高職院校智慧教學云平臺構建與應用

摘要：目前，國內高職院校智慧教學云平臺建設存在頂層設計不完善、復合型人才緊缺、基礎薄弱等問題，導致智慧教學云平臺建設水平滯后。基于云平臺更迅捷、更靈活、更可靠等優點，通過資源層、服務層、應用層架構智慧教學云平臺，以智慧實訓課程應用和智慧實驗管理應用，助推職業教育內涵式高質量發展。

關鍵詞：智慧教學；云平臺；職業教育

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2024）12-0090-05

*本文系2022年度江蘇高校哲學社會科學研究重大項目“堅持和加強黨對高校依法治校的全面領導研究”（2022SJZD072）的階段性研究成果。

收稿日期：2024-09-02

作者簡介：王一范，南京鐵道職業技術學院，主要研究方向為職業教育；卓林，南京鐵道職業技術學院，主要研究方向為職業教育。

一、智慧教學云平臺建設現狀

2022年4月修訂的《中華人民共和國職業教育法》，首次以立法形式規定：職業教育是與普通教育具有同等重要地位的教育類型，是國民教育體系和人力資源開發的重要組成部分。職業教育實現從“層次”教育到“類型”教育的歷史性跨越式發展，人才培養質量是職業教育內涵式高質量發展的出發點和落腳點。教育信息化承擔著推進教育現代化的重大歷史使命，它既是推進教育現代化的重要手段，也是教育現代化的核心特征[1]。教育部職業教育與成人教育司司長陳子季提出，借助信息技術重塑教學形態，從教師教學方式、學生學習方式以及教學內容呈現方式等方面著手，打破課堂邊界，廣泛應用線上線下混合教學，促進自主泛在個性化學習[2]。信息技術對教育的影響日益深入，以教育信息化全面推動教育現代化已成為我國教育事業改革發展的戰略選擇[3]。目前，國內高職院校智慧教學云平臺存在頂層設計不完善、云平臺建設復合型人才緊缺、云平臺建設基礎薄弱等問題，導致智慧教學云平臺建設滯后。

（一）智慧教學云平臺建設頂層設計不完善

當前高職院校云平臺建設尚處在起步階段，還缺乏科學、系統、行之有效的頂層設計。高職院校辦學經費緊缺，而智慧教學云平臺建設需要巨額資金保障其軟硬件設施的正常運轉，云平臺建設尚處于某一個或者幾個具體的基礎設施建設階段，尚未形成點、線、面相結合全方位立體化的整體建構。高職院校信息化建設中，云平臺建設項目主體性地位缺失，尚處于其他重點建設項目的從屬地位。

（二）智慧教學云平臺建設復合型人才緊缺

基于云計算技術構建的智慧教學云平臺，需要云平臺使用者都有一定的云計算和云平臺技術知識。雖然大部分學校都已普及多媒體教學環境的建設，但是學校仍然沿用傳統的教學模式[4]。高職院校的一些專業課教師具有深厚的專業教學理論知識和實操能力，但是對云計算和云平臺技術知識知之甚少，利用率也不高。即使是學校對口職能部門信息中心，相關工作人員的云技術和云平臺知識也很薄弱。高職院校“雙師型”教師認定中，可將云計算和云平臺知識能力單列，作為高職院校“雙師型”教師的認定標準之一。只有高職院校教師對云技術和云平臺有一定的理論基礎和操作能力，才能引領學生使用云平臺開展學習活動。

（三）智慧教學云平臺建設基礎薄弱

國內高職院校的教學云平臺建設基礎薄弱，大部分院校的教室、辦公室、實驗室和實訓室還是基于物理計算機+校園網的方式開展相關教學活動。傳統的計算機房，存在設備升級維護困難、占用場地大、開放時間有限、資源使用率低等各類問題。對于師生雙方而言，教師的教學訓研各環節所需的資料大多通過U盤、移動硬盤或校園網等設備和渠道在不同的計算機之間傳遞，不僅存在感染計算機病毒的風險，同時也會出現資料多源、修改不能及時同步等方面的問題。最關鍵的是，因為不同的計算機在處理能力方面的差異，某些數據僅能在特定的計算機上進行處理（如高清多媒體文件實時處理等），這類資源沒有納入云平臺的計算能力中，不支持師生隨時隨地地使用這些資源；再加上某些數據僅能在異地特定的實驗環境下才能產生，如產教融合云課程等，跨地域的計算機節點尚不能無縫接入教學云平臺進行信息共享。智慧實訓課程，內在地要求受每位教育者有相同的智慧教學環境，以便進行實操練習，但計算機軟硬件的差異，導致受教育者無法進行無差別的教學訓研，教學效果會出現偏移，教學目標和評估難以實現科學公正有效。傳統物理設備損壞之后的不可恢復性，也造成了教育資源的流失，增加了教育者和受教育者重復勞動的風險。

二、智慧教學云平臺的優勢

按照云端運行模式構建智慧教學云平臺，與現有云平臺相比，更迅捷、更靈活、更可靠。

一是“更迅捷”。智慧教學云平臺能夠支撐實現多個系統遠程開設部署的一體化管理，大力提升系統開設效率，使得開設部署云協同教學更快。采用服務化、容器虛擬化等技術對系統架構及軟件進行一體化設計，支持資源的按需分配、按需調整以及按需擴縮容，同時打破空間的限制，做到隨時隨地訪問同一資源。支持虛擬資源的遷移，虛擬機使用CPU或內存資源擴容，在高職院校師生無感的情況下滿足用戶的更高需求，極大提升了維護的方便性。通過離線多媒體資源預加載、按需精簡裁剪等手段，降低服務對資源的占用，使得系統運行更加流暢，操作更加敏捷。讓計算資源占用較大的任務在“云”端完成，可降低本地資源占用，使系統運行更快。

二是“更靈活”。采用“資源層－服務層－應用層”三層架構設計，資源統一管理，共享共用，按需分配，形成網絡化的信息服務能力，靈活多變的“聚”和“散”，支撐高職院校教學訓研資源的快速調動、收放、分合，使得教學訓研組織運用更加靈活。使用“有中心”服務模式，依托不同類型的信息服務節點，對外提供能力，服務模式靈活、多樣。跨地域節點可以通過云平臺組建共享群組，信息共享方式更加靈活，信息共享內容更加豐富。使用虛擬機、容器等虛擬化技術，可以提供輕量化和高性能的虛擬化機制，使得軟件運行更加輕量。

三是“更可靠”。高職院校智慧教學云平臺具有抗毀、抗干擾等能力，能夠通過數據備份、服務器接替、中心接替等多種抗毀接替方式，避免在部分節點損毀時整個體系失能，保障服務的可靠性。提供高效的環境運行保障服務，能夠對高職院校教學服務狀態和系統狀態進行監控、故障檢測、故障診斷和故障修復，保障系統運行的可靠性。通過對通聯狀態進行監視，使得傳輸狀態更加可控、可知，保障了傳輸的可靠性。通過在云入口部署防火墻，可以實現統一的安全管理策略，并做到安全策略按需調整，也支持把特殊的安全策略應用到高職院校教學中。

三、智慧教學云平臺的架構

智慧教學云平臺主要包括資源層、服務層和應用層，其中服務層又包括資源虛擬化和資源服務兩部分，應用層包括業務服務和應用系統兩部分。智慧教學云平臺依托通信網絡、計算存儲等各類資源和云運維，構建虛擬化軟件運行環境，形成云存儲、云通聯、云處理、云展現和云共享等服務能力，能夠對高職院校教學資源進行高效組織、管理和共享共用，共同為上層應用提供支撐。云生態、云安全為教學云的可靠、穩定、安全運行提供了保障。

（一）資源層

資源層主要為教學云平臺各類資源的管理與調控等提供基礎支撐。資源是服務于高職院校教學訓研各個環節的所有人、機、物等實體中的最小功能單元，包括構建教學云上層各類信息系統的計算、存儲、網絡、基礎數據、軟件等資源。

（二）服務層

服務層基于資源層要素，為應用層提供各類信息服務支撐。服務層主要包括兩部分，即實現資源虛擬化的資源管理層、提供共性資源服務的資源服務層。其中，資源服務層包括云處理、云通聯、云共享、云存儲、云展現、云生態、云運維和云安全等服務，資源管理層和資源服務層共同構成云平臺服務域。

云處理服務主要提供數據密集型業務處理、計算密集型業務處理和時敏型業務處理能力支撐，云通聯服務主要提供面向公共網絡和校園網絡環境的底層數據傳輸能力支撐，云共享服務主要基于云通聯服務提供信息智能共享能力支撐，云存儲服務主要提供基于云的數據存儲、訪問、分析等能力支撐，云展現服務主要提供基于教學云平臺的協同作業和人機交互能力支撐，云生態服務主要提供應用、服務的發布、下載及外圍管理工具支撐，云運維服務主要提供開設部署、負載均衡、日志監控等能力支撐，云安全服務主要提供數據安全、信道安全、病毒防護、網絡攻擊抑制等能力支撐。

（三）應用層

應用層是在資源層、服務層的支持下，圍繞高職院校各種典型應用需求，提供各類業務服務，包括課程管理服務、考勤管理服務、學生信息服務、科研成果服務和就業信息服務等。在此基礎上構建各級各類應用系統，如學工系統、學生管理系統、教務系統、實訓系統、科研管理系統等。

智慧教學云平臺構建了涵蓋“資源層－服務層－應用層”三個層次開放式的標準體系，資源層支持高職院校教學資源隨時擴展，服務層支持教學服務即插即用，應用層支持教學應用按需組合。高職院校教學云平臺資源可共享、可重組，服務可移植、可剪裁，應用可組合、可重構。同時，建立開放式的高職院校教學數據體系，實現異構系統之間的互操作、互理解，從而形成開放式的體系架構，支持頂層體系的平滑演進。

四、智慧教學云平臺的應用

類型教育背景下，產教融合是職業教育發展的大趨勢，如何破除產教融而不合、淺度融合、校“熱”企“冷”的難點，構建高職院校服務企業生產、助力行業創新，進而推動社會全面發展的正向融合態勢？目前，高職院校全方位、多渠道引進產業大師、技能大師、企業技術能手參與校內教學，但受人力、物力及社會因素影響，效果未達預期。基于智慧教學云平臺的優勢可以融合多種應用——智慧實訓課程應用、智慧實驗管理應用、專業課題小組等拓展應用，在一定程度上破除產教融合的痛點、難點和堵點，助力高職教育蓬勃發展。

（一）智慧實訓課程應用

依托學校智慧教學云平臺，可整合校內教學訓研和校外實訓基地資源，實現智慧教學云平臺多功能融合貫通：支持學生在足不出校的情況下，參加“云”實訓；支持企業生產、科研、實訓環境上“云”；對校外實訓教師、行業專家、技能大師進行“云”教學、“云”輔導及“云”考核。以智能制造實訓課程為例，某高職院校與某擁有智能制造生產線的企業開展校企合作辦學，企業方負責提供智能制造相關技術的生產、科研和實訓課程教學和實驗。在授課前，企業方將位于企業本地的智能制造仿真系統的客戶端軟件，按照智慧教學云平臺約定的接口進行二次開發后，部署到云平臺上。校外實訓教師為每位學生創建相應的虛擬機，每臺虛擬機均預裝智能制造仿真系統客戶端軟件、視頻會議系統等。在授課過程中，教師通過視頻會議系統教授智能制造系統的原理、功能、實驗場景、實驗方法等，并介紹如何通過位于云平臺的客戶端訪問位于企業的服務器客戶端。高職院校學生通過各自的賬號登錄客戶端，在設計好自己的產品及相應的系統運行方案后，啟動仿真系統開始實驗。實驗過程中智能制造仿真系統在生產過程中各個環節實現師生雙方實時互動，支持操作過程實時可見、操作數據實時傳輸、數據實時分析和系統運行參數實時調整。當系統運行結束，教師可根據評價標準對學生的方案進行評價并給予反饋意見和修改建議，學生可在此基礎上對系統運行方案進行完善。此外，企業方的智能制造仿真系統服務器端還可以連接到企業本地的真實生產環境，一旦學生設計的系統運行方案通過教師評測，企業的智能制造生產線將按照對應的方案生產出真實的產品，生產過程可以通過視頻直播方式實時展現給學生，最終產出的產品質量也會在教師評估后計入學生實訓成績。實踐的方式可以提升學生的專業素質與信息技術操作能力，使學生對行業的發展產生更加清晰的認識，從而提升教育工作水平，為教育事業的改革發展提供內在動力[5]。

（二）智慧實驗管理應用

以某學校計算機實驗室管理課程為例： 學校外聘計算機產業大師教授的課程包括C++、Java和Python三種語言，該教師可以在新創建的虛擬機上預裝三種語言的開發軟件，學生在登錄使用小程序的時候，在共享空間內可以創建以該學生姓名、學號及創建時間命名的文件夾作為工作目錄，之后創建鏡像。上課之前使用該鏡像通過實驗室管理系統為每個學生創建相應的虛擬機，設置虛擬機的生命周期為課程開始到課程結束。上課期間，學生使用自己的學號登錄各自的虛擬機并完成作業之后，虛擬機自動銷毀，完成的作業通過共享的方式上傳到教師設置的共享文件夾里。教師可以根據課程的內容按需設置虛擬機的資源，例如：簡單C語言的課程只需要創建雙核CPU、內存2G、硬盤100G的虛擬機，人工智能的課程則需要創建32核CPU、64G內存和200G硬盤的虛擬機，真正做到資源按需分配和共享使用。

（三）智慧教學云平臺拓展應用

通過智慧教學云平臺的權限設置和網絡設置，可以為某個產教融合課題組成立虛擬的專業課題小組，實現小組內資源共享，隔離小組外的資源，方便實現資源的共操作、共管理、共使用。在課題結束之后，小組權限的關閉和資源的回收同樣簡單易行。

根據高職院校產教融合校內外產業大師、教授、技能大師的崗位和教授課程的不同，為教師提供差異化的虛擬機資源，并根據實際需求進行資源的擴容。使用云平臺，可暢通教師云資源使用通道，打破地域、時空、設備等方面的壁壘，暢通云資源使用權。通過應用拓展，方便任意一臺物理設備進行無差別可擴容訪問。當CPU、內存或者硬盤資源不夠，通過后臺擴容即可實現資源的擴充，避免資源在不同設備之間拷貝出現的信息流失、錯誤及遺漏等問題。

高職院校產教融合教學云平臺資源訪問向移動終端的拓展，可以實現手機、Pad或筆記本電腦通過有線、無線方式隨時隨地接入。通過權限的設置，也能方便實現對資源的訪問控制，避免信息的泄露。

參考文獻：

[1]何克抗.我國教育信息化理論研究新進展[J].中國電化教育，2011（1）：1-19.

[2]中華人民共和國教育部：加快建立“職教高考”制度" 優化職業教育生源結構[EB/OL].（2022-04-27）[2024-06-30]http：//education.news.cn/20220427/8acd137b5ea54590b0f699bd56a22a37/c.html.

[3]孫立會，劉思遠，李芒.面向2035的中國教育信息化發展圖景——基于《中國教育現代化2035》的描繪[J].中國電化教育，2019（8）：1-8.

[4]黃榮懷，周偉，杜靜，等.面向智能教育的三個基本計算問題[J].開放教育研究，2019，25（5）：11-22.

[5]周海娟.“大數據”背景下產教融合助力創新型人才培養研究[J].經濟研究導刊，2021（1）：120-122.

責任編輯：賈凌燕