基于移動云計算的高職自主學習系統應用研究

楚志凱

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基于移動云計算的高職自主學習系統應用研究

楚志凱

（商丘職業技術學院 計算機系，河南 商丘 476000）

為了滿足高職院校師生日益增長的基于移動云計算的自主學習的需求，文章分析了移動云計算和自主學習的發展現狀，構建了移動云環境下自主學習系統模型，并結合高職學生的特點設計并實現了基于移動云計算的自主學習系統。該系統能夠提高學生的學習興趣和學習效率，取得了良好的教學效果。

移動云計算；自主學習系統；云計算；移動學習

一、引言

隨著信息技術和教育技術的不斷發展，特別是云計算技術和移動互聯網的突飛猛進，智能手機的功能越來越豐富，已經進入到人們生活的各個方面。經濟發展新常態下用戶對智能手機應用需求不斷提升，移動云計算[1]應用虛擬化技術整合各種計算和存儲資源，從而建立一個功能強大的計算系統，把以前需要用戶端完成的各種運算重新放置到功能更強的云端，釋放用戶端的運算負擔。移動云計算技術改善了移動終端性能不能滿足需求的問題，為移動互聯網的進一步發展提供了積極的支持。移動云計算以其自身處理高效、成本低廉和與終端設備無關性等優勢受到了越來越多的關注。

學生自主學習能力是高職教育重要的培養目標之一。伴隨著移動互聯網技術的發展和智能手機在高職學生中的普及，基于智能手機的移動學習逐漸在高職學生中開始呈現蔓延之勢。移動學習允許學生自由選擇適合自己的學習時間、學習地點、學習內容和學習方式，移動學習便捷的交互性可以提高學生意愿，及時解決學習中遇到的各種問題，提高了學習效率。移動學習使得學生徹底擺脫了傳統教育中教師的中心地位，更能夠體現學生在學習中的主體地位，提高學習的積極性，使得學生能夠自主完成各種學習任務。移動云計算的不斷發展為學生提供了一種全新的學習模式，也為學生自主學習[2]提供了廣闊的發展空間。

二、基于移動云計算自主學習系統模型的構建

1.移動環境下學生自主學習活動的設計

自主學習一定要體現學習者的中心地位，自主學習者一定要能夠根據自身的實際情況自行制定學習計劃，選擇學習內容和設計學習策略。在自主學習系統中學生既可以主動控制自身的學習過程，又能夠借助外部的反饋意見監控和調節外在學習表現。自主學習是學生根據自己實際情況不斷調整自我認知和學習行為的過程，一般可以分為計劃、執行和自我反思三個階段[3]。結合移動環境和自主學習的特點，本文設計了移動環境下的自主學習活動基本流程，如圖1所示。

自主學習首先要求學生擁有自主學習的能力和意愿，使用智能手機、iPad等移動終端設備登錄到系統后，學生首先要根據自身需求并結合自身知識能力水平制定學習計劃。學習計劃一般包括要學習的內容、學習時間的安排以及預期達到的效果等，以便學生在計劃的指導下有針對性的開展自主學習。傳統的教學方式中，學生根據教師的講解和安排開展學習，沒有自主選擇學習策略和學習方法的可能，導致學習效率低下。自主學習系統中，允許學生根據自身特點自由選擇學習策略和學習方法，進行自主學習。在學習過程中可以隨時和其他學生甚至教師進行在線互動交流，可以交流學習過程中取得的經驗，也可以請教他人在學習過程中遇到的問題。系統還提供了在線測試功能，學生在完成自主學習后通過測試檢驗學習效果。最后，反思和總結貫穿于整個自主學習活動中，學生在學習過程中要對自己的學習行為和學習過程進行不斷的反思和總結，為今后更好的開展學習提供借鑒。

圖1 移動云環境下自主學習活動

2.移動云環境下自主學習系統模型設計

移動云計算的服務模型一般由移動終端設備（智能手機、iPad等）、提供數據傳輸的移動通信網絡（WiFi、3G、4G等）和提供云服務的基礎設施和平臺三部分構成[4]。其中，云服務又涵蓋了IaaS（Infrastructure-as-a-service，基礎設施即服務）、PaaS（Platform-as-a-service，平臺即服務）和SaaS（Software-as-a-service，軟件即服務）。IaaS將云環境下的各種硬件基礎設施資源轉化為服務供用戶使用。PaaS 提供軟件部署平臺，抽象掉了硬件和操作系統細節，可以無縫地擴展。SaaS是軟件的開發、管理、部署都交給第三方，不需要關心技術問題，可以拿來即用。結合自主學習和移動云計算的特點，本文構建了移動云環境下自主學習系統模型[5]，如圖2所示。

（1）客戶端

客戶端指的是將自主學習系統安裝在用戶的智能手機、iPad等移動終端設備上，客戶端主要用于和云端應用程序進行交互并將云端計算結果反饋到終端的顯示設備上。

（2）通信網絡

模型要求通信網絡有比較穩定的性能和較大的網絡帶寬，可以采用信號較強的WiFi網絡，也可以采用聯通、電信和移動等運營商提供的3G、4G網絡等。

可以是無線校園網、無線局域網，也可以是電信運營商提供的2G、3G網絡等。用戶可以自己選擇網絡，但最好選擇性能穩定、帶寬大的網絡。

（3）云端體系結構

在構建的自主學習模型中云端結構可以分為物理層、虛擬層、管理層和應用層四個層次。物理層為云端系統平穩運行提供必要的服務器、交換機路由器等網絡設備、網絡安全設備等物理設備的支持；虛擬層通過虛擬化技術屏蔽物理層的復雜性，為上層提供運算、安全、網絡和存儲等服務；管理層是云計算系統的中樞，負責大量數據的計算、任務的調度、資源的管理和信息的存儲等；應用層主要任務是為用戶提供各種應用服務接口，用戶通過該接口與系統進行交互。應用層也是用戶能夠直觀感受的云服務，本文的自主學習系統就運行在云端，它能夠接受用戶發送的服務請求并通過調用云平臺提供的API為用戶提供云服務。

圖2 移動云環境下自主學習系統模型

三、基于移動云計算的自主學習系統的設計

1.系統功能模塊的設計

自主學習系統主要由前臺應用和后臺管理兩個模塊組成。其中核心部分是前臺應用，主要面向學生用戶使用，該模塊又可以細分為學習計劃、在線學習、在線交流、在線測試、總結評價和學習進度六部分。后臺管理模塊主要面向系統管理員使用，包括用戶管理和系統管理，用戶管理可以對用戶信息進行增刪查改以及權限等操作，系統管理可以對系統資源和策略進行信息化管理。下面本文對前臺應用的各個模塊進行簡單介紹。

（1）學習計劃

為了讓學生能夠有序開展自主學習，系統要求學生首先制定自己的個人學習計劃，計劃可以是臨時的某一個任務的學習計劃也可以是長期的整體學習計劃，系統能夠根據學生的注冊信息智能推薦學習內容和學習計劃，學生可以參照修訂執行。

（2）在線學習

在線學習是該系統最核心的功能，主要包括內容、策略和學習三個方面。學習內容是學生選擇要學習的主體部分，包括要學習的課程項目和任務；學習策略是學生針對內容制定的學習方式方法；自主學習是依照學生的實際情況，智能推薦學生的學習任務、學習目標和學習內容等并開展自主學習活動。

（3）在線交流

在線交流是提高系統活力和增強學生體驗的重要保障，該系統提供的在線交流模塊允許學生與其它學生或者教師進行在線互動，交流學習中的經驗和不足，解決學習中遇到的困惑，促進對知識應用的升華。該模塊分為實時交互和離線提問兩種方式，當交互雙方都在線時可以開展實時交流，如果有一方不在線，可以通過留言板進行離線提問等待其它用戶上線時進行解答，另外也可以搜索查看其它學生的提問和解答。在線互動能夠增強用戶的使用體驗，使用戶長期使用該學習系統。

（4）在線測試

當學生完成在線自主學習以后，可以進入在線測試環節以檢驗學習的效果。在線測試的試題由系統在對應的數據庫中隨機抽取，要求學生在規定時間完成，并能夠自動進行評分。學生根據測試結果檢驗自己的學習效果，對于不足之處可以進行再學習。

（5）總結評價

學生全部或部分完成學習任務后，可以通過總結評價模塊針對學習過程進行總結評價，總結學習經驗和不足之處，為今后更加高效學習打下基礎。

（6）學習進度

該模塊用于記錄學生的學習記錄和學習過程，以便學生再次進入該系統時能夠接著按照進度開展學習。學習進度中要記錄學生的操作信息、學生完成的課程進度情況、學生的學習策略等信息。另外，該模塊還能夠查看學生測試成績和學習評價。

2.系統的開發和實現

為了驗證系統的性能，對自主學習系統進行了開發和實現。使用Apache Tomcat作為服務器負責數據處理，使用Cloud Stack構建云環境，使用Android SDK 構建基于Android系統的客戶端。目前系統已經完成開發并投入使用，該系統在提高學生學習興趣和學習效率方面起到了積極作用，學生滿意度較高，取得了顯著的教學效果。

[1]崔勇，宋健，繆蔥蔥等.移動云計算研究進展與趨勢[J].計算機學報，2017（02）：273-275.

[2]馬蓮姑，杜鋒，黃壽孟.基于大數據分析的MOOC智能自主學習系統設計[J].現代電子技術，2017（20）：64-66.

[3]吳耀宇，吳凡塵.網絡環境下大學生自主學習能力培養策略[J].電腦知識與技術，2016（21）：144-145.

[4]周唯，鄒東升，牛寶君. 基于移動云計算的高校教學資源整合系統[J].計算機應用，2016（S1）：33-36.

[5]馮馨.移動平臺辦公應用課程的自主學習系統模型研究[J].電腦知識與技術，2015（13）：123-124.

On the Application of Autonomous Learning System in Higher Vocational Colleges based on Mobile Cloud Computing

CHU Zhi-kai

（Shangqiu Polytechnic, Shangqiu, Henan 476000, China）

In order to meet the growing demand of autonomous learning based on mobile cloud computing in higher vocational colleges, this paper analyzes the development status of mobile cloud computing and autonomous learning, constructs an autonomous learning system model in mobile cloud environment, and designs and implements autonomous learning system based on mobile cloud computing in combination with the characteristics of higher vocational students. The system can improve students' interest in learning and learning efficiency, and has achieved good teaching effects.

mobile cloud computing; autonomous learning system; cloud computing; mobile learning

TN929.5

A

1008—6129（2018）03—0083—04

2018—05—07

2017 年河南省高等教育教學改革研究與實踐項目——“計算機網絡技術專業課程體系與教學 內容整體優化的研究與實踐”，項目編號：2017SJGLX580。

楚志凱（1983—），河南民權人，商丘職業技術學院計算機系，講師。