作系统、应用程序和用户数据）都集中在云端服务器群。不仅实现对学生行为的统一管理和监控，而且降低了学生计算机应用的难度，诸如系统安装、软件升级、硬件管理等。

（2）总体拥有成本（TCO）更低，包括软件成本、资源成本、硬件成本和管理成本

云桌面对终端的硬件要求很低，以至于很多即将淘汰的计算机都可以利用。利用云计算技术能更好地实现资源共享，无论用户在何处，只要能接入互联网都可以调用资源。软件的购买与升级作为计算机应用的必备条件，往往需要学校有大量的投入，利用云桌面技术，学校只需要购买一套软件就可以满足全校师生的需要，师生不用关心软件的升级、安装等问题。集中式的管理将大大降低管理人员的工作量，从整体上降低各种设备的部署与维护成本。

（3）让用户有更好的应用体验

云桌面直接面向最终用户，无论用户安装的是什么操作系统，通过云桌面所运行的都是最新、最先进的操作系统。无论用户的计算机硬件配置多低，速度多慢，通过云桌面所享受到的是来自四核、八核甚至更高速度的体验。无论用户的计算机存储空间有多小，用户都能体验到海量存储带来的感觉。最后，用户在使用中完全不需要考虑系统的稳定性、数据的安全性等问题，给用户带来良好的体验。

（4）使更多速度低、内存小、即将淘汰的计算机能再次利用，实现低碳环保

近年来随着我国教育信息化的不断推进，很多学校的计算机都因为配置过低、速度过慢而面临被淘汰，但实际上这些计算机还是能正常使用。通过云桌面系统，只需在这些计算机上安装低端的操作系统并接入到互联网，无需升级硬件、扩大存储、更新软件就能享受最新的操作系统、应用软件和海量存储，使这些被闲置了的巨大计算资源被重新利用起来。

2.基于Ulteo的云桌面设计和实现

Ulteo云桌面系统中主要包括三个部分：Ulteo应用服务器（Linux）、Ulteo会话管理服务器和Ulteo应用服务器（Windows）（如图四）。Ulteo会话管理服务器主要负责会话管理，Ulteo应用服务器（Linux）为用户提供基于Linux的应用程序，Ulteo应用服务器（Windows）为用户提供基于Windows的应用程序。

图4 Ulteo状态流程图

根据Ulteo系统的需要，我们对云桌面进行了设计（如图5），把教育云分为两个部分：基于Linux环境的SassionManager&Applicationsserver和Win⁃dows环境下的ApplicationsServer、TerminalServ⁃er&Applicationsserver。Linux服务器主要承担了会话管理和提供基于Linux的应用程序调用和管理服务，Windows服务器主要提供基于Windows的应程序管理服务。首先在局域网环境中搭建该系统，分别为两台服务器分配了两个私有IP地址（如表1所示）。系统搭建完成以后，学生可通过互联网或WIFI连接到虚拟桌面，调用各种应用程序和学习资源。

3.云桌面应用研究

为了测试云桌面的应用效果，项目组在局域网环境下进行了测试。为了应对电子书包的到来，项目组还测试了各种移动终端的云桌面应用情况。

表1 服务器IP地址分配表

图5 云桌面系统设计

（1）不同账户登录

首先利用普通PC机进行测试，要求学生利用不同的用户名进行登录，登录网址192.168.0.2/ovd，运行时速度良好。项目组事先在服务器端对不同用户设置应用程序的使用权限和存储权限，用户在登录到云桌面服务器后得到不同的主页和应用程序列表（如图6所示），左边是用某教师账户登录的系统主页，右边是用某学生账户登录的系统主页。测试结果显示，不同用户所看到的应用程序列表是不一样的，也就是说，他们所能运行的应用程序是不一样的。每个用户都可以建立自己的文件夹，互不影响；每个用户也可以访问公共资源库，其中任何一个用户出现了故障，系统对其他用户不会产生任何影响。

图6 云桌面的个性化桌面A和B

（2）学生利用笔记本电脑登录云桌面

在未来课堂环境下，学生用不同类型笔记本登录云桌面系统，可以得到如图7所示的个性化环境。在登录前根据学生的不同需要预先定制了需要的应用程序和资源，学生登录后通过浏览器所获得的桌面应用程序图标是不同的，从而体现出云桌面可以根据不同的需要定制不同的应用程序，同时，云支持系统还为学生提供了云存储空间，保证了每个学生作业存储的安全性和可靠性。

图7 云桌面系统的个性化主页面C

（3）iPad

在iOS系统中使用Windows应用程序的兼容性问题一直难以解决。云桌面系统较好地解决了这一问题。学生通过iPad中的浏览器登录云桌面系统（如图8右图所示），看到的是根据学生需要定制的应用程序桌面。学生可以像使用传统的PC机一样调用这些程序，很好地克服了平台的兼容性问题。

图8 各种智能终端登录云支持系统的桌面

（4）手机（Android系统）

移动学习是未来一种很重要的学习方式。伴随着智能手机的普及，移动学习越来越成为可能。为了满足移动学习的需要，我们测试了利用智能手机登录云支持系统的功能，结果显示，通过Android手机登录到云支持系统后，用户可以在浏览器中看到与传统PC桌面类似的桌面环境（如图8左图所示），桌面上的应用程序图标可以在后台系统根据需要预先定制，实现了泛在学习。

测试结果显示，云桌面支持系统具有很好的跨平台性能，在Android和iOS系统下也能很好地运行Windows应用程序，如OFFICE等，进一步证明了云桌面系统具有很好的跨平台和跨终端特性，与传统的远程桌面学习系统相比，体现了良好的应用价值。同时，支持终端的多样化使得学校不再为那些动辄几千元的电子书包所困扰，学生可以根据自己的家庭经济情况选用电子书包的硬件，降低了教育成本，体现了教育公平。同时，实验显示，在云支持系统下，学习将不再受时间和空间限制，可以在任何时间、任何地点利用智能手机接入云支持系统获取学习资源，在微课程支持下，人们甚至可以利用等火车或飞机的时间进行学习。泛在学习和终身学习在云支持系统下成为可能。

七、未来课堂云支持系统的实践研究

未来课堂云桌面功能实现后，针对这一功能，选择了笔者所担任的教学班级进行实践研究（如图9），学生每四人一组。由于条件所限，均采用笔记本电脑访问云支持平台，通过云桌面系统运行multi⁃sim软件对电路进行仿真。通过一个学期的实践，获得了一定的成果，根据这些成果梳理出了在云桌面系统支持下的几点优势：

图9 学生利用云支持系统运行仿真软件

1.利用云桌面功能降低了教学成本

为了降低模拟电子技术课程的难度，学院购买了正版multisim软件，由于受资金限制只能购买10个点的使用权限，导致大多数学生无法使用。通过云支持系统很好地解决了这一问题。每个学生都能通过笔记本电脑登录云支持系统使用该软件，在网络带宽和服务器配置充分的情况下，学生在运行软件时就像在自己的笔记本上运行一样，较好地解决了办学经费不足的问题。

2.有效地限制了学生的上网行为

学生利用智能终端上课一直以来都受到社会和家长的质疑，其重要原因就是社会和家长担心学生有了智能终端以后都不会认真听课，而是上互联网做其他事情，反而影响学生学习。有了云支持系统以后，学生通过登录云桌面系统所能使用的应用程序是事先由教师根据课堂教学需要设置好的，因此学生不能做与课堂教学无关的事情，有效地解决了这一问题。

3.为学生提供更好地复习资源

利用教室安装的录播系统对教学过程进行录像，并把录像放在云支持系统资源库中，学生在课余时间可以通过访问云支持系统进行复习，对教学过程进行再现，提高了复习效果。

4.有利于学生的个性化学习

根据学生的学习不同进程和能力，教师可以对学生登录的云桌面系统进行预设，包括他们能使用的软件、能利用的学习资源和学习内容等，每个学生的学习内容和学习进程完全根据学生的学习能力和进度进行设计，有利于学生的个性化学习。

八、研究工作的不足与展望

未来课堂云支持系统的研究取得了一定的成果，但是也存在一些问题：

1.由于研究经费的限制，搭建云支持系统所采用的是低端服务器，导致学生接入较慢。但是，随着高性能服务器群和虚拟服务器技术的发展，这一问题将会得到解决。

2.由于云支持系统的使用特点，会在某一时间出现访问高峰，这一情况对网络环境要求较高。由于实验是在局域网环境中进行，避免了网络带宽的影响。如果要正式投入使用，必须解决这一问题。随着网络基础设施的不断完善，这一问题也将得到解决。

未来课堂云桌面的实现具有很重要的意义，该功能的实现为针对未来课堂环境的教学模式和教学理论研究提供了基本条件，我们将在此基础上开展基于云桌面的教学设计研究，也会针对云桌面系统的用户体验进行研究。

九、结束语

未来课堂作为一种新的教学模式，伴随着现代教育技术的发展越来越受到重视，利用云计算技术为未来的教学提供各方面的支持也将成为一种趋势。我们有理由相信，伴随着各种高新技术的应用，对教育的各个环节都能提供有力的支撑，如交互性、个性化、教学质量、教育资源的分配、教育管理水平等。因此，加强云计算技术在教育中的应用研究将成为未来教育的重点之一。

[1]DisruptingClass-HighlyRecommend![DB/OL].http://www.thestu⁃dentistheclass.com/2009/05/disrupting-class-highly-recommend.ht⁃ml#links.

[2]TheDailyTribuneClassroomofthefuture,here,now[DB/OL].http:// telebisyon.net/balita/school-matters/artikulo/69732.

[3]陈旻萃.你不能不知道的——21世纪科技化教学[DB/OL].http:// epaper.hrd.gov.tw/101/EDM101-0501.htm.

[4]陈卫东，冯晓伟.未来课堂的互动研究[A].CBE2010论文集[C]. 2010.

[5]ExploringtheFutureofCloudComputing:RidingtheNextWaveof Technology-DrivenTransformation,WorldEconomicForumInpart⁃nershipwithAccenture2010［EB/OL］.［2011-12-11］https://mem⁃bers.weforum.org/.../Exploring-the-future-of-cloud-com.

[6]NabilSultan.‘Cloudcomputingforeducation:Anewdawn?’Inter⁃nationalJournalofInformationManagementVolume30,Issue2, April2010:109-116.

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[8]余宗泽.云计算的基本原理及其对教育领域的影响[J].中国教育技术装备，2010，（09）：93-94.

[9]龙芯教育云平台介绍[EB/OL].[2010-07-10].http://wenku.baidu. com/view/0ed817c65fbfc77da269b13d.html.

[10]杨宗凯.教育信息化的十年发展展望[EB/OL].[2011-12-20]. http://www.cnii.com.cn/xxs/content/2011-11/01/content_930285_2. htm.

[11]陈卫东.教育技术学视野下的未来课堂研究[D].上海：华东师范大学教育信息技术系，2012.

许亚锋；张际平。华东师范大学教育信息技术学系（200062）。

陈卫东，苏州科技学院传媒科学与技术系（215009）。

责任编辑日新

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2013－09－15