基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)資源質(zhì)量監(jiān)控模型

陳彥萍， 王忠民， 孫韓林， 牛曉晨， 舒新風(fēng)

(西安郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院, 陜西 西安 710121)

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基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)資源質(zhì)量監(jiān)控模型

陳彥萍， 王忠民， 孫韓林， 牛曉晨， 舒新風(fēng)

(西安郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院, 陜西 西安 710121)

針對(duì)國(guó)內(nèi)高校在實(shí)踐教學(xué)過程中存在的問題,本文提出一種基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)資源共享管理與質(zhì)量監(jiān)控模型, 通過采用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)資源的共享，并利用云平臺(tái)中搜集的關(guān)于實(shí)踐教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，從而能夠更快地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，也為相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)提供綜合的決策依據(jù)。

實(shí)踐教學(xué)； 云平臺(tái)； 質(zhì)量監(jiān)控

0 引 言

當(dāng)前，大部分的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)在相關(guān)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成。傳統(tǒng)上，不同學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室分開建設(shè)，根據(jù)本學(xué)科實(shí)際需求，實(shí)驗(yàn)設(shè)備配置有不同的軟硬件資源。這種建設(shè)模式會(huì)導(dǎo)致一系列問題，如種類較多，實(shí)施環(huán)節(jié)復(fù)雜，內(nèi)容涉及廣泛，這些特點(diǎn)決定了對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的難度較大，這是一個(gè)共性問題[1]。具體來說，我們認(rèn)為現(xiàn)在的國(guó)內(nèi)高等教育實(shí)踐教學(xué)過程中存在以下一些問題：

(1) 實(shí)踐資源建設(shè)和共享問題。在硬件上，由于實(shí)踐設(shè)備和場(chǎng)地不足，使得實(shí)踐教學(xué)條件難于滿足學(xué)生的各種實(shí)踐學(xué)習(xí)要求；實(shí)驗(yàn)室的利用率嚴(yán)重不均勻，且實(shí)踐教學(xué)的展開受到時(shí)間、設(shè)備的限制；在軟件上，各種操作軟件只能在實(shí)驗(yàn)室提供，各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的優(yōu)秀成果沒有平臺(tái)進(jìn)行展示和交流。

(2) 實(shí)踐教學(xué)和理論聯(lián)系問題。 由于條件限制，教師的理論授課不能和實(shí)踐操作同步進(jìn)行，同時(shí)學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)也往往在時(shí)間上滯后于理論教學(xué)，影響了實(shí)踐教學(xué)的效果。

(3) 實(shí)踐教學(xué)的組織管理問題。實(shí)踐教學(xué)的資源管理、場(chǎng)地管理、過程管理、檔案管理等制度不夠完善，信息挖掘力度不夠，不能滿足教師、教學(xué)管理者的綜合分析、決策需求。

(4) 實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量監(jiān)控問題。沒有建立規(guī)范的實(shí)踐教學(xué)過程的監(jiān)控辦法，教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系不明確，實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量難以保證。

本文提出基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)資源共享管理模式與質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制, 針對(duì)實(shí)踐教學(xué)的基本狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行智能化分析、為學(xué)校和上級(jí)管理部門提供可靠的決策依據(jù)。

1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

如何利用云平臺(tái)在高校教學(xué)中發(fā)揮更大作用,是現(xiàn)在高校教學(xué)改革關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。一方面,大量文獻(xiàn)關(guān)注如何在云平臺(tái)上更好地進(jìn)行資源共享,例如:文獻(xiàn)[2] 利用云計(jì)算技術(shù)，研究教學(xué)資源和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的云服務(wù)模式和云支持環(huán)境,并構(gòu)建一種新的云服務(wù)架構(gòu)。文獻(xiàn)[3]充分利用世界大學(xué)城空間(http://www.worlduc.com/)的實(shí)時(shí)記錄、交互便捷、易學(xué)易用等特點(diǎn)，職業(yè)院校構(gòu)建基于云平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)管理體系?；谑澜绱髮W(xué)城空間的現(xiàn)有功能，進(jìn)行再次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)管理數(shù)據(jù)的收集、整理與存儲(chǔ)。文獻(xiàn)[4]在研究云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了實(shí)踐教學(xué)私有云平臺(tái)構(gòu)建模型， 并運(yùn)用開源框架Eucalyptus 和gridsphere 對(duì)實(shí)踐教學(xué)私有云平臺(tái)提出了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。另一方面, 在如何利用云平臺(tái)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控研究方面， 文獻(xiàn)[5]從云計(jì)算技術(shù)及依托世界大學(xué)城云計(jì)算的職教新干線教育教學(xué)質(zhì)量管理內(nèi)涵著手，理論與實(shí)踐相結(jié)合，在內(nèi)涵分析的基礎(chǔ)上，從教務(wù)管理欄目設(shè)置、教學(xué)實(shí)施欄目設(shè)置、教學(xué)檢查欄目設(shè)置原則、教學(xué)反饋評(píng)價(jià)欄目設(shè)置、教師管理欄目設(shè)置、教學(xué)活動(dòng)欄目設(shè)置、教學(xué)研討專區(qū)設(shè)置等七個(gè)方面實(shí)踐依托世界大學(xué)城云計(jì)算的職教新干線平臺(tái)在教學(xué)質(zhì)量管理中的應(yīng)用。但是文獻(xiàn)[5]主要針對(duì)教師的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行管理，未涉及云平臺(tái)下的實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制。此外，還有一些文獻(xiàn)[6-9]討論了如何利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)高校教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、理解。文獻(xiàn)[10]給出了學(xué)校在實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控具體實(shí)施過程中，依據(jù)學(xué)校定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了地方本科高校實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系的探索與實(shí)踐，不斷完善，構(gòu)建了適合學(xué)校發(fā)展的全方位、全過程、全員性實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系?？偟膩碚f，這些前期工作都有借鑒意義，但目前還缺乏如何在云平臺(tái)下對(duì)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量管理的有效方法。

2 資源共享管理模式及監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

云計(jì)算是一種新型的IT資源交付方式，其核心特點(diǎn)在于資源的池化以及按需提供，即將各種IT資源(CPU、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等)納入統(tǒng)一的資源池中進(jìn)行集中管理，并按照需求提供給用戶使用；用戶則用云終端(如瀏覽器)通過網(wǎng)絡(luò)接入云，獲得并使用任意所需的計(jì)算、存儲(chǔ)等資源。虛擬化是云計(jì)算中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它在硬件資源池的基礎(chǔ)上，通過虛擬化軟件，給用戶隔離出一個(gè)獨(dú)立的虛擬環(huán)境空間。云計(jì)算的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：

(1) 以用戶為中心。用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)以某種便捷的方式安全地獲得云服務(wù)；

(2) 以任務(wù)為中心。合理配置資源，為用戶提供強(qiáng)大的運(yùn)算、存儲(chǔ)等能力，完成各種業(yè)務(wù)需求；同時(shí)，用戶可以方便地與合作者共同規(guī)劃、執(zhí)行任務(wù)，并隨時(shí)隨地進(jìn)行有效的交流；

(3) 性價(jià)比高。云中的資源高度共享，并按需提供給用戶使用，有效降低了使用成本；

(4) 智能化。通過分析、挖掘存儲(chǔ)在云中的數(shù)據(jù)(包括用戶數(shù)據(jù)和云平臺(tái)運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù))，可為用戶業(yè)務(wù)和云平臺(tái)優(yōu)化等的決策提供智能化的支持。

本文擬采用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)資源的共享，并利用云平臺(tái)中搜集的關(guān)于實(shí)踐教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，從而能夠更快的發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，也為相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)提供綜合的決策依據(jù)。

2.1 基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)資源共享管理

(1) 云平臺(tái)中可以共建共享除實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)外，還包括課程設(shè)計(jì)、課程論文、專業(yè)綜合能力實(shí)踐(含畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計(jì))等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的各種優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。如何在云平臺(tái)中,圍繞著提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量這個(gè)目標(biāo),選擇哪些資源進(jìn)行共享及管理,這是本課題的基本研究?jī)?nèi)容。

(2) 通過云計(jì)算技術(shù)提供個(gè)性化的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)使得教師和學(xué)生可以更方便的利用實(shí)踐資源，隨時(shí)隨地的進(jìn)行操作和共享。同時(shí)，解決對(duì)實(shí)驗(yàn)室的人和設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，避免重復(fù)建設(shè)，保證實(shí)踐質(zhì)量等。

(3) 提供對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)成果進(jìn)行共享和管理的安全、可行方案。各種數(shù)據(jù)存放在云中，使用的應(yīng)用軟件也在云中，云會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)備份，降低因?qū)嶒?yàn)室計(jì)算機(jī)癱瘓帶給資源共享的影響。

2.2 基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制

(1)從實(shí)踐教學(xué)的整個(gè)周期(申請(qǐng)、批準(zhǔn)、實(shí)施、考核、撤銷)入手，形成有效的實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施模式。針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的檔案進(jìn)行有效分類和管理，為質(zhì)量監(jiān)控提供可靠的依據(jù)。

(2)教學(xué)管理者(教學(xué)督導(dǎo)組，教務(wù)部門，上級(jí)主管部門)可以查看實(shí)踐教學(xué)課題能否培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力；看教師能否做到每次課都有目的、有要求，檢查是否指導(dǎo)到位；檢查通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)，學(xué)生能否掌握一種實(shí)踐操作技能。通過查計(jì)劃，查課題，查實(shí)踐教學(xué)中的指導(dǎo)過程，來評(píng)價(jià)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

(3)通過云平臺(tái)對(duì)課堂互動(dòng)各環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的關(guān)注度較高的話題，自動(dòng)形成“熱點(diǎn)”及時(shí)反饋給教師；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)分和抄襲檢測(cè)，通過實(shí)時(shí)反饋及時(shí)“點(diǎn)撥”學(xué)生學(xué)習(xí)；可實(shí)現(xiàn)將學(xué)生的上課、學(xué)習(xí)掌握等情況向任課教師、教學(xué)管理者和家長(zhǎng)等即時(shí)反饋。

(4)采集反映實(shí)踐教學(xué)狀態(tài)的基本數(shù)據(jù)，建立教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。及時(shí)分析實(shí)踐教學(xué)狀況，建立教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，充分發(fā)揮狀態(tài)數(shù)據(jù)在監(jiān)控教育質(zhì)量和本科教學(xué)評(píng)估工作中的重要作用，并為學(xué)校的高層決策提供重要依據(jù)。

3 基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)管理系統(tǒng)模型

該模型的設(shè)計(jì)考慮到多個(gè)角色的需要：

(1) 對(duì)于學(xué)生來說，龐大的實(shí)踐課程題目、老師點(diǎn)評(píng)以及同學(xué)共享，讓學(xué)生完全自主掌控學(xué)習(xí)節(jié)奏，有針對(duì)性地“查漏補(bǔ)缺”，尤其是云平臺(tái)的及時(shí)性特點(diǎn)，不僅能讓學(xué)生自己及時(shí)對(duì)自己的問題進(jìn)行修正，還能快捷地獲得同學(xué)、老師的點(diǎn)評(píng)和提醒。此外，無論學(xué)生身在何處，同時(shí)使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備的學(xué)生可以通過云進(jìn)行交流合作，共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

(2) 對(duì)任課教師而言，無論其身在何處可以通過云平臺(tái)提供的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，看到學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況，還可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)。同時(shí)，教師也可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的興趣和需求，并對(duì)這些興趣和需求給予及時(shí)的引導(dǎo)和促進(jìn)，這樣，云平臺(tái)不僅在師生之間架起了溝通交流的橋梁，還為學(xué)生提供一個(gè)良好開放的創(chuàng)新平臺(tái)。

(3) 對(duì)于教學(xué)管理者(教學(xué)督導(dǎo)組，教務(wù)部門)來說，利用云平臺(tái)可以實(shí)時(shí)組織人員不間斷對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行巡視督察，注重收集學(xué)生的反饋意見，發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象和存在的問題，及時(shí)調(diào)整解決。

(4) 對(duì)于學(xué)生家長(zhǎng)來說，可以通過多實(shí)踐題目及其完成情況的信息共享，追蹤學(xué)生在校的學(xué)習(xí)情況，和老師就學(xué)生的學(xué)習(xí)需求即時(shí)交流。

基于這種考慮, 本文提出的基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量管理系統(tǒng)模型如圖1所示。

圖1 基于云計(jì)算的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量管理系統(tǒng)模型

本系統(tǒng)主要包含4個(gè)模塊：

? 教學(xué)資源共享模塊。實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共建共享管理，包括課件，視頻，公開課，優(yōu)秀項(xiàng)目展示等功能。

? 質(zhì)量監(jiān)控模塊。搜集實(shí)踐教學(xué)過程中的各種質(zhì)量數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析，找出教學(xué)環(huán)境中存在的主要問題并及時(shí)整改，進(jìn)而達(dá)到對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的目的。

? 個(gè)性化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)提供模塊。針對(duì)學(xué)生的專業(yè)和年級(jí)，提供個(gè)性化的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)；針對(duì)教師的講課內(nèi)容，提供個(gè)性化的實(shí)踐授課平臺(tái)。使得學(xué)生和教師的實(shí)踐需求不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。更好地保證教師的教學(xué)效果，提高學(xué)生的實(shí)踐操作水平。

? 信息交流模塊。為學(xué)生、教師、教學(xué)管理者、家長(zhǎng)提供一個(gè)課堂外的信息共享和交流的平臺(tái)。學(xué)生之間進(jìn)行學(xué)習(xí)心得互相討論，學(xué)生和教師之間也可以就學(xué)習(xí)難點(diǎn)進(jìn)行互動(dòng)，此外教師和教學(xué)管理部門負(fù)責(zé)人也可以針對(duì)實(shí)踐教學(xué)中的問題進(jìn)行討論，最后，家長(zhǎng)也可以和教師進(jìn)行關(guān)于學(xué)生培養(yǎng)相關(guān)的討論。

系統(tǒng)的4個(gè)模塊以按需提供的松耦合方式使用，根據(jù)登錄系統(tǒng)角色的不同實(shí)時(shí)整合資源，提供相應(yīng)的服務(wù)。這種方式也極大地提高了各種資源的利用率。

4 結(jié) 語

目前，計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的相關(guān)研究已經(jīng)是高校教學(xué)改革的一個(gè)重點(diǎn)方向[11-15]。本文研究基于云平臺(tái)的、以實(shí)踐教學(xué)為管理內(nèi)容、以教學(xué)資源共享為基礎(chǔ)、以多角色交流為手段、以整個(gè)教學(xué)運(yùn)行過程監(jiān)控為核心的實(shí)踐教學(xué)管理模式。下一步我們主要圍繞下面的要點(diǎn)展開相關(guān)工作:①建立基于綜合實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享平臺(tái)；②建立有效的云平臺(tái)實(shí)踐教學(xué)管理模式；③基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)過程中多角色的質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制。并在此基礎(chǔ)上開展有針對(duì)性的基于云平臺(tái)的實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)(基于云計(jì)算技術(shù)對(duì)我校軟件類課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革)實(shí)現(xiàn)基于云平臺(tái)的軟件類課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的全過程監(jiān)控與管理。

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On Practical Teaching Resource Quality Monitoring Model

CHENYan-ping,WANGZhong-min,SUNHan-lin,NIUXiao-chen,SHUXin-feng

(School of Computer Science, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an 710121, China)

In order to solve the problem of practice teaching in domestic universities, this paper proposes a practical teaching resource sharing management mode and quality monitoring mechanism based on cloud platform. Through the adoption of cloud computing technology, the practice teaching resources will be shared. By the use of the data about practice teaching which is collected by the cloud platform, we can monitor the quality of teaching and find and solve the problem quickly. It can also provide comprehensive decision-making basis for the corresponding management institutions.

practical teaching; cloud platform; quality monitoring

2015-08-20

陜西公辦普通本科高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目(13BY68)

陳彥萍(1979-)，女，陜西銅川人，博士，教授，系主任，研究方向：網(wǎng)絡(luò)管理、服務(wù)計(jì)算。E-mail：chenyanping@xupt.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2016)01-0102-04