計算機專業智慧教育平臺設計探析

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摘要：長春工業大學計算機科學與工程學院設計并實現了針對高校計算機專業的智慧教育實驗云平臺。文章介紹了平臺的功能、架構及實現，及其在實踐教學中的應用。教學實踐表明，該平臺達到了提高實驗教學質量和提升學生程序設計能力的目的。

關鍵詞：智慧教育；云平臺；教育云；實踐教學

0引言

傳統時代的智慧教育通常是用一套公眾接受的帶有真理性質的思維模式來啟發和教育學生。進入信息化時代，人們對智慧教育的認識又發生了改變：智慧教育是一種通過信息技術來改革傳統教育各個方面，目的在于培養學習者的創新能力、批判思維能力、問題解決能力等高階思維能力，即發展學習者的智慧[1]。信息時代的智慧教育是利用現代的科學技術，來改進或完善傳統教育的缺陷，通過對教育的不斷優化來培養學習者終生學習的能力和發展學習者的智慧。智慧實驗是智慧教育的一個分支。云計算作為分布式計算的一種，其在教育領域的遷移稱為“教育云”[2]。國外研究者在2009年前后開始關注教育云[3]。根據國家十二五規劃《素質教育云平臺》的要求，各個地區涌現出了諸多教育云的教學應用案例[4]。例如，2014年5月，重慶市召開了教育“云課堂”項目應用推進工作研討會，會上展示了教育云課堂教師講授與同學學習和互動的整個過程，整堂課利用云平臺+微課+PPT來呈現，學生在課堂上利用平板電腦學習，實現學習資源的共享。明確感受到了實驗教育云未來發展的強勁趨勢及學校自身發展的需要和辦學定位，我校——長春工業大學計算機科學與工程學院的科研團隊結合學院自身需要研發了實驗教育云平臺。

1實驗教育云平臺的功能設計、架構設計及實現

1.1實驗教育云平臺的功能設計

實驗教育云平臺功能模塊主要包含系統管理模塊、實驗教學管理模塊和實驗進度管理模塊。系統管理模塊包括班級管理、權限管理、課程管理和鏡像管理子模塊。班級管理子模塊主要是系統管理級以班級為單位導入學生的姓名、學號和密碼。權限管理子模塊是系統管理者為實驗教師和學生分配不同的使用權限。課程管理子模塊為教師分配本學期的實驗課程。鏡像管理子模塊為不同的實驗課程分配不同的實驗環境。實驗教學管理模塊主要是教師進行實驗教學的管理，包括教師上傳實驗指導書，課前布置每堂課使用的實驗環境。教師可以查詢學生的實驗報告完成情況，并對學生的實驗相擬度進行查詢，并最終給出學生的實驗成績。實驗進度管理模塊的操作者是學生。首先學生完成實驗教育云平臺的登錄，然后根據實驗指導書的實驗內容對實驗環境進行實際操作或程序設計，完成實驗內容后截圖并提交實驗報告，最后由教師給出實驗成績后，學生在學生端查詢實驗成績。實驗教育云平臺的功能設計如圖1所示。

1.2實驗教育云平臺的架構設計

在圖2中，Web服務器的主要功能是通過互聯網接入Web服務，通過虛擬現實技術將虛擬實驗環境移植到Web頁面和生成動態網頁[5]，這樣使用者就通過虛擬生成的實驗環境進行實驗操作。將多個Web服務器組成了云端Web客戶群。應用服務器端主要負責數據采集，并對采集后的數據進行數據分析和處理，然后將處理后的數據的結果傳送到數據庫服務器進行保存，同時將處理結果通過Web傳送到Web服務器端。由于此可，這種B/S結構極大地簡輕了云端Web服務器的工作負荷，只需安裝Web瀏覽器作為云端的運行平臺同時只負責一小部分的人機交互的業務邏輯處理工作，主要的業務邏輯處理工作由服務器群實現。所以這種“瘦客戶端/胖服務器”模式易于后臺管理和維護，并具有良好的穩定性、魯棒性和可擴展性。

1.3實驗教育云平臺的實現

按照實驗教育云平臺的功能設計與架構設計，其教育云平臺的實現如圖3所示。圖3的左側為學生的實驗指導書的內容，圖的右側為R語言的實驗環境。學生提交實驗報告后，教師可以在后臺查詢實驗報告提交情況和錄入實驗成績。

2結束語

本文介紹的實驗教育云平臺可以實現各類程序設計語言實驗環境的在線布署，該實驗教育云平臺自2019年9月對在校師生提供云在線實驗教學服務。至今，實驗教育云平臺所支持的在線實驗課程主要有C語言程序設計、數據結構、R語言編程技術、計算機網絡、操作系統、編譯原理、面向對象程序設計和LINUX程序設計等。該實驗教育云平臺為我校計算機科學與工程學院的近千位師生提供服務，其實驗教學示范作用顯著，并在師生中取得了良好的教學評價。我們還將在平臺的兼容性和可擴展性方面進行改進，使該平臺能夠與時俱進，適合不斷發展和變化的教學需要。

參考文獻:

[1]馬莉.智慧教育的內涵與特征[J].軟件導刊(教育技術),2019.18(4):21-22

[2]李政奇.云計算在教育領域的應用[J].無線互聯科技,2016.12:130-131

[3]吳砥,李環,吳磊,周鵬,尉小榮.國外教育云發展趨勢及其啟示[J].中國教育信息化,2018.11:21-25

[4]史艷萍,謝松.教育云應用的現狀研究[J].電子商務,2014.9:66-67,71

[5]蔣耘晨.虛擬實驗室技術[M].北京理工大學出版社,2011.

作者:孫慧然 應紅霞 王紅梅 單位:長春工業大學計算機科學與工程學院