基于SPOC的“云計算開發與運維”課程線上教學實踐

關輝，沈萍萍

（蘇州市職業大學，江蘇 蘇州 215104)

近年來，隨著云計算、大數據、人工智能等新興技術的迅猛發展，很多學校都陸續開設了云計算專業或在計算機網絡、大數據等相關專業中開設了云計算課程。“云計算開發與運維”作為云計算技術的核心課程，操作實踐性較強，通常安排在理實一體化教室進行教學。但是這兩年由于新冠肺炎疫情防控的需要，學生很長時間不得不居家線上學習，給這門課的教學帶來了很大的挑戰。基于此，研究了在該課程的線上教學中運用SPOC，最大限度地將線上教學和線下教學的優勢結合起來，使學生在居家線上學習期間不僅能充分發揮個人學習的主觀能動性，還能有效訓練操作實踐能力，獲得較好的學習效果。

1 SPOC簡介

SPOC(Small Private Online Course)是小規模限制性在線課程的英文縮寫[1]，它與MOOC(Massive Open Online Course)大型開放式在線課程最大的區別在于SPOC是Small，小規模的，學生人數一般較少，限定了區域，一般是學校內選修了某門課的學生；而MOOC是Massive，大規模的，學生人數非常多，可以來自世界各地，一門課可以多達上百萬人同時學習[2]。由于MOOC受眾巨大，師生之間很難實現實時的互動交流[3]。因此，一種新型的教學模式SPOC最早被加州大學伯克利分校的阿曼德福克斯教授提了出來，并在加州大學、哈佛大學、麻省理工學院等全球頂尖名校不斷發展應用。SPOC實際上是一種結合了課堂教學與線上教學的混合式教學模式，教學過程除了教師在教學平臺上向學習者提供教學資源，學生通過平臺完成課程內容的學習外，教師會與學生有較多的互動，給學生較多的引導和反饋，與學生一起處理作業等任務。它結合了線上線下授課的優點，可以取得更好的教學效果[4]。SPOC的主要教學流程如下圖1所示。

圖1 SPOC主要教學流程

具體來說，教師首先需要在教學平臺上創建課程，設置教學團隊、班級，加入學生，發布教學公告[5]。然后根據課程教案和教學進度設置章節，定期發布課件、視頻教學資料，根據教學知識點建設題庫，布置作業、主題討論等活動。學生在學習清單的引導下按照節點和流程完成課件、視頻的觀看，完成作業和參與討論。教師授課可根據實際情況采用課堂授課或線上直播授課的形式，就主要的知識點和技能點進行講述和演示并處理學生學習中反映比較集中的疑問。最后的考核評價環節可以根據需要采用不同的考核方式，如：過程性考核、筆試、在線考試等，教學平臺上可以建設試卷庫，設置考核規則、總評方式等。

2 構建課程的SPOC線上教學

“云計算開發與運維”是學校在計算機網絡技術專業云計算方向大二期間開設的一門專業課程，該課程教學內容按照“1+X”云計算平臺運維與開發中級證書的能力要求進行設置。從認識云計算入手，逐步了解和熟悉開源云計算平臺OpenStack的體系結構、Docker容器、Kubernetes容器云平臺，以及公有云技術等，最終掌握私有云、容器云的搭建、部署和公有云的應用上云等技能，并能對云平臺進行配置、管理和維護。幫助計算機網絡技術專業的學生全面了解和掌握云計算平臺的構成、方案設計、部署、配置、管理和維護的全過程，使學生具備從事云計算系統運維、云計算系統開發工程師等職業崗位的能力。該課程實踐性較強，總學時96，周課時6，操作實踐內容約占一半以上。

2.1 線上教學平臺的準備

本課程線上教學平臺以學校廣泛使用的超星泛雅平臺為主，學生手機上一般都安裝有對應的“學習通”App。教師提前在平臺上創建好課程，加入班級學生。并選用QQ班級群和騰訊課堂作為輔助教學平臺，綜合運用，以充分發揮各平臺的優勢，保證教學環節的連續性和穩定性[6]。

2.2 線上教學流程安排

課前準備階段主要通過班級QQ群和學習通發布線上學習任務，學生按要求完成相關知識點、任務點課件和視頻的學習。課中階段教師首先在課前5-10分鐘學習通上發布簽到，在班級QQ群上提醒學生簽到并加入騰訊課堂。開始上課后通過騰訊課堂以在線直播的方式講解重要知識點，對課前學習內容中一些關鍵知識點進行補充講解，重要的操作技能進行在線演示。教學過程中可以在學習通上就一些知識點發布搶答、隨堂練習、主題討論等課堂活動，就學生提出的一些問題現場答疑。這樣不僅可以實時了解學生的掌握情況，還增加了師生互動，活躍了課堂氣氛，減輕了學生長時間在線學習的疲勞感。并且學習通還可以將學生參加課堂活動的情況記錄下來并按照提前設定的規則統計成平時成績，有效激發學生學習的積極性。課后階段教師通過學習通發布作業，以完成操作任務為主，要求學生按照題目要求和操作步驟完成操作任務并在指定的關鍵步驟點截圖粘貼至答題框。教師可提前建好題庫，定期維護，作業從題庫中抽取。教師在學生完成作業后需及時批改并在下次上課時進行點評總結。整個教學過程要突出以學生為中心的意識，引導、啟發學生實現自主思考、學習、探究，通過搶答、分組討論、課堂答疑等活動加強互動性，彌補線上教學的不足[7]。

“云計算開發與運維”課程線上教學具體流程安排如下圖2所示。

圖2 “云計算開發與運維”課程線上教學流程安排

2.3 線上實踐教學的設計

云計算開發與運維課程實踐操作的技能學習比例占2/3左右，然而云平臺環境的搭建對計算機的性能要求比較高，線上教學期間無法使用學校的華為云計算大數據實訓室，給實踐教學造成很大的困難。經前期調查，上課班級由于是大二學生，95%以上均配備有筆記本電腦，但配置參差不齊，內存大都在8G以上，以8G居多。綜合各種因素，將部分可以利用VM?Ware虛擬機來完成并且8G內存可以支撐的操作實驗放在線上教學期間完成，如：OpenStack平臺的部署和使用，OpenStack各種服務的運維，Docker容器的安裝和使用，Docker容器編排的使用，公有云應用上云等。為了盡量減少資源的消耗，對部分實驗的規模和配置進行了調整，如：OpenStack平臺的部署實驗采用VM?Ware虛擬機構建最簡單的雙節點架構；OpenStack云平臺創建云主機的實驗采用小型的Linux系統鏡像Cirros，大小不到15M，占用資源很少，用于測試非常方便；Ansible部署高可用OpenStack平臺實驗將節點規模減小到兩個控制節點加一個計算節點，全部可以用VMWare虛擬機構建，每個節點虛擬機內存縮減為2G。其余對資源、性能要求較高的實驗放在學生返校后在華為云計算大數據實訓室完成。另外，為了防止學生在完成操作作業的過程中直接復制粘貼其他同學的截圖，每位學生的云平臺節點IP地址做了專門的規劃，保證每位同學節點網絡配置都不相同，完成作業提交截圖時要求學生截圖中必須能看到節點的IP地址，最大限度地避免抄襲作業的現象發生。Open?Stack云平臺實驗節點IP地址規劃如表1所示。

表1 OpenStack云平臺實驗節點IP地址規劃

2.4 課程考核評定方式

該課程的學期總評成績由平時成績、操作作業成績和期末考試成績三部分構成，其中平時成績主要根據上課簽到、參與課堂討論、回答問題的情況進行評定，占比為20%；操作作業成績主要由課堂和課后布置的操作作業的成績取平均值得到，占比為40%；期末考試根據實際情況可采用線上考試或線下筆試兩種方式，重點考查學生對云計算平臺相關的一些理論知識的掌握情況，以客觀題為主，占比為40%。若采用線上考試可通過超星學習通平臺進行發布，設置好考試開始和結束時間，題目可以從課程題庫中抽取。這樣，通過課程綜合考核評定既考查了學生的理論水平和平時的學習態度，也檢驗了學生的操作動手能力。

3 基于SPOC的課程線上教學實踐

2021-2022-2學期初由于新冠肺炎疫情防控的需要，學生暫緩返校，兩個任課班的“云計算開發與運維”課程采用了基于SPOC的線上教學的模式。兩個班共75名學生中課前能按要求完成知識點（任務點）課件或視頻學習的占到80%以上，在線直播過程中一些教學互動活動學生參與的積極性也比較高，課后發布的操作任務完成率平均能達到90%，其中20%左右的同學操作任務完成質量較高。圖3和圖4是超星教學平臺上對于其中一個班級的統計情況。總體上來說，通過該教學模式的應用，將教師導學與學生自學充分地結合起來，理論知識和操作實踐通過線上線下結合的方式同步開展，整體的教學效果還是比較令人滿意的。

圖3 課前完成知識點（任務點）情況統計

圖4 課后完成操作任務情況統計

當然，這種教學模式也對教師提出了更高的要求，尤其是第一次開設該課程的老師工作量較大，需要完成建課、上傳課程資料、錄制視頻、建設題庫等繁雜的工作，但以后再次帶這門課時會輕松很多，只需要不斷完善優化即可。另外，教師在課后往往還需要面臨學生提出的各種操作實踐問題，有些問題通過在線交流的方式很難解釋清楚，需要通過網絡遠程協助的方式幫助學生分析解決，這對老師的操作能力和經驗要求較高，也很考驗老師的耐心和細心，會花費很多的精力。還有在直播課堂與學生互動時，學生更容易接受通過聊天平臺互動的方式，參與度和積極性都比較高，而讓學生通過麥克風攝像頭參與互動往往應者聊聊。

4 結束語

線上教學作為疫情防控期間不得不采用的一種教學手段，雖然有著與生俱來的一些缺點和不足，但隨著信息技術的不斷進步，教學方法和模式的不斷摸索改進，已經和線下教學形成了良好的優勢互補關系，線上教學也借此契機得到了迅速的發展。研究構建基于SPOC的“云計算開發與運維”課程線上教學模式，可以突破教學中時間空間的限制，充分提高教學效率，高效利用教學資源，突出以學生為中心的教學理念，為云計算課程的教學改革和發展提供一種新的思路和手段。