公有云平臺在信息學科教育實踐中的應用研究

何輝++龔成瑩

摘 要： 本文針對當前信息學科教育教學中存在的問題，闡述共有云計算平臺這一新技術在高校信息學科教育實踐中的應用，通過調查研究、加工整理、實際測試、總結應用等步驟進行具體研究，最終建立云資源門戶，取得階段性的研究成果，旨在更好地提高高校信息學科的教學水平，使這一學科變單純的學府式教育為與工程應用實際接軌。

關鍵詞： 信息學科 公有云彩 教育實踐 工程應用

信息類學科是目前社會需求量大、適用性強、對實踐要求較高的學科，近年來，信息學科在科學研究和工程應用領域得到高速發展，但是在信息學科的教育領域，仍存在教育教學與工程應用脫節的現象，尤其是應用型的高等院校，本應更注重與信息學科的工程應用結合，但由于種種原因，信息學科的高校學生普遍沒有達到社會所要求的工程應用水平。云計算借助信息學科的高速發展快速成長[1]，同時也為信息學科的教學實踐帶來巨大的機遇和變革。基于公有云平臺的開放式網絡課程（如學堂在線、網易公開課）、開放式開發平臺（如新浪SAE）、源代碼云平臺（如github）、辦公云平臺（如ZOHO）、物聯網云平臺（如YeeLink）等創新應用為信息學科的教學提供了極大的方便。借助云計算的強大優勢，將傳統信息學科的教學實踐逐步遷移到云計算平臺已成為信息學科教學的方向之一。云計算與信息學科已經形成相輔相成、相互促進的關系，對公有云計算平臺在信息學科教育實踐中的應用展開研究不僅能夠更好地提高該學科的教學實踐水平，而且能夠為學校節約教育成本。

1.研究內容

云計算給教育領域帶來了一縷清風，創新地對云計算這一新技術在高校信息學科教育實踐中的應用進行了研究，旨在更好地提高高校信息學科的教學水平，使這一學科從單純的學府式教育實踐向工程應用領域轉移，與實際接軌，與先進的技術接軌，真正促進教育的發展。將最新的信息技術引入學科的教育實踐活動，蘊涵著豐富的研究內容，主要研究公有云平臺在信息學科教育實踐中的應用，對云計算的本身技術并不多做討論[2]：（1）信息學科教育實踐現狀與問題調研；（2）信息學科教育相關公有云平臺的調研；（3）探索云平臺在教育實踐中的應用；（4）對典型的云平臺教育應用進行推廣應用；（5）總結公有云平臺對信息學科教育實踐的促進作用。

在本課題的研究過程中，要科學規劃，合體安排研究計劃，如圖1所示。

圖1 研究內容計劃

以上課題研究的具體內容中，我們認為該課題選題需要突破的難點有以下兩點：（1）總結當前成熟、可以合理運用于信息學科教學實踐中的云計算平臺；（2）重視教育教學與工程實踐的有機結合。

開放、共享是云計算的基本思想，也是信息學科教育教學的發展方向，公有云計算的平臺應用范圍比較廣泛，課題主要關注與高校信息學科教學相關的云計算平臺，并對其在教育實踐中的應用進行研究。研究公有云計算平臺在高等院校信息學科教育實踐中的應用，歸納總結出相關的云計算平臺，探索這些平臺在教育實踐中的使用范圍和具體用法（主要是一些創新應用），研究公有云計算平臺對教育實踐的促進作用，最終目的是提高高校信息學科的教學實踐水平。

2.研究過程

研究過程共分三個階段進行：

第一階段：2013年6月——2014年6月，對信息學科教育實踐現狀與問題調研，對信息學科教育相關公有云平臺的調研；

第二階段：2014年6月——2015年3月，實施計劃內容，課題組成員在前期調研和測試的情況下，根據適用情況，在教育實踐活動中將公有云平臺等引入理論和實踐教學，進行嘗試、實踐和總結；

第三階段：2015年3月——2015年12月，加工整理教學實踐情況，總結材料，撰寫結題報告、成果應用。

根據研究計劃，課題組對適用于信息學科教育教學的相關公有云平臺開展調研工作，通過申請賬號、親自測試、教學應用方式，對相關平臺進行實際測試，主要測試的典型平臺包括但不限于下列云平臺：（1）網絡課程云資源——網易公開課；（2）學堂在線（學堂云）；（3）實驗云——實驗樓；（4）新浪云平臺——SAE；（5）物聯網云——Yeelink。

在前期調研和測試的情況下，根據所選擇的公有云計算平臺的適用情況，在教育實踐中將公有云平臺等引入理論和實踐教學，進行嘗試和實踐，在《手機應用開發》課程中利用“實驗樓”平臺提供的Android云端開發環境，要求學生申請“實驗樓”云平臺的賬號，布置任務，在線編程，在瀏覽器打開的虛擬環境下進行程序的調試和驗證，達到良好的教學效果，也使學生感受到在線實驗的魅力。在該《嵌入式操作系統》的授課過程中，我們建議學生利用課余時間參考學習公有云課程中的相關課程，與我校的課程進行對比學習，增長見識。在實踐環節，原計劃利用實驗室的服務器為每個學生建立一個Linux普通權限的賬號，但是由于學校實驗室的服務器是Windows環境，并且配置較低，沒法實現課程的設想。在這種情況下，授課教師經過查詢對比，選擇在實驗樓云平臺上讓學生進行Linux操作系統的學習。

《Web應用開發》課程是信息學科的專業課程，課程內容包括HTML超文本標識語言、JSP動態網頁設計、MySQL或SQL Server數據庫設計的內容，這是一門綜合性的課程，要求學習者配置好Java環境、Tomcat服務器、數據庫服務器和數據庫系統的管理工具，這給學習本身帶來煩惱，許多時候，學生僅僅是配置環境就花費了大量的精力和時間。

針對課程特點，主講教師在授課過程中引導學生使用新浪或者阿里的云計算平臺，鼓勵學生申請云服務器空間，在授課過程中授課教師也采用在云平臺上部署程序的方法，引導學生與Web開發工程實踐的實際相結合。除了上述課程，課題組還在《嵌入式系統設計》、《物聯網導論》等課程中利用到Yee Link云[3-4]，這些都為信息學科的教學實踐提供了新的思路和方法。

3.研究成果

根據課題研究方案的任務和要求，課題組在較廣泛測試、充分研究的基礎上，取得了階段性的成果。

（1）對當前成熟、可以合理運用于信息學科教學實踐中的云平臺進行歸納總結。如前文所敘，在所授課程和實踐環節充分利用主流云平臺的優點，并行之有效地引入授課內容的理論環節或者實踐環節，并且專門設計了信息學科云平臺教育資源網站，在Web上對各信息學科相關云平臺進行了分類和展示，如圖2所示，網站對所調研、實踐的云平臺進行了分類，即課程云、實驗云、實踐云、物聯網云四種，其他的還在陸續的調研實踐中[5]。

圖2 云資源網站

（2）利用好公有云平臺，在學科競賽上取得了比較好的成績；在2012年全國信息技術大賽中，所指導的參賽作品“校園一機通”采用新浪SAE作為程序代碼和數據的運行平臺，在云端存儲數據，手機端使用Android進行，最終獲得國家二等獎。2014年全國高校移動互聯網應用開發創新大賽中，所指導的參賽作品“基于Android的物聯網網關”創新的將無線傳感網與Yeelink云平臺結合起來，最終獲得了國家三等獎的成績。2015年甘肅省首屆青年APP大賽中，所指導的參賽作品利用阿里云平臺部署數據，所完成作品最終獲得了省級三等獎。

（3）努力促進該學科的教育實踐向工程應用領域轉移，與實際接軌，與先進的技術接軌。

通過研究和教育實踐，根據高校信息學科的課程體系和實踐要求，對相關云計算平臺進行具體實踐，鼓勵項目組教師與學生使用開放平臺，一些課程的實踐環節可以轉移到公有云計算平臺上，如網頁設計、Web數據庫技術等課程，使學生在接受計算機科學教育的同時與計算機工程應用進行接軌，倡導師生共同參與，倡導開放、共享的教育思想，使學生成為利用云計算進行信息學科教育實踐的主體。

借助云計算的強大優勢，將傳統信息學科的教學實踐逐步遷移到云計算平臺已成為信息學科教學的方向之一。云計算與信息學科已經形成相輔相成、相互促進的關系，對公有云計算平臺在信息學科教育實踐中的應用展開研究能夠更好地促進該學科的教學實踐水平，促進學校教學理念的更新與教學模式的創新，促進全員利用網絡信息手段進行教學，深化教學改革，提高學生的工程實踐和創新能力。

參考文獻：

[1]張婕.基于云計算的教學資源共享體系的研究與實現[D].淮南：安徽理工大學，2012.

[2]陳新，王海芹.基于云計算的學習共同體平臺的設計與應用[J].科學大眾（科學教育），2015（01）：44-45.

[3]邱春紅.基于GAE云計算的教學資源共享平臺的構建[J].智能計算機與應用，2014，4（2）：106-108.

[4]李凱.基于Yee Link物聯網平臺的校園環境監測系統的設計[D].保定：河北大學，2015.

[5]羅桂聯.基于云計算的教學資源共享方案[D].廣州：廣州大學，2013.

基金項目：甘肅省“十二五”教育科學規劃課題（GS[2013]GHB 0938）；蘭州工業學院教學改革研究項目（2013-17）。