开源环境对本科教学现状研究及“云课堂”技术的平台构建

开源环境对本科教学现状研究及“云课堂”技术的平台构建

随着计算机技术和网络技术的飞速发展，教育信息化已经受到政府、社会以及相关领域人员的高度重视。本文就开源环境对本科教学现状及教学方式进行研究，希望对我国教育事业有所助益。

标签：开源环境云课堂本科教学

一、传统课堂教学方式存在的问题

无论是普通教室还是机房，教学还是以教师为主，学生更多的是被动的接受知识，这种“填鸭式”的教学方式不能有效激发学生的兴趣和积极性，尤其面对较难的知识时，学生易产生畏难心理，消极怠工，形成恶性循环，自己学不到知识，也严重影响教师的积极性，后续课程的开展难以为继，这是两种教学形式存在的共同问题，同时，这两种教学方式又因其特点呈现出不同的问题，值得探讨。

二、机房实验室使用现状及“云课堂”的问卷调查结果与分析

1.调查对象

本次调查的样本是我院各专业各年级学生，样本类型为随机选取。截止调研结束，调查学生共322名。

2.研究内容

为了调查机房实验室使用现状和学生对“云课堂”应用的兴趣，笔者设计了《关于“云课堂”问卷调查》，从以下三个方面进行了调查：学生使用机房的基本情况、学生使用机房存在的问题、学生对“云课堂”的兴趣度。

3.重点问题结果分析

3.1学生现在使用的手机有98%以上都为可以安装智能应用的智能手机，结果如图1所示。这是“云课堂”建立的先决物质基础。

3.2现在上课使用手机的学生比率也居高不下，如图2所示，有74%的学生承认有过上课习惯性看手机的经历。据课下了解，学生看手机不一定是真的有重要的事务，而是习惯使然。所以，我们对于这种不良习惯不能听之任之，要利用我们的课堂优势和管理手段加以引导，引导学生将习惯“用手机玩”纠正为“用手机学”。

3.3在“如果手机中可以安装有关课程的内容，是否有兴趣下载并使用？”和“上课时若可以直接使用手机应用来观看课程同步课件、重点、习题，您觉的怎么样？”两道题目中，学生“有兴趣”和“非常期待”的比例非常高，这为“云课堂”

的应用开发奠定很好的学生基础，如图3、图4所示。

三、以开源环境为基础的课程建设模型研究改革方案

云计算的出现为高校及“云课堂”建设提出新的建设方案，目前许多高校计算机硬件设备落后，配置较低，学生个人研究资料保密性差。而云技术能利用虚拟化技术构建虚拟化资源池，快速部署云端的资源以获取服务，动态组织异构资源，构建不同的应用环境，将存储空间等资源共享，杜绝资源的浪费，达到效益最大化。

1.减少初期投资，降低信息化基础设施的投资风险。尤其对计算机等专业的学生，笔记本电脑已成为大学学习的标准配备，所以，在专业机房的建设中，只需要提供最基础的电源及网线，学生可以自行带笔记本电脑来机房，从而减轻实验室面临的硬件建设资金不足问题。

2.资源优化，提升资源利用率。基于云服务器，系统建立在有一定规模的廉价服务器集群之上，通过基础设施与应用程序的协同构建达到最大效率利用资源目的，如图5所示。

四、采用云技术的课堂教学提供了多种新功能，相比传统教学模式，有了巨大的变化，也带来了巨大的优势，如果使用得当，就能有效实现“翻转课堂”，解决前文提到的各类问题

1. “云课堂”技术的平台构建总体思路

按照云的三层结构模型来设计，基本思路为：首先，在IaaS层利用OpenStack 构建一个云基础设施，为所有上层服务或应用提供虚拟机和云存储服务。其次，在PaaS层利用Sakai 系统和Hadoop/Mahout平台来构建云课堂的核心业务逻辑，并以服务的方式向上或对外提供调用。最后，在SaaS层，通过调用PaaS层或IaaS 层的服务，实现面向不同类型用户终端的云课堂视图。

2.“云课堂”技术的平台构建体系结构

综合以上讨论，基于开源技术的云课堂平台体系结构如图6所示。

从上图可看出，该体系由3个云服务层加上用户访问终端共4部分构成。各部分具体功能介绍如下：

2.1教育云IaaS 层作为云计算的核心服务，IaaS层主要提供硬件基础设施服务，为用户按需提供虚拟化的计算、存储和网络等IT资源。需要强调的一点是，教育云IaaS 层同时也可为除云课堂以外的应用，如云管理、云空间等提供统一的基础设施服务。

2.2云课堂PaaS层在本文所提的云课堂体系中，拟通过抽象云课堂的核心业

务逻辑，以服务的方式部署在PaaS层，目标是打造成云课堂的公共服务，对上层应用或第三方系统提供统一的PaaS级别服务。

2.3云课堂SaaS 层

通过服务的聚合实现统一的云课堂视图，直接面向用户提供服务。同时，可在SaaS 层为面向不同类型的用户终端定制应用。

2.4用户访问终端

云课堂支持多种学习情景和主流终端接入，包括云端教室、PC 机、笔记本、Pad 和手机等。

利用当今流行的“云技术”打造全新的“云课堂”，为师生创建一个实时开源環境下的网络互动课堂，通过实时课堂过程管理，不仅能够有效提升学习效果，更满足了高校学生大知识量的需求。