開源環境對本科教學現狀研究及“云課堂”技術的平臺構建

焦媛

摘 要： 隨著計算機技術和網絡技術的飛速發展，教育信息化已經受到政府、社會以及相關領域人員的高度重視。本文就開源環境對本科教學現狀及教學方式進行研究，希望對我國教育事業有所助益。

關鍵詞：開源環境 云課堂 本科教學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）05-0185-01

一、傳統課堂教學方式存在的問題

無論是普通教室還是機房，教學還是以教師為主，學生更多的是被動的接受知識，這種“填鴨式”的教學方式不能有效激發學生的興趣和積極性，尤其面對較難的知識時，學生易產生畏難心理，消極怠工，形成惡性循環，自己學不到知識，也嚴重影響教師的積極性，后續課程的開展難以為繼，這是兩種教學形式存在的共同問題，同時，這兩種教學方式又因其特點呈現出不同的問題，值得探討。

二、機房實驗室使用現狀及“云課堂”的問卷調查結果與分析

1.調查對象

本次調查的樣本是我院各專業各年級學生，樣本類型為隨機選取。截止調研結束，調查學生共322名。

2.研究內容

為了調查機房實驗室使用現狀和學生對“云課堂”應用的興趣，筆者設計了《關于“云課堂”問卷調查》，從以下三個方面進行了調查：學生使用機房的基本情況、學生使用機房存在的問題、學生對“云課堂”的興趣度。

3.重點問題結果分析

3.1學生現在使用的手機有98%以上都為可以安裝智能應用的智能手機，結果如圖1所示。這是“云課堂”建立的先決物質基礎。

3.2現在上課使用手機的學生比率也居高不下，如圖2所示，有74%的學生承認有過上課習慣性看手機的經歷。據課下了解，學生看手機不一定是真的有重要的事務，而是習慣使然。所以，我們對于這種不良習慣不能聽之任之，要利用我們的課堂優勢和管理手段加以引導，引導學生將習慣“用手機玩”糾正為“用手機學”。

3.3在“如果手機中可以安裝有關課程的內容，是否有興趣下載并使用？”和“上課時若可以直接使用手機應用來觀看課程同步課件、重點、習題，您覺的怎么樣？ ”兩道題目中，學生“有興趣”和“非常期待”的比例非常高，這為“云課堂”的應用開發奠定很好的學生基礎，如圖3、圖4所示。

三、以開源環境為基礎的課程建設模型研究改革方案

云計算的出現為高校及“云課堂”建設提出新的建設方案，目前許多高校計算機硬件設備落后，配置較低，學生個人研究資料保密性差。而云技術能利用虛擬化技術構建虛擬化資源池，快速部署云端的資源以獲取服務，動態組織異構資源，構建不同的應用環境，將存儲空間等資源共享，杜絕資源的浪費，達到效益最大化。

1.減少初期投資，降低信息化基礎設施的投資風險。尤其對計算機等專業的學生，筆記本電腦已成為大學學習的標準配備，所以，在專業機房的建設中，只需要提供最基礎的電源及網線，學生可以自行帶筆記本電腦來機房，從而減輕實驗室面臨的硬件建設資金不足問題。

2.資源優化，提升資源利用率。基于云服務器，系統建立在有一定規模的廉價服務器集群之上，通過基礎設施與應用程序的協同構建達到最大效率利用資源目的，如圖5所示。

四、采用云技術的課堂教學提供了多種新功能，相比傳統教學模式，有了巨大的變化，也帶來了巨大的優勢，如果使用得當，就能有效實現“翻轉課堂”，解決前文提到的各類問題

1. “云課堂”技術的平臺構建總體思路

按照云的三層結構模型來設計，基本思路為：首先，在IaaS層利用OpenStack構建一個云基礎設施，為所有上層服務或應用提供虛擬機和云存儲服務。其次，在PaaS層利用Sakai 系統和Hadoop/Mahout平臺來構建云課堂的核心業務邏輯，并以服務的方式向上或對外提供調用。最后，在SaaS層，通過調用PaaS層或IaaS層的服務，實現面向不同類型用戶終端的云課堂視圖。

2.“云課堂”技術的平臺構建體系結構

綜合以上討論，基于開源技術的云課堂平臺體系結構如圖6所示。

從上圖可看出，該體系由3個云服務層加上用戶訪問終端共4部分構成。各部分具體功能介紹如下：

2.1教育云IaaS 層作為云計算的核心服務，IaaS層主要提供硬件基礎設施服務，為用戶按需提供虛擬化的計算、存儲和網絡等IT資源。需要強調的一點是，教育云IaaS 層同時也可為除云課堂以外的應用，如云管理、云空間等提供統一的基礎設施服務。

2.2云課堂PaaS層在本文所提的云課堂體系中，擬通過抽象云課堂的核心業務邏輯，以服務的方式部署在PaaS層，目標是打造成云課堂的公共服務，對上層應用或第三方系統提供統一的PaaS級別服務。

2.3云課堂SaaS 層

通過服務的聚合實現統一的云課堂視圖，直接面向用戶提供服務。同時，可在SaaS 層為面向不同類型的用戶終端定制應用。

2.4用戶訪問終端

云課堂支持多種學習情景和主流終端接入，包括云端教室、PC 機、筆記本、Pad 和手機等。

利用當今流行的“云技術”打造全新的“云課堂”，為師生創建一個實時開源環境下的網絡互動課堂，通過實時課堂過程管理，不僅能夠有效提升學習效果，更滿足了高校學生大知識量的需求。