基于云平臺的高職網絡專業實訓教學體系研究

詹增榮 陳長輝

高職教育是以就業為導向，以培養技能型人才為目標，注重培養學生實踐能力。高職網絡專業是一門綜合應用學科具有實用性、實踐性、工程性等特征。因此實訓教學對于網絡專業是極其重要的教學模式。近年來，許多教學改革都通過增加實驗實訓的課堂比例來實現理論與實踐的聯系，從而提高學生的動手能力和創新能力。然而，在實際教學中，由于實訓建設成本高、設備老化快、實訓資源不足等原因使得實訓教學難以開展，從而直接影響了教學效果。另外，由于時空受限和管理的復雜性所導致實訓資源利用率低下和實訓教學模式單一問題也直接影響了實訓教學質量。

實訓教學作為高職教育的一個關鍵的教學環節，對學生的實踐能力、創新能力培養方面起著不可忽視的作用，當前實訓教學中，由于各種原因已表現出諸多的不適應與滯后，成為了制約實訓教學開展和提高的屏障。為此，迫切需要通過引入新技術和方法來加強實訓教學管理、實現實訓資源利用最大化、提高人才培養質量，建立符合學科特點和培養要求的實訓教學模式。本文提出基于云計算平臺的實訓教學模式，將先進的云技術引入到實訓室建設和實訓教學中能有效地降低實訓成本、提高實訓設備利用率、改進實訓教學模式，從而實現實訓教學的信息化與網絡化，進一步提高教師的教學水平和學校教學質量。

一、國內外相關研究

在云計算技術發展之前，計算機領域為了提高計算效率和降低計算成本，先后提出了網格計算、分布式計算、效能計算等技術來充分利用計算與存儲資源。“云計算”技術的提出很快得到了廣發的認可和關注。因為它作為是一種有效的、清晰的商業計算模型，使得許多計算任務大的工作可以分布在大量計算機構成的資源池上，從而方便用戶能夠按需獲取計算力、存取空間和信息服務[1]。云計算的基本原理是將用戶所要用到的程序和資源存儲并運行在大規模服務器集群中，從而簡化客戶端終端的功能，即將很多復雜的功能都轉移到云端上去完成。云計算具有虛擬化、超大規模、高伸縮性、高可靠性、高通用性、按需服務、極其廉價等特征[1]。它利用網絡端多個共享的服務器實時的為計算機等設備提供所需資源、軟件和數據[2]。云計算的服務模式包括了基礎即服務（Infrastructure as a Service，IAAS）、平臺即服務（Platform as a Service，PAAS）和軟件及服務（Software as a Service，SAAS）等多種模式。IAAS模式以一種外包的形式將資源租賃給用戶，使用戶不用去購買服務器，只需要根據自己的需求去租用即可。PAAS則為有特定需求的用戶提供相應的平臺，而SAAS則使得用戶在網絡上可以使用自己想要的軟件功能。亞馬遜(Amazon)是最早推出的簡單存儲服務(Simple Storage Service，S3)和彈性計算云(Elastic Compute Cloud，EC2)的企業，它的商業模式的出現標志著“云計算”進入了一個新階段。而谷歌(Google)公司一直致力于推廣它的核心技術，包括了Google File System（GFS）、MapReduce、BigTable等，這些核心技術是它為用戶進行海量數據處理服務所用的基礎的應用引擎。IBM則在2007年推出了“藍云”（Blue Cloud）計算平臺，通過采用了xen，Power VM虛擬技術和Hadoop技術來幫助客戶構建所需要的云計算環境。微軟推出在Windows操作系統上Azure云也具有很好的商業模式。

云計算再教育領域一直以來都受到了產廣泛關注。Google在2006啟動了云計算學術合作計劃，并先后與麻省理工學院、斯坦福大學、卡耐基梅隆大學、清華大學等高校建立合作關系推動云計算的普及和理論研究。通過這項計劃來幫助高校的研究者方便的利用Google和IBM的云計算資源，搭建出各種創新性的應用。清華大學參在該項計劃中與google合作開設“大規模數據處理”[3]。2009年底， IBM與北京工業大學合作開發了中國首例科教云--北京工業大學云計算實驗平臺[4]，并做為北京工業大學十一五重點建設項目之一。

隨著云計算技術發展，在教育教學中被應用的越來越廣泛。2009年，黎加厚教授正式提出了“云計算輔助教學”(Cloud Computing Assisted Instructions， CCAI)概念來提高教學質量[5]。許多學者也紛紛就云計算輔助教育教學上進行了深層次的研究，并開展了相應的項目實踐來證實“云計算”可以應用于教學管理、學生交流與管理、實訓室建設與管理等方面[6]。張林等認為應用云計算技術可以搭建個性化的學習環境[7]；林瑜華研究了基于云計算的實驗教學環境改革模式及協作學習模式[8]；吳彥文則探討了基于微軟云平臺的實驗學習系統的設計與實現[9]；楊國賓就基于云計算的高職教學模式改革進行了探討[10]。

二、基于云平臺的網絡專業實訓教學體系

云計算技術的發展和優勢給高職教育教學創新帶來的新的思路。如圖1所示，基于云計算的網絡專業實訓教學體系包括了實訓資源的虛擬化、實訓課程的云平臺建設、基于云平臺的實訓教學模式改革、基于云平臺實訓教學管理等多個方面。

圖1 ：基于云計算的實訓教學體系

（一）實訓資源虛擬化

虛擬化技術是云計算的基礎，在實訓教學中，實訓資源的虛擬化可以通過分析與研究當前已有的實訓資源的情況，結合主流的云平臺軟件如VMWARE、OPENSTACK、CloudStack來選擇制定服務器、存儲設備資源的虛擬平臺。針對網絡專業實訓相關的交換機、路由器、防火墻等設備，可以結合思科和銳捷等品牌廠家的連接器設備及平臺實現網絡設備的虛擬化，并制定設備虛擬化相關的接口標準。

軟件及文檔資料等資源則可以通過云存儲、云備份與分發的技術來實現資源快速獲取，同時又保障資源的安全性等，從而為后續實訓教學的云平臺提供服務。

（二）實訓課程云平臺建設

不同的專業課程具有各自的特點，仔細研究與分析當前網絡專業課程體系所涉到的實訓任務后，整合課程已有的資源如網絡課程資源、精品共享課程資源，針對不同的課程建立相應實訓云平臺。以“WEB開發”課程為例，在教學過程中，通過云存儲技術備份已經部署和配置好的開發環境，不僅可以節省課堂教學的時間，也方便學生在課后繼續進行相關的實訓練習。

（三）基于云平臺實訓教學模式改革

云計算的出現使得傳統的局限在實訓室內的教學方式發生了較大的變化，通過整合已有的實訓資源并部署到云端已經可以讓學生脫離教室進行在線的、移動的學習。為此，在新的云實訓環境中，應該有效利用云計算的優勢來實訓教學的改革與創新，從而更好的提高實訓質量。

首先，云計算讓自主學習模式變得更加可行和靈活。在歐美等國家，如英國，學生課程學習的時間是有嚴格的規定的，并且作為考核的標準之一。很多課程在課后自主學習的時間要求甚至遠遠超過了課堂。而在國內的實訓教學里，由于實訓條件等原因很難要求學生在課后進行自主學習，但是云計算使得很多資源、設備都可以通過云平臺自動獲得從而為這種教學模式提供了一個可行思路。因此，利用云平臺的優勢可以為網絡專業課程提供自主學習的教學資源和設備資源，使得學生可以進行自主學習，教師可以實施在線評價等。自主學習的模式的內容主要包括了：（1）自主學習目標與內容制定。（2）自主學習的方法的制定。（3）自主學習評價標準的制定。

其次，基于云計算實訓教學平臺可以有效發揮協作互動實訓教學模式。如同傳統的實訓教學中學生分組，基于云計算的協作實訓教學模式指的是教師根據學生的特色靈活的組建不同的學習共同體。并且由于云計算的跨區域特性，教師可以根據實訓任務的需求，將企業工程師一同納入到這個共同體來進行實訓，從而形成學生、教師、企業工程師的三方協作的實訓過程。為此基于云平臺的協作實訓教學包括了教學的過程的設計、教學互動的方案設計，以及在這種實訓云平臺下，基于教學過程的教學評價的設計。

最后，云實訓平臺使得工學結合教學模式成為可能。借助于云實訓平臺，高職院校可以與行業企業進行深度合作，達到“校中廠，廠中校”的效果。這種教學模式的改革可從從校企合作課程出發，通過研究與分析企業的項目內容，有效的將企業的實戰項目引入到云平臺作為實訓項目，以及為企業提供云平臺入口，通過借助云平臺讓學生參與到企業的實際項目中。

（四）基于云平臺的實訓教學管理

基于云計算的實訓教學方法將大大提高教學的靈活性和學生培養的質量，但由于實訓平臺對外開發，也給實訓資源管理提供的新的挑戰。其包括了實訓計劃的制定，實訓教學的安排，以及實訓教學質量的管理與控制等。因此，需要通過對實訓資源進行量化，并制定實訓過程的管理辦法，來保障實訓資源的有效、安全的為實訓教學服務。

四、結論

本文提出的基于云計算的網絡專業實訓教學體系為高職院校網絡專業實訓教學提供一個基于云平臺的可行的方案。該方法不僅能很好的整合實訓資源為專業學生提供了靈活的自主學習實訓環境，也為實訓教學提供了更多創新的教學模式，從而提高了專業人才培養質量。基于云計算的實訓平臺解決了時間和地點管理等方面的限制，大大提高實訓資源的利用率。通過搭建云計算實訓平臺將有效解決當前實訓建設存在著建設成本高、周期長甚至重復建設等問題。

[1]劉鵬.云計算(第二版)[M].北京：電子工業出版社，2012：1-6.

[2]D. Krissi， “Distinguishing cloud computing from utility computing.” [Online].Available： http：//www.ebizq.net/.

[3]王萍，張際平.云計算與網絡學習[J].現代教育技術，2008(11).

[4]程鴻.科教云落戶北工大“計算”以服務為目標[EB/0L].2009(12).http：//www.eioage.eom/art/200912/87541.htm.

[5]黎加厚.云計算輔助教學[M].上海：上海教育出版社，2010：11-14.

[6]張向陽.基于“云計算”的教學資源平臺構架與應用功能研究[J].煤炭技術，2012，31(1)： 39-41.

[7]張林.從教學平臺到學習平臺：以軟件工程平臺為例[J].現代 教育技術， 2011，21(2)：103-107.

[8]林瑜華.云計算環境下高校實驗教學模式的創新與實踐[J]. 實驗室研究與探索，2011，30(8)：271-273.

[9]吳彥文. 基于微軟云平臺的實驗學習系統的設計與實現[J]. 計算機工程與設計，2013-04：1297-1301.

[10]楊國賓.基于云計算的高職教學模式改革初探.北京 電子世界.2013(11).