楊曉燕

摘要：新工程教育要求教育工作者要面向新需求，面向新技術(shù)，通過校企合作，充分利用教學(xué)新理念、新模式提升學(xué)生就業(yè)技術(shù)水平和社會適應(yīng)能力，滿足新經(jīng)濟對高校學(xué)生的新要求。本文討論基于虛擬化和云端技術(shù)的在線編程技術(shù)，通過在線編程，實現(xiàn)編程教學(xué)過程的參與、分項、整合和互動，同時充分利用云端資源，增強學(xué)生編程興趣和編程能力。

關(guān)鍵詞：虛擬化;云端技術(shù);在線編程技術(shù)

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）08-0079-04

“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略就是利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，利用信息通信技術(shù)，把互聯(lián)網(wǎng)和包括傳統(tǒng)行業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)結(jié)合起來，在新的領(lǐng)域創(chuàng)造一種新的生態(tài)。比如，傳統(tǒng)集市+互聯(lián)網(wǎng)有了淘寶，傳統(tǒng)百貨賣場+互聯(lián)網(wǎng)有了京東，傳統(tǒng)金融+互聯(lián)網(wǎng)有了支付寶，傳統(tǒng)交通+互聯(lián)網(wǎng)有了滴滴打車。所以我們相信，傳統(tǒng)的教育模式與理念+互聯(lián)網(wǎng)+云平臺，將會為程序開發(fā)類實訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)新帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

云平臺可以實現(xiàn)實驗環(huán)境云端部署，客戶端無需安裝和維護;實驗云端運行，實驗結(jié)果客戶端實時顯示，學(xué)生和教師基于云端可以實現(xiàn)教學(xué)過程一體化互動，特別是在各大OJ、PTA及ACM，在Java在線編程和評判存在很大局限的情況下，研究基于Java的云平臺更為有意義，尤其是為復(fù)雜的企業(yè)級開發(fā)開辟了新的技術(shù)路線。

“互聯(lián)網(wǎng)+”混合教改新理念

移動網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)是無處不在，各學(xué)校的Wi-Fi建設(shè)也成為校園建設(shè)的標(biāo)配。“互聯(lián)網(wǎng)+”課堂意即讓互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)課堂，鼓勵學(xué)生帶手機與筆記本電腦來上課，允許學(xué)生在課堂上通過網(wǎng)絡(luò)、云平臺和教師實時互動和探索，學(xué)會與手機和網(wǎng)絡(luò)在課堂上“和平共處、取長補短”。網(wǎng)絡(luò)給課堂教學(xué)帶來了巨大的沖擊與挑戰(zhàn)，參與式、混合式學(xué)習(xí)已經(jīng)滲透到校園與課堂。而如何將基于課堂的系統(tǒng)學(xué)習(xí)與基于網(wǎng)絡(luò)的混合式、分享式、參與式學(xué)習(xí)有機結(jié)合起來，是教師面臨的全新挑戰(zhàn)。王世剛指出，創(chuàng)客教育與新建構(gòu)主義教學(xué)法不謀而合，創(chuàng)客們堅守創(chuàng)新、持續(xù)實踐、樂于分享，充分體現(xiàn)了新建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理念，他們是在“做出”這個最高層次進(jìn)行分享式學(xué)習(xí)的典型代表。

在新建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上，我們還提出了知識的三級結(jié)構(gòu)理論與知識嫁接學(xué)說，對教與學(xué)的本質(zhì)進(jìn)行了全新的探討。王竹立在論文中對網(wǎng)絡(luò)時代的教與學(xué)進(jìn)行了全方位的描述與思考。有學(xué)者稱新建構(gòu)主義為“21世紀(jì)以來中國遠(yuǎn)程教育理論創(chuàng)新花圃中的‘一枝紅杏”。這代表了未來課程改革的一個重要方向，即未來學(xué)校課程改革的總體思路應(yīng)是：突破教材大綱，連通課堂網(wǎng)絡(luò)，消弭學(xué)科邊界，實現(xiàn)個性目標(biāo)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

國內(nèi)外在線編程研究現(xiàn)狀

1.技術(shù)原理研究

在線編程的原理比較復(fù)雜，因為其涉及Web前端以及后端編譯系統(tǒng)。Web前端需要提供用戶代碼錄入，行號、高亮語法、自動補全功能。并需要使用異步更新（Ajax）的方法來實現(xiàn)上述功能。后端編譯系統(tǒng)接收到用戶的代碼，并調(diào)用正確的編譯器進(jìn)行編譯，再將結(jié)果返回前端進(jìn)行顯示。

2.技術(shù)需求

方便：無論何時何地，打開網(wǎng)址，就可以進(jìn)行代碼編寫。更可以將現(xiàn)有代碼拷貝過去運行驗證結(jié)果，是驗證代碼，學(xué)習(xí)語言、算法的快捷工具。而且再也不用像以前那樣，為了編寫一點程序，就必須在自己電腦上安裝很大的軟件，配置非常復(fù)雜的環(huán)境。

跨平臺：無論是使用Windows、Mac、Linux還是使用安卓平板、iPad，都可以進(jìn)行在線編程，而且編程語言可以是任何語言，在iPad上編寫Java代碼是件很輕松的事。

集成性：所有的在線編程的編程語言網(wǎng)站都支持多種語言的編譯或解釋，具有較強的集成性，是傳統(tǒng)IDE無法比擬的。

3.國外技術(shù)實現(xiàn)

Codecademy：支持JavaScript、HTML和CSS這三種語言，自2012年7月31日起，用戶還能夠在網(wǎng)站上找到新添的Python語言課程。網(wǎng)站支持五種語言的版本，五種語言包括中文、俄語、日語、西班牙語和德語。

Anycodes：該網(wǎng)站智能支持中英韓三種語言，并且支持九種編程語言，如C/C++/Java/PHP等，支持多文件、標(biāo)準(zhǔn)輸入、命令行參數(shù)、語法高亮、代碼可折疊，支持全屏模式及代碼下載，其中MATLAB語言支持圖像化輸出，該平臺還有對應(yīng)的手機客戶端（在線編程），可以用手機寫代碼，同時還擁有對應(yīng)的微信平臺等功能。該網(wǎng)站比較簡潔，使用起來也很方便，響應(yīng)速度較快。

Ideone：該網(wǎng)站支持英文，支持包括C++、Java、Java Script等40多種編程語言，且含有代碼demo，供初學(xué)者學(xué)習(xí)。其缺點是使用不夠簡潔，且響應(yīng)速度較慢。

4.國內(nèi)技術(shù)實現(xiàn)

ITBegin-在線云教學(xué)平臺，集成了課程資源、在線編程、在線運行、師生互動等多項功能。目前已經(jīng)上線了Java、Spring MVC、C、C++、SQL、HTML、CSS、JS等課程。教學(xué)過程云平臺化，教師上課很方便，無需安裝，無需配置，無需升級，只要有網(wǎng)絡(luò)打開瀏覽器就可以使用了。

編程技術(shù)崗位分析

目前移動互聯(lián)網(wǎng)的快速普及，使得計算機類崗位需求缺口非常之大，IT企業(yè)迫切需要具有高水平計算機能力的學(xué)生?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用編程領(lǐng)域崗位占比如圖1所示，從圖中可以看出，服務(wù)器端、互聯(lián)網(wǎng)前端及移動客戶端需求占比非常之大，居于前列。

在互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、金融等行業(yè)軟件開發(fā)中，互聯(lián)網(wǎng)后端開發(fā)占據(jù)比重較大，比例分別占到46.4%、40.3%和33.7%?；ヂ?lián)網(wǎng)前端即網(wǎng)頁端所見所得的前端框架和瀏覽器，實現(xiàn)起來相對容易;而本地Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫開發(fā)在實訓(xùn)過程中涉及復(fù)雜的環(huán)境搭建及配置，一直以來是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的絆腳石，對有些學(xué)生來說就是難以逾越的關(guān)口。

互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器端開發(fā)是互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的強大支撐（如上頁圖2）。隨著技術(shù)的進(jìn)步，SaaS軟件服務(wù)、虛擬化技術(shù)及云計算的應(yīng)用，也為服務(wù)器開發(fā)在線編程實訓(xùn)提供技術(shù)上的支持?；谔摂M化技術(shù)的SaaS云平臺架構(gòu)如圖3所示。

互聯(lián)網(wǎng)+在線編程的目的是將編程操作搬到云端，去除對本機環(huán)境的依賴，使得學(xué)生能隨時隨地進(jìn)行編程實踐，同時通過云同步技術(shù)，使得教師和學(xué)生能在網(wǎng)上進(jìn)行實時互動，極大地提高教學(xué)效率，真正實現(xiàn)面向編程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

在線編程教學(xué)實踐探索

1.基于項目課在線編程

項目課在線編程是代碼在線編程的升級版，指在教學(xué)平臺上直接開發(fā)網(wǎng)站項目并運行。項目課在線編程彌補了高校教學(xué)與社會需求之間的缺口，使得高校能針對社會需求設(shè)計課程體系，如網(wǎng)站開發(fā)、企業(yè)級開發(fā)、移動H5開發(fā)等。

基于項目課在線編程技術(shù)，搭建編程類的虛擬仿真實踐教學(xué)中心，項目應(yīng)具有高可用性、高實踐性、案例的真實性，同時具有教學(xué)協(xié)同性和評判批改的智能性。

技術(shù)框架上，項目課在線編程技術(shù)通過最前沿的云計算容器框架來進(jìn)行支撐，相當(dāng)于每個客戶端擁有一個支持網(wǎng)站運行的云主機。

2.在線編程集群化

將教師和學(xué)生在線編碼部署在同一界面中，組建一個集群式的在線編程教室。這是目前國內(nèi)乃至國外在線編程應(yīng)用沒有涉及到的?，F(xiàn)有的在線編程網(wǎng)站，都是面向自學(xué)的，學(xué)習(xí)起來容易產(chǎn)生孤單和枯燥感。

在教師的界面上可以看到，中間上半部分是教師編碼窗口，課堂內(nèi)所有學(xué)生均可見，教師演示和運行代碼學(xué)生端也完成同步，每個學(xué)生均獨享編程環(huán)境（如圖4）。

3.在線編程IDE支持多種語言

不同語言會自動加載不同的體驗，體現(xiàn)在關(guān)鍵字高亮、縮進(jìn)格式、補齊等細(xì)節(jié)上。點擊運行會將代碼發(fā)送給服務(wù)端進(jìn)行運行，在右邊輸出運行結(jié)果。運行結(jié)果跟IDE一樣，也自動支持各種語言格式。

4.實時協(xié)同

教師點擊右邊學(xué)生列表，每次可查看一名學(xué)生的編碼窗口，可以運行學(xué)生編碼。如果學(xué)生有錯誤和問題，點擊求助按鈕，教師可以馬上幫學(xué)生修改。同時，教師還可以將典型錯誤拷貝到教師編碼區(qū)，演示給全體學(xué)生看并進(jìn)行講解。

IDE支持實時協(xié)同，即任何輸入、操作、運行都能實時在另外的終端上展現(xiàn)出來，用在教學(xué)中，教師可以拿來做直播教學(xué)，也可以監(jiān)視學(xué)生課堂練習(xí)，甚至為學(xué)生遠(yuǎn)程答疑。

小結(jié)

在線編程技術(shù)提升了計算機開發(fā)類課程教學(xué)體驗。服務(wù)前端企業(yè)級開發(fā)屬于開發(fā)領(lǐng)域的高難內(nèi)容，但也是學(xué)生職業(yè)規(guī)劃的高端職位。在服務(wù)端編程中，學(xué)生遭遇的難點在于環(huán)境搭建和項目開發(fā)過程中種種疑難問題難以解決，聯(lián)調(diào)和部署困難，同時，項目更新和技術(shù)更新比Web前端技術(shù)要困難得多。而基于云端的在線編程可以及時獲得新技術(shù)、新框架的支持，同時項目企業(yè)化、項目化，能提升學(xué)生IT企業(yè)級開發(fā)就業(yè)水平。