基于云計算的多媒體教學環境設計

劉中宇　劉素娥

【摘要】云計算技術應用于教育領域是教育信息化發展要求之一。文章在分析云計算應用于教育領域優勢的基礎上，結合建構主義理論，設計了一種基于云計算的多媒體教學環境，該教學環境整合教務系統、設備管理系統、多媒體資源庫、網絡教學平臺、教室網等構成云服務平臺，并通過向用戶提供統一云服務的窗口——教室網為教師、學生、教學支持者提供全方位的服務和管理功能，將有效增強師生交互、促進資源共享、提高教學智能化程度。

【關鍵字】云計算；建構主義理論；多媒體教室；教學環境

【中圖分類號】G40-057

【文獻標識碼】A

【論文編號】1009-8097（2013）02-0043-04

引言

美國國家技術和標準研究院（NIST）對“云計算”定義：“是一個提供便捷的可通過網絡訪問一個可定制的計算資源（計算資源包括網絡、服務器、存儲、應用和服務）共享池能力的模式；這些資源能夠快速部署，并只需要很少的管理工作或與服務供應商很少的交互”。云計算的本質就是整合資源，對于教育領域而言，就是整合大量的甚至是復雜的教育資源和數據資源，集約化地使用和管理，以服務形式推向廣大云端用戶。

建構主義認為，知識不是通過教師傳授就能得到，而是學習者在一定的情境及環境下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資源，通過意義建構的方式而獲得的。這里既強調學習者的認知主體作用，又不忽視教師的指導作用，教師是學習的幫助者、促進者，而不是知識的灌輸者，它強調“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是教學環境的四大要素。

云計算服務平臺為教學環境的建構提供了技術可行性和保障，教師和學生可利用該平臺定制教學情境，進行協作學習，構建個人學習過程，本文運用這一理念，利用高校與教學有關的各個系統構建一個多媒體教學環境云服務平臺，該教學環境是實踐建構主義教學思想的沃土，它滿足了建構主義學習環境的要求，提供教學一條龍服務，以輔助教師的教學，促進教師和學生之間的交流，促進學生協作學習。一云計算在教學領域的優勢

1 實現教育資源的共享，提供個性化教學

在傳統的課堂教學中，信息的來源存在很大的局限性，建構學習開展起來有一定的困難。隨著網絡技術的發展，教育資源的類型越來越豐富，數量也急劇增長，但教育資源分布孤立且分散。云計算可以有效整合分散的、獨立的網絡教育資源，并提供方便的訪問方式，使資源得到充分利用：其次，云存儲提供了近乎無限的存儲容量和萬無一失的安全性，教師和學生可以在“云”端保存大量的學習資源并穩定存在，無需U盤、硬盤等存儲設備，無需擔心病毒感染；最后，基于云計算的教學環境提供了方便的網絡教學工具。教師可以獲取一切可獲取的教學資源，充分利用云計算提供的軟件、存儲、安全等要素構建個性化的教學環境，支持教師的有效教學，為學生的建構學習提供便利。

2 提供多種交流方式，促進師生互動

在教學過程中，學習主體之間的交互對于知識意義的建構起著關鍵性的作用。基于云計算的教學重視學習的協作性，提供多種方便快捷的信息交流手段，例如，教學平臺中的討論答疑區，教師不論在課堂上還是課外，都可查看、參加學生之間的討論，解答學生的問題，促進學生高級思維能力和群體智慧的發展。

3 提供靈活的時空訪問方式，保證教學的隨時隨地性

云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享，它對用戶端的設備要求很低，只要有一臺可以上網的電腦、上網本或手機就可以獲得所需的資源和服務。在云環境下，教學活動不受時空的限制，教師可以在家里、辦公室或者在外地出差都可以隨時準備教學工作、實施教學過程（布置作業、批改作業、回答問題）、組織教學活動，可以在多媒體教室中調用數據和資源進行課堂教學、也可以在計算機實驗室中實施實驗教學；學生可以在宿舍、計算機實驗室或者圖書館前的草坪中下載教師的講義、完成作業、進行課程測試。

由此可以看出，云計算為我們的教學提供了強有力的服務支持，給我們的教學活動帶來極大的靈活性和便利性，云計算教學滿足了當前教學的需要，適應了我國教育信息化發展的要求。

二 基于云計算的多媒體教學環境

多媒體教學環境是指運用多種多媒體教學設備、采用現代教育技術手段進行教學的一種教學環境。云計算輔助教學是在云計算環境中，利用云計算平臺構建個性化的信息化教學環境，以輔助教師的教和學生的學，促進教師和學生之間的交流，提高教學質量。

在云計算教學環境下，大部分教學要素都實現了信息的數字化，教師足不出戶就可以了解其教學環境，完成很多教學任務。

1 教學環境模型

基于云計算的多媒體教學環境由云服務平臺、云服務終端組成，云服務平臺主要由教務系統、設備管理系統、多媒體資源庫、網絡教學平臺和向用戶提供統一云服務的窗口——教室網組成，云服務終端包括多媒體教學環境、移動終端等。其模型如圖1。

（1）云服務平臺：云計算將原本分散獨立的教務系統、設備管理系統、教室網、多媒體資源庫、網絡教學平臺有機的集成在了一起，它們之間相互聯系，相互配合，共同支持著整個教學活動的進行。教務系統主要負責課程的安排，教學管理等工作：設備管理系統管理著學校中包括教學設備在內的各種儀器設備；多媒體教室作為教學的重要場所，實時掌握教室的信息動態是非常必要的，教室網呈現了教室、設備的信息及運行狀態，同時為教室排課提供參考；多媒體資源庫及教學平臺是實現意義建構的主要場所，多媒體資源庫中包含內容豐富、形式多樣的教學資源，以生動、直觀、形象的方式來表現教學內容，有利于情境創設和大量知識的獲取與保持，有利于學生建立新舊知識之間的聯系，促進學生的意義建構，同時教師可以方便地調用教學資源庫中的資源，豐富了課程的內容，節約了資源搜索的時間。教學平臺實現教學、交流和評價的全過程，達到支持個性化學習、支持協作學習、改進評價策略和方法。在教學過程中，學生與教師、學生與學生之間的對話、合作、互動有利于激發學生的主動性和創造性，使學生逐步形成自己的認知結構，實現意義建構的目的。

（2）云服務終端：基于云計算的服務平臺，采用云管理方式，支持多終端的學習服務方式。云服務終端中的多媒體教學環境是指教師進行授課的場所，主要是指公用多媒體教室、計算機實驗室、數字語音實驗室，移動終端設備可以是臺式計算機、筆記本電腦，也可以是上網本、iPad、手機等，有利于學習者使用多終端開展隨時隨地地學習，滿足學習者的個性化需要。

（3）教學支持者：主要包括教學管理人員、教學設備維護人員、云計算平臺管理人員。

在云計算的多媒體教學環境中，通過對大量的、高度虛擬化的教育資源和教育應用進行管理，形成一個集資源池、教育應用為一體的統一服務，借助云服務平臺為用戶提供各類服務，根據用戶的需求實現彈性擴展。該教學環境以學生為中心，充分發揮學生的自主性，教師在整個教學過程中起組織者、指導者的作用，充分體現了“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”這四大教學環境要素。

2 教學過程設想

基于云計算的多媒體教學過程就是云服務平臺為教學提供全方位服務的過程；

（1）課前教學設備的準備：教師在教室網查詢本人的課程安排，檢查教室的教學環境是否滿足其教學需求，如果設備配置不足，則可通過教室網提出申請和要求，這樣教師不需要親臨教室，就可了解、配備課堂教學所需的各種裝備和環境。此外，教室網還提供教室預約和審批功能，實現完全的網上辦公。

（2）課前教學資源的準備：學期初，教師的課程安排和學生的選課都會導入網絡教學平臺，實現網絡教學和課堂教學的同步。教師登錄云服務平臺，教師可上傳講義及教輔資料到云端，撰寫課程學習目標，學習重點，難點，學生課前預習，并布置課堂作業等，重用或參考平臺智能推薦的相關資源。這樣，教師完全可以在家里、辦公室或者在外地出差完成課程的課前準備。

（3）課中教學過程的支持：教師通過無線射頻卡刷卡進行身份認證后，開啟多媒體教學設備，教師只要登錄云服務平臺，即可使用事先已上傳的講義和其他教學資源。學生也可下載教師課件，向教師和同學提出疑問，記錄自己的學習收益，心得體會；教師可以查看學生的學習筆記，了解學生的學習難點、學習心理，調整自己的教學策略。

（4）課后教學內容的整理：教師和學生可通過電腦、手機等移動設備隨時隨地登錄教學平臺，平臺自動提醒最近一堂課上課的時間及地點。對于教師，可以隨時進入教學平臺批改學生作業，查看學生作業完成情況，了解本堂課的學習效果。教師和學生都可通過云平臺提供的學習工具及學習交流區等進行互動分享學習。另外，系統自動提醒學生提交作業，并告知學生作業成績。

將云計算運用于教育，可以實現海量教育資源共享，提供方便、靈活、開放、不受時間和地域限制的學習形式，同時還可以讓學習者根據自己的知識結構來安排學習計劃和學習進度，實現個性化教育。

三 基于云計算的教學環境具體構建

目前，各高校都建有比較完善的教務系統、設備管理系統，而直接面向多媒體教學的多媒體教學資源庫、網絡教學平臺和為師生提供多媒體教學支撐的教室網各高校的應用則參差不齊。因此，基于云計算的教學環境可以分為以下三步進行構建：

1 建立教室網，實現教室資源的數字化管理

作為“云計算”應用的初級階段和數據準備，首先構建教室網，完成教室各種設備、資源、信息的數字化，實現教室網上動態、實時信息發布、管理和控制，其功能可包含下列基本模塊：

（1）教室課程安排：以教務系統為基礎，發布和管理多媒體教室、計算機實驗室、數字語音實驗室的課程安排；

（2）教室設備管理及控制：以設備管理數據為基礎，動態發布、管理設備資源信息、設備使用、設備維護、設備異動、設各報廢、更新等信息；

（3）教室使用預約：教師對整個教室的使用預約，學生對計算機座位的使用預約及使用記錄及管理；

（4）教室占用查詢：直觀地展現每個教室的占用情況，為教室的預約使用提供便利，為學生尋找自習位置提供參考。

設備作為教學不可或缺的工具，教室網的構建有利于教師隨時掌握教室的動態，了解設備的運行狀態，為教學提供有力支撐。

2 構建多媒體教學資源庫，實現教學資源的共享

數字化教學資源的共建共享對教育信息化的發展具有重要意義。教育信息呈現的多媒體化是構建信息技術教學環境的基礎，它能夠生動形象地表達教學中的重點、難點，將隱性知識上升為顯性知識。網絡教學資源數量急劇增長，同時資源分布分散，共享率低，重復建設嚴重，組織不合理，用戶需要花費大量的時間查找所需的資源。另外，教學資源需要很大的存儲空間，對于學校來講，需要花費昂貴的資金購買存儲設備，并對其進行維護。而云計算的運用能夠很好地解決以上問題。

多媒體教學資源庫是為教學主體提供學習資源及教學支持服務。構建多媒體教學資源庫是以高校或省為單位，相關教育部門出資，將海量的教學資源集中起來，利用云的無限存儲能力，將教學資源放置在“云端”，并提供方便的資源檢索方式，供各大高校師生訪問。用戶無論是在辦公、學習或曰常生活，只要有需求就能調用存儲云中的教學資源，獲取服務，實現教學資源的共享。

多媒體教學資源庫的教學資源涵蓋媒體素材、案例素材、文獻資料、課件素材、學習網站、信息資源庫等多種形式，囊括文字、聲音、動畫、影像等多種表現形式，涉及各個學科各個年級，并以合理的組織方式將資源有序地組織起來，分門別類，讓用戶在最短的時間內找到所需的資源，方便教師備課。整個系統就是一個資源整合平臺，多個學科知識交流的中心。我們在使用、下載資源的同時，也應分享自己的資源，盡可能地將原來僅僅為本校、本地服務的教育資源鏈接到云端，轉化為云服務，推廣為更多的學校和教師提供服務，充分發揮教育資源的最大化價值，實現教育資源合理有效利用。

3 構建網絡教學平臺，促進師生的交流與溝通

網絡教學平臺是一個集成教學資源、學習資源和教學支持服務的一體化虛擬學習環境。在云計算教學環境下，通過采用云管理方式，隨時隨地將學習記錄同步到云端。從而使用戶在不同終端進行無差別的學習。學生可以隨時隨地訪問教學平臺，在線查看教師的電子教案或視頻教學；師生之間通過各種交流工具參與討論互動，進行自主性、建構性學習。

基于建構主義學習理論的教學平臺應包括學科前沿、學習工具、網上備課、資源共享、答疑討論、作業管理、試題庫等功能模塊，涵蓋從教學前到教學結束的整個教學過程的交流與活動。學科前沿主要提供該課程的簡介、專業前沿、最新動態；網上備課模塊主要是用于教師課前備課，填寫學習難點、重點等；教師可以將自己的電子教案和課件存放在資源共享模塊，講課時，可以在任何一個多媒體教室調用電子教案和課件給學生授課。學生可以隨時隨地下載教師共享的學習資源（如課程課件、講義及學習資料等），也可以將自己的學習資源存儲在教學平臺中。

教師可以通過教學平臺布置作業、批改作業，查看作業完成情況，展示優秀作業，提供課程要點、答疑、進行網絡考試等；學生可以通過網絡平臺討論問題，提交作業，隨時可以看到自己的作業成績及教師的評語，并進行網上復習。在教學的過程中，師生之間、學生之間通過答疑討論模塊進行同步或異步協作、討論。

四 結束語

基于云計算的多媒體教學實現了教學環境要素的信息數字化，將教學環境的各個要素整合在了一起，達到數據及資源的共享，為教師的教與學生的學帶來很大的便利。隨著云計算的蓬勃發展，如何在教學中按照用戶自身的需求定制云計算服務將是未來教育發展過程中值得思考與實踐的問題。在“云時代”環境下，我們應掌握教學的新理念和新方法，適應教育發展的需求，從而促進教育信息化的快速發展。

編輯：李婷