公有云平臺在信息學(xué)科教育實(shí)踐中的應(yīng)用研究

何輝++龔成瑩

摘 要： 本文針對當(dāng)前信息學(xué)科教育教學(xué)中存在的問題，闡述共有云計(jì)算平臺這一新技術(shù)在高校信息學(xué)科教育實(shí)踐中的應(yīng)用，通過調(diào)查研究、加工整理、實(shí)際測試、總結(jié)應(yīng)用等步驟進(jìn)行具體研究，最終建立云資源門戶，取得階段性的研究成果，旨在更好地提高高校信息學(xué)科的教學(xué)水平，使這一學(xué)科變單純的學(xué)府式教育為與工程應(yīng)用實(shí)際接軌。

關(guān)鍵詞： 信息學(xué)科 公有云彩 教育實(shí)踐 工程應(yīng)用

信息類學(xué)科是目前社會需求量大、適用性強(qiáng)、對實(shí)踐要求較高的學(xué)科，近年來，信息學(xué)科在科學(xué)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域得到高速發(fā)展，但是在信息學(xué)科的教育領(lǐng)域，仍存在教育教學(xué)與工程應(yīng)用脫節(jié)的現(xiàn)象，尤其是應(yīng)用型的高等院校，本應(yīng)更注重與信息學(xué)科的工程應(yīng)用結(jié)合，但由于種種原因，信息學(xué)科的高校學(xué)生普遍沒有達(dá)到社會所要求的工程應(yīng)用水平。云計(jì)算借助信息學(xué)科的高速發(fā)展快速成長[1]，同時(shí)也為信息學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐帶來巨大的機(jī)遇和變革?；诠性破脚_的開放式網(wǎng)絡(luò)課程（如學(xué)堂在線、網(wǎng)易公開課）、開放式開發(fā)平臺（如新浪SAE）、源代碼云平臺（如github）、辦公云平臺（如ZOHO）、物聯(lián)網(wǎng)云平臺（如YeeLink）等創(chuàng)新應(yīng)用為信息學(xué)科的教學(xué)提供了極大的方便。借助云計(jì)算的強(qiáng)大優(yōu)勢，將傳統(tǒng)信息學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐逐步遷移到云計(jì)算平臺已成為信息學(xué)科教學(xué)的方向之一。云計(jì)算與信息學(xué)科已經(jīng)形成相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系，對公有云計(jì)算平臺在信息學(xué)科教育實(shí)踐中的應(yīng)用展開研究不僅能夠更好地提高該學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐水平，而且能夠?yàn)閷W(xué)校節(jié)約教育成本。

1.研究內(nèi)容

云計(jì)算給教育領(lǐng)域帶來了一縷清風(fēng)，創(chuàng)新地對云計(jì)算這一新技術(shù)在高校信息學(xué)科教育實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，旨在更好地提高高校信息學(xué)科的教學(xué)水平，使這一學(xué)科從單純的學(xué)府式教育實(shí)踐向工程應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，與實(shí)際接軌，與先進(jìn)的技術(shù)接軌，真正促進(jìn)教育的發(fā)展。將最新的信息技術(shù)引入學(xué)科的教育實(shí)踐活動，蘊(yùn)涵著豐富的研究內(nèi)容，主要研究公有云平臺在信息學(xué)科教育實(shí)踐中的應(yīng)用，對云計(jì)算的本身技術(shù)并不多做討論[2]：（1）信息學(xué)科教育實(shí)踐現(xiàn)狀與問題調(diào)研；（2）信息學(xué)科教育相關(guān)公有云平臺的調(diào)研；（3）探索云平臺在教育實(shí)踐中的應(yīng)用；（4）對典型的云平臺教育應(yīng)用進(jìn)行推廣應(yīng)用；（5）總結(jié)公有云平臺對信息學(xué)科教育實(shí)踐的促進(jìn)作用。

在本課題的研究過程中，要科學(xué)規(guī)劃，合體安排研究計(jì)劃，如圖1所示。

圖1 研究內(nèi)容計(jì)劃

以上課題研究的具體內(nèi)容中，我們認(rèn)為該課題選題需要突破的難點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：（1）總結(jié)當(dāng)前成熟、可以合理運(yùn)用于信息學(xué)科教學(xué)實(shí)踐中的云計(jì)算平臺；（2）重視教育教學(xué)與工程實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

開放、共享是云計(jì)算的基本思想，也是信息學(xué)科教育教學(xué)的發(fā)展方向，公有云計(jì)算的平臺應(yīng)用范圍比較廣泛，課題主要關(guān)注與高校信息學(xué)科教學(xué)相關(guān)的云計(jì)算平臺，并對其在教育實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行研究。研究公有云計(jì)算平臺在高等院校信息學(xué)科教育實(shí)踐中的應(yīng)用，歸納總結(jié)出相關(guān)的云計(jì)算平臺，探索這些平臺在教育實(shí)踐中的使用范圍和具體用法（主要是一些創(chuàng)新應(yīng)用），研究公有云計(jì)算平臺對教育實(shí)踐的促進(jìn)作用，最終目的是提高高校信息學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐水平。

2.研究過程

研究過程共分三個(gè)階段進(jìn)行：

第一階段：2013年6月——2014年6月，對信息學(xué)科教育實(shí)踐現(xiàn)狀與問題調(diào)研，對信息學(xué)科教育相關(guān)公有云平臺的調(diào)研；

第二階段：2014年6月——2015年3月，實(shí)施計(jì)劃內(nèi)容，課題組成員在前期調(diào)研和測試的情況下，根據(jù)適用情況，在教育實(shí)踐活動中將公有云平臺等引入理論和實(shí)踐教學(xué)，進(jìn)行嘗試、實(shí)踐和總結(jié)；

第三階段：2015年3月——2015年12月，加工整理教學(xué)實(shí)踐情況，總結(jié)材料，撰寫結(jié)題報(bào)告、成果應(yīng)用。

根據(jù)研究計(jì)劃，課題組對適用于信息學(xué)科教育教學(xué)的相關(guān)公有云平臺開展調(diào)研工作，通過申請賬號、親自測試、教學(xué)應(yīng)用方式，對相關(guān)平臺進(jìn)行實(shí)際測試，主要測試的典型平臺包括但不限于下列云平臺：（1）網(wǎng)絡(luò)課程云資源——網(wǎng)易公開課；（2）學(xué)堂在線（學(xué)堂云）；（3）實(shí)驗(yàn)云——實(shí)驗(yàn)樓；（4）新浪云平臺——SAE；（5）物聯(lián)網(wǎng)云——Yeelink。

在前期調(diào)研和測試的情況下，根據(jù)所選擇的公有云計(jì)算平臺的適用情況，在教育實(shí)踐中將公有云平臺等引入理論和實(shí)踐教學(xué)，進(jìn)行嘗試和實(shí)踐，在《手機(jī)應(yīng)用開發(fā)》課程中利用“實(shí)驗(yàn)樓”平臺提供的Android云端開發(fā)環(huán)境，要求學(xué)生申請“實(shí)驗(yàn)樓”云平臺的賬號，布置任務(wù)，在線編程，在瀏覽器打開的虛擬環(huán)境下進(jìn)行程序的調(diào)試和驗(yàn)證，達(dá)到良好的教學(xué)效果，也使學(xué)生感受到在線實(shí)驗(yàn)的魅力。在該《嵌入式操作系統(tǒng)》的授課過程中，我們建議學(xué)生利用課余時(shí)間參考學(xué)習(xí)公有云課程中的相關(guān)課程，與我校的課程進(jìn)行對比學(xué)習(xí)，增長見識。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，原計(jì)劃利用實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)器為每個(gè)學(xué)生建立一個(gè)Linux普通權(quán)限的賬號，但是由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)器是Windows環(huán)境，并且配置較低，沒法實(shí)現(xiàn)課程的設(shè)想。在這種情況下，授課教師經(jīng)過查詢對比，選擇在實(shí)驗(yàn)樓云平臺上讓學(xué)生進(jìn)行Linux操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。

《Web應(yīng)用開發(fā)》課程是信息學(xué)科的專業(yè)課程，課程內(nèi)容包括HTML超文本標(biāo)識語言、JSP動態(tài)網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、MySQL或SQL Server數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的內(nèi)容，這是一門綜合性的課程，要求學(xué)習(xí)者配置好Java環(huán)境、Tomcat服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理工具，這給學(xué)習(xí)本身帶來煩惱，許多時(shí)候，學(xué)生僅僅是配置環(huán)境就花費(fèi)了大量的精力和時(shí)間。

針對課程特點(diǎn)，主講教師在授課過程中引導(dǎo)學(xué)生使用新浪或者阿里的云計(jì)算平臺，鼓勵學(xué)生申請?jiān)品?wù)器空間，在授課過程中授課教師也采用在云平臺上部署程序的方法，引導(dǎo)學(xué)生與Web開發(fā)工程實(shí)踐的實(shí)際相結(jié)合。除了上述課程，課題組還在《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》、《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》等課程中利用到Y(jié)ee Link云[3-4]，這些都為信息學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐提供了新的思路和方法。

3.研究成果

根據(jù)課題研究方案的任務(wù)和要求，課題組在較廣泛測試、充分研究的基礎(chǔ)上，取得了階段性的成果。

（1）對當(dāng)前成熟、可以合理運(yùn)用于信息學(xué)科教學(xué)實(shí)踐中的云平臺進(jìn)行歸納總結(jié)。如前文所敘，在所授課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)充分利用主流云平臺的優(yōu)點(diǎn)，并行之有效地引入授課內(nèi)容的理論環(huán)節(jié)或者實(shí)踐環(huán)節(jié)，并且專門設(shè)計(jì)了信息學(xué)科云平臺教育資源網(wǎng)站，在Web上對各信息學(xué)科相關(guān)云平臺進(jìn)行了分類和展示，如圖2所示，網(wǎng)站對所調(diào)研、實(shí)踐的云平臺進(jìn)行了分類，即課程云、實(shí)驗(yàn)云、實(shí)踐云、物聯(lián)網(wǎng)云四種，其他的還在陸續(xù)的調(diào)研實(shí)踐中[5]。

圖2 云資源網(wǎng)站

（2）利用好公有云平臺，在學(xué)科競賽上取得了比較好的成績；在2012年全國信息技術(shù)大賽中，所指導(dǎo)的參賽作品“校園一機(jī)通”采用新浪SAE作為程序代碼和數(shù)據(jù)的運(yùn)行平臺，在云端存儲數(shù)據(jù)，手機(jī)端使用Android進(jìn)行，最終獲得國家二等獎。2014年全國高校移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)創(chuàng)新大賽中，所指導(dǎo)的參賽作品“基于Android的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)”創(chuàng)新的將無線傳感網(wǎng)與Yeelink云平臺結(jié)合起來，最終獲得了國家三等獎的成績。2015年甘肅省首屆青年APP大賽中，所指導(dǎo)的參賽作品利用阿里云平臺部署數(shù)據(jù)，所完成作品最終獲得了省級三等獎。

（3）努力促進(jìn)該學(xué)科的教育實(shí)踐向工程應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，與實(shí)際接軌，與先進(jìn)的技術(shù)接軌。

通過研究和教育實(shí)踐，根據(jù)高校信息學(xué)科的課程體系和實(shí)踐要求，對相關(guān)云計(jì)算平臺進(jìn)行具體實(shí)踐，鼓勵項(xiàng)目組教師與學(xué)生使用開放平臺，一些課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)可以轉(zhuǎn)移到公有云計(jì)算平臺上，如網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、Web數(shù)據(jù)庫技術(shù)等課程，使學(xué)生在接受計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的同時(shí)與計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用進(jìn)行接軌，倡導(dǎo)師生共同參與，倡導(dǎo)開放、共享的教育思想，使學(xué)生成為利用云計(jì)算進(jìn)行信息學(xué)科教育實(shí)踐的主體。

借助云計(jì)算的強(qiáng)大優(yōu)勢，將傳統(tǒng)信息學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐逐步遷移到云計(jì)算平臺已成為信息學(xué)科教學(xué)的方向之一。云計(jì)算與信息學(xué)科已經(jīng)形成相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系，對公有云計(jì)算平臺在信息學(xué)科教育實(shí)踐中的應(yīng)用展開研究能夠更好地促進(jìn)該學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐水平，促進(jìn)學(xué)校教學(xué)理念的更新與教學(xué)模式的創(chuàng)新，促進(jìn)全員利用網(wǎng)絡(luò)信息手段進(jìn)行教學(xué)，深化教學(xué)改革，提高學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

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