云計算關(guān)鍵技術(shù)案例教學(xué)方法研究

謝永 劉薇

摘要：針對現(xiàn)有研究生專業(yè)課教學(xué)過程中存在的不足，分析與研究了案例教學(xué)的特點與一般流程。結(jié)合計算機技術(shù)研究生的專業(yè)課程《云計算關(guān)鍵技術(shù)》，對案例教學(xué)的設(shè)計與實施進(jìn)行了分析與討論。最后給出了案例教學(xué)方法的總結(jié)與展望。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué);互動性教學(xué);教學(xué)設(shè)計;教學(xué)過程

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）31-0277-02

1 引言

工科研究生的教學(xué)重點通常側(cè)重在工程技術(shù)應(yīng)用與實踐，課堂理論教學(xué)時間較短，專業(yè)課程不宜沿用本科階段以基礎(chǔ)理論為主的教學(xué)模式，需采用以實踐應(yīng)用為主的教學(xué)方式完成相關(guān)教學(xué)任務(wù)。案例式教學(xué)適用于這種工科研究生的教學(xué)場景[1]。

案例式教學(xué)通常被定義為一種開放式的互動新型教學(xué)模式。該教學(xué)方法是指在任課老師的指導(dǎo)下，依據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的要求，設(shè)計與建立具體的教學(xué)案例。學(xué)生在案例的引導(dǎo)下進(jìn)行調(diào)查、分析、討論與交流等科研活動，提高學(xué)生分析與解決問題的能力，加深學(xué)生對基本原理的理解[2]。該教學(xué)方法的重要特點是培養(yǎng)與提升學(xué)生的綜合能力[3]。

計算機技術(shù)研究生專業(yè)課程對學(xué)生理論基礎(chǔ)和實踐能力的要求較高。研究生在學(xué)習(xí)時會感到理論知識不足，欠缺實際設(shè)計與編程能力，缺乏團(tuán)隊協(xié)作能力，學(xué)習(xí)過程中容易遇到瓶頸。《云計算關(guān)鍵技術(shù)》是計算機技術(shù)專業(yè)研究生的選修課程，有較強的理論性和實踐性。本文以該課程為例，分析在計算機專業(yè)研究生的課程中，如何加強理論基礎(chǔ)的同時，利用案例教學(xué)方法幫助學(xué)生理解與學(xué)習(xí)專業(yè)課程，盡快由理論學(xué)習(xí)走向技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新。

2 案例教學(xué)的特點分析與教學(xué)一般流程

在案例教學(xué)模式中，學(xué)生成為教學(xué)的主體，在任課老師引導(dǎo)下參與案例的討論與分析。任課老師需要設(shè)計好教學(xué)案例，布置學(xué)習(xí)任務(wù)并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。學(xué)生通過小組討論和班級大討論的方式參與整個教學(xué)過程。在案例教學(xué)的實施過程中，允許學(xué)生自由發(fā)揮，提出不同的見解，任課老師在掌握學(xué)生已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上進(jìn)行專業(yè)講解，使學(xué)生能夠更深入理解相關(guān)知識。總而言之，案例教學(xué)必須結(jié)合應(yīng)用實際，具備前沿性和實用性，關(guān)注學(xué)生在專業(yè)技術(shù)討論中分析與見解的獨創(chuàng)性，不再追求案例涉及問題的固定式答案。

依據(jù)案例教學(xué)的基本特點，一般將案例教學(xué)流程設(shè)計為如下四個階段：

第一階段，教學(xué)案例的準(zhǔn)備。在這一階段，任課老師依據(jù)課程的知識體系，精選案例教學(xué)的知識點，為學(xué)生提供精心設(shè)計的案例。學(xué)生在案例的引導(dǎo)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，對學(xué)習(xí)中遇到的問題進(jìn)行分析，記錄下對相關(guān)技術(shù)的見解與疑問。

第二階段，分組細(xì)節(jié)討論。在這一階段，每個案例分析小組成員將自學(xué)過程中遇到的問題與疑惑拋出來供大家一起分析，同時將自己對案例的觀點進(jìn)行分享與討論。最后，小組成員達(dá)成一個初步共識，形成一個觀點文檔。

第三階段，班級大討論。在這一階段，每個小組選派代表陳述本組觀點，其他組學(xué)生依據(jù)觀點進(jìn)行討論并給出自己看法，大家互相學(xué)習(xí)共同進(jìn)步。在此階段的討論過程中，學(xué)生可以將自己的疑惑或問題向任課老師請教，任課老師進(jìn)行知識點撥后引導(dǎo)學(xué)生思考，學(xué)生再次在課堂討論中提出自己的觀點，與班級共議。

第四階段，效果評價。在這一階段，任課老師對案例教學(xué)前三個階段中的教學(xué)內(nèi)容、問題引導(dǎo)、學(xué)生學(xué)習(xí)以及學(xué)生討論等實際情況進(jìn)行分析與總結(jié)，最后給出案例教學(xué)的實踐效果評價，并改進(jìn)案例教學(xué)中的不足，以備下次的教學(xué)使用。

3 《云計算關(guān)鍵技術(shù)》的案例教學(xué)過程設(shè)計

本課程是一門理論基礎(chǔ)深、實踐技能要求高的課程，若采用傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)方式，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)中，無法達(dá)到良好的教學(xué)效果。考慮到本課程的知識結(jié)構(gòu)特點，任課老師需結(jié)合本領(lǐng)域科研技術(shù)發(fā)展方向，依據(jù)實際應(yīng)用情況，著眼于實踐，對理論概念進(jìn)行提升，設(shè)計適用于研究生的教學(xué)案例。在教學(xué)中，學(xué)生與任課老師都全力投入，共同研究性的探討與實踐，將教學(xué)效果發(fā)揮到最好。為此，我們依據(jù)如下四個步驟進(jìn)行課程教學(xué)案例設(shè)計。

3.1 將理論與技術(shù)知識精煉與梳理[5]

本課程的內(nèi)容較多，包含了較強的理論知識，授課學(xué)時有限，任課老師需要對課程的授課思路進(jìn)行梳理，對理論知識進(jìn)行精練與提升，同時結(jié)合云計算的科研發(fā)展與應(yīng)用實際進(jìn)行有選擇性的教學(xué)。本課程教學(xué)實踐中，擬講授的主要知識點有云計算平臺的相關(guān)概念，大數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析、處理、挖掘、可視化及大數(shù)據(jù)應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)，Hadoop分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)和HDFS工作原理，MapReduce編程技術(shù)，數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘的主要算法及數(shù)據(jù)可視化方法，云安全技術(shù)。其中，云計算體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)挖掘以及云安全等內(nèi)容既有較高的理論要求也有較深的技術(shù)難點。因而，需要對所要講解的理論與技術(shù)知識進(jìn)行精煉與梳理，將云計算體系結(jié)構(gòu)研究、編程模型研究、支撐平臺研究與云安全研究作為課程的主要理論知識點，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、Hadoop及MapReduce編程技術(shù)作為課程的主要技術(shù)知識點。

3.2 針對學(xué)生研究興趣與研究方向精選教學(xué)案例

在選擇課程案例時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合本課程的核心內(nèi)容與當(dāng)前科研最新方向，在確保課程重點內(nèi)容不遺漏的同時兼顧教學(xué)內(nèi)容的前沿性[6]。在講解云計算平臺的概念時，可以選擇云計算體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例作為本知識點的教學(xué)案例，學(xué)生通過分組學(xué)習(xí)、討論與班級討論后，能夠較深刻的理解云計算平臺相關(guān)概念，并初步了解與掌握云平臺所使用的體系結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù)。在講解大數(shù)據(jù)處理技術(shù)知識點時，選擇編程模型相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行案例教學(xué)，選取MapReduce的常見案例作為技術(shù)分析，學(xué)生通過分組學(xué)習(xí)與討論后，基本可以了解大數(shù)據(jù)場景下數(shù)據(jù)的處理技巧，可以理解并運用簡單的運算邏輯方法，擴(kuò)展到海量數(shù)據(jù)的場景下的大數(shù)據(jù)分布式運算。在本環(huán)節(jié)中，需要整個課程組的老師一起討論，并設(shè)計一個完善的教學(xué)案例。

3.3 依據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)與特點設(shè)計適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)過程

相比其他教學(xué)方式，案例教學(xué)具有更大的靈活性，可以針對學(xué)生的基礎(chǔ)與特點，采用多種形式、多種方式在不同的教學(xué)環(huán)境下采用教學(xué)活動[7]。本課程的一般設(shè)計思路為先進(jìn)行理論講解，再設(shè)定一些課后問題與作業(yè)，學(xué)生通過設(shè)定的作業(yè)與問題進(jìn)行自學(xué)與討論，并完成預(yù)設(shè)的案例實踐操作。本課程在講解云計算環(huán)境下的虛擬機技術(shù)時，選擇一個虛擬機的創(chuàng)建與管理的教學(xué)案例，依據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)設(shè)計合適的教學(xué)過程，記錄教學(xué)過程中的執(zhí)行情況。教學(xué)過程設(shè)計時，任課老師要采用恰當(dāng)?shù)姆绞剑浞终{(diào)動學(xué)生參與案例學(xué)習(xí)與討論的熱情，考慮學(xué)生觀點對立或者爭論激烈等情景下任課老師如何引導(dǎo)與控制，也要考慮案例討論出現(xiàn)冷場時，任課老師如何引導(dǎo)學(xué)生打破僵局持續(xù)討論與研究。教學(xué)過程設(shè)計時需要考慮如何提高學(xué)生參與度，否則無法取得預(yù)期效果。例如可將案例教學(xué)中學(xué)生的表現(xiàn)納入課程總成績中，促進(jìn)學(xué)生參與案例學(xué)習(xí)與討論的積極性[8]。

3.4 結(jié)合案例教學(xué)實施情況，總結(jié)實施效果并改進(jìn)教學(xué)方案

當(dāng)某個案例教學(xué)結(jié)束后，任課老師首先要對本案例教學(xué)過程進(jìn)行系統(tǒng)的歸納與總結(jié)，包括學(xué)生討論的過程、討論的結(jié)果以及學(xué)生的收獲等。任課老師要對案例過程中出現(xiàn)的各類問題，特別是計算機技術(shù)或理論問題進(jìn)行認(rèn)真分析[9]。在教學(xué)案例實施后，任課老師盡可能為學(xué)生提供技術(shù)或理論問題的新的分析視角。例如，在經(jīng)過幾個教學(xué)案例學(xué)習(xí)后，學(xué)生對編程模型有較多的疑惑，對其可能發(fā)展方向不理解，需要任課老師對當(dāng)前所有的編程模型進(jìn)行分析，并得出合適的答案。對于云計算技術(shù)來說，新理論與新技術(shù)日新月異。因而，任課老師需要不斷學(xué)習(xí)，加強自己的專業(yè)知識，甚至通過建立不斷更新的教學(xué)資源庫來協(xié)助學(xué)生分析與解決專業(yè)問題[10]。

4 結(jié)論

針對研究生的實踐性專業(yè)教學(xué)困境進(jìn)行分析，以《云計算關(guān)鍵技術(shù)》為例，分析了案例教學(xué)的設(shè)計方法。在理論基礎(chǔ)上采用案例教學(xué)方式，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善了教學(xué)效果。一種新的教學(xué)方式，一般需要長時間的探索與研究，才能解決實踐過程中所遇到的問題，如知識的提煉、案例內(nèi)容的選擇以及案例的設(shè)計等。相信經(jīng)過不斷的探索改進(jìn)，案例教學(xué)方法有著良好的應(yīng)用前景。

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【通聯(lián)編輯：王力】

收稿日期：2021-02-23

基金項目：國家基金項目（61862052）;青海省“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃項目（19QJG58）

作者簡介：謝永（1978—），男，湖南永興人，教授，博士，主要研究方向為計算機技術(shù);劉薇（1993—），女，河南焦作人，助教，研究生，主要研究方向為計算機技術(shù)。