基于云平台的互动式教学方法研究与实践

鲁平，廖浩，刘德明，杨翼

摘要：目前，高校的教育模式还是以课堂讲授为主，辅以讨论、习题、实验、实习等。这种注入式教学模式注重的是教师在课堂上单方面的知识灌输，缺乏师生之间的互动和交流，学习是一种被动式的，教学效果欠佳。本文提出了一种新型的基于云平台和精品资源共享的开放互动式教学模式，探索了新型的实践式教学和国际化教学，并在部分班级进行了试点。在这种新型的教学模式下，学生和教师之间能够实现实时沟通，真正做到以学生为中心的互动式教学，提高学生的学习兴趣，增强学习主动性，可以有效地改变现有的教学现状，改善教学效果。同时这种教学模式也具有较好的可移植性和可推广性。

关键词：新型教学模式；互动式教学；云平台；微信公众账号

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）48-0118-05

一、引言

高校里的教学模式目前大部分还停留在传统的老师课堂讲授，学生被动听课的模式上，这种灌输式的教学方法，师生之间缺乏必要的沟通与交流，老师在教学过程中起到了绝对的支配作用，知识只是一种单向传输，学生的问题无法及时向老师进行反馈，学生对于老师和书本上的知识缺乏必要的怀疑，课堂上普遍存在学生到课率低、上课不认真听讲等现象，学生的学习缺乏主观能动性，教学效果欠佳[1]。随着社会和经济的飞速发展，传统的教学模式已经无法适应新形势下人才培养的需求，要培养具有较高综合素质的复合型、创新型人才，高校的教学模式也要顺应时代发展进行改革[2，3]。本文提出了一种新型的基于云平台精品资源共享和微信公共账号的开放互动式教学模式，旨在增强学生和老师之间的交流和互动，互动式学习始终贯穿于整个教学过程，我们开发了互动式教学平台，并在本科生的光纤光学课程中进行了试点。互动式教学模式的主要体现为教学仍然以课堂教学为主，同时引导学生独立自主地进行学习、思考、提问；其次鼓励学生和学生、学生和老师之间进行积极大胆的交流和讨论，完善资源共享机制；再就是通过信息化手段改革传统的课堂点名、测试等教学方法。

二、互动教学平台的搭建

1.云计算和云主机。云计算是一种基于互联网的计算方式，是一种分布式的虚拟化的计算技术，能够有效地处理大规模的计算问题。通过这种方式，用户可以随时随地地共享软硬件资源和信息，同时也可以按照需求给计算机和其他设备分配和提供相应的虚拟资源[4]。云主机是以云计算为基础，通过在云平台上部署软、硬件，使终端用户通过瘦客户端或者智能手机与iPad等移动终端来访问跨平台的应用程序，以及整个客户桌面。云主机具有信息安全、节能环保、易于维护、便于管理等特点，能够支持远程办公、即时通讯、网络会议、用户远程登陆等功能。利用实验室现有的虚拟云主机搭建了互动学习平台，平台的基本框架和实现的功能如图1所示。系统为学生和老师分配虚拟机，学生和老师可以通过各种终端，如电脑、手机、瘦终端等随时随地访问虚拟机；老师可以通过虚拟机远程会议功能对学生进行远程授课；通过虚拟机以及开发的实验仿真平台，学生可以实现在线远程实验；师生之间也可以通过云平台进行资源共享，老师将相应的学习资料（教学课件、视频、习题等）上传至云平台，学生利用终端进行下载；同时也可以利用云平台作为服务器搭建微信公共平台，利用微信公共账号强大的功能以及实时性好、信息扩散速度快的特点对互动学习平台的功能进行完善。

2.微信公众账号。基于云平台的微信公众账号，是实现互动式教学的另一个重要方法。微信公众账号是腾讯公司在微信的基础上开发的具有强大的综合功能的移动即时通信模块，具有强大的信息推广和媒体传播能力，同时允许个人或者企业根据自身的需求开发属于自己的第三方服务平台[5]，目前微信公众账号已用于各行各业中，包括公共服务机构、媒体、企业、银行、学校等机构都已开发了自己的微信公众账号，主要运用于商业营销、信息推广、公共服务等[5-7]。目前基于微信公众账号的教学应用还比较少见，较为成功的案例是清华大学的“雨课堂”。这里我们将微信公众账号运用于“光纤光学”的教学。微信公众账号所要实现的功能如图2所示。

老师作为微信公众账号的管理员，可以实现下面的功能。首先是查看学生发送的实时消息和留言；然后可以针对学生的问题进行回复，可以通过文字、语音、视频、文档等多种方式进行回复；再就是通知的推送，老师可以通过公众账号向学生推送日常的消息和通知，同时，老师也可以对学生进行分组管理；然后就是点名系统，学生通过微信公众账号进行签到，签到的时间和位置信息会反馈给老师，老师可以獲取学生的到课信息；同时老师也会定期利用微信公众账号进行课堂测试，考察学生对所学内容的掌握情况，同时根据课堂测验结果通过微信派发红包的方式对学生进行奖励。再从学生的角度去分析，学生搜索课程微信公众账号名或者扫描二维码，然后回复相关信息，包括姓名、学号、班级等，可以关注本课程的微信公众账号，主要可以实现以下功能：课堂问题的反馈，学生可以通过发送即时消息或者留言的方式进行反馈；接收老师发送的推送消息；通过微信访问云主机，下载老师上传的教学资源；同时也提供了一些常用网站的链接，包括国内其他院校的相同课程网站、国外知名大学公开课等；通过回复关键词，学生可以进行自助信息查询，包括课程信息、考试信息、考试分数等；通过微信浏览爱课程网以及华中科技大学精品课程网站，网站上具有丰富的资源可以供学生使用；推送一些本行业的最新新闻资讯以及最新研究成果，方便学生了解行业的最新市场行情和研究动态。通过云平台以及基于云平台的微信公众账号，配合爱课程网、华中科技大学精品课程网等相应资源，我们提出了一种新的教学模式，在这种教学模式下，学生在教学过程中的作用得到了凸显，会更加积极主动地参与到教学活动中来，也能够很好地实现互动式的教学。

三、教学实践分析

基于以上的要求，我们在云主机上开发了“光纤光学”远程在线教学软件、模拟实验仿真软件，基于云平台开发了微信公众账号，开发并实现了上述的部分功能。我们在本科生的“光纤光学”教学课程中对这种新型的互动式教学平台进行了教学试点，取得了较好的成果。下面我们对一些教学实例进行分析。endprint

1.微信公众账号的功能实现。基于以上的需求分析，搭建了基于云平台的微信公众账号，实现师生的无缝接入、课堂的高效管理、学生的分组与信息分类管理、在线课堂测试、课堂点名签到等。首先是消息推送和在线答疑。基于微信公众账号的消息推送的在线答疑具体体现为如下内容：首先，系统管理员可以定期推送重要通知、消息以及新闻资讯，利用微信强大的实时消息推送特点，学生可以很方便地了解相关信息。同时学生也可以在留言板上留言，我们有专门的助教对系统进行维护和管理，每天会组织老师和助教对学生的问题进行回复。学生之间也可以通过留言板或者微信群相互讨论。同时学生也可以直接向老师或者助教提问，学生的问题会第一时间反馈给老师并及时得到解决。其次是微信在线课测试。微信课堂测试也是本微信公众账号的重要功能，我们会定期通过微信公众账号进行课堂测试。根据不同班级的上课时间以及测试题量设定测试开始和结束的时间，并将测试信息推送给学生，学生只能在规定的时间内进行测试，目前测试的题型全部是选择题，系统根据学生的答题结果自动打分，并根据成绩进行排序，测试结束后学生可以得到自己的分数信息，并可以查看完整答案以及解答过程。每次测试结束后会根据学生的成绩对部分优秀学生给予奖励，奖励通过微信红包的方式派发给学生。每次奖励的金额为5元，同时在节假日我们也会通过微信进行抢红包活动，根据课堂数据统计，采用了新的教学方法之后，课程的到课率和课堂学习效率有了明显提高，学生能够更加积极主动地参与课堂的互动。最后是微网站的访问。微信公众账号中提供了许多常用网站的访问链接，包括国外经典开放课程，光纤光学精品网站等各类常用网站。学生通过微信访问，便于自学和了解行业的最新研究动态。

2.云平台的功能实现。基于云平台实现教学资源的共享、远程教学、远程虚拟实验。我们开发了“远程在线教学平台”，学生通过终端访问云虚拟机，登陆“远程在线教学平台”，老师可以进行远程教学，能够给学生面对面地讲授相关课程。同时基于云平台针对一些实验也开发了一些虚拟实验平台，目前我们开发了密集波分复用（DWDM）和光时域反射仪（OTDR）两个虚拟实验平台，如图4所示为OTDR虚拟实验仿真平台，学生能够访问云虚拟机，可以进行远程虚拟实验，通过操作虚拟仪器等完成相关实验，可以实现每一位学生的实验操作，能够降低实验成本，减少仪器的损伤，为学生提供了便捷的实验机会，有利于学生动手能力的培养，也极大地调动了学生的学习积极性。

3.教学方法改革与精品课程建设。改革教学方法、更新教学内容、促进教材建设、推行实践教学和国际化教学，努力建设精品课程，改革主要体现在以下几个方面。

一是强化实践教学。加强与光谷高新科技企业合作，组织学生到相关的企业和研究单位参观学习，加深学生对于所学课程的理解和兴趣，帮助学生进行职业规划。

建设校内生产实习基地，改革与更新实验内容和方法，开设光纤技术实验、光纤通信技术实验，建立了“光纤通信校内生产实习基地”，培养学生的实践动手能力、创新能力和工程设计能力，提高学生的综合素质。

二是推行国际化教学。注重师资队伍的培养和建设。支持课题组优秀年轻教师出国交流深造。与国外高校及研究机构如法国巴黎南11大、新加坡南洋理工大学等保持良好的合作与联系，输送具备优秀创新品质的学生到国外互换交流。也积极开展国际合作教学，定期邀请国外知名学者为本科生进行授课，如图7所示，著名光纤激光器专家蒋仕彬先生正在“光纤光学”课程上为学生讲解“掺铒光纤激光器”章节。同时，我们也在部分本科生课程中试点全英文教学，受到学生的热烈响应。

定期举办“光电信息大讲堂”，邀请国内外知名专家学者进行交流、开展学术报告；结合国际研究热点，将光子晶体光纤、微纳光纤等最新研究内容引入课堂，有利于培养学生对科学研究的热爱和兴趣，并在部分班级试点全英文教学。吸纳优秀本科生参与科研课题研究，完成与课程内容有关的相应项目，探讨创新性人才的研究能力的培养和挖掘，通过本科生创新团队、大学生创新项目等引导本科生进入科研课题的工作，培养学生的科研创新能力。

三是实行教材改革。积极开展新版《光纤光学》教材的修订工作，根据学生的课堂反馈和行业内最新研究动态，重新编写部分内容，并且适当删减和增加部分内容，以利于学生理解。

4.精品资源共享课程网站的建设。依托“光纤光学”国家精品课程，建设了爱课程网、华中科技大学光纤光学精品课程网和光电学院精品课程网，课程网站上资源丰富，包括教师信息查询、教学录像、教学课件、教学讲义、重点难点分析、教学指南、虚拟仪器、仿真计算等基本资源和扩展资源等。其中教学视频包括了本课程的全部课时，并附有讲课课件，同时我们会根据教材的改编以及课件的修改定期对视频进行更新。网站会根据每一章节的内容提供在线测试，包括选择题、填空题、简答题和计算题，并有详细的解答。

四、教学效果评估

将上述的教学模式在我院2011级和2012级本科生“光纤光学”课程中进行了试点，取得了良好的效果。一共有超过900名学生参与了教学试点，实行新的教学方法试点后，学生对这种时髦的教学模式很感兴趣，到课率有了明显的提高，平均到课率由以前的不到70%上升到90%以上，大幅提高了学生的上课热情。在新的教学模式下，有充分的资源（包括教学视频、精选习题等）方便学生课前预习和课下自学，也方便了学生与老师交流问题，通过配套的实验和生产实习，能够将学到的知识融会贯通，加深理解。在新的教学模式的影响下，学生的平均成绩显著提高，挂科率也明显下降。通过国际化教学，定期邀请专家学者进行讲座，鼓励学生参加大学生创新项目，培养部分优秀本科生进入实验室参与科研工作，学生的创新能力和科研能力得到了提高，我院学生多次在全国光电设计大赛上获奖，并且许多学生在本科阶段就能够发表高水平论文。每个学期末，我们会对学生开展不記名问卷调查，统计结果表明新的教学方法获得了学生很好的评价。学生开始主动参与学习过程，学生的学习效率和学习效果得到了改善。

五、总结

基于云平台互联网实现师生的无缝接入，便于师生之间实时交流、在线答疑、及时地解决学生反馈的问题；基于云平台的教学资源的共享，通过网络共享课件、教学视频、录音、资料书籍等教学资源，能够提高学生的学习效率；采用基于云平台的微信公众账号，可以进行实时的课堂点名、微信课堂测试、通知推送、学生信息管理及红包派发等功能，能够提高学生的学习兴趣和增强学生的学习主观能动性。引入实践教学和国际化教学，注重培养学生的创新能力和科研能力；采用移动客户端与云计算虚拟机相结合，普及范围广，使用方便简单，易于维护，成本低，实时性好，信息安全、扩散速度快；通过本教学方法的实践，积累了大量经验，本互动学习平台具有很好的可移植性，可以进一步在其他课程中进行推广。

参考文献：

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