移动云计算在高校教学中的应用研究.docx
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移动云计算在高校教学中的应用研究
移动云计算在高校教学中的应用研究
摘要：
传统的高校课程教学模式单一，为了使学生提高学习的兴趣和主动性，提出将移动云计算引入到高校教学领域，实现移动学习的思想。
本文研究并实现了移动云计算环境下基于Moodle和Wiki相结合的网络教学平台，以学习者为中心，学习者能够通过移动终端随时随地地访问网络教学平台提供的各项功能，并通过云存储服务，高效稳定地共享和下载教学资源，并显著降低经济开销。
关键词：
移动云计算；Moodle；Wiki；网络教学平台
中图分类号：
G424文献标志码：
A文章编号：
2095-9214（2015）05-0090-03
一、引言
当今科学技术飞速发展，科技的进步不断推进了高等教育的发展，科教兴国战略深入到了方方面面，正是由于教育的培养不断向高端技术输送人才，才使得科技发展的如此之快，教育与科技两者是相辅相成、密不可分的。
如何将高新科技运用于高校教学中，以使得科技的进步带动教育的改革与创新是教育研究工作者一直重点关注的问题。
传统的高校课程教学模式单一，主要采用教师课堂讲授的知识传播模式，辅以课堂提问、课后作业等方式，学生往往缺乏学习兴趣和主动性，而且其创新性和实践能力也无法得到有效锻炼，如何使学生提高学习的兴趣和主动性，掌握课程的主要原理和技能，加强创新能力和实践能力，并能灵活运用所学知识于实际的项目中，以满足学生日后的实际工作需要和社会对学生的技能要求，是高校教学课程改革的关键问题。
将移动云计算[1]引入到高校教学领域，依托无线移动网络、云计算和多媒体技术，通过携带方便的移动终端（如智能手机、掌上电脑和笔记本电脑等）接入云服务，为学生提供随时随地地获取教育信息和教育资源，以及实时和同学、老师进行互动交流的功能，实现移动学习的目的。
这种学习方式摆脱了学习的时空限制，使其学习更具备主动性。
而支持移动学习则需要移动学习网络平台，本文研究并构建基于移动云计算技术的网络教学平台，有效支持移动设备访问，它是以学习者为中心，以Web2.0的重要应用（Moodle和Wiki）以及云服务平台构建的个性化自主学习、社会化协作学习、开放式研究性学习的网络学习环境。
在信息网络高速发展的当今时代，将移动云计算应用到高校教学中，加强教学效果，以满足社会对学生更高的能力要求，是非常必要的。
二、相关技术
（一）移动云计算技术
云计算[2-4]是一种大规模分布式计算技术，它通过结合IT领域一系列现有技术和新技术，如面向服务的架构、虚拟化等，实现基于服务的计算设施，以云服务的形式为互联网上的用户提供计算资源、存储资源等。
用户通过接入互联网，使用云计算终端软件或者浏览器按需付费地使用多种云服务，以实现相关应用、存储文件等。
在使用云服务的设备中，以智能手机为代表的移动设备以其便携性、日益强大的计算处理能力，在生活中使用程度逐渐增加。
随着移动互联网终端数量的快速增长，中国移动互联网用户数已超过了传统互联网用户，伴随而来的是移动互联网上的云服务需求日益凸显，在众多种类的云服务中，移动云服务已经成为增长最快的领域之一。
在国内外市场，各大互联网公司争相推出移动互联网云服务平台，如亚马逊的CloudDrive、微软的WindowsAzure、苹果的iCloud、谷歌的安卓云服务、XX的易平台等。
移动云计算是一种全新的互联网应用模式，它将云计算与移动互联网相结合，不仅具备传统云计算的大量开放软件服务、强大云端计算支撑、便捷云端数据存储、终端配置要求低等特点，还因其移动互联、自由方便这一特点颇得青睐。
根据市场调研公司JuniperResearch的一项调查，从2009年至2014年，基于移动云的应用市场增长近90%，而另一家市场调研公司ABIResearch指出：
截止2015年，超过2.4亿的企业客户将通过移动设备访问云计算服务，此后使用人数会继续上升。
随着移动云计算技术的发展，面向移动终端的应用极大地丰富了起来，移动云计算将成为移动互联网领域的变革性力量，最终会成为移动应用程序的主导运行方式。
（二）Moodle系统
Moodle[5，6]是近年来较为流行的一套网络学习管理系统，具有免费、开源、易于操作等优点，得到了众多教育专家的认可。
Moodle全称是ModularObject-OrientedDynamicLearningEnvironment，它以“社会建构主义教育理论”为其设计的理论基础，即允许师生或学生彼此间共同思考，合作解决问题，最终实现“集体智慧”和“集体认知”；它是一个用来构建基于Internet的课程学习网站的软件，覆盖了整个教学过程的管理，融合了我们熟悉的课件、积件、资源库、博客等设计思想，能够创建一个模块化的面向对象的动态学习环境。
一方面，Moodle为教师设置了灵活的课程活动配置，如论坛、测验、投票、问卷调查、聊天等。
教师通过灵活地设置活动，方便地实现教学策略，并能快捷准确地掌握学生的学习情况，及时地对学生进行指导和评价。
另一方面，以学生为中心的教学设计和管理，非常适合个性化的学习和群体间的协同学习，能够极大地加强学生的创新能力和实践能力。
（三）Wiki系统
Wiki[7]是一种基于共同创作的系统。
Wiki站点可以有多个参与人维护，每个人都可以发表自己的意见，或者对共同的主题进行扩展或者探讨。
具体地讲，Wiki指一种超文本系统。
我们可以在Web的基础上对Wiki文本进行浏览、创建、更改，而且创建、更改、发布的代价远比HTML文本要小；同时Wiki系统还支持面向社群的协作式写作，为协作式写作提供必要帮助；最后，Wiki的写作者自然构成了一个社群，Wiki系统为这个社群提供了简单的交流工具，可以帮助我们在社群内共享某领域的知识。
与其它超文本系统相比，Wiki有使用方便及开放的特点，使社群的成员能够积极参与，共同创作，实行分工合作，以高效地完成工作和学习任务。
三、基于移动云计算的网络教学平台
（一）平台设计
网络教学平台基于Moodle和Wiki来构建，将它们有效结合，使它们各自扬长避短，相互完善，相得益彰。
一方面，在Moodle系统里基于聊天室或论坛的讨论中，虽然学习者可以随时发表自己的观点或回复别人的意见，通过交流讨论加强学习效果，但是当较多人共同参与讨论时，容易造成话题不统一、答非所问、杂乱无章，不同观点瞬间涌现，从而影响讨论者的思维，造成知识点的交叉和不连贯，浪费大量的学习时间。
在Moodle中添加Wiki功能后，则可以完全避免上述缺陷。
Wiki更注重内容的结构化和组织性，同一页面围绕同一主题多人共同创造和编辑而不混乱，且能够从多种角度来看待问题，使主题更加完善。
因此，教师可以通过创建某一主题的Wiki页面，让学习者参与到这一主题讨论中来。
在Wiki页面中，学习者既可以表达自己的新观点，也可以修正不同于他人的原有观点，并且每次修改的版本在历史记录中都有保存，便于对问题进行充分的探讨和论证，这样学生能看到一个问题从提出，不断修改，到最终解决的全过程，利于学生把握知识的整个来龙去脉，在论证过程中做到思路清晰。
另一方面，Wiki系统是完全开放的，任何参与者都可以添加、修改和删除Wiki页面上的资料，故将Wiki应用于网络教学中，如何实现有效的用户权限管理是需要重点考虑的问题。
在Wiki中加入Moodle的权限管理功能，则可以很好地解决该问题。
Moodle可以将权限限制为选择该课程的学习者，由开课教师决定学习者是否能够进入该课程的Wiki页面。
此外，教师还可以根据需要设置更加细粒度的Wiki页面访问权限，如设置无小组，独立小组或可视小组模式来控制学生对不同Wiki页面的可视权和编辑权。
因此，Moodle强大的管理能力有效克服了直接将Wiki用于教学中存在的安全问题，防止平台被恶意破坏，也使其发挥出更好的交互功能。
总之，Moodle与Wiki的结合将网络教学中的教学内容呈现和问题讨论紧密联系起来，能够极大地激发学生的创造性思维，发挥互帮互助的精神，既丰富了教师的教学资源，也充分发挥了学生学习的主体性，加强了实践能力。
然而，基于Moodle和Wiki的网络教学平台存储开销非常之大，要配置区域性的网络教学平台所需要的计算机资源将是非常巨大的，会给师生人数众多的高校带来相当繁重的经济开销。
此外，由于移动设备的接入网速通常较慢，故在这种情况下通过移动设备来访问网络教学平台是相当困难的。
如果基于云计算环境来搭建平台，则可以完全避免这种情况[8]，既可以使用云存储服务来高效稳定地存储教学资源，大幅提高移动设备访问平台的速度，也可以显著降低经济开销。
构建这样的移动网络教学平台将是对高校教学模式的一种创新，彻底打破学习的时空局限，真正做到随时随地学习。
（二）平台功能
网络教学平台包括教学管理模块、学生模块和系统管理模块三个部分，其功能结构图如图1所示。
系统管理模块主要针对系统管理员而言，系统管理员拥有整个平台网站的最高权限，管理员的主要任务是维护整个软硬件环境的正常运行，主要工作内容包括系统参数配置：
站点安全设置、主题风格选择、语言编辑、模块添加、站点备份等；用户管理：
用户权限分配、添加删除用户、群组设置等；课程管理：
课程申请、课程分类、添加删除课程等。
教学管理模块由教学内容发布、教学活动组织、教学效果评价和教师间协作等功能构成。
教学内容发布：
教师通过该功能发布课程有关的教学资源，包括文档和视频等，并设置相应的实验内容，使学生能够理论与实践相结合，有效展开学习。
教学活动组织：
教师通过该功能开展多种教学活动，如根据学生兴趣将学生划分成多个小组，让不同小组完成不同的实验项目，提高学生学习热情，培养学生的团队协作能力；通过讨论区、聊天室等工具，与学生进行在线的交流讨论，从而产生思维碰撞，使学生加深对知识的理解。
教学效果评价：
学生通过该功能对教师的教学效果进行评价，提出改进意见，并对自己学习该课程的情况进行自我评价，小组成员之间可以进行互相评价。
教师间协作：
教师通过该功能加强与其他教师之间的交流协作，达到共同完成好教学的目的。
学生模块由在线学习、交流和协作、资源共享，以及作业和考试等功能构成。
在线学习：
学生在线阅读平台中呈现的学习资料，将自己的心得体会记录下来。
交流和协作：
学生通过讨论区、聊天室等工具，与其他在线学生和教师进行沟通交流，并与同小组其他成员协作完成实验任务。
资源共享：
学生之间互相共享学习资料，实现共同进步。
作业和考试：
学生完成并向教师提交作业，教师查看和批改后向学生反馈相关信息，课程结束后，学生还需参加该课程的考试；作业和考试是检验学生学习效果的必要手段。
（三）平台构建
基于移动云计算的网络教学平台分为云存储系统、教学资源服务器和移动客户端，其系统架构图如图2所示。
云存储系统负责教学资源的存储，采用阿里云开放存储服务OSS（OpenStorageService）[9]，并采用了其提供的.NETSDK进行云存储部分的设计开发。
教学资源服务器实现网络教学平台的主要功能，服务器程序用ASP.NET进行设计开发，实现B/S架构的Web端。
通信接口分为客户端接口和云存储接口。
客户端接口采用Socket技术或HTTP协议实现与移动客户端之间的交互；云存储接口采用OSSAPI与云存储系统连接。
移动客户端采用两种方式实现，一种是用.NETSDK实现客户端应用程序，用Socket技术实现与服务器之间的交互，另一种是用浏览器，通过HTTP协议与服务器之间交互，客户端通过OSSAPI与云存储系统连接。
两种不同的客户端实现使得用户能够根据喜好方便地访问网络教学平台提供的各项功能，并通过云存储服务，高效地共享和下载教学资源。
四、结语
本文主要研究了传统高校教学模式中存在的教学模式单一等问题，并提出解决方案，搭建以学习者为中心的基于移动云计算的网络教学平台。
该平台使用Moodle和Wiki相结合的方式，包括教学管理模块、学生模块和系统管理模块三个部分，使得学生可以自主学习、研讨问题、资源共享、作业和考试，教师可以发布教学资源、组织教学活动，师生可以在线交流，学生可以进行教学评价等。
构建这样的移动网络教学平台将是对高校教学模式的一种创新，学习者通过移动终端能够方便地使用该平台进行随时随地地学习，极大地提高了学习的兴趣和主动性，并加强了创新和实践能力。
（作者单位：
武汉科技大学计算机科学与技术学院）
基金项目：
湖北省教育厅科学技术研究计划青年人才项目：
移动云中基于属性的轻量级数据安全防护机制研究（Q20151111）
参考文献：
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[8]高宏卿，汪浩.基于云存储的教学资源整合研究与实现[J].现代教育技术，2010，20（3）：
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[9]阿里云开放存储服务OSS[EB/OL].http：
//.
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