線上線下融合的計(jì)算機(jī)類實(shí)踐實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)的探討*

蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 唐毅 潘楊

疫情防控期間，針對(duì)高校實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)的現(xiàn)狀與問(wèn)題，借助eDaaS系統(tǒng)，通過(guò)3桌面2平臺(tái)1中心的建設(shè)模式，構(gòu)建線上線下融合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，解決了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的使用瓶頸，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化定制的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，構(gòu)建了多元化實(shí)訓(xùn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系，從而提升了學(xué)生探索式學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

自新冠疫情以來(lái)，全球經(jīng)濟(jì)受其影響巨大，很多國(guó)家已相繼選擇“躺平”，而中國(guó)無(wú)非是控制得最好的國(guó)家。但因其形勢(shì)嚴(yán)峻，高校教學(xué)工作也再次受到影響，大部分學(xué)生未能返校，已經(jīng)到校的學(xué)生也只能處于封校狀態(tài)，實(shí)踐類課程教學(xué)影響較為嚴(yán)重。

2021年春季，教育部舉辦的關(guān)于《介紹2021年春季學(xué)期學(xué)校疫情防控和教育教學(xué)工作有關(guān)情況》的發(fā)布會(huì)上，教育部高等教育司司長(zhǎng)吳巖表示，如今,以線上、線下相融合的教育形式已經(jīng)成為高校教學(xué)的新常態(tài)，線上教學(xué)不只是應(yīng)急之舉，線上與線下教學(xué)相融合將成教育新形態(tài)[1]，為高校實(shí)踐教學(xué)開(kāi)拓新的篇章。

在疫情防控期間，一方面現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)室資源閑置，實(shí)踐教學(xué)由于防控要求無(wú)法在線下開(kāi)展，高價(jià)購(gòu)買(mǎi)的正版軟件無(wú)法發(fā)揮作用；另一方面學(xué)生計(jì)算機(jī)因?yàn)橄到y(tǒng)環(huán)境不匹配，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境不一致，實(shí)踐教學(xué)學(xué)習(xí)效果無(wú)法保障。傳統(tǒng)的線下實(shí)踐教學(xué)管理組織模式亟待解決，以適應(yīng)持續(xù)波動(dòng)的疫情形勢(shì)。

1 計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)和管理的現(xiàn)狀

近年間，計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)的教學(xué)環(huán)境建設(shè)一直在不斷的更新和完善，各高校都在逐步采用桌面云替代傳統(tǒng)PC的采購(gòu)，建設(shè)的場(chǎng)景也逐步由公共機(jī)房、專業(yè)機(jī)房過(guò)渡到了個(gè)性化教學(xué)場(chǎng)景的規(guī)劃與管理。相較于傳統(tǒng)PC，桌面云的實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)具備按需靈活部署實(shí)訓(xùn)環(huán)境、新舊機(jī)房統(tǒng)一平臺(tái)管理，線上快速維護(hù)，系統(tǒng)快速更新等優(yōu)勢(shì)。隨著桌面云的進(jìn)一步發(fā)展，其建設(shè)模式也已經(jīng)從基于單純場(chǎng)景的項(xiàng)目建設(shè)過(guò)渡到基于復(fù)雜場(chǎng)景、多期建設(shè)等多元化建設(shè)需求。各高校可以根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和經(jīng)費(fèi)投入情況，定制場(chǎng)景及選用VDI、VOI或者IDV的不同架構(gòu)桌面。

盡管通過(guò)應(yīng)用桌面云技術(shù)，計(jì)算機(jī)類實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境有了明顯改善，但對(duì)于發(fā)展線上線下融合教育而言，桌面云技術(shù)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境還是著重在機(jī)房基礎(chǔ)使用環(huán)境和機(jī)房管理水平的提升上，與實(shí)訓(xùn)教學(xué)密切相關(guān)的日常教學(xué)模式并沒(méi)有發(fā)生變化，依然遵循著傳統(tǒng)線下教育方式：即以課程課表為調(diào)度單元，以實(shí)訓(xùn)教室為課程開(kāi)展物理空間，以教室內(nèi)的桌面云環(huán)境為課程開(kāi)展實(shí)訓(xùn)環(huán)境，授課老師和學(xué)生需要在指定時(shí)間到達(dá)指定教室內(nèi)完成課程實(shí)訓(xùn)。機(jī)房環(huán)境的管理仍然遵循傳統(tǒng)的課堂還原模式，這種模式的好處在于維護(hù)方便、運(yùn)行安全，但是，也逐漸突顯出跟不上教學(xué)變化的不足，無(wú)法滿足多元化教學(xué)需求[2]。

以一個(gè)典型的Web項(xiàng)目開(kāi)發(fā)課程（網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)）為例，學(xué)生需要配置前端后端開(kāi)發(fā)環(huán)境、配置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器環(huán)境、配置Web服務(wù)器環(huán)境、配置部署測(cè)試環(huán)境，并且需要保證這些配置環(huán)境在整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)周期中持續(xù)可用， 并非簡(jiǎn)單的把數(shù)據(jù)盤(pán)的代碼拷貝到 U盤(pán)備份就可以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有的機(jī)房管理模式完全無(wú)法滿足以上需求。

除此以外，多元化的教學(xué)場(chǎng)景還包含有諸多課外實(shí)踐活動(dòng)，如創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，課程外的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境需求也日益增長(zhǎng)。而在課外，學(xué)生往往會(huì)缺少合適的課外實(shí)踐教學(xué)環(huán)境：（1）大型專業(yè)軟件學(xué)生自己安裝不了（自己電腦不具備條件或缺乏正版授權(quán)）；（2）需要多樣化的課外實(shí)踐環(huán)境（如Hadoop、單人多桌面、協(xié)同運(yùn)行）；（3）需要可以保留一定周期的課外實(shí)踐環(huán)境和數(shù)據(jù)等；（4）實(shí)踐過(guò)程無(wú)法跟蹤，實(shí)踐教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式有限。目前實(shí)踐教學(xué)的線上資源基本上都以視頻教學(xué)為主，結(jié)合MOOC等線上課程教學(xué)資源，學(xué)生的學(xué)習(xí)都已自主觀看為主，實(shí)際掌握的程度和教學(xué)效果評(píng)價(jià)困難。這些需求均無(wú)法基于現(xiàn)有固定式、還原式的課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，需要提供具備滿足學(xué)生課外實(shí)踐需要、可按需部署的多樣化實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。

綜上所述，“遠(yuǎn)程訪問(wèn)”“保持持續(xù)性”“按需部署”等實(shí)訓(xùn)教學(xué)新需求，已大大超出目前線下實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)所能提供的內(nèi)容。基于此，能否將線上線下實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境和資源進(jìn)行進(jìn)一步整合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，帶來(lái)實(shí)訓(xùn)教學(xué)新的發(fā)展變革，是當(dāng)下實(shí)訓(xùn)教學(xué)亟需尋求突破的重點(diǎn)。

2 線上線下融合教學(xué)解決方案

eDaaS平臺(tái)是面向高校線上線下融合教學(xué)的桌面云綜合解決方案，通過(guò)3桌面（VDI、VOI、IDV）+2平臺(tái)（融合資源管理平臺(tái)+融合資源服務(wù)平臺(tái)）+1中心（線上線下融合資源中心）的建設(shè)模式，覆蓋線上線下眾多場(chǎng)景的實(shí)訓(xùn)需要，在有效整合實(shí)訓(xùn)資源的同時(shí)，擴(kuò)展了實(shí)訓(xùn)資源的應(yīng)用場(chǎng)景及應(yīng)用模式[3]，并支持個(gè)性化的應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)建申請(qǐng)、審批和發(fā)布（如圖1所示）。

2.1 線上無(wú)縫銜接線下，不來(lái)機(jī)房亦可實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)

實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源中心可以根據(jù)不同專業(yè)和班級(jí)的教學(xué)需要，將教學(xué)課程所需環(huán)境以場(chǎng)景桌面的形式發(fā)布，一般將課程環(huán)境需求相近的場(chǎng)景合并為一個(gè)桌面發(fā)布，創(chuàng)建3～5個(gè)不同需求下的公用場(chǎng)景桌面。線上使用時(shí)，教師和學(xué)生僅需要進(jìn)行用戶身份認(rèn)證（可以是教師/學(xué)生證ID）后，與線下選擇教室上課一致，只要網(wǎng)絡(luò)可達(dá)，不來(lái)機(jī)房亦可完成實(shí)訓(xùn)課程。此類課程桌面的數(shù)據(jù)在下課后會(huì)統(tǒng)一還原為初始狀態(tài)，以保證其他專業(yè)和班級(jí)同學(xué)的正常使用。

2.2 構(gòu)建項(xiàng)目型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑵M足實(shí)訓(xùn)環(huán)境特殊需求

面向特定的群體（項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)）發(fā)布不還原的桌面，根據(jù)指定該桌面的開(kāi)始時(shí)間和回收時(shí)間，定向發(fā)布可以持續(xù)保持系統(tǒng)設(shè)置和項(xiàng)目數(shù)據(jù)的系統(tǒng)桌面，使用時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)保留，到期后回收（這個(gè)時(shí)間的周期推薦設(shè)置不超過(guò)半年，以滿足團(tuán)隊(duì)需求，具體項(xiàng)目數(shù)據(jù)可以上傳至文件服務(wù)器，做更長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)保留）。通過(guò)這種方式，滿足實(shí)訓(xùn)周、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等多元化教學(xué)需要。

2.3 按需的桌面申請(qǐng)服務(wù)，提供個(gè)性化桌面服務(wù)

實(shí)踐教學(xué)資源中心的桌面庫(kù)可以面向全體學(xué)生開(kāi)放，教師或?qū)W生可以申請(qǐng)創(chuàng)建單個(gè)或多個(gè)課外實(shí)驗(yàn)環(huán)境。創(chuàng)建出的課外實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在回收前專屬于申請(qǐng)的用戶，使用到期且不再續(xù)約則會(huì)由系統(tǒng)自動(dòng)回收再分配。這是針對(duì)特殊科研需求的，在桌面庫(kù)中不具備所需的開(kāi)放模板的情況下，平臺(tái)提供的桌面定制申請(qǐng)服務(wù)，以滿足創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的個(gè)性化需要。

2.4 隨時(shí)隨地的線上訪問(wèn)接入，保障線上線下一致的體驗(yàn)

學(xué)生可以在校內(nèi)、校外任何地方，通過(guò)PC或者筆記本等終端設(shè)備接入服務(wù)桌面，實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)桌面環(huán)境通過(guò)實(shí)踐教學(xué)資源中心，通過(guò)云端統(tǒng)一提供服務(wù)[4]。解決了學(xué)生個(gè)人終端設(shè)備差異大、兼容性不穩(wěn)定的問(wèn)題。提供統(tǒng)一的桌面服務(wù)模板庫(kù)，通過(guò)選擇不同模板，解決開(kāi)發(fā)編譯環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、軟件許可等問(wèn)題。提供專業(yè)的3D應(yīng)用環(huán)境、科研環(huán)境，讓學(xué)生在線上獲得與線下一致的高性能體驗(yàn)。隨時(shí)隨地的接入可以為進(jìn)一步開(kāi)放個(gè)性化學(xué)習(xí)提供支撐，學(xué)生可以自主選擇學(xué)習(xí)時(shí)間和地點(diǎn)，服務(wù)桌面的穩(wěn)定性能，支持了分散式的學(xué)習(xí)模式，以很好的應(yīng)對(duì)疫情波動(dòng)形勢(shì)下隨時(shí)變化的防控防疫政策。

3 線上線下融合教學(xué)優(yōu)勢(shì)

線上線下融合教學(xué)不僅是把線上教育作為線下教育的必要補(bǔ)充，也不只是線上線下教育的簡(jiǎn)單相加，而是通過(guò)利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、人工智能等新技術(shù)重組教育流程，在規(guī)模化教育的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化培養(yǎng)，這也是教育未來(lái)發(fā)展的方向[5]。線上線下融合教學(xué)是把信息技術(shù)深度融入課程教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、效果評(píng)價(jià)的完整流程，推動(dòng)教育向服務(wù)供給的轉(zhuǎn)型，是對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式的深度變革，有利于終身學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)，可以在一定程度上改變線下教育不均衡發(fā)展的現(xiàn)狀，充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)教育資源的潛力。

通過(guò)線上線下融合教學(xué)平臺(tái)，實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源更多是以服務(wù)的形式提供，學(xué)生不必再到達(dá)機(jī)房即可獲得實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源，并且可以提供定制化服務(wù)的功能，能夠更加快速便捷，做到有效且充分的利用實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源，滿足復(fù)雜的、個(gè)性化的教學(xué)需求。

除了場(chǎng)地、實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源、學(xué)生學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)手段更加豐富以外，線上線下融合教育還會(huì)重構(gòu)師生關(guān)系。學(xué)生可以選擇教師，教師也能夠選擇學(xué)生，師生在線上線下都存在雙向選擇與自由組合的關(guān)系，學(xué)生不僅可以選擇不同課程的不同授課教師，還可以在同一課程中選擇不同的線上、線下教師組合。尤其是在疫情防控期間的“互聯(lián)網(wǎng)+”、挑戰(zhàn)者杯等大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等課外實(shí)踐需求下，雙向選擇的可能性，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性[6]。

此外，線上線下融合教學(xué)平臺(tái)的系統(tǒng)管理還可以提供精準(zhǔn)伴隨的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)結(jié)果。通過(guò)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、課程教學(xué)反饋、實(shí)踐教學(xué)操作、實(shí)踐過(guò)程記錄、實(shí)踐教學(xué)資源申請(qǐng)、實(shí)踐結(jié)果上傳等綜合數(shù)據(jù)采集，匯聚形成個(gè)人教育大數(shù)據(jù)，所有的學(xué)生可以匯總成為包括學(xué)生成長(zhǎng)數(shù)據(jù)、學(xué)校運(yùn)行數(shù)據(jù)、教育資源配置、使用情況等綜合數(shù)據(jù)，既能滿足對(duì)學(xué)生個(gè)體成長(zhǎng)的縱向追蹤，建構(gòu)學(xué)生的學(xué)業(yè)成長(zhǎng)軌跡，又能將無(wú)感測(cè)評(píng)和嵌入式評(píng)價(jià)相結(jié)合，徹底改變簡(jiǎn)單以考試或?qū)嵺`成果作為唯一標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)模式，提升教學(xué)評(píng)價(jià)的針對(duì)性和有效性。通過(guò)對(duì)各方面綜合大數(shù)據(jù)的采集、挖掘、分析和反饋，全面、精準(zhǔn)、及時(shí)地促進(jìn)線上線下教學(xué)融合改進(jìn)，走向大規(guī)模個(gè)性化教育的新領(lǐng)域。