莫永華

（桂林電子科技大學信息科技學院，桂林541004）

0 引言

新一輪高校改革在2018 年下半年開啟，圍繞著建設“一流本科教育”，切實提高課程教學質(zhì)量，教育部陳寶生部長也提出淘汰“水課”、打造“金課”的改革目標。桂林電子科技大學信息科技學院所屬廣西地方高校，在區(qū)教育廳2019 年4 月開展的廣西本科高校教師在線課程建設與應用能力提升行動中，我校也積極響應組織教師學習信息化的各種教學方法，包括MOOC、SPOC、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學等形式，為教師教學改革實踐打好了基礎。2020 年春季學期新冠疫情下，教育部指導利用網(wǎng)絡平臺“停課不停學”，開展網(wǎng)絡課程線上教學措施，《云計算和服務器應用》課程就是在這樣的改革和環(huán)境背景下開展的，利用多家教育資源平臺和多種教學方式，克服多方面困難，積極探索出虛擬仿真網(wǎng)絡教學方法，打造課程“金課”，實踐中進一步推動了本課程的現(xiàn)代信息技術與教育教學深度融合。

1 網(wǎng)絡授課條件與問題

《云計算和服務器應用》課程是工科計算機類網(wǎng)絡工程專業(yè)本科必修核心課程，在民辦高校的應用型人才培養(yǎng)計劃方案中課程側(cè)重云計算平臺部署、配置、運維以及服務應用，實踐教學環(huán)節(jié)是教學關鍵。在我校信息工程系本課程規(guī)劃40 學時2.5 個學分，教學采用理論和實踐合一授課方式，即20 學時理論和20 學時實踐，課堂采用4 節(jié)連上，先2 學時理論緊接著2 學時實踐，連貫展開的方式。特殊時期學生不能反校，《云計算和服務器應用》課程無法使用學校的實驗室條件，這將成為開展網(wǎng)絡教學的新問題，同時怎樣有效組織學生也是一個難題，需要調(diào)整思路探索一種新的方法去解決問題。

1.1 校內(nèi)課程開設條件

為了滿足課程開展，我校在教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目中探索校企合作辦學，成功牽手深圳市訊方技術股份有限公司，并在2018 年暑假建設了華為ICT協(xié)同育人創(chuàng)新實踐基地，建設項目包括華為大數(shù)據(jù)和云計算實驗室，有了云計算實驗服務器RH2288H V3和云平臺解決方案FusionSphere，達到了授課條件，如圖1 為線下教學使用華為云實驗室平臺情況。

圖1 線下教學使用華為云實驗室平臺情況

1.2 網(wǎng)課開設需要解決的問題

（1）平臺服務瓶頸

平臺主要是全國現(xiàn)有網(wǎng)絡線上教育資源平臺，服務瓶頸主要反映在兩個方面。第一，體現(xiàn)在視頻類型上，這些平臺現(xiàn)有的視頻課件都是以慕課短視頻為主，視頻一般都在7～12 分鐘之間，無法銜接傳統(tǒng)課堂教學內(nèi)容，不能滿足完整的教學過程與學習互動；第二，體現(xiàn)在技術性能上，當平臺碰到疫情環(huán)境下，集中開設課程的密度比較大，使用量比較大，造成服務器訪問量超出常規(guī)需求。全國的大中小學校都采用了網(wǎng)絡授課，原有的平臺一下子服務跟不上，服務能力與帶寬需要提高，最初在2 月中旬的很多網(wǎng)絡課程中，視頻學習中網(wǎng)絡卡頓情況比較嚴重。

（2）實踐資源缺乏

我們開設的云計算和服務器應用課程，課程特色在技術與管理上的概念比較多，實踐部署的虛擬機也比較多，資源需求量比較大，現(xiàn)有的網(wǎng)絡教育平臺無法滿足。例如我們學校主推的中國大學慕課平臺，經(jīng)過平臺許可我們引入了河海大學孫寧教授的網(wǎng)課資源，該資源與我校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)計劃和課程授課側(cè)重點有很大不同，我們的人才培養(yǎng)目標定位為應用型培養(yǎng)，課程內(nèi)容以云計算平臺的部署設置、應用和運維為主，以華為云FusionSphere 方案部署展開教學內(nèi)容，包括FushionComputer 云管理平臺實踐。孫寧教授開設的是Openstack 開源云系統(tǒng)和Hadoop 開源大數(shù)據(jù)項目，其他網(wǎng)課資源更多是以云計算底層實現(xiàn)算法為主。

（3）教師缺乏工程經(jīng)驗

我們學校現(xiàn)有的課程教學團隊，呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，第一、很多老師剛才從大學研究生畢業(yè)，缺乏實際工程經(jīng)驗；第二、另一部分老師都是做理論研究的，對于應用型課程，無法滿足開課需求。本門課程有大量的管理和技術概念，需要通過實踐才能讓學生理解，從而完成課程學習任務，實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)目標。

（4）缺乏網(wǎng)絡授課評價的體系

我校的網(wǎng)絡授課是在疫情下全面推廣開展的，處于探索應用發(fā)展階段，學校還沒有給出網(wǎng)絡授課評價的標準。大家都是響應國家“停課不停學”的號召，在現(xiàn)有教育資源平臺的有力支持下才開始了網(wǎng)課教學之路，學校之前沒有給出像傳統(tǒng)教學對課程的質(zhì)量評定標準，例如教材的選用、視頻的質(zhì)量、網(wǎng)課的組織和管理（簽到和討論）、作業(yè)的布置和批改，以及網(wǎng)絡的測試和考核，都沒有最終給出標準。

（5）學生組織和管理規(guī)范

疫情下學生都是在家里上網(wǎng)課，通過空中網(wǎng)絡工具軟件的組織，怎樣才能有效組織學生？包括視頻學習參與程度、學習互動環(huán)節(jié)等等，這些網(wǎng)課有效組織是一個新的教學研究課題。學生的聽課質(zhì)量也需要管理規(guī)范，例如：課前第一個環(huán)節(jié)教師用QQ 群進行組織學生簽到，簽到數(shù)據(jù)由平臺給出，作為學生平時表現(xiàn)計入最后成績評定；開課中第二個環(huán)節(jié)怎么加入平臺的視頻學習環(huán)節(jié)，可用網(wǎng)絡課堂錄播或直播屏幕共享收看方式，第三個環(huán)節(jié)教師與學生學習互動環(huán)節(jié)，問題提問、隨機點名、在線討論等，第四個環(huán)節(jié)課后作業(yè)鞏固，怎樣在線作業(yè)發(fā)布和批改作業(yè)等。

（6）學校職能部門的協(xié)調(diào)

學校的網(wǎng)絡課程組織以及各職能部門的協(xié)調(diào)是教師網(wǎng)課實施重要一環(huán)，也是網(wǎng)課順利開展的重要保障。具體內(nèi)容包括：牽涉到課程的資源的發(fā)布，需要學校與第三方平臺的數(shù)據(jù)銜接，并給予開課教師授權；學工老師組織學生加入QQ 群，教務組織學生加入選課系統(tǒng)，并提示未及時選課學生補選；教師組織學生注冊平臺和認證學生身份，在授課中督導對課堂的聽課，等等。

2 混合式教學探索

在我們開課之前對現(xiàn)有的網(wǎng)絡平臺進行了一些功能的測試，考慮到了網(wǎng)絡性能和各個平臺的教學資源和功能，我們最后選擇了線上混合授課方式，以及多個平臺組合的教學方案。

2.1 線上混合授課方法與多平臺組合的教學方案

第一線上混合授課方法包括：應用平臺課件錄播視頻學習、屏幕直播方式學習、PPT 的直播授課方式等方法。第二多平臺組合教學方案是指：利用多家網(wǎng)課平臺的優(yōu)勢展開。例如：直播平臺采用騰訊課堂、釘訂直播等等，由于騰訊、阿里巴巴等公司的業(yè)界網(wǎng)絡服務優(yōu)勢，在服務能力和服務質(zhì)量上都有所保障；而課程資源還得選擇專業(yè)網(wǎng)絡教育平臺，視頻學習可以采用教育資源豐富的中國大學慕課，該平臺是我國最早建設的網(wǎng)絡教育平臺之一，網(wǎng)課資源豐富，全國各大院校有9000 多門課程與它合作開設了慕課。也可以采用超星平臺、雨課堂平臺，等等，在這些教育資源平臺上非常方便自建慕課課程，也可自建學校云SPOC 課程，更方便的是一鍵資源復制引入優(yōu)秀課程資源，建設自己SPOC 課程（同步SPOC 和異步SPOC 課程）。

線上混合授課方法有如下三點優(yōu)勢。第一、豐富了網(wǎng)絡課堂的教學手段，既可以引入優(yōu)秀教師的教學視頻，也可以直播自己有特色的教學內(nèi)容，還可以提供豐富的PPT 動畫效果，很好的利用了現(xiàn)代化信息手段，提高了課堂教學的生動性；第二，教學內(nèi)容更加豐富了，不拘泥于一位老師、一本書、一種視頻資源的教學，選擇最好的教學資源呈現(xiàn)給學生，授課老師做好資源整合和組織學習與問題討論，這也最新的教學改革探索的方向。第三，完善了網(wǎng)絡授課的備選方案，當主要的授課方法受到了網(wǎng)絡的卡頓影響之后，可以選擇第2種授課方式，不會影響網(wǎng)絡課程的整體進展，影響網(wǎng)絡授課的因素有很多，例如，訪問量過大導致帶寬不足的因素，平臺受到攻擊安全的因素，還有學生端電腦和移動端手機性能的因素等。

2.2 教學資源先引用到自建開課策略

一門完整的網(wǎng)課資源比一門傳統(tǒng)的課程資源要復雜。一門完整的網(wǎng)課資源通常包括課程大綱、教材、課件PPT、練習、單元測試、教案、根據(jù)知識點錄制好的上百個短視頻等等，與傳統(tǒng)的課程資源最大的不同在于短視頻的錄制，這是一項非常復雜而又需要團隊合作的工作。優(yōu)秀課程短視頻的錄制工作包括：錄播內(nèi)容知識點的選擇、錄播稿的撰寫，視頻錄播的設備，主講人的形象包裝，還有對錄播稿的背誦，最后到整個錄播視頻的剪切合成和美工等等，在短時間內(nèi)建設自己的慕課是非常難的事情，而引用已經(jīng)建好的優(yōu)秀慕課資源，在平臺授權的條件下是非常好的選擇。

從異步SPOC 課程到自建SPOC，并改革教學管理讓學生適應自主學習。對于教師在短時間組織網(wǎng)絡授課，視頻資源是第一重要的事情，網(wǎng)絡授課需要有完整的視頻資料，而第1 次開設網(wǎng)課的老師，由于沒有視頻資料，這時可以采用優(yōu)秀的網(wǎng)絡教育平臺，例如中國大學慕課，引用的方式分為同步SPOC 和異步SPOC 的方式。同步SPOC 方式是直接同步原來課程老師的上課時間同步展開，而異步SPOC 方式，也就是拷貝原課程老師的視頻教學資源，快速部署自己的云校課堂，組織教學和學生自主學習，最后再添加直播形式，進行對教學內(nèi)容的進一步學習互動和實踐指導。當?shù)? 次在網(wǎng)絡工程專業(yè)開設云計算和服務器應用時，由于之前已經(jīng)做了大量的直播錄制，就可以自己組建網(wǎng)絡課程了，再做好的視頻組織和學習互動。

2.3 教學組織邊開展邊調(diào)整

在這次疫情下，學校也組織了兩批網(wǎng)絡課程，第1批網(wǎng)絡開設為第1 周到第4 周，第2 批網(wǎng)絡開設的時間為第5 周到第9 周。教學的組織也采用了邊開展邊調(diào)整的方式，對于第1 批采用征集網(wǎng)課的形式，對于有條件或者是有資源的課程先行開設，通過第1 批開設的網(wǎng)課，老師積累了組織和管理網(wǎng)課的經(jīng)驗，同時也熟悉了網(wǎng)絡平臺的功能。通過調(diào)整開課的申報和線上開課信息的發(fā)布，使得更有利于網(wǎng)課的開展。再組織第2批更大規(guī)模的網(wǎng)課開設。

3 創(chuàng)新虛擬仿真“金課”規(guī)劃與實踐

3.1 《云計算和服務器應用》網(wǎng)課實踐

《云計算和服務器應用》課程本身需要的服務器資源和硬件設備，在疫情下這些條件都不具備了，我們的課程需要進行調(diào)整，采用了虛擬化的技術，在不能應用FusionSphere 真實部署情況下，采用VMware Workstation Pro 15.5 虛擬管理系統(tǒng)，虛擬出CNA 節(jié)點硬件資源，再虛擬安裝CNA 鏡像系統(tǒng)，產(chǎn)生虛擬化的CNA節(jié)點，然后再虛擬出VRM 節(jié)點硬件資源，并安裝VRM鏡像系統(tǒng)，產(chǎn)生Web 云平臺管理站點，部署了華為云平臺系統(tǒng)和系統(tǒng)的管理。下面圖2 為虛擬管理系統(tǒng)下的CNA 和VRM 部署。

圖2 虛擬管理系統(tǒng)下的CNA和VRM部署

針對于《云計算和服務器應用》在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設實踐，首先是在中國大學慕課平臺申請網(wǎng)課資源，通過教務申請第1 批開設網(wǎng)課，并邀請學生加入教師課程QQ 群；然后組織學生平臺注冊和學生認證，接著老師進行對原課程資源的補充和適應性調(diào)整，并在開課前三天準備測試，組織學生2 次網(wǎng)課測試。第一次測試是針對是否加入平臺和認證學生身份，測試中發(fā)現(xiàn)一些問題，例如：有些學生對平臺多次注冊和學生認證，擁有了2 個賬號，到上課時兩個賬號同時存，而系統(tǒng)考勤數(shù)據(jù)顯示這一學生有一賬號未簽到，造成了系統(tǒng)統(tǒng)計混亂問題，解決方法刪掉一個并通知學生；再如，在QQ 群管理，學生的信息標注進行規(guī)范，采用學號+姓名的方式，并對加入群的人數(shù)進行統(tǒng)計，對未加入群的同學，通過輔導員通知補加，同時對于未加入群的同學，進行情況了解，是否是疫情重災區(qū)的學生？特別是武漢的學生。第二次測試可以針對平臺的功能，例如中國大學慕課平臺，它的功能分成了兩個部分，第1 部分功能主要是錄播視頻的學習，第2 個部分是移動端慕課堂的學習管理，如考勤簽到、學習互動、問題討論、課堂隨機點名等功能。通過兩次的平臺測試，學生已經(jīng)對網(wǎng)課有了基本的了解，以及熟悉了老師的課堂組織方式。圖3 是云計算和服務器應用課程學校云課堂。

3.2 虛擬仿真“金課”規(guī)劃

在采用VMware Workstation Pro 15.5 虛擬管理系統(tǒng)實踐教學中，部署虛擬機CNA 和VRM 節(jié)點時發(fā)現(xiàn)對教師終端和學生終端電腦資源耗費很大，例如一個CNA 節(jié)點的創(chuàng)建需要至少8G 內(nèi)存的資源設置，而VRM 節(jié)點也至少需要4G 內(nèi)存，當部分學生碰到?jīng)]有16G 內(nèi)存和8 核CPU 的資源時，華為云平系統(tǒng)Fusion-Sphere 方案的仿真就不能開展了，因此，我們開始規(guī)劃應用虛擬仿真“金課”的思路打造新技術網(wǎng)絡課程。

新的虛擬仿真“金課”的規(guī)劃。技術路線包括：5G的網(wǎng)絡傳輸，4K 影像渲染和實時交互傳輸，遠端VR 高質(zhì)量影像實時輸出。部署內(nèi)容包括：把機房的場景進行虛擬化，對于云計算實驗室的眾多資源設備進行識別和影像數(shù)據(jù)采集，以及對設備的操作，屏幕的影像實時化傳輸，這樣就可以實現(xiàn)網(wǎng)絡異地學習，對于學生來說，可以身臨其境的感受云平臺的部署和設備的操作。2020 年5G 網(wǎng)絡商用全面推開，相信我們的技術會得到進一步的應用，網(wǎng)絡課程會變得更加生動形象。

圖3 云計算和服務器應用課程學校云課堂

4 網(wǎng)絡授課效果

對于網(wǎng)絡授課，我們總結(jié)了有三方面受益和能力的提升。在疫情下，學生實現(xiàn)了停課不停學，學業(yè)得到了推進；對于授課教師通過網(wǎng)課實踐，從教學資源的引用到自建，熟悉了網(wǎng)課部署，推動現(xiàn)代信息技術與教育教學深度融合；對于教育資源平臺來說，完善了功能、豐富了課程資源，提高了服務能力，擴展了性能。

（1）停課不停學，學生積極響應

在疫情下通過網(wǎng)絡授課，首先得益于學生的組織，在學生不能返校的情況下，有效的組織開設了云計算和服務器應用課程，實現(xiàn)了停課不停學，通過課程的開設，我們感受到了學生的積極參與的熱情，他們克服了各種困難，例如網(wǎng)絡堵塞、設備有限、家庭停電等不利因素，非常珍惜這來之不易的學習。他們在課堂表現(xiàn)積極，回答問題、參加討論、課后作業(yè)提交都很積極，下面是他們的學習過程考勤記錄，平臺課件視頻學習記錄，參加學習互動記錄，參加問題討論記錄。同時他們也學會了怎么樣在網(wǎng)課下配合老師完成網(wǎng)絡授課，教學效果好。圖4 為網(wǎng)絡授課學習互動記錄。

圖4 網(wǎng)絡授課學習互動記錄

（2）從引用到自建，教師熟悉了網(wǎng)課部署

教師通過從引用優(yōu)秀的慕課的教學資源，到開設SPOC 課程銜接在校教學課程和管理。對教師，學會了怎樣開展課程資源建設、使用視頻錄播工具、組織視頻內(nèi)容、串聯(lián)網(wǎng)絡課程、開展學習互動，等等，并利用移動端進行課堂組織和管理，例如慕課堂的考勤簽、提問互動、學習知識的討論、考隨機點名，等等。當教師把網(wǎng)絡授課平臺功能掌握了，課程的資源內(nèi)容組織了，也就掌握了一門網(wǎng)絡課程的基礎，當?shù)? 次開設網(wǎng)絡課程的時候，就可以自己建設網(wǎng)絡課程了，也就實現(xiàn)了傳統(tǒng)老師從線下課程進入到了線上教學轉(zhuǎn)型發(fā)展，縮短教學差距，提高了在校師資教學水平，同時也推動現(xiàn)代信息技術與教育教學深度融合。

（3）網(wǎng)絡教育平臺的功能完善和性能提高

第3 個受益方是平臺端，通過疫情的考驗，全國大中小學全面開展網(wǎng)絡課程，通過補強了服務器資源和網(wǎng)絡帶寬的性能，同時也培育了更多的網(wǎng)課授課老師，使得更多的優(yōu)秀老師進入到了網(wǎng)課教學隊伍，進而更豐富了平臺的課程資源，也使得平臺功能得到改善，服務水平大幅提升。

5 結(jié)語

疫情下，我們通過《云計算和服務器應用》課程的混合式網(wǎng)絡教學方法的探索和實踐，采用了虛擬技術部署云平臺和資源管理，更進一步規(guī)劃了虛擬仿真“金課”的技術路線和實現(xiàn)方法，為本課程在5G 商用網(wǎng)絡到來時提供了技術支持，通過網(wǎng)課實踐培育了更多教師的教學轉(zhuǎn)型發(fā)展，豐富了教學資源，提高了教學水平，同時也推動現(xiàn)代信息技術與教育教學深度融合。