低碳型教育中云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)

張蕾　何長(zhǎng)林　李海軍

摘要：對(duì)我國云計(jì)算輔助教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行研究，指出開展低碳型教育中云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)研究的必要性，首次提出低碳型教育中云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：低碳型教育（C-Education）；云計(jì)算；協(xié)作學(xué)習(xí)；云計(jì)算輔助教學(xué)

0.引言

隨著低碳型教育（C-Education）模式和云計(jì)算的深入發(fā)展，云計(jì)算輔助教學(xué)將會(huì)以其廉價(jià)、便捷和安全的“云”服務(wù)特性逐漸成為教育的主流。目前我國對(duì)云計(jì)算輔助教學(xué)的研究尚屬起步，對(duì)云計(jì)算實(shí)際的資源開發(fā)和應(yīng)用研究很少，尤其是在探索低碳型教育與云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)之間的關(guān)系方面，還缺乏成熟的研究成果和應(yīng)用對(duì)策。如何把云計(jì)算理念融入教育信息化建設(shè)進(jìn)程，如何在低碳型教育模式下順利開展云計(jì)算輔助教學(xué)是目前我國教育信息化建設(shè)亟待研究解決的問題。

低碳型教育中云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)適應(yīng)云計(jì)算在教育技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，因此，云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)發(fā)展策略的研究，對(duì)于在低碳型教育中推廣云計(jì)算輔助教學(xué)具有重要的意義。

1.低碳型教育

低碳型教育是指適應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，在教育的各個(gè)方面采取措施，促進(jìn)教育教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)降低能耗、減少污染、減少二氧化碳排放，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，推動(dòng)教育工作科學(xué)發(fā)展。核心是教育在思想觀念、環(huán)境建設(shè)、資源開發(fā)、教學(xué)方式等方面適應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)的深刻變革。

2.云計(jì)算輔助教學(xué)

2.1云計(jì)算輔助教學(xué)的發(fā)展

“云計(jì)算輔助教學(xué)”（Clouds Computing Assisted Instruction，CCAI）是指學(xué)校和教師使用云計(jì)算提供的服務(wù)，構(gòu)建個(gè)性化教學(xué)的信息化環(huán)境，支持教師有效教學(xué)和學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生高級(jí)思維能力和群體智慧發(fā)展，提高教育質(zhì)量。目前，云計(jì)算輔助教學(xué)成為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在2l世紀(jì)的新發(fā)展，如何將輔助教學(xué)的功能進(jìn)一步提升，如何利用云計(jì)算使教師和學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中獲得更便捷、高效的服務(wù)，是我國教育技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜艺谏钊胙芯亢吞接懙膯栴}。

數(shù)據(jù)顯示，雖然我國云計(jì)算輔助教學(xué)起步較晚，相關(guān)研究主要停留在理論上，但是教育界及學(xué)術(shù)界對(duì)它的關(guān)注越來越多，人們對(duì)“云端”學(xué)習(xí)所表現(xiàn)出來的信心也越來越大。近幾年，Google公司與中國高校建立云計(jì)算學(xué)術(shù)合作項(xiàng)目，清華大學(xué)首先加入此項(xiàng)目，與Google合作開設(shè)了大規(guī)模數(shù)據(jù)處理課程，并建立云計(jì)算實(shí)驗(yàn)環(huán)境供教學(xué)科研使用；IBM公司也與北京工業(yè)大學(xué)聯(lián)合研發(fā)出首例科教云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；山東科技大學(xué)為提高學(xué)校信息化水平采用云計(jì)算技術(shù)和虛擬技術(shù)構(gòu)建了校園云數(shù)據(jù)中心；華為公司與上海中學(xué)合作，利用桌面云的方式替換了部分計(jì)算機(jī)教室和圖書閱覽室現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，提供支持基于windows操作系統(tǒng)的日常教學(xué)與閱讀要求的桌面服務(wù)。

2.2云計(jì)算支持的協(xié)作學(xué)習(xí)

近幾年CSCL、AI-ED、ED-MEDIA等國際重要學(xué)術(shù)會(huì)議都將協(xié)作學(xué)習(xí)作為重要的專題進(jìn)行討論。關(guān)于它的定義國內(nèi)外爭(zhēng)辯不一，嘎斯基（Guskey T.R.）博士強(qiáng)調(diào)協(xié)作學(xué)習(xí)是一種教學(xué)形式，教育學(xué)家賴特（Light P H）和梅瓦里克（Mevarech Z R）指出協(xié)作學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)環(huán)境，國內(nèi)的何克抗教授提出協(xié)作學(xué)習(xí)是一個(gè)過程，而黃榮懷教授則認(rèn)為是協(xié)作學(xué)習(xí)中合作互助的相關(guān)行為，雖然不同的專家對(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)研究的側(cè)重點(diǎn)不同，但他們普遍認(rèn)為協(xié)作學(xué)習(xí)是在一定的學(xué)習(xí)環(huán)境中個(gè)體主動(dòng)進(jìn)行交流和溝通，通過巧妙地構(gòu)建以及相互分工與合作從事一定的學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而完成學(xué)習(xí)目標(biāo)、構(gòu)建知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，它遵循如下特點(diǎn)：①協(xié)作學(xué)習(xí)以2-4人的小組為單位，成員之間地位平等；②協(xié)作學(xué)習(xí)小組每個(gè)成員有獨(dú)特的想法，協(xié)作互助完成任務(wù)；③協(xié)作學(xué)習(xí)以每個(gè)學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)整個(gè)學(xué)習(xí)過程的協(xié)作性；④協(xié)作學(xué)習(xí)以最終的學(xué)習(xí)目標(biāo)作為學(xué)習(xí)導(dǎo)向，貫穿協(xié)作的整個(gè)過程。

云計(jì)算支持的協(xié)作學(xué)習(xí)CCSCL（Clouds Computing Supported Collaborative Learning）是利用云計(jì)算輔助教學(xué)和支持協(xié)作學(xué)習(xí)的技術(shù)方法，在云端建立“云”環(huán)境，以使師生進(jìn)行協(xié)作交流，是計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)的延伸和發(fā)展。CCSCL使用云汁算輔助教學(xué)平臺(tái)來支持學(xué)習(xí)，利用云服務(wù)的理念，因此CCSCL有以下新特點(diǎn)：①技術(shù)不再是學(xué)習(xí)者和教師學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)，所有技術(shù)方面的問題，包括軟件工具的安裝、后期的更新與維護(hù)、技術(shù)幫助等都由云服務(wù)的提供商來解決。②云服務(wù)提供給學(xué)習(xí)者和教師更加豐富的學(xué)習(xí)資源，并能使學(xué)習(xí)者和教師更加快捷方便準(zhǔn)確地搜索學(xué)習(xí)資源。③云服務(wù)能夠針對(duì)學(xué)習(xí)提供更加有效的協(xié)作方式。④云服務(wù)削弱硬件環(huán)境的作用，只要能上網(wǎng)就可能進(jìn)行協(xié)作活動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。

3.低碳型教育中云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)分析研究

3.1必要性

目前，以降低能耗、減少二氧化碳排放，減少污染、保護(hù)環(huán)境為基礎(chǔ)的低碳型教育日益成為關(guān)注的焦點(diǎn)，因此，積極研究探索如何在教育的各個(gè)方面利用云計(jì)算輔助教學(xué)手段，使教育走上低碳型發(fā)展道路，對(duì)于貫徹國家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要具有重大的戰(zhàn)略意義。

1）探索低碳型信息化教育構(gòu)建思路。

云計(jì)算輔助教學(xué)發(fā)揮云計(jì)算的特點(diǎn)，能夠提供強(qiáng)大的教育資源，是構(gòu)成高效、低碳型信息化教育體系的主要手段。在教育活動(dòng)中，師生可以利用云計(jì)算的資源訪問云端資源，充分體現(xiàn)了低碳型教育的理念。

2）促進(jìn)低碳型教育發(fā)展，有效節(jié)約能源。

按照科技部《全民節(jié)能減排手冊(cè)》的計(jì)算，如果全國5%的中小學(xué)計(jì)算機(jī)配置節(jié)能型上網(wǎng)終端，并采用云計(jì)算輔助教學(xué)模式，將比現(xiàn)有學(xué)校配置的計(jì)算機(jī)教室每年減排折合二氧化碳8.4萬噸；如果將學(xué)校信息中心使用的1臺(tái)IBM服務(wù)器改為使用云計(jì)算輔助教學(xué)，每年可以減排折合二氧化碳5噸。其他常見教育活動(dòng)中如果考慮云計(jì)算輔助教學(xué)，改變閱讀方式，用數(shù)字化教育資源替代常用技術(shù)設(shè)備所減排的二氧化碳量將達(dá)到一個(gè)驚人的數(shù)字。endprint

3）推進(jìn)云計(jì)算輔助教學(xué)發(fā)展進(jìn)程。

隨著各大公司相繼實(shí)施大規(guī)模的云計(jì)算研究項(xiàng)目，云計(jì)算輔助教學(xué)也成為教育技術(shù)工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。我國一些學(xué)者和教育技術(shù)工作者已經(jīng)在關(guān)注和研究云計(jì)算輔助教學(xué)的應(yīng)用對(duì)策。

3.2低碳型教育中云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)發(fā)展策略

低碳型教育中云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)的發(fā)展應(yīng)以低碳為基本標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮“綠色節(jié)能”原則，改善學(xué)校信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的整體結(jié)構(gòu)，整合資源，同時(shí)轉(zhuǎn)變舊的教學(xué)模式，在教學(xué)工具運(yùn)用、教學(xué)活動(dòng)開展等方面都充分體現(xiàn)低碳的要求。筆者總結(jié)了目前我國開展云計(jì)算輔助教學(xué)的情況，提出如下低碳型教育中云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)發(fā)展策略。

3.2.1云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)平臺(tái)邏輯架構(gòu)

開展云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是便捷、有效、易于搭建的學(xué)習(xí)平臺(tái)。筆者認(rèn)為，今后應(yīng)大力開展教學(xué)工作者與網(wǎng)絡(luò)專家之間的交流合作項(xiàng)目，通過深入交流獲得對(duì)云計(jì)算輔助教學(xué)平臺(tái)的一線需求，這將為最終研發(fā)出適應(yīng)教學(xué)需要的云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)平臺(tái)確定努力的方向。通過這樣的平臺(tái)，教師可以從傳統(tǒng)的知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)為教學(xué)過程的引導(dǎo)者，而學(xué)生的學(xué)習(xí)則轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^協(xié)作來解決問題的知識(shí)建構(gòu)，這可以體現(xiàn)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的特征。圖1為筆者設(shè)計(jì)的基于云計(jì)算輔助教學(xué)平臺(tái)的邏輯架構(gòu)。

云計(jì)算輔助教學(xué)平臺(tái)邏輯架構(gòu)遵從云服務(wù)分層體系架構(gòu)的3層結(jié)構(gòu)：一為云基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層IaaS；二為云平臺(tái)即服務(wù)層PaaS；三為云軟件即服務(wù)層SaaS。本邏輯架構(gòu)在服務(wù)IaaS的基礎(chǔ)上結(jié)合協(xié)作學(xué)習(xí)原理，設(shè)計(jì)了PaaS中的教學(xué)輔助平臺(tái)，充分考慮云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)中知識(shí)建構(gòu)過程，設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)資源模塊、協(xié)作交流模塊以及評(píng)價(jià)反饋模塊，其中評(píng)價(jià)反饋模塊突出了評(píng)價(jià)體系在整個(gè)云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)過程中的重要作用，這在以往的文獻(xiàn)中是沒有涉及的。通過該平臺(tái)協(xié)作用戶可以享受云提供的郵件、選課、校園一卡通等服務(wù)，從而通過云計(jì)算教學(xué)輔助平臺(tái)完成協(xié)作學(xué)習(xí)和知識(shí)建構(gòu)。

3.2.2云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)模型設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)具體的協(xié)作學(xué)習(xí)模型引導(dǎo)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)是云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)發(fā)展的關(guān)鍵。經(jīng)過嘗試應(yīng)用不同的學(xué)習(xí)平臺(tái)，我們已經(jīng)對(duì)各教學(xué)平臺(tái)的特點(diǎn)有了較清晰的認(rèn)識(shí)，但影響云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)快速推進(jìn)的一個(gè)重要原因是沒有教學(xué)設(shè)計(jì)流程及協(xié)作學(xué)習(xí)流程的具體模型，這導(dǎo)致了教師的教學(xué)設(shè)計(jì)沒有章法、協(xié)作學(xué)習(xí)過程混亂以及協(xié)作學(xué)習(xí)效果不明顯。因此，筆者提出一個(gè)云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)參考模型，從而規(guī)范協(xié)作學(xué)習(xí)過程中教學(xué)過程設(shè)計(jì)以及協(xié)作學(xué)習(xí)流程，這將促使云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)快速發(fā)展，參考模型如圖2所示。

云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)參考模型主要分為3個(gè)層次：實(shí)踐構(gòu)思與學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)和實(shí)踐總結(jié)。實(shí)踐構(gòu)思與學(xué)習(xí)準(zhǔn)備階段是云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，實(shí)踐開始前應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)者特征進(jìn)行充分分析，按照學(xué)生特點(diǎn)劃分協(xié)作小組，同時(shí)確定學(xué)習(xí)內(nèi)容并設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，確定實(shí)踐的條理性、可行性、可控性以及價(jià)值性，以保證實(shí)踐順利進(jìn)行。

云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)階段是整個(gè)實(shí)踐過程的關(guān)鍵，在此過程中學(xué)生是主體，教師只是引導(dǎo)者和觀察者。實(shí)踐的過程設(shè)計(jì)符合云計(jì)算輔助教學(xué)平臺(tái)邏輯架構(gòu)，分為內(nèi)容呈現(xiàn)模塊、協(xié)作學(xué)習(xí)模塊以及評(píng)價(jià)反饋模塊3部分。在云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)實(shí)踐參考模型中特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體作用，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)完成云學(xué)習(xí)環(huán)境下知識(shí)的有效建構(gòu)，在實(shí)踐過程中，小組組內(nèi)成員及組間成員進(jìn)行有效交流、協(xié)作，該過程進(jìn)一步加固了知識(shí)體系的建構(gòu)，同時(shí)評(píng)價(jià)反饋模塊對(duì)整個(gè)協(xié)作學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有效干預(yù)，通過學(xué)習(xí)調(diào)查、作品展示觀察學(xué)生的表現(xiàn)、活動(dòng)的情況與特征，并適當(dāng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行干預(yù)，保證協(xié)作學(xué)習(xí)過程更加順利地實(shí)施并且獲得預(yù)期的效果。

實(shí)踐總結(jié)部分對(duì)整個(gè)云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)過程進(jìn)行價(jià)值評(píng)定和審核，在此前的實(shí)踐構(gòu)思與學(xué)習(xí)準(zhǔn)備及云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)過程順利完成的前提下，總結(jié)云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)的規(guī)律和特點(diǎn)并形成可行的云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)方案，作為可參考的研究依據(jù)。

3.2.3云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)多元化評(píng)價(jià)體系的設(shè)計(jì)

教學(xué)評(píng)價(jià)體系是設(shè)計(jì)云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要組成部分，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)應(yīng)以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，針對(duì)各教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行價(jià)值判斷，最終量化為數(shù)據(jù)。以往的教學(xué)評(píng)價(jià)體系主要側(cè)重于學(xué)習(xí)知識(shí)的效果即成績(jī)上，在云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)中，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)應(yīng)更多體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和溝通能力的培養(yǎng)，如圖3所示。

云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)多元化評(píng)價(jià)體系分為平時(shí)表現(xiàn)、個(gè)人學(xué)習(xí)能力、協(xié)作能力和成果展示4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，同時(shí)每個(gè)一級(jí)指標(biāo)又根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)程設(shè)計(jì)了若干個(gè)二級(jí)指標(biāo)和三級(jí)指標(biāo)。所有指標(biāo)都充分考慮個(gè)體評(píng)價(jià)和小組評(píng)價(jià)內(nèi)容，針對(duì)課堂、云端及課后學(xué)習(xí)表現(xiàn)，結(jié)合整個(gè)云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)過程，提出云計(jì)算輔助教學(xué)協(xié)作學(xué)習(xí)效果的量化指標(biāo)。在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)過程中，筆者還重點(diǎn)考慮了個(gè)人學(xué)習(xí)能力、協(xié)作能力以及成果展示因素，旨在突出學(xué)生潛在能力的培養(yǎng)和激發(fā)，從而作出最全面、最綜合的評(píng)價(jià)。另外，該評(píng)價(jià)體系還具有一定的反饋功能和激勵(lì)功能。

4.結(jié)語

可以預(yù)想未來的教育將不再局限于時(shí)間、地點(diǎn)和內(nèi)容，未來的學(xué)習(xí)將是更加自由、個(gè)性化的學(xué)習(xí)。筆者確信，隨著云計(jì)算和云計(jì)算輔助教學(xué)研究的深入，云計(jì)算輔助教學(xué)相關(guān)的應(yīng)用方法和規(guī)范也將會(huì)不斷地完善和發(fā)展，同時(shí)教育教學(xué)方式也將轉(zhuǎn)變?yōu)楦又匾暸囵B(yǎng)學(xué)習(xí)者協(xié)作能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)等全面發(fā)展的素質(zhì)教育模式。endprint