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        面向職業(yè)能力培養(yǎng)的云端培訓(xùn)平臺(tái)整合構(gòu)建研究

        2020-08-21 17:21:37馬亮
        電腦知識(shí)與技術(shù) 2020年21期
        關(guān)鍵詞:學(xué)習(xí)平臺(tái)教學(xué)資源庫(kù)慕課

        摘要:本文根據(jù)我國(guó)職業(yè)教育發(fā)展的新形式,以及現(xiàn)階段職業(yè)教育不足,結(jié)合云計(jì)算技術(shù),整合構(gòu)建了一套面向職業(yè)院校的在校學(xué)生、社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、自由學(xué)習(xí)者的云端培訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)方案,本方案能有效支持以班級(jí)為單位的教學(xué)、培訓(xùn),以及自由學(xué)者的學(xué)習(xí),方案提供了兩套基于在線的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

        關(guān)鍵詞:云計(jì)算;職業(yè)教育;學(xué)習(xí)平臺(tái);教學(xué)資源庫(kù);慕課

        中圖分類(lèi)號(hào):TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1009-3044(2020)21-0237-04

        開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):

        1 目前職業(yè)能力培養(yǎng)中的問(wèn)題

        1.1關(guān)于職業(yè)教育

        職業(yè)能力是人們從事其職業(yè)的多種能力的綜合,是指在職業(yè)活動(dòng)中運(yùn)用習(xí)得知識(shí)、態(tài)度、技能進(jìn)行遷移、整合,進(jìn)而形成的能勝任職業(yè)任務(wù)的處理能力。職業(yè)教育的目的就是培養(yǎng)受教育者的職業(yè)能力。

        2019年教育部發(fā)布的《職業(yè)教育法修訂草案(征求意見(jiàn)稿)》,給職業(yè)教育下的定義是:是指為了使受教育者具備從事某種職業(yè)或者職業(yè)發(fā)展所需要的職業(yè)道德、專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技術(shù)技能和能力素質(zhì)而實(shí)施的教育活動(dòng),包括各級(jí)各類(lèi)職業(yè)學(xué)校教育和各種形式的職業(yè)培訓(xùn);國(guó)際勞動(dòng)組織把正規(guī)職業(yè)教育定義為“遵循預(yù)先制訂的學(xué)習(xí)內(nèi)容和精確的學(xué)習(xí)目標(biāo),在教育機(jī)構(gòu)或?qū)iT(mén)設(shè)計(jì)的培訓(xùn)場(chǎng)所(包括企業(yè)的正規(guī)學(xué)徒制系統(tǒng))開(kāi)展的結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的教育及培訓(xùn)”。職業(yè)教育本身即包含了職業(yè)學(xué)校教育和職業(yè)技能培訓(xùn)。

        2019年1月24日,國(guó)家發(fā)布了《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》,指明“職業(yè)教育與普通教育是兩種不同教育類(lèi)型,具有同等重要地位”;2019年5月6日,國(guó)家發(fā)布《高職擴(kuò)招專(zhuān)項(xiàng)工作實(shí)施方案》,宣布高職教育大規(guī)模擴(kuò)招100萬(wàn)。這一系列國(guó)家政策的出臺(tái),充分說(shuō)明國(guó)家對(duì)職業(yè)教育的重視。職業(yè)教育目前正從中職、高職,向本科延伸。我國(guó)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式出現(xiàn)的辦學(xué)主體多元化、服務(wù)對(duì)象多樣化、辦學(xué)形式多樣性、培養(yǎng)目標(biāo)長(zhǎng)遠(yuǎn)化、課程設(shè)置市場(chǎng)化、教學(xué)內(nèi)容實(shí)踐化、資格證書(shū)規(guī)范化、評(píng)估體系特色化等新的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式改革的策略:教育思想上突出“以人為本”、培養(yǎng)目標(biāo)上以職業(yè)能力為本位、專(zhuān)業(yè)設(shè)置以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向、課程體系向綜合化發(fā)展、師資隊(duì)伍建設(shè)向雙師結(jié)構(gòu)型發(fā)展、人才培養(yǎng)途徑以校企合作為主、適當(dāng)發(fā)展本科以上層次的高職教育、構(gòu)建職教與普教銜接的終身教育體系、加強(qiáng)職業(yè)資格證書(shū)考核標(biāo)準(zhǔn)等,使其更符合世界職業(yè)教育發(fā)展趨勢(shì)[1]。傳統(tǒng)的“技能型”人才培養(yǎng)正向“高素質(zhì)應(yīng)用型”人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。

        1.2 目前職業(yè)能力培養(yǎng)中的問(wèn)題及原因

        經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),現(xiàn)階段職業(yè)教育、職業(yè)培訓(xùn)的質(zhì)量還有待進(jìn)一步加強(qiáng),比如:(1)當(dāng)前針對(duì)職業(yè)教育的教學(xué)與培訓(xùn),學(xué)員接受職業(yè)技能理論教育的廣度和深度不足,(2)實(shí)踐操作不足,與理論脫節(jié),動(dòng)手能力偏弱。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因有以下幾點(diǎn):(1)職業(yè)教育整體還有向普通本科教育看齊的想法,沒(méi)有定位準(zhǔn)職業(yè)教育的重心,沒(méi)有考慮生源質(zhì)量;(2)對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)重視不足,導(dǎo)致資金投入不到位的問(wèn)題;(3)職業(yè)教育手段不豐富,導(dǎo)致學(xué)員接觸學(xué)習(xí)資源的機(jī)會(huì)不足;(4)職業(yè)教育資源針對(duì)性不強(qiáng),導(dǎo)致學(xué)員學(xué)習(xí)過(guò)程中很難適應(yīng)。隨著高職院校擴(kuò)招100萬(wàn)的國(guó)家計(jì)劃的實(shí)施,接受職業(yè)教育的對(duì)象已不僅僅是普通接受了中職、初中、高中教育的生源,也可能是下崗工人、退役軍人、農(nóng)民工職業(yè)教育,這部分新型受教育者不僅受教育背景差異巨大,而且可能因養(yǎng)家和生存壓力,在接受全日制教育的同時(shí),也要同步工作及處理其他生活事宜,導(dǎo)致學(xué)習(xí)時(shí)間碎片化,學(xué)習(xí)場(chǎng)所不固定。

        2 基于現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)建設(shè)云端培訓(xùn)平臺(tái)的必要性、可行性

        在職業(yè)教育發(fā)展歷程中,學(xué)習(xí)空間相伴而生,時(shí)期不同,形態(tài)不同。深度融合趨勢(shì)下的教育技術(shù)和教育實(shí)踐,正在引發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)容、理念、手段、方式的全面變革,進(jìn)而形成一種全新的學(xué)習(xí)形態(tài)——泛在學(xué)習(xí),能為學(xué)習(xí)者提供終身學(xué)習(xí)、全方位學(xué)習(xí)、無(wú)縫學(xué)習(xí)和混合學(xué)習(xí)狀態(tài),人們接受教育、接受培訓(xùn)不再只是在學(xué)?;蛘吲嘤?xùn)機(jī)構(gòu),學(xué)習(xí)變得無(wú)處不在。

        由于基于信息技術(shù)的學(xué)習(xí)平臺(tái)——慕課正在被如火如荼的使用,并廣受好評(píng)。慕課的優(yōu)點(diǎn)是,平臺(tái)一旦錄入學(xué)習(xí)資源,可以長(zhǎng)期反復(fù)使用,在多媒體技術(shù)支持下能較好的表現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容,在移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)終端的支持下,能較好的支持泛在學(xué)習(xí),上述特點(diǎn)也正好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)職業(yè)教育的部分不足,使用學(xué)員可以更好地理解培訓(xùn)教材,隨時(shí)隨地可接人的特性顯著增加了學(xué)員的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),形象鮮活的多媒體教學(xué)資源也增強(qiáng)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。

        傳統(tǒng)基于信息技術(shù)的學(xué)習(xí)平臺(tái),基于普通服務(wù)器或傳統(tǒng)虛擬機(jī)建設(shè),在可擴(kuò)展性、均衡負(fù)載、應(yīng)對(duì)突發(fā)高訪問(wèn)量等方面有很大不足。云計(jì)算的出現(xiàn)彌補(bǔ)了上述大部分不足。云計(jì)算技術(shù)采用虛擬化技術(shù)、分布式技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等技術(shù)將資源虛擬化為計(jì)算資源服務(wù),用戶按需求申請(qǐng)相關(guān)資源,并可以動(dòng)態(tài)調(diào)整,不需了解底層技術(shù),降低了用戶的使用難度。本文將深入分析研究如何基于云計(jì)算構(gòu)建一套適應(yīng)多類(lèi)型終端、多客戶端接入的面向職業(yè)教育的培訓(xùn)平臺(tái)建議方案,平臺(tái)既能較好的支持高職院校在校學(xué)生學(xué)習(xí),又能較好的支持自由學(xué)習(xí)和職業(yè)培訓(xùn)?!兜仄骄€報(bào)告》的研究成果表明,未來(lái)教育將更多地以非正式學(xué)習(xí)的形式呈現(xiàn)。

        3 云端培訓(xùn)平臺(tái)構(gòu)建

        3.1功能分析

        說(shuō)明,本文所稱慕課包含MOOC子系統(tǒng)和SPOC子系統(tǒng),MOOC架構(gòu)課程服務(wù)于自由學(xué)習(xí)者,SPOC課程服務(wù)于班級(jí)授課。

        本文構(gòu)建的培訓(xùn)平臺(tái)方案,具有慕課教學(xué)的核心功能,本培訓(xùn)平臺(tái)方案具有以下基本功能:(1)充分發(fā)揮云計(jì)算在構(gòu)建培訓(xùn)平臺(tái)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì);(2)能完成課程或培訓(xùn)項(xiàng)目為學(xué)習(xí)單位的教學(xué)、培訓(xùn)工作;(3)為了強(qiáng)化職業(yè)教育實(shí)踐性、服務(wù)于就業(yè)的特性,全面構(gòu)建配套在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以兩種方式提供:B/S結(jié)構(gòu)的web模式,云桌面模式。

        本平臺(tái)主要服務(wù)于以下幾類(lèi)接受職業(yè)培訓(xùn)的人員:(1)職業(yè)院校的在校學(xué)生,支持以班級(jí)為單位的教學(xué),主要通過(guò)本平臺(tái)的SPOC架構(gòu)課程實(shí)現(xiàn);(2)未來(lái)有可能采用彈性學(xué)制學(xué)習(xí)的新型職業(yè)院校學(xué)生,如下崗工人、退役軍人、農(nóng)民工;(3)社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu);(4)自由接受培訓(xùn)者,主要通過(guò)本平臺(tái)的MOOC架構(gòu)課程實(shí)現(xiàn)。

        3.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

        3.2.1 支持技術(shù)

        云計(jì)算( cloud computing),云是指互聯(lián)網(wǎng),關(guān)于云計(jì)算的定義有很多,廣為接受的是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的定義:云計(jì)算是一種能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以便利的、按需付費(fèi)的方式獲取計(jì)算資源(包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用和服務(wù)等)并提高其可用性的模式,這些資源來(lái)自一個(gè)共享的、可配置的資源池,并能夠以最省力和無(wú)人干預(yù)的方式獲取和釋放。云計(jì)算主要分為三個(gè)服務(wù)層次:(l)IaaS,基礎(chǔ)設(shè)施既服務(wù),(2)PaaS,平臺(tái)既服務(wù),( 3)SaaS,軟件既服務(wù),三者關(guān)系如下圖1所示:

        SaaS提供給客戶的服務(wù)是運(yùn)行于云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用程序,用戶可以直接使用,如B/S結(jié)構(gòu)軟件、C/S結(jié)構(gòu)軟件等;PaaS將開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫(kù)等部署到供應(yīng)商的云基礎(chǔ)設(shè)施上,客戶能控制托管環(huán)境配置和部署的應(yīng)用程序;IaaS提供對(duì)所有計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的利用,包括處理CPU、GPU、內(nèi)存、外存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)及其他基本的計(jì)算資源,通過(guò)虛擬化技術(shù),將上述計(jì)算資源池化,用戶根據(jù)需要申請(qǐng),并附屬安裝操作系統(tǒng)和PaaS應(yīng)用服務(wù)。

        3.2.2 部署模型

        基于云計(jì)算部署應(yīng)用,對(duì)資源動(dòng)態(tài)配置、負(fù)載均衡、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等具有先天的優(yōu)勢(shì),而這些技術(shù)特性恰恰能優(yōu)化在線培訓(xùn)平臺(tái)訪問(wèn)性能和使用性能。部署模型主要指云端部分,本套在線培訓(xùn)平臺(tái)的部署模型如圖2所示。

        本平臺(tái)的云端基于云計(jì)算技術(shù)部署了實(shí)現(xiàn)三大功能的服務(wù)器:(1)在線培訓(xùn)系統(tǒng)服務(wù)器,用于運(yùn)行具有慕課性質(zhì)的在線培訓(xùn)系統(tǒng);(2)基于B/S結(jié)構(gòu)的虛擬仿真服務(wù)器,用于運(yùn)行B/S架構(gòu)虛擬仿真實(shí)驗(yàn),接受客戶端瀏覽器接人,包含pc瀏覽器接入、手機(jī)瀏覽器接人、其他設(shè)備的瀏覽器接人;(3)云桌面服務(wù)器,用于運(yùn)行C/S結(jié)構(gòu)和單機(jī)版虛擬仿真應(yīng)用,接受用戶在安裝瘦客戶端后,憑賬號(hào)和密碼接人遠(yuǎn)云桌面,以便運(yùn)行云桌面的各種非B/S結(jié)構(gòu)虛擬仿真應(yīng)用程序。

        考慮到在線培訓(xùn)平臺(tái)一般訪問(wèn)量較大,大流量的教學(xué)視頻的網(wǎng)上傳輸也導(dǎo)致單臺(tái)服務(wù)器壓力較大,本方案發(fā)揮云計(jì)算優(yōu)勢(shì)部署多臺(tái)服務(wù)器,以勻衡訪問(wèn)負(fù)載,減輕單臺(tái)服務(wù)器的訪問(wèn)壓力,也起到冗余備份的作用,如果平臺(tái)運(yùn)行中訪問(wèn)學(xué)員地域跨度較大,也可以采用多區(qū)域部署。

        云分為公有云、私有云和混合云:(1)公有云服務(wù),需要用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)從供應(yīng)商處購(gòu)買(mǎi),公有云一般通過(guò)Internet使用,公有云在短期內(nèi)能夠以低廉的價(jià)格,得到高質(zhì)量、及時(shí)的服務(wù);(2)私有云服務(wù),是客戶自行單獨(dú)建設(shè)的。私有云能提供對(duì)服務(wù)質(zhì)量、安全性、數(shù)據(jù)的完全控制,并可以控制在私有云基礎(chǔ)設(shè)施上如何部署應(yīng)用程序。(3)混合云是公有云和私有云兩種服務(wù)方式的結(jié)合。由于安全和控制原因,有的企業(yè)不愿意將信息放置在公有云上,但建設(shè)私有云,短期持有成本較大,建設(shè)也需要時(shí)間,因此部分企業(yè)更愿意使用混合云計(jì)算的模式,核心業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)運(yùn)行于私有云上,非核心業(yè)務(wù)和突發(fā)業(yè)務(wù)運(yùn)行于公有云上,公有云成為處理需求高峰的一個(gè)較廉價(jià)的方式。

        對(duì)于培訓(xùn)平臺(tái)部署在何種類(lèi)型云計(jì)算平臺(tái)上,需要根據(jù)培訓(xùn)平臺(tái)定位及各種因素進(jìn)行決策。分析如下:(1)如果主要服務(wù)于校內(nèi)學(xué)生,對(duì)上傳教學(xué)資源速度及校內(nèi)訪問(wèn)速度比較介意,系統(tǒng)會(huì)長(zhǎng)期使用,并且信息中心有自己的網(wǎng)絡(luò)管理人員,短期內(nèi)有充足的資金,并且許可購(gòu)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,可以采用私有云部署;(2)如果培訓(xùn)平臺(tái)運(yùn)行的時(shí)間不確定,并且沒(méi)有計(jì)劃投入大量資金建設(shè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房,可以采用公有云部署;(3)如果想提升終端用戶使用體驗(yàn),采用均衡負(fù)載技術(shù),需要多區(qū)域部署,優(yōu)先使用公有云部署方式;(4)公有云和私有云的持有成本,和持有時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān),短期內(nèi)使用公有云,持有成本較小,長(zhǎng)期使用,私有云未必不是較好的選擇;(5)在合適的情況下,可以考慮混合云,如敏感業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)運(yùn)行于私有云,突發(fā)服務(wù)運(yùn)行于公有云,使用公有云成為處理需求高峰的一個(gè)較快捷實(shí)惠的方式。本系統(tǒng)的部署方式取決于平臺(tái)使用方的定位,本方案并不作限定和要求。

        3.3 軟件系統(tǒng)架構(gòu)

        系統(tǒng)構(gòu)架是對(duì)需求的技術(shù)實(shí)現(xiàn)構(gòu)架,也包含計(jì)算機(jī)硬件和軟件之間的銜接。本文結(jié)合職業(yè)教育特點(diǎn)、培訓(xùn)對(duì)象特點(diǎn)、云技術(shù)、在線培訓(xùn)需要構(gòu)建了以下云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)模型,分為云端和用戶端兩部分,如圖3所示。

        3.3.1 云端部分

        云端部分主要包含三個(gè)功能區(qū)域:軟件既服務(wù)區(qū)域、平臺(tái)既服務(wù)區(qū)域、基礎(chǔ)設(shè)施既服務(wù)區(qū)域,分別詳述如下。

        3.3.1.1 軟件既服務(wù)區(qū)域

        軟件既服務(wù)區(qū)域是本平臺(tái)功能執(zhí)行區(qū)域,基于云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建了三大功能:在線培訓(xùn)系統(tǒng)、基于B/S架構(gòu)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、基于“云桌面”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。分別詳述如下:

        (1)在線培訓(xùn)系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有慕課平臺(tái)的核心功能,本系統(tǒng)分兩部分:1.適用于自由學(xué)習(xí)的MOOC子系統(tǒng),2.適用于課堂教學(xué)的SPOC子系統(tǒng)。在線培訓(xùn)系統(tǒng)提供課程或者項(xiàng)目的完整教學(xué)過(guò)程,主要提供教學(xué)視頻、教學(xué)大綱、教學(xué)PPT等教學(xué)資源,提供留言討論版。

        本方案認(rèn)為,根據(jù)職業(yè)教育的需要,在線培訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)包含以下功能,其中在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)既可以支持在線培訓(xùn)系統(tǒng),也可以獨(dú)立運(yùn)行。如圖4所示。

        針對(duì)上圖說(shuō)明如下.MOOC子系統(tǒng):①提供按教學(xué)過(guò)程組織教學(xué)視頻的機(jī)制,并支持各種分辨率規(guī)格的教學(xué)視頻的切換;②觀看教學(xué)視頻環(huán)節(jié),提供筆記功能,供學(xué)員觀看教學(xué)視頻時(shí)隨時(shí)記錄、隨時(shí)發(fā)布,并可以隨時(shí)查看和評(píng)論他人的筆記;③在學(xué)習(xí)支持方面,在MOOC型課程,一般老師一次性提供教學(xué)資源、預(yù)先組織好教學(xué)過(guò)程,在學(xué)生自由學(xué)習(xí)時(shí)提供的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)支持較少,學(xué)習(xí)中的問(wèn)題一般通過(guò)學(xué)生自助解決,因此MOOC課程開(kāi)設(shè)以課程論壇為主要交互方式的異步交互模式,也可以提供同步交互模式,如果QQ、微信等,但如果參與課程、進(jìn)行自由學(xué)習(xí)的學(xué)員較多時(shí),老師很難及時(shí)響應(yīng),而且不利于學(xué)習(xí)過(guò)程留痕;④每次課結(jié)束,提供課內(nèi)測(cè)驗(yàn),為了隨堂得到測(cè)驗(yàn)結(jié)果,以便及時(shí)反饋給學(xué)生,題型是客觀題,便于計(jì)算機(jī)批閱;課程全結(jié)束,MOOC課程提供在線考試,由于MOOC課程是學(xué)員自學(xué),并不組織線下考試,全部通過(guò)培訓(xùn)系統(tǒng)提供的考試系統(tǒng)完成,試卷均為客觀題,分?jǐn)?shù)由系統(tǒng)自動(dòng)生成,如果合格還可能提供平臺(tái)認(rèn)證的證書(shū);⑤MOOC子系統(tǒng)提供評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),主要通過(guò)投票系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),本文稱為課程評(píng)價(jià),分為單次課程評(píng)價(jià)主和整體課程評(píng)價(jià),由于MOOC課程基本是一種靜態(tài)課程,老師參與較少,老師通過(guò)前期組織教學(xué)資源形成完整教學(xué)過(guò)程,因此此類(lèi)評(píng)價(jià)是一種教學(xué)評(píng)價(jià)。

        SPOC子系統(tǒng):SPOC子系統(tǒng)用來(lái)支持班級(jí)化教學(xué),主要用于混合教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式,因此SPOC子系統(tǒng)除了具有MOOC系統(tǒng)的基本功能外,支持班級(jí)化教學(xué)的特征有所增強(qiáng):①?gòu)?qiáng)化及時(shí)交互、實(shí)時(shí)交互,針對(duì)每次開(kāi)課提供課程論壇,在開(kāi)課結(jié)束后論壇隨之結(jié)束。實(shí)時(shí)互動(dòng)方面,QQ、微信是不錯(cuò)的選擇,但這種方式不利于學(xué)習(xí)過(guò)程留痕,論壇也可成為同步交互的渠道,由教師及時(shí)回復(fù)問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn),如果條件允許,可以組織教學(xué)團(tuán)隊(duì),由助教及時(shí)答疑,這種方式的同步交互有利于學(xué)習(xí)過(guò)程留痕;②SPOC子系統(tǒng)也提供隨堂測(cè)驗(yàn)和在線考試,但由于SPOC課程主要用于支持班級(jí)化教學(xué),基于在線考試的防作弊技術(shù)還不成熟,因此期末考試一般通過(guò)線下考試進(jìn)行,因此SPOC課程提供的對(duì)整體課程的考試更傾向于在線測(cè)試,用于學(xué)生自我檢查,也可以用于期末考試;③SPOC子系統(tǒng)也提供評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),本文稱為資源評(píng)價(jià),分為單次資源評(píng)價(jià)主和整體資源評(píng)價(jià),主要因?yàn)椋琒POC在線課程只是整體教學(xué)過(guò)程的一種主要教學(xué)資源,整體教學(xué)過(guò)程由混合教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)。

        針對(duì)MOOC課程,由于是學(xué)員自由學(xué)習(xí),很難提供實(shí)體實(shí)驗(yàn)室,如果課程本身需要,本方案提供在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),這也是本方案重點(diǎn)構(gòu)建部分,在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室既是在線培訓(xùn)系統(tǒng)重要組成部分和亮點(diǎn)所在,也可以獨(dú)立使用,將在下文中予以詳細(xì)說(shuō)明。針對(duì)SPOC課程,由于此類(lèi)課程面向班級(jí)化教學(xué),一般發(fā)生在學(xué)校或者培訓(xùn)機(jī)構(gòu)里,應(yīng)該首先提供實(shí)體實(shí)驗(yàn),遵循“能實(shí)不虛”的原則,在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)只作為補(bǔ)充或者發(fā)揮系統(tǒng)特長(zhǎng)之用,如展示內(nèi)部構(gòu)造。

        由于在線培訓(xùn)系統(tǒng)是整個(gè)培訓(xùn)平臺(tái)的核心功能,因此提供pc瀏覽器接人、手機(jī)瀏覽器接人、手機(jī)app接人三種方式,主推使用pc版網(wǎng)站和手機(jī)app接人本系統(tǒng),手機(jī)版網(wǎng)站更側(cè)重于分享鏈接、傳播。基于B/S程序結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站是用戶在各種形式的終端計(jì)算設(shè)備上使用培訓(xùn)平臺(tái)的重要形式,其跨平臺(tái)性是一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn),只要安裝瀏覽器就可以使用[2]。網(wǎng)頁(yè)客戶端布局,使用自適應(yīng)的客戶端響應(yīng)式將是一個(gè)未來(lái)的方向和趨勢(shì),所有設(shè)備的瀏覽器共用一套客戶端代碼。但是此種布局對(duì)瀏覽器的兼容性要求較高,要求ie瀏覽器版本必須在ie8以上,由于國(guó)內(nèi)用戶有相當(dāng)一部分電腦的ie低于ie8,使用此種布局會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)頁(yè)顯示混亂。因此,在現(xiàn)階段,本方案建議pc版網(wǎng)站和手機(jī)版網(wǎng)站分別建設(shè),pc版網(wǎng)站要兼容ie6,在ie6上運(yùn)行良好,htm15代碼和較新的框架使用時(shí)要注意進(jìn)行兼容性測(cè)試,由于手機(jī)操作系統(tǒng)更新較快、較統(tǒng)一,手機(jī)版網(wǎng)站則沒(méi)有過(guò)多兼容性問(wèn)題,對(duì)htm15代碼的支持良好。

        (2)基于B/S架構(gòu)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并啟用了負(fù)載均衡機(jī)制,此部分是本平臺(tái)提供的在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的一部分,另外一部分基于“云桌面”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),將在下文中說(shuō)明。有些課程或者培訓(xùn)項(xiàng)目需要配備實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境,但是如果學(xué)習(xí)MOOC課程,一般是不會(huì)為學(xué)習(xí)者配備實(shí)體實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn),因此建設(shè)在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室滿足實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是非常必要的,本系統(tǒng)提供的B/S結(jié)構(gòu)的虛擬實(shí)驗(yàn)室只需要瀏覽器就可以進(jìn)行網(wǎng)上實(shí)驗(yàn),是首先形式。

        以前,基于網(wǎng)頁(yè)的虛擬實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行中往往需要給瀏覽器安裝插件才能運(yùn)行,現(xiàn)在隨著瀏覽器、web標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)及穩(wěn)定、ht-m15的流行及穩(wěn)定,openGL3D繪圖技術(shù)正從計(jì)算機(jī)桌面、便攜式設(shè)備開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于各種瀏覽器應(yīng)用,在瀏覽器的應(yīng)用中經(jīng)過(guò)優(yōu)化、裁剪、調(diào)整,最終基于openCL形成了一個(gè)新的子標(biāo)準(zhǔn),webGL(Web Graphics Library)。webGL是一種3D繪圖協(xié)議,webGL把OpenGL和JavaScript結(jié)合在一起,提供了一個(gè)OpenGL的JavaScript綁定,進(jìn)而讓HTML5 Canvas標(biāo)簽納入了webGL技術(shù)。作為目前最先進(jìn)的輕量級(jí)三維技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)三維產(chǎn)品的跨平臺(tái)應(yīng)用以及真正的基于瀏覽器(Web)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[3]。WebGL兼容性很強(qiáng),解決了Web三維交互的3個(gè)問(wèn)題:①通過(guò)HTML腳本本身實(shí)現(xiàn)Web交互式三維動(dòng)畫(huà)的制作,無(wú)須任何特定瀏覽器插件的支持;②利用底層的圖形硬件加速功能進(jìn)行的圖形渲染,效率很高;③通過(guò)統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的、跨平臺(tái)的OpenGL ES接口實(shí)現(xiàn)免去了開(kāi)發(fā)人員多次學(xué)習(xí)不同編程接口的麻煩

        由于瀏覽器對(duì)webGL支持已經(jīng)較為成熟,其具有兼容性強(qiáng),無(wú)插件,支持多種格式三維模型導(dǎo)人,支持動(dòng)畫(huà)和硬件加速,種種先天優(yōu)勢(shì)注定其會(huì)在瀏覽器3D繪圖領(lǐng)導(dǎo)成為標(biāo)準(zhǔn)。本文建議,今后基于瀏覽器的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該重點(diǎn)考慮采用webGL編程技術(shù),或采用其他編輯軟件(如unity3D)構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景后,在生成階段選擇生成webGL代碼,然后進(jìn)行后期加工。

        (3)基于“云桌面”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),用于運(yùn)行c/s結(jié)構(gòu)和單機(jī)版虛擬仿真應(yīng)用,并啟用了負(fù)載均衡機(jī)制。由于課程性質(zhì),有的課程的配套實(shí)驗(yàn)可采用B/S結(jié)構(gòu)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就可以,有些課程實(shí)驗(yàn)由于較專(zhuān)業(yè)、很復(fù)雜,需要專(zhuān)業(yè)的c/s結(jié)構(gòu)和單機(jī)版虛擬仿真應(yīng)用程序才能更好地支持實(shí)驗(yàn),如Ma-chining、LTspice、muITIsim、Proteus、CadenceAllegro。本系統(tǒng)以云桌面的形式提供這些實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)者不需要在自己的電腦上安裝這些實(shí)驗(yàn)程序,只需要安裝一個(gè)瘦客戶端,通過(guò)賬戶及密碼登錄到云電腦的云桌面,云電腦上已經(jīng)預(yù)裝好了實(shí)驗(yàn)用程序,用戶可以選擇使用。

        3.3.1.2 平臺(tái)既服務(wù)區(qū)域

        平臺(tái)既服務(wù)區(qū)域,為數(shù)據(jù)庫(kù)層,為本平臺(tái)的運(yùn)行提供格式化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)支持。PaaS最常見(jiàn)的用途是為應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和測(cè)試提供主機(jī)環(huán)境。但這并不是本方案使用PaaS的主要原因,PAAS平臺(tái)層核心功能有如下:(l)中間件資源池;(2)數(shù)據(jù)庫(kù)資源池。目的為了讓中間件資源、數(shù)據(jù)庫(kù)資源對(duì)應(yīng)用來(lái)說(shuō)抽象化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)這兩類(lèi)資源的擴(kuò)展彈性化,從而有利于資源分配、監(jiān)控管理。

        針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)即服務(wù),也是數(shù)據(jù)庫(kù)的管理即服務(wù),如用戶提出使用請(qǐng)求,可返回給用戶可用的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例SID編號(hào),但在哪里創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù),如何分配相關(guān)資源用戶不需要關(guān)注。如果本平臺(tái)部署于公有云上,會(huì)使用到供應(yīng)商的PaaS層的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù),也可以自行安裝數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。

        3.3.1.3基礎(chǔ)設(shè)施既服務(wù)區(qū)域

        物理資源在資源利用率方面有個(gè)非常著名的“991”原則,即90%的物理設(shè)備,在90%的在線時(shí)間內(nèi),只要10%的資源利用率,然而這90%的設(shè)備不能撤離,因?yàn)檫€有10%的峰值系統(tǒng)的資源利用率會(huì)超過(guò)90%。云計(jì)算出現(xiàn)后,可以最大限度地動(dòng)態(tài)利用物理資源,將服務(wù)器的物理資源形成動(dòng)態(tài)資源池,根據(jù)用戶需求、按需分配、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)滿足不同用戶需求[4]。云計(jì)算有如下優(yōu)勢(shì):(1)分離將程序與物理資源,(2)減輕用戶端負(fù)載,(3)分離基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)與開(kāi)發(fā)應(yīng)用,(3)資源擴(kuò)展按需,(4)利用公有云從容應(yīng)對(duì)高負(fù)載狀和一次性任務(wù),(5)按需付費(fèi),(6)降低成本。

        OpenStack是當(dāng)今最具影響力的云計(jì)算管理工具,主要用來(lái)管理IaaS云端的虛擬資源池,為Rackspace和美國(guó)國(guó)家航空航天局聯(lián)合研發(fā)的,可擴(kuò)展性良、好實(shí)施簡(jiǎn)單,得到全球廠商驗(yàn)證和認(rèn)可,并被廣泛使用。OpenStack成為高校建設(shè)云基礎(chǔ)設(shè)施的首選IaaS管理軟件,OpenStack底層可以采用Xen、KVM和VMWare等多種虛擬化軟件。本方案建議,如果建設(shè)私有云,可以采用OpenStack作為底層計(jì)算資源虛擬化、池化、調(diào)度操作系統(tǒng)。

        3.3.2 用戶端部分

        本平臺(tái)用戶端接入主要分為:PC瀏覽器、PC云桌面接人端、手機(jī)APP、手機(jī)瀏覽器。其中,PC瀏覽器和手機(jī)瀏覽器可以接人在線培訓(xùn)系統(tǒng)和基于B/S結(jié)構(gòu)的虛擬仿真服務(wù);PC云桌面接人端,學(xué)員需要安裝一套瘦客戶端,用于接人云桌面服務(wù)器環(huán)境,進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn):手機(jī)APP用于接人基于在線培訓(xùn)系統(tǒng),由于在線培訓(xùn)平臺(tái)是整個(gè)的基礎(chǔ)和核心,為了方便用戶使用,提供瀏覽器和手機(jī)APP接人兩種方式。

        4 結(jié)語(yǔ)

        “互聯(lián)網(wǎng)+”是一種新的基礎(chǔ)環(huán)境和社會(huì)形態(tài),在社會(huì)資源配置中應(yīng)充分利用云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)的信息化的集成交互特性。信息化時(shí)代的到來(lái)使得“終身學(xué)習(xí)”成為追趕知識(shí)經(jīng)濟(jì)的基本要求,作為承載學(xué)習(xí)行為發(fā)生、提供環(huán)境刺激的“學(xué)習(xí)空間”備受關(guān)注,“重設(shè)學(xué)習(xí)空間”被《2018年中國(guó)職業(yè)教育技術(shù)展望:地平線項(xiàng)目報(bào)告》列為未來(lái)三至五年職業(yè)教育信息化的關(guān)鍵趨勢(shì)。

        面向職業(yè)教育的云端培訓(xùn)平臺(tái)整合構(gòu)建方案,正是為了迎合泛在學(xué)習(xí)、非正式學(xué)習(xí)的趨勢(shì),滿足國(guó)家新政策下職業(yè)教育的新特點(diǎn),彌補(bǔ)職業(yè)教育中的不足,本方案將在后續(xù)實(shí)施中進(jìn)行修正、改進(jìn)。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]馬亮.在線教學(xué)資源庫(kù)支持技術(shù)研究[J].江蘇科技信息,2018(23):67-70.

        [3]周浩,王冬.WebGL技術(shù)在地理信息公共服務(wù)平臺(tái)升級(jí)中的研究應(yīng)用[Jl.測(cè)繪與空間地理信息,2019,42(6):134-135,138.

        [4]施衛(wèi)娟,竇如林.基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[Jl-電腦知識(shí)與技術(shù),2020,16(7):267-268.

        【通聯(lián)編輯:聞翔軍】

        基金項(xiàng)目:2018年江蘇省高等教育學(xué)會(huì)職業(yè)能力研究委員會(huì)研究課題(項(xiàng)目編號(hào):ZY20188002);南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院教改課題(項(xiàng)目編號(hào):JX1986);南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職教育研究基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):19JYO01);南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)科研基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):J21705)

        作者簡(jiǎn)介:馬亮(1978-),男,安徽阜陽(yáng)人,碩士,研究方向?yàn)榻虒W(xué)資源庫(kù)建設(shè)、網(wǎng)站建設(shè)、軟件編程。

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