vSphere環境下的在線學習系統設計初探

◆高宏卿 臧宏業

(河南師范大學教育技術學系)

vSphere環境下的在線學習系統設計初探

◆高宏卿 臧宏業

(河南師范大學教育技術學系)

一、問題的提出

近年來,隨著以 vSphere、Hyper-VTMCloud、hadoop等為代表的云計算技術在網絡世界的迅速應用推廣,全球網絡互聯理念和應用模式正經歷著巨大的變革。在這樣的時代背景下,我國遠程教育界也由最初關注云計算技術、理念逐步過渡到探索和研究云計算在教育領域的實際應用。通過我們的研究不難發現,傳統的遠程教學還主要停留在以“教”為主的學生被動接受式教學方式上,以“學”為主的自主式探究式學習很難得到實現,其主要原因是現有網絡環境很難滿足自主式探究式學習所需要的網絡學習資源和網絡帶寬,云計算的出現為我們提供了解決以上問題的方案。我們要以云計算技術為基礎,以先進的學習理論和遠程教育理論為指導,系統地設計基于云計算技術的自主式探究式在線學習系統,為學習者營造以“學”為主的遠程學習環境。

二、在線學習系統現狀分析

目前,國內大部分在線學習系統都是在傳統網絡技術的基礎上構建而成的,教學方法主要以視頻授課配合相關學習資料為主。雖然一般也都設有留言版、BBS論壇等互動交流模塊,但是很難脫離以“教”為主的教學模式,直接把教室授課照搬到網絡平臺上,這樣非常不利于學生個人素質技能的培養。由于傳統網絡技術的局限性,現有在線學習系統具有明顯的不足,難以為深入開展自主式探究式學習提供有效地支持,其主要表現如下:

1.網絡資源的不足

在線學習系統需要占用大量數據中心資源,這樣會加大數據中心建設的資金投入,嚴重還會因為網絡資源不足影響網絡的正常使用。

2.不適合以“學”為主的學習模式

現有在線學習系統注重課程資源建設,資源多以開設課程的專題為單位。在內容的組織上,學習系統往往是在課程欄目中簡單地堆砌培訓的信息或者資源,很難實現顯性知識及隱性知識的分享、積累與管理。因此,現有校內在線學習系統的資源建設方式很難滿足以“學”為主的自主式探究式學習模式。

3.注重知識的傳輸,不注重傳輸結果

現有在線學習系統注重知識的傳輸,但沒有注意到知識傳輸后學生具體掌握情況。教學的結果應該是學生掌握所學習的知識并可以使用所學習的技能,在線學習系統應該更加注重學生的學習結果。

4.缺失教學評價體系

教學評價是指根據教學目標及其有關的標準,對教學活動進行系統的調查,確定其價值和優缺點并據此予以調整的進程。在相應的學習策略和學習方法的指導下創建的學習資源針對不同的學生和學習環境會產生不同的學習效果,學習資源在教學評價的指導下,可以根據學生的學習效果不斷進行調整以達到最優化教學。教學評價直接關系到在線學習系統中學生的學習效果及系統的易用性和普及性。

三、vSphere對在線學習系統的有效支持

1.vSphere云操作系統

vSphere是VMware公司開發的業界第一款云操作系統,它將數據中心轉變成極為簡化的云計算基礎架構,使數據中心能夠提供靈活可靠的 IT服務。vSphere使用虛擬化技術匯總多個系統間的基礎物理硬件資源,同時為數據中心提供大量虛擬資源。作為云操作系統,vSphere可作為無縫和動態操作環境管理大型基礎架構 (例如,CPU、存儲器和網絡)和復雜的數據中心。VMware vSphere由以下組件層構成(見圖 1)。

圖 1 vSphere云操作系統基本架構

2.vSphere對在線學習系統的有效支持

在線學習系統中最重要的部分是支持自主式探究式學習的學習資源,學生的一切學習活動都是建立在學習資源的基礎之上的。大量的學習資源對服務器來說是一個很大的負擔,大大增加了硬件設備的投入。將現有數據中心通過 vSphere轉變成私有云環境,這樣學習系統并不是運行在單一服務器上,而是最大限度利用整個數據中心的空閑資源,并且 vSphere的虛擬化可以使學習系統對學習資源有超強的控制力,還可以減少因服務器當機、數據傳輸中斷和故障相關的任何潛在損失。通過服務器、存儲和網絡資源的全面虛擬化來動態分配資源,這樣可以最大程度的來提高程序執行效益。通過虛擬化,整個數據中心相當于一個完整的整體,這樣可以最大化的分配現有空閑資源,增加網絡資源的利用率,節約數據中心的設備投入。

vSphere對應用系統屏蔽服務器、存儲和網絡基礎架構的復雜性,使師生能夠更加方便快捷的使用在線學習系統。同時,vSphere通過服務級別自動化自動強制執行服務級別協議,以確保關鍵業務應用程序的可用性、安全性和可擴展性。這樣就造就了一個自動化、受控和可恢復的數據中心環境,該環境可快速響應不斷變化來滿足應用系統需求。

四、在線學習系統設計

(一)平臺設計的指導思想

1.以人為本,構建和諧網上學習環境。在線學習系統設計的基本指導思想是以人為本,這不僅是以“學”為主的教學設計的核心理念,也是在線學習系統的內在要求。在線學習系統為學生自主式探究式學習搭建一個平臺,當前平臺根據學習策略和學習方法組織學科相關的文字、圖片、視頻等學習資源便于學生自主學習,并通過對學習成果的展示和交流進一步借鑒其他同學的意見,鞏固所學的知識技能。這樣,學習者不僅掌握了專業知識技能,并使學習者獲得了自主學習的能力。

2.以“學”為中心,以問題或項目、案例、分歧為核心。由于學生是認知過程的主體,因而以“學”為中心有利于學生的主動探索、主動發現,有利于創造型人材的培養。以“學”為中心的教學模式強調學習任務的復雜性,反對兩者必居其一的觀點和二者擇一的環境,同時要求學習環境的復雜性,在學習發生后,學習者必須在這個環境中活動。學科教師應設計自主學習過程所需的各類學習資源及多種自主式探究式學習策略和學習方法,使得學習活動能夠在以學生為主體的學習環境中順利展開。

(二)平臺的功能設計

在線學習系統的功能模塊框架如下圖所示:

圖 2 在線學習系統模塊

該系統通過多種功能模塊把學生、教師、平臺管理者有機地統一起來,充分發揮學習系統的優勢,幫助學生利用在線學習系統自主式探究式學習。按照在線學習系統的不同用戶角色,可以分成學生、教師和平臺管理者三部分。

1.學生模塊功能設計。根據學生學習與成果交流的需要,在線學習系統需要為學生提供三大基本功能模塊:自主式探究式學習模塊、學習成果展示交流模塊和學習評價模塊。以教學設計為基礎,自主式探究式學習模塊、學習成果展示交流模塊和學習評價模塊互相滲透,有效整合,為自主式探究式學習提供全面的支持服務。

(1)自主式探究式學習模塊。該模塊的核心是學習資源,因為學生的學習活動是基于學習資源而展開的。學習資源通常以學科為單位來組織,以自主式探究式學習策略、學習方法為指導,對學習資源進行分類、分層,組織鏈接成便于選取查看的網狀結構資源庫。

自主式探究式學習模塊提供以下功能:創建個人信息,選擇所學課程功能;訂閱、瀏覽、下載、上傳等基本功能;清晰的學習導航功能;按照一定的學習策略和學習方法自動形成推薦的學習資源序列;多媒體資源的編排、提交功能;學生可自主收藏有用資源,構建個性化的學習資源庫;記載學生所選學科、上次學習狀況與最近瀏覽過的資源;對學科相關的重要資源做出提示或者提供直接鏈接;通過標簽,獲得瀏覽過同一資源的學生及學生數等。

(2)學習成果展示交流模塊。該模塊主要是展示學生根據課程的教學目標所完成的教學任務,并根據展示的內容學生與學生之間相互討論評價,在此期間教師可以對學生提出來自己的意見,學生在評價完其他同學的內容后也可以邀請同學給自己評價。學生根據評價結果做出修正后可對修正后的內容進行再次討論評價修正,直到學生掌握所學課程的學習目標。該模塊通過討論評價修正等學習活動同學之間相互交流補充,為學生提供全方位、多通道、立體的學習交流環境。

學習成果展示交流模塊提供以下功能:學習成果的發布 (學習成果包括案例、文章、項目、作品等多種形式);實時和非實時交流評價;所展示內容的修改導航,這里將以樹型結構列出學生每次修改后的內容和相應的交流評價記錄;支持學生自主管理交流信息。通過交流信息及修證記錄,學生可以跟蹤其他同學的學習情況,完成自組織的聚合與共享。

(3)學習評價模塊。這里說的學習評價屬于形成性評價,主要是根據學生的學習情況和學習任務的完成情況來分析學習資源的實用性和學習策略學習方法的可行性,調整學習資源的內容和學習資源的分布,更好的幫助學生學習以達到最佳的學習效果。

學習評價模塊提供以下功能:學習資源瀏覽跟蹤;學習任務的討論評價修正情況記錄;相同學科不同學生的學習情況對比;學科教師撰寫評價報告;學習評價結果反饋;教師對學習資源的調整記錄統計。

2.學科教師功能模塊設計。該部分是為學科教師設計的教學平臺。通過該教學平臺,學科教師可以開設課程,并根據學習策略和學習方法編制、發布課程資源,查看學生的學習過程、學習成果,并指導學生如何最大效率的利用現有學習資源以促進學生的學習活動。

學科教師模塊提供以下功能:(1)創建學科,設計該學科的教育大綱和教學目標(2)學習資源的設計編制功能,這里指學科教師組織編輯學生自主式探究式學習所需要的學習資源,可以是視頻、案例、項目等任何形式的學習資源;(3)學習資源的發布功能,主要指教師以學習策略和學習方法為指導按分層樹結構的形式發布學習資源;(4)學生學習指導功能,指導學生的學習活動并參與學生學習成果的討論評價,引領學生之間相互交流,指出學生學習中的不足及提出改進意見;(5)依據學習資源瀏覽跟蹤記錄查看學生的學習情況,分析學生的學習特點和學習狀態,將改進建議反饋給學生。

3.系統管理功能模塊設計。該部分包括用戶管理、資源管理、學習管理和評價管理等內容。系統管理是在線學習系統能夠正常運行的基礎,如房屋的地基支撐著整個系統的正常工作,通過該模塊,管理者可以為學生的學習活動提供支持、監控學生的學習行為及學習動向,并對學習資源庫進行有效的系統維護。支持學生自主式探究式學習的學習資源庫由于其學習資源的開放性,存在著學習資源的權威性、信息冗余、個人隱私、知識版權等問題,因此,對學習資源庫的有效管理就顯得尤為重要。

以上關于自主式探究式學習系統的設計,只是從技術特點和理念進行了平臺基本功能上的整體設計構想,具體到實際平臺設計,還要根據具體情況及應用在線學習系統的受眾面做更系統的設計規劃,設計的內容也將更豐富,更具體,如界面的設計、內容呈現方式的設計、導航方式的設計,等等。

五、結束語

基于 vSphere的自主式探究式學習系統所具有的自主性和開放性、跨時空自組織和非線性、參與性和共享性,信息分類自動化和適應性等特點,為學生的遠程學習創設了理想的環境。當然,學生要適應以“學”為中心的學習方式,真正成為遠程學習的主體,還需要改變傳統遠程學習的行為習慣,以新的理念和參與方式去主動嘗試,積極實踐。

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