移动云计算环境下新型开放式教学模式探析

1、移动云计算环境下新型开放式教学模式探摘要：针对基于网络的开放式教学传统模式存在 的不足，提出利用新兴云计算和移动互联网技术，从理论依 据、教学目标、操作程序、实现条件及教学评价和学业监控 5个方面入手，构建一种新型开放式教学模式。该教学模式 融合"云计算辅助教学”和"移动学习”概念，为有效开展 研究性教学和探究式学习提供保障。关键词：开放式教学模式；云计算辅助教学；移动学习； 协作式教学；微课教学模式是在一定的教学思想或教学理论的指导下构 建的教学活动结构框架和活动程序。信息科学的迅猛发展为 教学模式的革新提供了良好的契机，开放式教学模式就是随 着网络技术的普及而诞生的一种

2、新型教学方法。云时代的到 来推动着开放式教学模式继续演化，越来越多的教育机构开 始依托云环境开展丰富多彩的教学活动。但是，也有观点认 为，云计算环境下的开放式教学无非是概念上的炒作和技术 上的进步，与十几年来由“教育信息化”观念推动的数字化 学习没有实质区别。1开放式教学模式开放式教学模式秉承以人为本的教育理念，设定多维教 育目标，依托开放的教学环境，设计灵活多变的教学过程， 强调学习者的兴趣和需要，从而达到培养学习者自主学习能 力的教学目的。相对封闭式教学模式而言，开放式教学模式 呈现教学空间开放、教学资源合作和教学成果共享的基本特 征。目前，各层次教育机构通常依托基于网络的教学平台实 施开

3、放式教学。与传统教学中教师一直讲，学生被动听，教 学内容一刀切，教学形式样板化，考核评价机制单一等诸多 弊病相比，基于网络的开放式教学模式充分利用现代网络技 术，结合先进的教学方法和手段，开启了以教师为主导、学 生为主体、教学内容可定制、教学形式灵活多变和考评机制 立体化的新局面。虽然基于网络的开放式教学极大改善了仅依托于课堂 的封闭式教学的若干缺陷，但其自身仍存在需要改进之处， 具体表现为：1）教育资源存在极大浪费。在“教育信息化”的大趋势下，为了搭建网络教学平 台，教育机构纷纷自行购置软硬件，开发管理系统，准备学 习素材，造成了极大的资源浪费。例如，为了保证系统的稳 定性和可用性，各机构均

4、按访问峰值配置硬件，而统计数据 显示，这些设备的实际平均利用率不足50%。2）无法实时提供具有延续性的教学软硬件环境。目前的教学环境需按照教师或课程的要求事先统一配 置。同时，为了保证资源使用的公平性，公共教学环境中的 设备一般设置了自动还原功能，某次教学或实验的成果无法 长期保留。即使在同一设备上开展后续工作，也要自行保存 阶段性成果，并依赖相关软件工具进行恢复，既费时费力， 又无延续性。在非教学环境中进行学习，还需自行搭建环境。3) 对教学时空的拓展不够。虽然传统的基于网络的开放式教学已将教学时空拓展 到课堂外、教室外，但是仍须依赖桌面电脑在固定场所进行。 这种方式依然将教师和学生禁锢于特

5、定的地点上和有限的 时间内，导致师生无法充分享受网络(特别是无线网络)和 移动通讯技术带来的便利。2 '云+移动设备”的新型教学环境随着云计算和移动互联网技术的蓬勃发展，“云+移动 设备”的开放式教学环境已初具雏形，“云计算辅助教学”(cloud computing assisted instruction, ccai)和'移 动学习"(mobile learning, m-learning)等新概念层出 不穷，传统的基于网络的开放式教学模式存在的3个问题已 逐步得到解决。首先，通过将教学资源整合到云环境中，不 同的教育机构可以像使用水电一样，根据需要随时获取共享 的

6、计算资源、存储资源、网络资源和各类教学文档，既大大 提高了资源利用率，又节省了开支，实现了 “低碳型教育”(low carbon education, c-education)的愿景。其次， 基于云的桌面虚拟化技术避免了自行搭建软硬件环境的繁 琐，用户可以随时从云上请求其所需的操作环境，还可以恢 复当前时间之前某一特定时刻的状态，并在此基础上继续工 作。最后，各类智能移动终端的加入，最大限度地拓展了教 与学的时间和空间，真正实现了开放式教学追求的”五个任 何”。然而，网络是一把双刃剑，在为学习提供便捷的同时， 也带来了众多诱惑。新型教学环境要求学生积极主动地开展 学习，但是，如果教学过程和内容

7、的设计缺乏科学性和趣味 性，仅依靠学生的自觉性，很难达到预期效果，而目前大部 分相关研究均着重介绍ccai和m-learning给教与学带来的 好处，较少涉及与新环境相适应的教学模式和教学过程设 计。笔者正是针对这一问题展开研究，探讨如何在移动云计 算环境下构建更为高效合理的教学模式，使现代高科技能在 教育领域真正发挥其独特优势，助力我国教育信息化的发 展。3移动云计算环境下的新型开放式教学模式一种教学模式通常由理论依据、教学目标、操作程序、 实现条件及教学评价和学业监控5个因素描述。本文从这5 方面着手，设计一种适合移动云计算环境的新型开放式教学 模式。3. 1理论依据设计教学模式需要科学的

8、教育思想和理念的指导。传统 的开放式教学模式吸取人本主义和建构主义等现代教学思 想的精华，旨在培养学生的创新意识和实践能力。在移动云 计算环境中构建新型开放式教学模式，除遵循上述思想，还 需融合ccai强调的协作式教学理念和m-learning依托的理 论基础（包括非正式学习、情境学习、活动学习、境脉学习 和经验学习等）。3. 2教学目标任何教学模式的构建都以完成特定的教学目标为根本 指向。本文为新型开放式教学模式设定的目标为：充分利用 云计算和移动互联网技术，彻底突破时空限制，聚合离散时 空，使随时随地地教与学成为现实，为有效开展研究性教学 和探究式学习提供切实保障。3. 3操作程序教学模式

9、应详细规定教学过程中师生的活动步骤和每 一步骤应完成的任务。与传统教学模式和传统基于网络的开 放式教学模式类似，移动云计算环境下的开放式教学仍按照 课前、课中和课后三个环节安排教与学的过程，但具体实施 方式不同。3. 3. 1课前预习和课后复习环节在传统教学模式和传统的基于网络的开放式教学模式 中，虽然教师与学生都认可课前预习和课后复习是对课堂教 学的有益补充，但是“课前预习靠自觉，课后复习靠作业” 的状态一直沿袭至今。从教师的角度，这种模式要么无法在 课堂教学开始前完成，要么需占用课堂宝贵的45分钟验收 预习效果；课后作业的滞后性也无助于教师及时了解学生课 堂学习中普遍存在的问题。从学生的角

10、度，预习往往流于形 式，即使认真完成了该环节，也因无法与教师和同学实时交 流，而渐渐失去了兴趣；另外，因人数多、教学任务繁重， 课后作业从上交到批回需要一定的时间，反馈信息失去了时 效性。在移动云计算环境中，m-leaming的快捷性可以有效改 善上述状况，极大提高预习和复习的效率。借助移动云计算环境，教师可以通过多媒体短消息（内 容较少或形式较简单时）或邮件（内容较多或形式较复杂时） 将需要预习的知识点以研究性问题的形式推送到学生的移 动终端上，要求学生在指定截止时间之前反馈其预习结果。 学生可以在完成上述反馈后提出疑问，教师可通过移动设备 或传统终端实时回复其问题。在回复过程中，为了明确基

11、础 理论，对概念型问题应给出结论性回复；而为了激励学生开 展探究式学习，使其自觉参与知识的构建，对开放型问题应 给予启发式回复，并及时追踪学生解决问题的进展。上述实 时或异步交互过程结束后，教师应归纳总结反馈信息，分析 学生在预习时遇到的普遍问题，据此确定课堂教学的授课思 路，设置引出关键知识点的启发式问题，使学生在课堂上能 产生共鸣。学生则应梳理自己发现的问题和教师的回复，努 力通过思考和查阅文献等方式形成自己的观点，并根据问题 确定课堂学习的个性化重难点，以提高课堂学习效率。此外, 承担相同课程的多位教师可以在云计算环境的支持下开展 协作备课，研讨教学经验，形成统一完整的教辅材料；而学 生

12、可以借助微博、微播和手机报等移动云计算环境中常见的 新型网络载体，与不同班级、年级、专业甚至不同学校有类 似兴趣爱好的学习者创建虚拟社区，就预习中遇到的问题展 开交流、讨论，以协作预习的方式共同理解知识、创造知识。 这种协作式教学方式能充分激发教学双方的热情和自主性， 提高教与学的效率。在课后复习环节，教师仍通过多媒体短消息或邮件将复 习任务发送给学生，与预习过程类似，双方可以进行同步或 异步交互。随后，教师根据反馈信息评估课堂教学的效果， 并据此持续改进课堂授课模式和预习方式。学生完成这种快 速复习后，可以明确自身的薄弱环节，制定个性化复习方案, 从存储在云服务器上的海量音频、视频和文字资料

13、中选择所 需内容，利用移动终端和桌面终端在线或离线自主学习。3. 3.2课堂教学环节受移动设备计算能力弱、存储容量小、电池续航能力有 限等条件的限制，师生在预习、复习阶段的交互通常形式较 简单、内容较简短，无法取代传统课堂的面授过程。但是， 在学生能有效完成课前预习和课后复习的前提下，现有课堂 教学模式也应随之改进。首先，教师通过预习和复习阶段与 学生的交流收集到普遍存在的疑问后，应将其融入课堂教学 内容中，转变以“知识点”为线索的授课思路，按照“核心 问题为点，问题之间的联系为线，与核心问题相关的开放命 题构成面”的“点-线-面”模式设计教学，便于研究性教学 和探究式学习的实施。其次，精心预

14、留考察重要知识点的问 题，在课堂上仅提出问题并简单介绍解决方案，课后复习时 要求学生独立或组队反馈结果。此外，要求学生在课堂上利 用移动设备，以记名或匿名方式对特定问题表明观点和态 度，教师则实时观测结果，这样既能避免班级环境或学生性 格对师生互动造成的负面影响，又能帮助教师及时、准确地 掌握学生对知识的接受和理解程度，随时调整教学进度和方 式。3.4实现条件各种内外因素均能直接或间接影响特定教学模式的实 施效果。内在因素主要包括：管理者、教师与学生三方对该 教学模式的主观接受程度和教学内容本身是否适合采用该 教学模式等。外在因素则主要涉及教学的软硬件环境、教学 手段的运用和教学时间的安排等。

15、本文设计的教学模式对专 业和课程无特殊要求，教学时间则从课堂延伸至教学双方可 以接受的任何时段，各种教学手段的运用也体现于操作过程 的设计中。因此，以下着重从三方人员的主观接受程度和教 学的软硬件环境两方面探讨所设计教学模式的实现条件。3.4. 1三方人员的主观接受程度由于网络化教学平台的普及，加之m-learning的新颖 性、便捷性及公平性，从目前的实际调查结果看，师生双方 对依托移动设备开展教与学的方式充满期待，甚至有部分教 师和学生已经开始尝试。而从管理者的角度来看，云计算环 境能大幅缩减搭建教学服务支撑平台和雇佣信息化人员的 开支，响应了国家关于“低碳型教育”和“绿色教育”的号 召。

16、本文设计的新型开放式教学模式能为研究性教学和探究 式学习的开展营造良好的氛围，顺应了教育部关于大力培养 创新型人才的要求。从国内外各类教育机构的信息化建设蓝 图看，管理者对这种形式也普遍持肯定态度。3. 4.2教学的软硬件环境硬件环境的建设分为两种情况。其一，如果教育机构以 前没有建设网络教学平台，则无需再购置大量服务器或工作 站，改为租用提供云服务的第三方机构的硬件资源和网络资 源，构建“按需配置，按量付费”的绿色教育环境。其二， 如果已自主完成了网络教学平台的开发，则可以适当升级现 有平台，将终端从传统pc扩展到无线智能终端，而服务器 端则从本地服务器集群扩展到由私有云、公共云和混合云构

17、成的云服务器环境。该过程重点涉及对网络的改造（无线网 络的布局、有线网与无线网的融合等）、新型终端的无缝接 人及传统服务器与云服务器的效用优化。软件环境的建设目标则是基于"云” + “端”的架构， 建立与教学环境和需求相适应的立体化、多层次资源库，打 造整合ccai和m-learning概念的多功能网络教学平台。一 方面，为了适应m-learning环境的特点，打破传统课堂教 学和现有网络教学中“章-节-知识点”的固有认知框架，从 问题出发，采用“微课”的形式重新组织课程内容。另一方 面，考虑到大数据流量带来的高费用问题，保留原有的教学 资源内容，但以视频、音频、图片和文档等多种形式

18、展现， 并允许用户在固定网络上下载并转存到移动设备上，便于随 时随地使用。3.5教学评价和学业监控教学评价是基于必要的教学事实，依据一定的评价方法 和标准，对教学系统的整体或局部进行价值判断的过程。为 了与移动云计算环境下的教学操作程序相适应，需加强对课 前预习和课后复习阶段教学过程的测评，具体方法和标准包 括：（1）利用多媒体邮件或短消息推送预习知识点和复习任 务的及时性和准确性。应根据知识的难易程度和数量多少， 制定合理的推送时间和反馈截止时间。（2）回复学生疑问的 及时性和启发性。应尽可能发挥移动设备的优势，及时解答 疑问，且以启发学生自己寻求答案的方式促使其自主学习。（3）分析总结学生

19、疑问并据此设计和改进课堂教学的科学 性。这一点需结合各方对课堂教学效果的反映进行综合评 判，可以沿用传统的课堂教学评价方法（包括校院系各级教 学督导评分制、教学同行评分制和学生评教制等）。在此基 础上，还应考查教师是否在课前认真总结了学生的疑问，并 依据收集到的信息合理设计课堂授课流程。（4）在协作备课 中的贡献。基于云计算环境进行协作备课有助于教师间的交 流和合作，提高备课质量和效率，但是也可能出现坐享其成 的现象。因此，必须严格量化各成员的贡献程度，促进新型 教学模式的良性循环。学业监控是指在某种教学模式构成的环境中，对学生的 学习全过程和学习效果进行监测和控制的过程。移动云计算 环境为学

20、生更方便、更有效、更自主地进行学习提供了良好 的软硬件支撑。但是，由于预习和复习均通过网络交互实施, 新模式也对学生的自觉性和诚信度提出了更高的要求。结合 本文设计的教学操作程序，应在课前、课中和课后3个环节 对上述两方面进行全方位考核。就自觉性而言，应考虑学生 对预习和复习任务反馈的及时性和正确率，在解决开放型问 题时表现出的积极性和专业素养，在3个环节中的活跃度及 在协作学习过程中的参与度。而诚信度的衡量可以借助it 技术完成，主要手段包括：终端设备的唯一性识别（设备的 mac地址与学生学号绑定）、用户账号的唯一性识别（用户账 号与学生学号绑定）和实时视频抽查等。还可以设置不同的 任务或以开放问题的形式设计任务，尽可能避免抄袭、代替 完成的现象。需要指出的是，上述监控的目的是督促学生在 课外自主学习，在课内提高听课效率，因此一旦发现问题， 应及时采取