基于云平台的教学模式的研究

李咏琪

（湖北广播电视大学，湖北 武汉 430073）

1. 教育云平台是云计算技术在教育领域的迁移

云计算（Cloud Computing）是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。对云计算的定义，国内外还没有统一的说法。一般认为，云计算是一种计算模式，把IT资源、数据和应用作为服务提供给用户。教育云平台是云计算技术在教育领域的迁移，是未来教育信息化的基础架构，包含了教育信息化所必需的一切软硬件计算资源，这些计算资源虚拟化之后，向教育机构、教育从业人员和学生提供以各种教育资源为形式的服务。

2. 教育云平台的发展

云计算的概念是2006年被提出的。2006年3月，亚马逊推出弹性云计算服务。同年8月，Google公司首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会首次提出云计算的概念。自此以后，Google成为了全世界最大的云计算技术使用者。Google搜索引擎的强大搜索能力就是基于此技术。各个发达国家早已致力于网络与教育的融合。云平台为教育的发展提供了更强大的资源支持。20世纪末期，国外就出现了很多功能全面的教学平台，如 SABA、Docent、WebCT、Blackboard等。上世纪90年代，英国政府就计划在2003年前建设完成全国范围内教育网络。在已建成的教育网络上，所有学校可以免费接入互联网。时至今日，英国的所有学校都成立了自己的网上学校。美国的网络教育发展更为迅速。早在克林顿总统时期，美国政府就大力发展网络教育，力争将高速的信息网络连接至每一所学校、教室，使所有学生都能享受到信息化网络。至今，美国已开设网络大学300多所。美国已开始致力于第二代Internet工程的实施，进一步提高教育网络的运行速度。2007年10月，Google和IBM联合宣布推广“云计算”的计划，包括卡内基梅隆大学、斯坦福大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校在内的多所高校都参加了该项计划，我国的清华大学也于2008年3月加入了此项计划。现在山东大学、华东师大也已经加入该计划。云计算在国外教学中已经开始了应用。美国的西蒙教育春雷项目为师生提供的云计算终端满足了师生日益增长的数字化学习的需求，该终端通过即时连接西蒙公司的“通用云计算服务”获取虚拟电脑桌面，并为学生提供课程、作业和其他学习资料。学生不管在家里还是在学校，都可以访问到同一桌面。美国北卡罗来纳州州立大学与IBM合作推出为大学和中小学服务的名为“虚拟计算实验室”的云计算平台，包括在线使用教育材料、应用软件、计算和存储。

我国十分重视网络教育。中央广播电视大学、清华大学、北京师范大学等高校都积极投入到网络教学平台的开发与应用实践中。4A教学平台是我国实现现代远程教育工程的技术研究成果，并在国内近百所高校推广使用。与国外相比，国内的云计算虽然处于起步阶段，但发展相当迅速。随着云计算的快速发展，云计算也走进了教育领域。如今教育信息化建设存在条块分割现象，水平参差不齐、重复建设的现象比较突出，缺乏标准化、规范化和兼容性，而且资源分散，难以共享，加上分散孤立的现代远程教育点、校园网、局域网以及各自为战的多媒体资源等，形成一个个“资源孤岛”、“信息孤岛”，信息资源难以共享。当云计算与教育信息化相结合，则可以完美解决这些问题。

在线教育云平台颠覆传统教育模式，打造体验式学习场景，让学生从“被动灌输”向“主动学习”转变。中国教育模式最大的问题是在于它是一种“填鸭式”的被动讲授教学模式，在这种灌输式的教育模式下，听讲者未能形成科学的思维方式和掌握分析问题、解决问题的方法。线上教育的本质核心都在于让听讲者主动学习，并与传授者沟通，做进一步交流。通过教育云平台的多种教学手段的帮助让教育从学术性的“结论教育”实现向应用性的“让学生体验结论得出的过程”教育转变。

3. 教育云平台的构建包括三个方面

（1）信息平台的建设，构建完善的网络基础设施。基于云计算的教育信息化平台的架构分为3层：①基础设施层，为高层提供计算、数据存储和网络通讯等资源，即提供IaaS，分为物理硬件子层和虚拟化子层。②应用接口层，构建在基础设施层之上，面向开发人员，为开发各类基于云计算的教育应用软件提供开发环境和公用API 等，即提供PaaS。③教育应用层，提供各类的教育教学相关的应用软件，即提供面向教育的 SaaS。本层主要包含：用于教学与教学管理的教学平台、教务管理系统、办公系统和作业系统等；用于教学资源开发的文档处理软件、课件制作和演示软件等；虚拟计算环境，为教育从业人员和学生提供较底层的虚拟计算资源；基于云的虚拟计算实验室。

构建网络教育云平台有两种实现策略，一种是整合各个学校的网络教育资源，一种是找成熟的云平台提供商，把自己的业务逐步托管和部署到公共云平台上去。经过了多年的信息化建设，我国高校已经建立起各自的校园网和相配套的网络中心或是信息中心，积累了丰富的教育信息化建设和管理的经验。在一些大型高校，不仅应用需求大，而且拥有充足的物质资源和人力资源，其网络中心或是信息中心的规模更是达到数据中心级别。因此形成教育云可以由分布在我国几大区域的区域云组成，每个区域云由若干家高校私有云组成，为各类教育机构提供计算服务。高校私有云是对高校的网络中心或是信息中心进行扩充形成的，由各个高校自行管理。区域云则是依托现有的教育网，由各个高校私有云互联而成，每个区域云设立一个管理机构，实现对区域云资源的管理。最后，各个区域云的互联形成我国的教育云，整个教育云设立一个管理委员会进行综合管理。而且，随着云计算技术在学校的应用推广，基础设施层（如：网络操作系统、数据库平台、交换机、路由器以及服务器等）可以利用IaaS技术、SaaS技术、PaaS技术实现云上托管，也可以利用云计算的虚拟化技术实现机房集中式管理，大大降低了系统硬件和软件的投资，同时，采取公司托管后可以降低系统的维护成本。

（2）由技术人员和教师共同打造丰富的教学资源和多种教学手段。在教育云平台上，教师的授课采用“电子化教学”，充分采用多种方式进行网络多媒体教学，学生将告别沉重的书包，实现“电子书包”，构建全方位的电子教材，包括学科媒体素材库（音频、视频、动画、图形、文本），学科案例库，学科课件库等等；改变教室讲授的授课模式，采用3D动画技术，实现“3D课堂”，真实还原线下教室授课场景，实现从文字书到多媒体再到虚拟现实的场景交互；学生可以在基于云的“虚拟计算实验室”做各种实验；学生为测试学习效果，可自主进行“在线测试”；可随时随地进行对学生学习效果的考核，实现“在线考核”等等。基于多媒体设备，教师可以快速地将任意一间教室转化为人手一机、网络互通的多媒体教学实验室，迅速开展信息互动课堂教学，把课前、课中、课后完全结合。系列化的多媒体教学设备，满足不同区域之间的教师与学生进行高清晰度音视频及数据交互。资源共享“云服务平台”实现各个学校之间的精品教学资源共享，以及各种多媒体教学设备之间的实时互联，实现教学资源高度共享，让贫瘠的地区和富裕的地区可以享受同等的教学资源，实现公平教育，同时云计算技术和服务器分布式部署，实现大规模并发并保障数据、系统的稳定性。在教育云平台上广泛整合各种教育教学资源、教学管理系统以及教学终端，集管理、教学、学习、社交于一体，随时、随地使学习者和教学者取得最新资源，得到交互教学。通过信息化手段改善中国传统的教育模式，全面提升我国教育教学的信息化水平，实现优质教学资源的充分均衡化，推动我国教育现代化发展。

（3）改变固有陈旧的教育观念。新的教学模式强调以学生为中心，要求学生成为信息加工的主体。同时，要求教师不再只是专业知识的提供者，而是学生主动学习的帮助者、促进者，使师生在和谐、愉快的教学情境中实现互动。“互动式教学模式”应该是教师精心设计教学环节和教学方式，并利用多种教学媒介，帮助和鼓励学生积极思考、主动参与，促进师生间和生生间的全面交流和集体学习，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及创新能力的一种教学模式。学生要建立“自主学习”、“移动学习”、“协作学习”的学习习惯。“移动学习”支持笔记本电脑、平板电脑、手机等各种终端接入，可以随时随地进行在线、离线学习，充分利用碎片时间，通过多种平台接入可获得一致性体验。多媒体教室、电脑、移动终端等多种方式接入，满足在不同时间，不同环境下的学习需求。“协作学习”把学习变成一种社交活动，提高学习趣味性，音频、视频、数据全方位的互动，为学生、老师提供全新的沟通协作平台。网络上的学习社区，支持同学和好友之间文字交流和笔记分享，像微博一样支持热门推荐，更新提醒及好友关注。教师协助学生建立适于教育云平台的学习习惯。

4. 虚拟现实技术在教育云平台上的应用

网络教育采用新的技术手段和教育模式，可以充分利用各种资源，时空分离的教与学必须依赖于先进的信息技术来提高网络教育的质量与效率。与传统教育相比，学生缺少身临学习环境的机会，而真实、互动、情节化的特点正是虚拟现实技术独特的魅力所在。如果能利用虚拟现实技术为网络教育的学习者创建一个虚拟的学习环境，就可以让其身临其境的学习了。这一做法弥补了网络教育时空分离的不足，虚拟现实技术的应用为网络教育带来新的活力。网络教育是在互联网上进行的，其实它本身就是一个虚拟的世界。我们可以利用虚拟现实技术模拟出并不存在但又和现实相近的网上校园，网上教室，网上图书馆，网上实验室，网上实训基地等虚拟现实的学习环境。尽管网上的信息环境只在计算机中存在，人们看到的建筑物、设备、设施等都是一种影像，是虚拟现实的，但它又是现实的，因为它是可操作的。学生可以借助三维动画等技术在虚拟世界中模拟完成在现实中难以操作或有危险性的一些实验，可以用一些直观化、形象化的网络三维动画讲解一些难以理解的抽象思维的概念。在网络虚拟环境中，学习者可以打破空间、时间限制进行学习。虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。当前的网络教学大都是基于 Web的，要在其中普及基于数据手套、视觉头盔等设备构成的力反馈式交互虚拟现实是极其困难的。但是以键盘、鼠标、显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的网络虚拟现实技术已日趋成熟与完善。这些以Web 3D技术为基础的网络虚拟现实技术，以模拟自然、体验逼真和交互性强为目标，在相当程度上高效经济地实现了虚拟现实系统的目标。目前在网络环境中的虚拟现实技术有：VRML、QuickTime VR、Cult3D、Viewpoint、Flash等等。在教育中，往往一味的学习会让学习者觉得枯燥乏味，运用虚拟现实技术寓教于乐，可以达到很好的教学效果。在云教育平台上利用这些技术可以满足当前网络教育的需求，通过虚拟学习环境的建立，弥补网络教育中的不足，利用网络虚拟现实技术可以提高网络教育的质量和效率。

5. 结语

在教育云下新的教学模式是互动式教学模式。教师的角色从教育的主导者转变为教育的引导者，教育的主体转变为学生，“填鸭式”被动学习转变为体验式“主动学习”，让我国教育事业实现一次质的飞跃。教师要参与各种教学资源的建设，而且要能得心应手地使用各种教学手段，能引导学生转变思维方式、学习方式，让学生养成自主学习的学习习惯。在这个过程中，教师素养和学生素养同步提高，实现共同进步。

[1] 赵子云，左明章，邓果. 基于云计算的教育信息公共服务平台的构建[J]. 现代教育技术，2012，（12）.

[2] 杨宏宇，赵静. 在国家开放大学云平台环境下构建三维协同教学模式的探析[J]. 湖北广播电视大学学报，2013，（5）.