劉思宏　余飛

摘要： 隨著信息化教學的不斷深入發(fā)展，具有完整教學資源、教學過程、教學反饋與評價是微課堂的必要環(huán)節(jié)。伴隨著云平臺的大規(guī)模應(yīng)用，將微課堂搭建在云平臺上為不同的教學和學習用戶提供服務(wù)。文章分析了微課堂的設(shè)計結(jié)構(gòu)，基于云平臺架構(gòu)對微課教學平臺的設(shè)計和構(gòu)建。云平臺架構(gòu)的微課堂為教學過程的網(wǎng)絡(luò)化和共享化體現(xiàn)了教學信息化的優(yōu)越性和先進性。

關(guān)鍵詞：微課堂；云平臺架構(gòu)；信息教學；開發(fā)設(shè)計

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）02-0080-03

Cloud Platform Development and Design Based On Micro Classroom

LIU Si-hong， YU Fei

（Anhui Vocational College of Electronics & Information Technology， Bengbu 233060， China）

Abstract： With the deeping development of information teaching， it is a necessary step to have the complete teaching resources， process， feedback and evaluation. Accompanied by the large-scale application of cloud platform， the micro classroom is built on cloud platform to provide teaching and learning services for different users. The article has analized the structure of micro classroom to design and build the micro teaching platform based on the cloud platform. Micro classroom of cloud platform is used for the networking and sharing of teaching process to bring the advantage and advance of teaching informationization.

Key words： micro classroom； cloud platform； information teaching； development design

1 概述

當今的信息化教學手段的發(fā)展已經(jīng)愈發(fā)凸顯出其在教學過程中的優(yōu)勢，學生更多的能夠通過微課堂的形式反復(fù)汲取更多的知識。在云平臺上構(gòu)架微課堂，將教學資源、教學設(shè)計和反饋評價全部融入，對提高教學效果和學生學習效率能夠帶來更多的幫助。

2 云計算和云平臺

云計算（Cloud computing）是一種基于因特網(wǎng)的超級計算模式，在遠程的數(shù)據(jù)中心里，成千上萬臺電腦和服務(wù)器連接成一片電腦云，[1]因此，云計算能夠達到每秒十億萬次運算能力，運用在各種大規(guī)模數(shù)據(jù)計算的領(lǐng)域中。

云平臺（Cloud platforms）：云平臺是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計算模式，它把存儲在計算機、個人PC和移動終端等設(shè)備中的大量數(shù)據(jù)和處理器資源集中在一起協(xié)同工作。[2]在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的虛擬化技術(shù)通過物理設(shè)備和操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等協(xié)同合作，使得服務(wù)器存儲計算聯(lián)合工作，完成復(fù)雜的應(yīng)用服務(wù)。

云平臺能夠支持超大規(guī)模數(shù)據(jù)的計算服務(wù)，采用分布式系統(tǒng)環(huán)境，突出以用戶為主體，其具備高可靠性的保障服務(wù)。尤其是在當今大規(guī)模的信息化教育時代，云平臺對于教學資源和教學評價的反饋與修改將是教育者提高教學質(zhì)量和降低學習成本的保證。

3 微課堂

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，微課和慕課大規(guī)模的引入國內(nèi)，以時間短、內(nèi)容精悍為特點。微課堂的核心是一個微課教學片斷。其包含與教學主題相關(guān)的教學設(shè)計、素材課件、教學反思、練習測試及學生反饋、教師點評等輔助性教學資源，并以一定的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同營造了一個半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用小環(huán)境。[3]

“微課堂”既要具備“微課”教學視頻，同時對教學重點、難點和具體教學解釋均要具備。其教學流程既要保持常規(guī)課堂中的每一個教學環(huán)節(jié)，又要突出微課的特點，僅僅一個知識點的講授內(nèi)容精彩引人入勝。在翻轉(zhuǎn)課堂這種“線上線下”交叉學習的新環(huán)境中，學生的學習興趣需要具備有效的教學資源。如果僅僅是簡單理論講解，大多課程可能都無法達到理想的學習效果。微課程的教學課程標準和教學實踐要求中，以學生為主體，以教學資源為載體，借助一定的信息化手段處理編輯，以學生能夠最終理解學習內(nèi)容為目的。

以《計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程為例，在微課堂的教學過程中，學生對于抽象邏輯內(nèi)容的學習無法理解，例如路由器的工作原理和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、IP地址劃分等需要推演。在微課堂的教學設(shè)計中加入動畫演示和邏輯推導(dǎo)，能夠?qū)⒔虒W內(nèi)容清晰顯示，學生可以通過畫圖和表格等形式與教師交互學習。常規(guī)的微課制作采用非線性編輯工作技術(shù)，常用的Adobe Premiere能夠滿足教學視頻編輯以及相關(guān)的電腦畫面錄屏軟件錄制屏幕動畫和PPT文檔等教學素材。在微課制作過程中，教師具備基本的剪輯知識即可完成微課的制作。Premiere在編輯的時候需要先將素材導(dǎo)入到項目庫，再通過 “監(jiān)視器”和“時間線”面板進行剪輯編輯。但是當素材時間較長，視頻文件占用磁盤存儲較大，剪輯時就會遇到視頻不流暢，無法組合素材等問題。將云計算方法搭建平臺可以解決這一問題，對素材和視頻存儲通過云計算模塊進行編輯，通過服務(wù)器將前臺網(wǎng)頁和后臺服務(wù)器進行交互。學生的學習評價和學習反饋在整個微課學習過程中直接影響著后續(xù)教學內(nèi)容的安排和編制，不同的學生可以定制不同的學習內(nèi)容，這就需要教師和學生進行溝通。學生的反饋評價較高則教師可以將知識點適當放大，不再需要逐一講解的過程，通過一個案例或?qū)嶒灱纯烧f明；如果學生的反饋和作業(yè)錯誤較多，則說明這節(jié)微課沒有達到預(yù)期的學習效果，后續(xù)的教學環(huán)節(jié)則需要加入前一課中學過的內(nèi)容連貫講述，在具體案例中反復(fù)運用相關(guān)方法和教學內(nèi)容。這種云平臺的微課堂在信息化教學中更加能夠充分應(yīng)用，具備了可移植性強的特點，更為學生的自主學習提供了便捷。

微課堂的設(shè)計代表著教師對信息化教學設(shè)計的應(yīng)用程度，教師能夠做到線上線下融合學習，對學習目標的完成和學習任務(wù)的驅(qū)動力、學生的自主學習協(xié)同力等達到了一定的效果。

4 云平臺下的微課堂設(shè)計研究

4.1 微課堂在云平臺下的總體設(shè)計

微課堂其特點在于“短小精悍”，通過瀏覽器技術(shù)能夠為學生提供隨時學習的平臺。平臺具備教學資源、教學評價等具體教學環(huán)節(jié)，同時在微課制作、教學資源的新增與刪除等整理工作也能夠具有相應(yīng)的工具，云平臺提供高速云存儲，將教學過程拍攝素材、動畫素材、推導(dǎo)素材等統(tǒng)一進行采集。教師的微課教學能夠靈活調(diào)用這些具體素材進行整理，這就對云平臺的構(gòu)建具備較高的要求。云平臺包含云設(shè)備（IaaS）、云平臺（PaaS）和云軟件（SaaS）三個層次[4]，分別對于底層的基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和中間件接口以及窗口交互平臺單獨提供服務(wù)。微課堂的設(shè)計基于基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定保障性和高效的數(shù)據(jù)傳輸率，因此對存儲和服務(wù)器有較高的要求。具體微課堂云平臺的總體設(shè)計如圖1所示。

4.2 微課堂在云平臺下的具體設(shè)計

微課堂的云平臺層次分為云設(shè)備（IaaS）、云平臺（PaaS）和云軟件（SaaS）三個層次。以底層的基礎(chǔ)設(shè)施提供服務(wù)，到平臺數(shù)據(jù)庫和中間件的接口為應(yīng)用軟件提供相應(yīng)的服務(wù)。具體層次的功能設(shè)計如圖2所示：

云設(shè)備（IaaS）層又稱為“基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層”，用于搭建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，存儲設(shè)備和大量計算所需的硬件設(shè)施。其分為“計算即服務(wù)”和“存儲即服務(wù)”兩個子服務(wù)。在微課堂中，云設(shè)備層承擔的大量的基礎(chǔ)硬件設(shè)施工作，存儲設(shè)施承擔著整個云平臺的所有資源的存儲，服務(wù)器根據(jù)客戶端發(fā)送的信息選擇不同接口調(diào)用相應(yīng)服務(wù)。在IaaS層采用虛擬化管理，虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施能夠?qū)⑽锢韺拥挠嬎惴?wù)與存儲服務(wù)通過相應(yīng)的設(shè)備完成服務(wù)交換。

云平臺（PaaS）又稱為平臺即服務(wù)層，提供了數(shù)據(jù)庫和中間件的接口。隨著云平臺的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已經(jīng)有愈來愈多的企業(yè)將PaaS開放給用戶，統(tǒng)一平臺架構(gòu)，開放平臺功能，引入用戶的設(shè)計和開發(fā)能力，提升教學業(yè)務(wù)的開發(fā)創(chuàng)新能力。數(shù)據(jù)庫即服務(wù)提供對IaaS層的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一封裝，支持關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、NaSQL數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫，并利用索引形成網(wǎng)狀動態(tài)關(guān)系。中間件包括集成中間件即服務(wù)和應(yīng)用。云平臺的微課堂系統(tǒng)為教師用戶提供的服務(wù)依靠中間件形成管理和調(diào)度，對計算資源、數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用集成提供了統(tǒng)一服務(wù)。在上述的微課制作過程中，視頻編輯中的導(dǎo)入素材數(shù)據(jù)調(diào)入通過數(shù)據(jù)存儲和訪問計算出編輯微課所需的作業(yè)時間，通過上層交互界面將作業(yè)利用虛擬技術(shù)傳輸，所有的編輯工具，添加錄屏以及字幕和配音都依賴于高速存儲器的作業(yè)調(diào)度。教師用戶利用共享數(shù)據(jù)資源池進行教學資源上傳、編輯整理、制作微課、學生測試題庫、學生學習反饋、教學評價等作業(yè)調(diào)度。平臺根據(jù)資源進行整合計算分類，教師用戶將前期教學視頻采集放入數(shù)據(jù)共享池中，通過虛擬平臺，后期進行非線性編輯。編輯制作的微課包含錄屏素材和PPT素材。將學生交互提問、回答、實驗和學生作業(yè)通過數(shù)據(jù)流在數(shù)據(jù)庫中進行計算，即流程即服務(wù)。

云軟件（SaaS）又稱為軟件即服務(wù)層，用戶可以選擇網(wǎng)頁客戶端或移動通信客戶端兩種設(shè)備進行學習。通過瀏覽器/客戶端的模式對用戶提供按需服務(wù)。隨著安卓開發(fā)的廣泛應(yīng)用，在手機或客戶端上自定義SDK（軟件開發(fā)工具包），具備開放式功能定制更加能夠?qū)⒔處熁驅(qū)W習者的要求充分完善。通過SDK應(yīng)用模塊將教師和學習者的應(yīng)用具體分工，實現(xiàn)交互界面功能完整。SaaS具備教學資源平臺、媒體播放平臺、微課制作平臺、教學交互平臺和反饋評價平臺。各個平臺之間的操作利用虛擬技術(shù)，不會因為掉線或者斷電造成數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)傳送在后臺計算機集群進行對元數(shù)據(jù)庫進行讀寫，更加有利于教師與學生的任務(wù)工作。

5 結(jié)束語

隨著云平臺的推出，將微課堂通過三層架構(gòu)的設(shè)計在技術(shù)上更能夠提升其實用性和高效性。將線上線下學習推廣到生活的每個時刻中，充分實現(xiàn)了微課堂的資源共享。在云平臺的架構(gòu)設(shè)計具備了一定得優(yōu)越性，為教學和學習工作帶來了更多的發(fā)展。

參考文獻：

[1] 胡治宇.云計算在非線性編輯系統(tǒng)中的作用[J].景德鎮(zhèn)高專學報，2012（6）：29-30.

[2 ]王強.微課堂有效教學方法探討[J].新聞傳播，2015（9）：107-108.

[3] 余戚一.微課教學交流平臺的設(shè)計與建構(gòu)[J].浙江科技學院學報，2014（10）：363-367.

[4] 王志方.云計算在非線性編輯網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].信息技術(shù)，2014（6）：96.