“云中課堂”教學改革與實踐

摘要：根據“云中高職”與“云中廣科”的頂層設計，廣東科學技術職業學院在5年“雙高”建設期內，通過建設一個三級計算資源池的混合云底座、多個平臺及N 個智慧云教室，架構起一個“泛在化”教學實訓云。配套開發項目化課程資源和數字云教材，實施“教、學、做、考、評”一體化的“云中課堂”，解決線上教學互動難、教學與實訓分離、實訓資源利用率低等問題，推動“混合式、項目化、協作式”教學方法，深化“三教”改革。

關鍵詞：云計算；云中課堂；混合云；泛在教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）06-0143-04 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

0 引言

2020年4月，廣東科學技術職業學院（以下簡稱廣科院）與華為技術有限公司（以下簡稱華為）簽訂戰略合作協議。秉承“開放、共創、共享”的理念，提出了“云中高職”的發展理念，以“打造數字化產教融合新平臺，探索智慧化高職教育新形態”為愿景，開展高職數字化轉型的研究和探索[1]。為落實“云中廣科”愿景，廣科院制定了智慧校園頂層設計和“云中廣科”“1+3+N”（1個底座——混合云平臺+數據平臺，3個引擎——項目實訓實戰引擎、個性化培養引擎、數字化校園運營引擎，N 個智慧應用）的總體架構[2]。

廣科院聯合華為、中軟國際、職教云、超星、三盟等5家企業，共同研發“云中智慧教學環境”創新解決方案。該方案基于校本數據中心，實現了學校網絡教學平臺、實訓系統及信息管理系統的功能對接和數據共享；基于WeLink平臺，實現了教學實訓的“隨時接入，隨地融入”。通過“云中學考”（在云中開展教學活動和考核評價），推動課堂革命，實現“資源云中來、數據云中去、教學云中用”的“云中課堂”教學目標。目前，已基于“軟件技術專業高水平專業群智慧實訓基地”打造樣板間，完成了專業群57間課室和實訓室的“云中教學環境”升級改造，并深入應用智慧“云中課堂”改進教材和教法，深化“三教改革”。本文主要介紹廣科院基于“云中智慧教學環境”開展“云中課堂”教學所解決的問題、目標及實踐做法。

1 擬解決的問題

隨著信息技術的發展，教育者逐漸意識到，00后“網絡原住民”更青睞互聯網環境，他們樂于應用虛擬社區、元宇宙、VR等技術手段進行學習和交互。“權宜之計”與“輔助手段”的線上教學已迅速成為教學改革的熱點，線上線下深度融合的混合教學模式將成為常態。原因在于學生更傾向于自主安排學習進度和學習任務，在學習科目和實踐上提供更大的靈活性[3]。因此，廣科院積極推進微課、慕課、直播課堂等線上教學，以主動適應互聯網“黏性玩家”。但當前“線上+線下”的教學仍處于起步階段，一系列技術及理念問題亟待解決，其中主要的問題包括：

1.1 線上缺乏課堂互動

在教學中，互動至關重要。教學不僅是單向的知識傳遞，更應轉變為多邊的互動交流。現代教學認為，多邊交流能夠最大限度地發揮相互作用的潛能，調動學生參與教學的積極性，增強學生對知識的理解和記憶，同時增進師生之間的信任。在線上線下混合式教學中，課堂參與者包括教室內、教室外以及線上的師生，互動形式涵蓋橫向的師-師（校內專任教師與企業兼職教師）互動、生-生互動，以及縱向的師-生互動。然而，在實際教學中，常觀察到教師在線上聲情并茂授課，學生卻表現得置若罔聞。

1.2 線上教學與實訓分離

職業教育強調“教學做一體化”。線上教學能夠解決“教”，但很難實現線上同步“做”。學生的實訓操作仍需要在特定的實訓室完成，“教學做”一體化成為線上教學面臨的重大挑戰。

1.3 線下教學受限

線下教學依然存在時間和空間的限制。實訓室只允許固定人員在固定時間和固定地點進行實訓教學，無法讓學生實現“處處可學，時時可做”。同時，一個教學場所需服務于多個班級，因此，當新的班級進入上課時，往往需要將上一班的實訓教學環境還原至初始狀態，導致實訓教學缺乏持續性。這種“多班一課室，多人一電腦”的現象在高校中非常普遍。

1.4 線下實訓資源利用率低

高校實驗室中大量設備為電腦和服務器。為了緊跟信息技術的快速發展，這些設備通常每隔3至6年便需換代更新，造成實訓資源的極大浪費。

2“云中課堂”建設目標和思路

線上教學具有時間和空間上的靈活性，線下教學則具有較好的交互性和實效性。“云中課堂”的目標是充分發揮線上與線下的優勢，在云端建立一個泛在化（anyone、anywhere、anytime）的“教、學、做、考、評”一體化“云中課堂”。

2.1 從技術上，構建泛在化教學環境

“云中課堂”通過以下技術手段構建泛在化教學環境：建立校園混合云底座，為“云中課堂”提供海量、穩定的計算資源；建設智慧教學管理云平臺，開發云教材，建設項目化課程資源，輔助線上教學；建設云實訓室，提供在線實訓和實戰教學環境；建設智慧云教室，打通課室內與室外、線上與線下的交流互動。通過上述措施，實現多區域、多參與方、多用戶角色“隨時參與、隨地融入”的教學實訓環境。

2.2 從理念上，創新教學實訓模式

“云中課堂”要求教師轉變觀念，基于互聯網思維，以學生為中心重新設計教學計劃。依托“云中課堂”，打破“時空”限制，深化“三教”改革，探索“混合式、項目式、協作式”教學法改革：

① 混合式：根據“云中智慧教學環境”，調整教學策略、方法和手段，以學生為中心、教師為主導，協同線上與線下、校內與校外、課內與課外，做好課前、課中、課后三階段的教學設計，改革傳統教學模式。

② 項目式：根據“云中智慧實訓環境”，重新定義項目化教學，充分利用云中項目教學資源庫和云中企業項目資源庫，結合云中在線實訓平臺和項目教學管理系統，重新設計課程項目實訓和項目實戰的標準、要求、流程及小組協作關系。

③ 協作式：通過“云中課堂”打破傳統教學的“時空”限制，更多采用項目組協作、多教師同堂協作、異地學生互動協作，以及生產一線與課堂教學協作等多種形式開展教學與實訓。

2.3 從效益上，提高資源利用率

“云中課堂”通過混合云向上層應用屏蔽底層基礎架構，利用云計算的彈性、擴展性和可回收性，實現高效利用學校計算資源，做到節約環保，避免浪費；充分利用云計算的規模優勢，降低建設成本；依托云資源的可持續性和可重復性，讓學生擺脫傳統實驗室的時空限制，隨時隨地使用實驗和實訓資源。

3“云中課堂”建設實踐

3.1 建設混合“云底座”

根據“云中廣科”總體藍圖，打造“全校一朵云”的總體架構，規劃建設一個“云-邊-端”（混合云、邊緣云、智慧終端）三層架構的校園混合云。混合云以學校信息中心私有云為基礎，上層連接華為公有云，將信息中心私有云納入華為公有云，形成華為混合云；二級學院的私有云平臺作為邊緣云，統一接入校園混合云；智慧校園中的智慧終端（如智慧教室、智慧實訓室、智能監控、智能設備等）接入邊緣云節點。通過云-邊-端三層架構，將二級學院私有云、信息中心私有云和華為公有云連接成“云中廣科”的云底座。“云中課堂”的核心是校企合作開發的“智慧實訓實戰云平臺”，混合云底座向“實訓實戰云平臺”提供三級計算資源。

① 一級計算資源：一級計算資源是信息中心私有云，由專屬計算服務器構建資源池，具有高性能和高可靠性。該資源池向“智慧實訓實戰云平臺”提供主要算力，平臺優先調取一級計算資源。

② 二級計算資源：二級計算資源是邊緣云，分布在各二級學院，通過校園光纖網絡并入云底座。邊緣云在滿足二級學院自身計算需求的基礎上，向“智慧實訓實戰云平臺”提供富余計算資源，成為“云中課堂”計算資源的有益補充。

③ 三級計算資源：三級計算資源是華為公有云計算資源。由于一級計算資源是固定的，二級計算資源供給不穩定，而公有云資源具有海量、彈性等特點。“云中課堂”應用公有云計算資源應對教學實訓高峰期對計算資源的彈性需求，以保障“云中課堂”的高效、穩定運行。

“云中課堂”將專業教學實訓所需的計算、存儲、網絡、軟件、數據等資源遷移部署至“云端”，并應用華為公有云作為平臺數據災備，實現教學實訓計算資源的海量供應、彈性獲取和自動運維，為教學實訓、校園管理和師生服務提供“無所不在”的云資源。混合云邏輯拓撲如圖1所示。

3.2 打造智慧教學管理“云平臺”

在混合云之上，廣科院打造了智慧教學管理云平臺。該平臺由教學管理云平臺、智慧實訓實戰云平臺和教務教學信息管理平臺組成（如圖1所示）。

① 教學管理云平臺。廣科院積極引入“超星”和“職教云”兩個網絡教學云平臺，用于線上教學管理，充分利用其直播教學、微課教學、資源共享、智能測評和交流互動等功能。

② 智慧實訓實戰云平臺。為實現云中實訓，廣科院與中軟國際合作研發了智慧實訓實戰云平臺。該平臺實現了三大功能模塊。

在線項目開發管理的實戰系統：基于軟件技術專業群，應用華為PaaS（DevCloud、AppCube、ModelArts）平臺，實現項目實戰的多人協作、開發、測試、運維、部署和管理一體化。

在線教學實訓系統：支持在線課堂、在線直播、在線學習、在線作業、在線考試、在線實驗和在線實訓等功能。

虛擬工廠：學校建立了虛擬工廠，目前擁有5G虛擬仿真、綜合布線虛擬仿真、5G基站VR、數據中心VR 和網絡安全攻防虛擬仿真平臺。

③ 教務教學信息管理平臺。廣科院自主開發了教務教學信息管理平臺，應用華為WeLink技術，實現三大平臺的統一數據規范、統一數據接口和統一身份認證。三大平臺實現數據共享與智能管理，教務教學信息管理平臺通過大數據技術全方位采集實訓過程數據，利用智慧化手段捕捉和分析學生實訓過程，掌握學生實訓進度、遇到的問題及學習投入情況，構建學生畫像和專業畫像，從而實現智慧教學。

“云中課堂”由校企合作建設，按照“架構先進、共享開放、研發引領”的標準，集資源管理、自主學習、在線教學、在線實訓、教學互動和教學評價于一體，實現資源推送智能化、交流互動立體化、評價反饋即時化和大數據精準評價。“云中課堂”通過廣泛應用于線上線下混合教學，促進自主、泛在、個性化學習，同時推動“云中實訓”的深入開展。

3.3 升級智慧“云教室”

教室是線下教學活動的主要場所，優良的教學環境是提高人才培養質量和教學效果的關鍵。傳統多媒體教室已無法滿足“云中廣科”“智慧校園”的需求，廣科院在數字化轉型中邁出了重要一步，創新建設智慧云教室，其架構如圖2所示。

“智慧云教室”配置了教學智慧大屏和學生互動智慧屏，分別用于現場教學和學生互動交流學習；打造教室的“智慧大腦”——微云，即智能邊緣計算節點，連接教室內各方位智能攝像頭，完成多角度視頻錄像和現場錄音。微云集音視頻采集、錄制、推流、轉碼、存儲和分析于一體；同時配置物聯網設備，實現教室設備的智能化管理，例如人臉識別考勤、課堂行為監控，以及溫度、濕度、明暗度的自動調節等功能。

智慧云教室的最大特色是應用華為WeLink技術，實現“隨時參與，隨地融入”的便捷接入，打通智慧云教室與線上三大平臺（超星教學平臺、職教云教學平臺、智慧實訓實戰云平臺）以及異地設備的無縫連接，支持數據共享和系統互聯。

智慧云教室提供了一種全空間、全方位的教學場景，成功實現了線上與線下相結合、室內與室外相同步的教學模式。通過智慧云教室，企業教師、校本教師和外校教師可以同堂授課，校本學生與校外學生能夠同堂交流學習，真正實現了泛在化教學。

3.4 建設項目化課程資源

數字化課程資源建設是學校信息化的基礎，也是實現數字化教學的關鍵。廣科院較早啟動了“項目導向、任務驅動”的課程體系建設，制定了IT類專業項目化教學系列標準7套，包括《項目化課程體系開發指南》《項目化教學資源標準》《項目化教材開發指南》等7 個標準文件，并出版了《項目化教學》專著。通過應用這些標準，指導教師團隊選取企業生產項目和教師科研創新項目，從崗位需求出發，對原有課程內容進行篩選和序化，以項目為載體重構教學內容，構建“大一基礎課情景項目→大二專業核心課案例項目→ 大三綜合實踐課真實項目”貫穿的模塊化課程體系，形成“基礎實踐能力→ 崗位核心能力→ 項目開發能力”逐層遞進的職業能力培養模式。

項目化課程資源已在超星、職教云平臺上線，并在智慧實訓實戰云平臺中建設實驗、實訓項目案例，執行云中項目化教學，推動產教融合的“云中廠”新模式[4]。智慧實訓實戰云平臺提供7×24小時實時在線資源，支持一鍵式自動化部署環境，自動清理和回收計算資源，并對學生學習過程進行實時測評。

3.5 開發“云教材”

教材是教師教學的主要依據，也是學生獲取知識的重要工具。傳統的紙質教材已無法適應云中課堂教學的需求。為此，學院推動教材數字化轉型，提出“開發建設一批多介質、數字化、智能化、快速迭代的新形態教材”[5]，并要求“形成更多可聽、可練、可互動的數字化教材，建設一批編排方式科學、配套資源豐富、呈現形式靈活、信息技術應用適當的融媒體教材”[6]。

云教材是一種新形態的智能立體化數字教材，它通過文字、圖片、動畫、音頻、視頻、3D、虛擬仿真，甚至VR/AR/MR、元宇宙等技術描述知識點；利用虛擬技術、容器技術、鏡像技術、虛擬仿真、VR/AR/MR等技術實現實驗和實訓技能練習；應用Web、大數據和人工智能技術跟蹤閱讀軌跡、記錄學習筆記、提供閱讀者之間的互動交流，并進行智能測評。同時，云教材支持各種跨平臺終端設備，可在手機、電腦、iPad和智慧屏上呈現[7]。

總而言之，云教材是一種支持泛在學習、立體交互，具有全過程學習行為大數據精準跟蹤和學習過程可追溯等特征的智能化教材，能夠滿足學生移動、自主、沉浸式的學習需求。學院鼓勵教師與藍墨云、高等教育出版社等合作出版云教材。

4“云中課堂”教學實踐

通過建設一個擁有三級計算資源池的混合云底座和若干智慧云教室，構建智慧云教學平臺，開發項目化課程資源和云教材，廣科院形成了“云中課堂”教學實訓環境，開展“教、學、做、考、評”一體化的“云中課堂”教學模式：

4.1 教與學

開展直播、翻轉課堂、慕課、線上線下混合式教學，支持學生自主學習與碎片化學習。例如，在疫情期間，部分學生在家，部分學生返校在寢室，教師在教室通過“云中課堂”依然能夠組織教學和實訓。

4.2 做

“智慧實訓實戰云平臺”上線了57門專業課程和20個實戰項目，針對每門課程的每個實驗實訓場景、每個項目的每個工作任務制定個性化的操作環境。平臺支持在線實驗、實訓和實戰；支持學生試錯和重復操作；支持7×24小時不間斷的實驗和實訓；支持團隊協作。

4.3 考

“智慧實訓實戰云平臺”“超星平臺”和“職教云平臺”均支持隨機測試、單元測試和期末考查。

4.4 評

“智慧實訓實戰云平臺”的智慧實驗系統支持對實驗過程的即時評價和即時糾錯，提升實驗成效；超星和職教云平臺通過學習過程大數據生成過程評價；教務教學平臺利用大數據和人工智能技術構建專業畫像和學生畫像，形成增值評價。

5 總結與思考

廣科院在“雙高”建設期間，按照“云中高職”“云中廣科”的頂層設計，打造了“云中課堂”教學新模式，“構建云中智慧教學環境，助力高職課堂革命”。“云中課堂”已成為華為技術有限公司與廣東科學技術職業學院在《中國職業技術教育》發布的《云中高職研究與實踐報告》的重要組成部分之一。然而，“云中課堂”仍需在技術和理念方面進行深入改革與完善。

從技術上，“云中課堂”需要增加VR、AR、MR、5G 等技術的應用，建立課堂教學元宇宙；研究應用人工智能技術，構建課程知識圖譜，實現學生畫像、增值評價和智能推送。

從理念上，“云中課堂”教學需要研究如何構建“課程社區”，增強“即時反饋”，突出“以學生為中心”，要求教育者主動研究學生，研究課前、課中、課后三階段的教學模式。

技術是冷的，理念是熱的，只有將技術與理念深度融合，才能創造出一個更溫暖的“云中課堂”。