“云课堂”的构建与应用

吴文辉，郭玮衍，李煌明，佟伟光，黄胤聪

(泉州理工职业学院，福建泉州362268)

“云课堂”的构建与应用

吴文辉，郭玮衍，李煌明，佟伟光，黄胤聪

(泉州理工职业学院，福建泉州362268)

在学校，课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的一环，"云课堂"是基于云计算技术的一种高效、便捷、实时互动的教学课堂形式，是学校信息化发展到一定阶段的必然选择。该文简要介绍了"云课堂"推出的背景和"云课堂"的基本概念，并对高校如何构建"云课堂"，以及"云课堂"在教学中的应用进行了较深入的探讨和研究。

课堂形式；云课堂；自主学习

1 概述

随着信息技术的不断发展，云计算(Cloud Computing)已影响着社会生活的方方面面。所谓云计算是基于互联网相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态、易扩展且经常是虚拟化的资源，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、计算和其他网络服务，让互联网这片“云”成为数据中心和计算中心。在云计算的模式中，用户所需的应用程序和软件并不运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网上的服务器集群中，用户所处理的数据也并不存储在本地，而是保存在互联网上提供的虚拟数据存储池里，用户可在需要的任何时间、任何地点，用任何可以连接至互联网的终端设备访问这些服务即可。云计算系统不仅能够向用户提供基础设施即服务(IaaS，用户通过Internet可以获得完善的计算机基础设施服务)、平台即服务(PaaS，用户可以访问的完整或部分的应用程序开发)、软件即服务(SaaS，为用户提供了完整的可直接使用的应用程序)等多层次的服务，云计算服务还可以使用户按需而用，不需要安装、部署和维护自己的机器，从而更经济、便利地使用资源。随着互联网的进一步发展，云计算的应用将越来越广泛。

随着“互联网+”时代的来临，互联网对当前教育发展产生了深刻的影响，教育信息化已经成为我国教育现代化的重要标志，也是提高教学质量的必然要求，如何跟紧信息化教学改革的时代潮流，将云计算运用到日常的课堂教学中，创新人才培养模式，充分利用信息技术，促进教学内容、教育手段和教学方法的现代化，这些重要课题引起了广大教育工作者的广泛关注并进行积极研究探索。

2 “云课堂”推出的背景

长期以来，教育教学方法的落后和陈旧是我国高校教学改革中的一个顽疾。一方面，天天在呼吁深化教育改革、创新人才培养模式；另一方面，教师依旧是“一块黑板一支笔，一人从头讲到底”的传统“填鸭式”教学方式。传统的课堂教学模式，形成了老师单向灌输、学生被动接受的局面，这样的教学模式缺陷明显，作为认知主体的学生在整个的教学过程中，都是处于被动接受知识的地位，学生的学习主动性被忽视或者说被抑制了，因此，改变传统教学模式，打造新型高效课堂模式势在必行。

云计算从开始落地以来,云在教育领域的发展便受到各国政府的高度重视。美国、法国、英国等都将教育云作为云计算的核心应用领域,先后启动了教育云建设计划。美国从2009年开始大规模推行政府云建设,资助并要求各州政府在信息化预算中提出教育云方案。

我国也高度重视云计算在教育领域的应用，于2010年提出了基于教育‘云’服务”的教育信息化新的发展方向，提出了在“云”环境下,利用云服务平台构建个性化的教学环境。教育部在2012年3月发布的《教育信息化十年发展规划2011-2020》年中明确提出了要建设国家教育云基础平台。

在呼吁创新教育的今天，我们既要研究教师“如何教”，同时，也要研究学生“如何学”，教育信息化环境要求各高校积极探索改革教学方法和创新教学手段。近几年，在教育部、各地教育部门和学校的共同推动下，如何在云计算基础支撑下构建新型课堂,创新教学模式,扩展教学空间，成为当前教育信息化领域研究的热点问题，其中云课堂、云教室、云实训室作为主流解决方案在在各高校正在进行积极的研究、探讨和运用。把现代信息技术发展的最新成果反映在课堂教学中，构建和应用云课堂，这势必挑战传统的教学方式、对教师和学生在教学中的地位和作用，对于教师的教学方式和学生学习的方式，以及教育的改革与发展，都将产生重大的影响。

3 “云课堂”的特点与基本概念

所谓"云课堂"，是一类面向教育教学中的课堂环节提供的互联网服务。"云课堂"是基于云计算技术的一种高效、便捷、实时互动的教学课堂形式。它将教学中所有教学应用软件、课件、音频、视频及数据文件，集中部署在服务器(群)上，学生登陆此平台进行简单易用的操作，自主学习，可快速高效地同步分享教学中各种资源，而课堂中数据的传输、处理等复杂技术由云课堂服务系统完成。“云课堂”以学习者为根本，以学习任务为标杆，以协作学习为形式，以资源共享为核心，是一个能够个性定制的服务于教学工作的在线网络平台。

1)永不下课的课堂，重点难点在线解开

在传统的课堂教学中，往往都是老师根据自己的教学计划进行教学，学生只能被动的学习，云课堂，是一个完全颠覆传统学习模式的平台，学生可以自主的在平台上进行课前预习、课堂练习、课后考核等学习活动。在平台上，学生可以根据自身的情况，自己把握该课程的学习进度和内容，对于简单的内容就一带而过，而相对比较困难的内容则可以反复的研究学习。通过平台进行课前预习，学生对新课程内容已经有了一定程度的了解，教学难度有效缓解，这样就会提升学生在课堂学习的积极性。“云课堂”有效地增强了学生的自信心，大大提高了学习的效率。

2)在线问答，学完在线考试

云课堂中，师生之间可以进行更多的互动，充分调动学生学习的积极性，改善课堂的教学氛围，使教与学变得更加有趣。在课程结束后，任课教师在平台上发布课程习题和试卷，学生可以在平台上作答提交作业或试卷，老师可直接在线批阅，或者可以根据自己的考试情况在平台上去查看相应的解答。在线考试、在线问答的“云课堂”。既提高了学生的学习兴趣，更提高了学习效率。

3)单一学习到多样学习的转变

传统课堂，每位学生只能是专心学好所选专业课程，这很大程度上局限了学生自由个性的发展，也限制了学生兴趣的培养。“云课堂”是一个面向全校师生开放的自主学习平台，所有的学生都可以在平台上搜索获取自己想要的学习内容。

“云课堂”的兴趣小组，作为传统教学的延伸平台，让学生在课后之余，发挥自己的兴趣爱好，找到志同道合的学习伙伴，充分发挥第二课堂的作用，使教学与兴趣充分的结合，让学生的兴趣得到了更大空间的发展，拓宽了他们各自的知识面。

4 “云课堂”环境的构建

云课堂是智慧云校园最重要的组成部分，多层次、多方面的应用要求有一个稳定、高效率的虚拟云平台来作为云课堂的软硬件基础。

1)智慧教室的建设

智慧教室是为教学活动提供智慧服务的教室空间及其软硬件的总和。智慧教室是在云计算、物联网、大数据等新兴信息技术支撑下，教室信息化建设的最新形态，智慧教室立足于教学活动的全面需求，体供智慧化应用服务，以达到最优化的教学效果。

通过智慧教室系统中的高清录播系统、高清云台摄像机，一堂课的上课过程可以即时生成。录播系统支持教师、学生单机位、双机位、多机位跟踪模式，且可根据现场应用需求任意组合既可以全景，又可以特写，支持画中画，教师、学生画面任意拼接与叠加等多画面录像，并支持后期的剪辑、拼接、叠加强大的编辑功能，然后可将制作的教学视频、微课上传云平台。

智慧教室提供丰富的教学资源，可以方便地把语音、视频、文档结合在一起，并加上数据互动内容，制作高质量的课件。

智慧教室将所有教学应用软件、课件、音频、视频及数据文件，集中部署在服务器(群)上，学生通过WEB即可快速安全的访问经服务器上授权的应用软件，实现集中应用、从而为学生打造集中、便捷、安全、高效的虚拟化支撑平台。智慧教室支灵活的持教学活动，笔记本、平板电脑、智能手机、PDA、无线投影机、交互式白板等多种设备均可便利接入，并全面支持教学的深度互动，在交互过程中及时发现学生的困难与问题并加以引导或帮助。

2)构建基础架构云平台

传统IT模式将难以承担“云课堂”的服务，构建基础架构云平台，通过对数据中心内的服务器、存储、网络设备等基础硬件设施进行虚拟化整合与智能化调度，从而实现对操作系统、数据库、中间件等基础软件的自动化配置，构建集群化、标准化、虚拟化和自动化的平台。以云服务的形式实现所有的教学资源有效的共享，为“云课堂”应用提供IT基础环境资源。

图1 构建基础架构云平台

3)云教室、云实训室的建设

云教室、云实训室是将所有的信息系统和教学资源都存储在“云端”，与传统电脑教室相比，实际上就是用一个大型资源库取代了每一台电脑有限的资源空间，简化了主机这一功能，教师通过集中、自动化的云桌面，提供跨平台的各种学习资源，快速、丰富、全面地进行各种教学任务，学生可通过云桌面，交互式、协作性、个性化自主地学习，获得更便捷的、创新的个性化学习体验。云教室全面支持教学的深度互动，教师在与学生交流互动过程中，针对学生学习中的困难与问题，及时给予引导或帮助。云教室、云实训室不仅具有性能优越、信息共享、易于管理、绿色环保、维护便捷，性价比高等特点，而且为构建新型云课堂，创新教学模式，提供支撑环境。

图2 云教室结构

5 “云课堂”的应用

在基于云计算的教学环境下，充分发挥云计算辅助教学的优势，深化教学改革，创新教学模式，我们积极研究和探索将云课堂引入各类课程教学，努力提高教学水平和教学质量。

1)“云课堂”在计算机基础教学中的应用

《计算机应用基础》课程是高等学校非计算机专业学生接受计算机基础教育的入门课程，也是公共基础必修课程。我校计算机基础课全部在相应的云教室环境中，实现教学过程。教师将该课程的教案、各类练习题、考试题等全部在云上发布，教师利用电子教鞭，可对任何教学知识点进行注释和讲解，学生在云桌面上可以在老师的操作下同步学习，基础较好的同学可以根据自身的情况，在云桌面上自主学习任何学习内容。教师可实时监控每个学生的云桌面，了解学生的学习情况，教师也可选定一个学生作为示范，该其云桌面转播给其他学生，增加学生对教学的参与，教师还可实现师生对讲、分组讨论、消息发送、文件传送等与学生深度互动，激发学生学习兴趣，调动其主动学习的积极性。“云课堂”在计算机基础教学中的应用，彻底改变了老师先在教室呆板地讲述灌输相关知识，然后学生安排去机房上机传统的教学模式，实现以学生为主体自主学习，活跃课堂气氛，使学生感受到学习的喜悦，寓学于乐，并有效扩展课时容量，加深巩固教学内容，提高教学效率和教学质量。

2)“云课堂”在仿真、模拟教学的应用

培养应用型、技术技能人才特别强调对学生实践能力的培养，我校一方面安排学生到校内外实训基地实践，另一方面大部分专业采用仿真、模拟软件在云实训室中教学，让学生在职场真实的模拟环境中进行实际操作训练，培养学生职场核心应用能力和职场适应能力。

这些教学仿真、模拟软件都集中部署在服务器(群)上，学生在云桌面上可登录任何一个仿真、模拟系统，这些系统的界面和实际职场的界面是一致的,学生可进行各种职场操作训练，教师可实时监控每个学生的云桌面，了解学生的学习情况，针对学生的问题给予指导，也可以根据学生学习的共性问题，向所有云桌面发送统一的指导意见。系统还包括丰富的习题和职业证书考试的许多面向实践的题目，学生可自主练习这些题目，为职业证书考试打下坚实的基础。

“云课堂”在仿真、模拟教学的应用，使每位学生都能有足够多的实践机会，掌握各种职场的操作方法，提高了学生动手能力，培养学生自主学习的能力，同时激发学生的独立思考和创新意识，满足企业对应用型、技术技能培养的要求。

3)“云课堂”在专业设计课程的应用

我校积极探索“云课堂”在专业设计课程如，园林景观设计、室内装饰设计、广告设计，3Dmax设计、CAD设计、程序设计等的应用。

在云课堂上，教师主机和学生云桌面均在同一设计环境下，教师可对设计系统的使用和设计要求、设计步骤进行详细的注释和讲解，学生在云桌面上可以在老师的操作下同步学习。学生按照教师给定的内容在云桌面上自主完成各种设计，设计结果分别传给教师，教师逐个点评指导，还可以让学生自评或互评，采用学生讨论评价的方式,在研讨中发现问题,得出正确结果，调动了学生学习的主动性、积极性。

“云课堂”在专业设计课程的应用，以学生为中心,充分发挥学生学习的主观能动性,培养学生的自主学习方法和独立思考,主动探索,积极创新的能力,从而最大可能地使学生掌握专业设计的有用的知识。

4)开发设计在线学习云平台

为了方便学生自主在线学习，我们开发设计了在线学习云平台，将全校所有课程的课程标准、教师教案、PPT、习题和部分视频上传到平台上，并且与国家和省市优质教学资源库链接，学生可在任何设时间、任何地点利用笔记本、平板电脑、手机等使用学工号登录平台，选择自己有兴趣的课程自主学习，遇到学习的问题，学生可以使用任课教师的微信号、微信公众号向老师提出，老师使用移动平台针对学生学习问题给予指导，答疑解惑。

6 结束语

为了把现代信息技术发展的最新成果反映在我们的教学中，我校采用万兆核心，千兆到桌面，建设了学校的主干网络和覆盖主要教学区的WiFi无线网络，建设了智慧教室和共计有600个云桌面的多间云教室和云实训室，为开展“云课堂”教学提供了有力的支撑。云课堂改变了传统的教学模式,发挥了学生学习的主动性与参与性，培养了学生的自主学习、独立思考,主动探索,积极创新的能力,它的功能与优势日益凸显，目前我校的“云课堂”教学还处在初步探索的阶段，我们将继续开展研究活动，充分研究分析学生、教师对于“云课堂”的教学规律，针对研究结果对“云课堂”平台进行优化整合，根据实际教学的需要，在试点的基础上采取逐步过渡的思路，进一步开展云课堂教学改革的探讨和研究。

[1]孙凌宇.基于云服务的网络学习平台建设[J].山西财经大学学报,2012(3).

[2]程敏.智慧教室的设计与构建[J].实验室研究与探索,2015(6).

[3]叶新东.未来课堂环境的设计与实现[J].中国电化教育,2014(1).

[4]祝智庭.以智慧教育引领教育信息化创新发展[J].中国教育信息化,2014(9).

[5]吴明念.浅谈桌面云在高校数字化校园中的应用[J].数字技术与应用,2015(7).

[6]黄苏.教育(普教)行业云教室解决方案[J].中国教育信息化,2016(2).

TP311

A

1009-3044(2017)24-0033-03

2017-07-13

福建省十二五教育规划课题

吴文辉(1982—)，男，福建泉州人，大专，主要研究方向为高校信息化；郭玮衍(1990—)，男，福建南安人，助理实验师，本科，主要研究方向为高校信息化；李煌明(1984—)，男，福建泉州人，助教，本科，主要研究方向为计算机应用；佟伟光(1947—)，男，辽宁开源人，教授，硕士，主要研究方向为软件应用开发；黄胤聪(1991—)，男，福建南安人，本科，主要研究方向为软件应用开发。