云平台下的微课堂设计研究

刘思宏　余飞

摘要： 随着信息化教学的不断深入发展，具有完整教学资源、教学过程、教学反馈与评价是微课堂的必要环节。伴随着云平台的大规模应用，将微课堂搭建在云平台上为不同的教学和学习用户提供服務。文章分析了微课堂的设计结构，基于云平台架构对微课教学平台的设计和构建。云平台架构的微课堂为教学过程的网络化和共享化体现了教学信息化的优越性和先进性。

关键词：微课堂；云平台架构；信息教学；开发设计

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）02-0080-03

Cloud Platform Development and Design Based On Micro Classroom

LIU Si-hong， YU Fei

（Anhui Vocational College of Electronics & Information Technology， Bengbu 233060， China）

Abstract： With the deeping development of information teaching， it is a necessary step to have the complete teaching resources， process， feedback and evaluation. Accompanied by the large-scale application of cloud platform， the micro classroom is built on cloud platform to provide teaching and learning services for different users. The article has analized the structure of micro classroom to design and build the micro teaching platform based on the cloud platform. Micro classroom of cloud platform is used for the networking and sharing of teaching process to bring the advantage and advance of teaching informationization.

Key words： micro classroom； cloud platform； information teaching； development design

1 概述

当今的信息化教学手段的发展已经愈发凸显出其在教学过程中的优势，学生更多的能够通过微课堂的形式反复汲取更多的知识。在云平台上构架微课堂，将教学资源、教学设计和反馈评价全部融入，对提高教学效果和学生学习效率能够带来更多的帮助。

2 云计算和云平台

云计算（Cloud computing）是一种基于因特网的超级计算模式，在远程的数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云，[1]因此，云计算能够达到每秒十亿万次运算能力，运用在各种大规模数据计算的领域中。

云平台（Cloud platforms）：云平台是一种基于互联网的超级计算模式，它把存储在计算机、个人PC和移动终端等设备中的大量数据和处理器资源集中在一起协同工作。[2]在网络发展中的虚拟化技术通过物理设备和操作系统、应用软件等协同合作，使得服务器存储计算联合工作，完成复杂的应用服务。

云平台能够支持超大规模数据的计算服务，采用分布式系统环境，突出以用户为主体，其具备高可靠性的保障服务。尤其是在当今大规模的信息化教育时代，云平台对于教学资源和教学评价的反馈与修改将是教育者提高教学质量和降低学习成本的保证。

3 微课堂

随着互联网的发展，微课和慕课大规模的引入国内，以时间短、内容精悍为特点。微课堂的核心是一个微课教学片断。其包含与教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，并以一定的组织关系和呈现方式共同营造了一个半结构化、主题式的资源单元应用小环境。[3]

“微课堂”既要具备“微课”教学视频，同时对教学重点、难点和具体教学解释均要具备。其教学流程既要保持常规课堂中的每一个教学环节，又要突出微课的特点，仅仅一个知识点的讲授内容精彩引人入胜。在翻转课堂这种“线上线下”交叉学习的新环境中，学生的学习兴趣需要具备有效的教学资源。如果仅仅是简单理论讲解，大多课程可能都无法达到理想的学习效果。微课程的教学课程标准和教学实践要求中，以学生为主体，以教学资源为载体，借助一定的信息化手段处理编辑，以学生能够最终理解学习内容为目的。

以《计算机网络基础》课程为例，在微课堂的教学过程中，学生对于抽象逻辑内容的学习无法理解，例如路由器的工作原理和网络传输协议、IP地址划分等需要推演。在微课堂的教学设计中加入动画演示和逻辑推导，能够将教学内容清晰显示，学生可以通过画图和表格等形式与教师交互学习。常规的微课制作采用非线性编辑工作技术，常用的Adobe Premiere能够满足教学视频编辑以及相关的电脑画面录屏软件录制屏幕动画和PPT文档等教学素材。在微课制作过程中，教师具备基本的剪辑知识即可完成微课的制作。Premiere在编辑的时候需要先将素材导入到项目库，再通过 “监视器”和“时间线”面板进行剪辑编辑。但是当素材时间较长，视频文件占用磁盘存储较大，剪辑时就会遇到视频不流畅，无法组合素材等问题。将云计算方法搭建平台可以解决这一问题，对素材和视频存储通过云计算模块进行编辑，通过服务器将前台网页和后台服务器进行交互。学生的学习评价和学习反馈在整个微课学习过程中直接影响着后续教学内容的安排和编制，不同的学生可以定制不同的学习内容，这就需要教师和学生进行沟通。学生的反馈评价较高则教师可以将知识点适当放大，不再需要逐一讲解的过程，通过一个案例或实验即可说明；如果学生的反馈和作业错误较多，则说明这节微课没有达到预期的学习效果，后续的教学环节则需要加入前一课中学过的内容连贯讲述，在具体案例中反复运用相关方法和教学内容。这种云平台的微课堂在信息化教学中更加能够充分应用，具备了可移植性强的特点，更为学生的自主学习提供了便捷。

微课堂的设计代表着教师对信息化教学设计的应用程度，教师能够做到线上线下融合学习，对学习目标的完成和学习任务的驱动力、学生的自主学习协同力等达到了一定的效果。

4 云平台下的微课堂设计研究

4.1 微课堂在云平台下的总体设计

微课堂其特点在于“短小精悍”，通过浏览器技术能够为学生提供随时学习的平台。平台具备教学资源、教学评价等具体教学环节，同时在微课制作、教学资源的新增与删除等整理工作也能够具有相应的工具，云平台提供高速云存储，将教学过程拍摄素材、动画素材、推导素材等统一进行采集。教师的微课教学能够灵活调用这些具体素材进行整理，这就对云平台的构建具备较高的要求。云平台包含云设备（IaaS）、云平台（PaaS）和云软件（SaaS）三个层次[4]，分别对于底层的基础设施、数据库和中间件接口以及窗口交互平台单独提供服务。微课堂的设计基于基础设施的稳定保障性和高效的数据传输率，因此对存储和服务器有较高的要求。具体微课堂云平台的总体设计如图1所示。

4.2 微课堂在云平台下的具体设计

微课堂的云平台层次分为云设备（IaaS）、云平台（PaaS）和云软件（SaaS）三个层次。以底层的基础设施提供服务，到平台数据库和中间件的接口为应用软件提供相应的服务。具体层次的功能设计如图2所示：

云设备（IaaS）层又称为“基础设施即服务层”，用于搭建网络服务器，存储设备和大量计算所需的硬件设施。其分为“计算即服务”和“存储即服务”两个子服务。在微课堂中，云设备层承担的大量的基础硬件设施工作，存储设施承担着整个云平台的所有资源的存储，服务器根据客户端发送的信息选择不同接口调用相应服务。在IaaS层采用虚拟化管理，虚拟化的基础设施能够将物理层的计算服务与存储服务通过相应的设备完成服务交换。

云平台（PaaS）又称为平台即服务层，提供了数据库和中间件的接口。随着云平台的飞速发展和广泛应用，已经有愈来愈多的企业将PaaS开放给用户，统一平台架构，开放平台功能，引入用户的设计和开发能力，提升教学业务的开发创新能力。数据库即服务提供对IaaS层的数据库统一封装，支持关系型数据库、NaSQL数据库和分布式数据库，并利用索引形成网状动态关系。中间件包括集成中间件即服务和应用。云平台的微课堂系统为教师用户提供的服务依靠中间件形成管理和调度，对计算资源、数据集成和应用集成提供了统一服务。在上述的微课制作过程中，视频编辑中的导入素材数据调入通过数据存储和访问计算出编辑微课所需的作业时间，通过上层交互界面将作业利用虚拟技术传输，所有的编辑工具，添加录屏以及字幕和配音都依赖于高速存储器的作业调度。教师用户利用共享数据资源池进行教学资源上传、编辑整理、制作微课、学生测试题库、学生学习反馈、教学评价等作业调度。平台根据资源进行整合计算分类，教师用户将前期教学视频采集放入数据共享池中，通过虚拟平台，后期进行非线性编辑。编辑制作的微课包含录屏素材和PPT素材。将学生交互提问、回答、实验和学生作业通过数据流在数据库中进行计算，即流程即服务。

云软件（SaaS）又稱为软件即服务层，用户可以选择网页客户端或移动通信客户端两种设备进行学习。通过浏览器/客户端的模式对用户提供按需服务。随着安卓开发的广泛应用，在手机或客户端上自定义SDK（软件开发工具包），具备开放式功能定制更加能够将教师或学习者的要求充分完善。通过SDK应用模块将教师和学习者的应用具体分工，实现交互界面功能完整。SaaS具备教学资源平台、媒体播放平台、微课制作平台、教学交互平台和反馈评价平台。各个平台之间的操作利用虚拟技术，不会因为掉线或者断电造成数据丢失，数据传送在后台计算机集群进行对元数据库进行读写，更加有利于教师与学生的任务工作。

5 结束语

随着云平台的推出，将微课堂通过三层架构的设计在技术上更能够提升其实用性和高效性。将线上线下学习推广到生活的每个时刻中，充分实现了微课堂的资源共享。在云平台的架构设计具备了一定得优越性，为教学和学习工作带来了更多的发展。

参考文献：

[1] 胡治宇.云计算在非线性编辑系统中的作用[J].景德镇高专学报，2012（6）：29-30.

[2 ]王强.微课堂有效教学方法探讨[J].新闻传播，2015（9）：107-108.

[3] 余戚一.微课教学交流平台的设计与建构[J].浙江科技学院学报，2014（10）：363-367.

[4] 王志方.云计算在非线性编辑网中的应用研究[J].信息技术，2014（6）：96.