時間:2023-08-16 17:28:46
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇云計算技術(shù)課程范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
引言
云計算技術(shù)是近年來計算機和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究熱點,云計算技術(shù)的迅速發(fā)展對高校培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型和創(chuàng)新型工程技術(shù)人才提出新的要求,因而云計算課程正逐漸成為電子信息類專業(yè)的核心課程。目前,國內(nèi)各高校根據(jù)自己的實際情況,開設(shè)云計算相關(guān)的課程,在培養(yǎng)云計算專業(yè)人才方面進行探索和實踐[1-2]。為促進學(xué)生掌握云計算相關(guān)技術(shù),培養(yǎng)學(xué)生的云計算設(shè)計和應(yīng)用能力,河海大學(xué)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)云計算技術(shù)與應(yīng)用課程,主要介紹云計算的基本理論、關(guān)鍵技術(shù)以及云系統(tǒng)的架構(gòu)和應(yīng)用。課程的目標(biāo)是讓學(xué)生了解云計算的解決方案,掌握云計算的服務(wù)模式,并在此基礎(chǔ)上通過實踐部署云平臺,進而在云平臺上構(gòu)建相關(guān)云應(yīng)用。由于云計算是來源于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的一項綜合性技術(shù),是虛擬化、分布式計算、并行計算、負載平衡等多種計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的成果,云計算技術(shù)的實踐性、時代性與發(fā)展性,決定云計算是一門以實踐為中心的課程,因此實驗環(huán)節(jié)對整個課程的教學(xué)質(zhì)量起至關(guān)重要的作用。筆者對云計算技術(shù)與應(yīng)用課程的實驗教學(xué)進行探索和實踐,通過構(gòu)建實驗平臺、優(yōu)化實驗內(nèi)容、創(chuàng)新實驗?zāi)J?、強化綜合設(shè)計訓(xùn)練等措施,幫助學(xué)生掌握云計算的理論知識和實用技術(shù),使學(xué)生在未來的就業(yè)市場更有競爭實力。
1構(gòu)建云計算實驗平臺
為了給云計算課程的教學(xué)和實踐提供實驗環(huán)境支持,筆者采用“IBMOpenStackSolutionforSystemX”云平臺解決方案設(shè)計企業(yè)級私有云架構(gòu)[3],構(gòu)建基于OpenStack的云計算實驗平臺并在其上部署虛擬桌面、分布式計算等應(yīng)用環(huán)境,按實驗需求分配基礎(chǔ)設(shè)施資源,提供實驗教學(xué)的軟硬件環(huán)境支持。OpenStack是一整套云計算開源軟件項目的綜合,旨在為公共及私有云的建設(shè)與管理提供軟件,實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施級的資源配置。基于OpenStack的云計算實驗平臺根據(jù)用戶需求快速創(chuàng)建實驗環(huán)境,為云計算課程以及其他物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程提供應(yīng)用開發(fā)和環(huán)境管理服務(wù)。云計算實驗平臺框架如圖1所示。云計算實驗平臺的物理設(shè)施資源包括網(wǎng)絡(luò)、計算和存儲設(shè)備等,通過使用虛擬化技術(shù)KVM對底層硬件進行虛擬化,形成統(tǒng)一的虛擬資源池[4]。云計算實驗平臺中部署了OpenStack的核心服務(wù)組件,包括存儲服務(wù)、計算服務(wù)、鏡像服務(wù)、認證服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等,以提供實驗所需的軟硬件資源管理;同時還配置了開源的網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)控工具Ganglia和Nagios,對云平臺的運行狀況及性能進行實時監(jiān)控。Nagios用于監(jiān)控云平臺的主機、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)狀態(tài),Ganglia用于監(jiān)控系統(tǒng)資源負荷情況。在基于OpenStack的云實驗平臺下配置常用的云應(yīng)用工具,如數(shù)據(jù)庫、桌面云系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)處理和存儲平臺Hadoop等。桌面云系統(tǒng)為實驗教學(xué)提供一種自主創(chuàng)建和管理虛擬機實驗環(huán)境的方式,采用VDI(virtualdesktopinstructure,虛擬桌面架構(gòu))模式構(gòu)建。云實驗平臺將實驗所需的軟件環(huán)境制作為鏡像,需要時再利用這些鏡像創(chuàng)建虛擬機,學(xué)生只需獲得使用權(quán)限,通過桌面云登錄到虛擬機,就可獲得所需的實驗資源。云實驗平臺下的Hadoop應(yīng)用環(huán)境為分布式數(shù)據(jù)處理的相關(guān)實驗以及專業(yè)工程實踐提供環(huán)境支持和展示服務(wù);在OpenStack云平臺中部署Hadoop,不僅能充分利用云平臺中未被利用的計算資源,最大限度地提高服務(wù)器資源利用率,還可簡化Hadoop集群的部署工作,大大提高實驗環(huán)境的部署效率。
2產(chǎn)學(xué)合作,優(yōu)化實驗內(nèi)容
云計算實驗教學(xué)的目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生動手對云平臺進行操作和配置,加深理解云計算的理論和架構(gòu)并掌握一些云應(yīng)用構(gòu)建和部署的經(jīng)典技術(shù),最終能夠利用云平臺開發(fā)各種應(yīng)用。圍繞這個目標(biāo),河海大學(xué)與IBM公司合作共同建設(shè)云計算技術(shù)與應(yīng)用課程,設(shè)計云計算實驗的關(guān)鍵內(nèi)容和實驗項目,幫助學(xué)生對所學(xué)理論和技術(shù)建立完整的知識體系;在教學(xué)實施過程中通過IBM公司提供技術(shù)支持和平臺支持、教師參加IBM的云計算技術(shù)培訓(xùn)等各種方式,積極吸收云計算企業(yè)的前沿科技成果;充分利用IBM公司提供的云平臺資源實施相關(guān)的實驗項目,設(shè)計IaaS、PaaS以及SaaS相關(guān)的實驗項目并持續(xù)完善課程教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化課程體系。在IaaS級別上的實驗項目主要是對開源云平臺OpenStack的部署和應(yīng)用。通過安裝和配置OpenStack核心組件,學(xué)生可以深入理解基礎(chǔ)設(shè)施云架構(gòu),從而理解怎樣構(gòu)建公有云和私有云;學(xué)生采用腳本安裝或源碼安裝方式搭建一個多節(jié)點的OpenStack云平臺,安裝OpenStack的主要組件服務(wù)并對OpenStack云平臺實現(xiàn)基本的操作管理,掌握IaaS平臺對基礎(chǔ)設(shè)施資源的分配和使用模式。在PaaS級別上的實驗項目包括Hadoop以及IBMBlueMix平臺的應(yīng)用。學(xué)生通過搭建一個Hadoop集群的分布式計算平臺,熟悉其核心組件,同時自主研究大數(shù)據(jù)分析算法,對現(xiàn)實中海量數(shù)據(jù)處理場景進行分析,并在Hadoop集群環(huán)境中處理實現(xiàn)。BlueMix是IBM公司推出的PaaS公用平臺,學(xué)生在BlueMix平臺配置開發(fā)環(huán)境,可以實現(xiàn)移動應(yīng)用、Web應(yīng)用、大數(shù)據(jù)應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)和部署[5],通過自主研發(fā)和實踐操作理解云計算PaaS平臺的可靠、高效以及高可伸縮的處理特點。在SaaS級別上,以IBMWorklight開發(fā)環(huán)境為核心,將云計算和移動開發(fā)相結(jié)合,設(shè)計海量并發(fā)移動應(yīng)用開發(fā)等案例。這些實驗內(nèi)容的設(shè)置,旨在通過實踐教學(xué)結(jié)合行業(yè)云應(yīng)用案例,幫助學(xué)生掌握云應(yīng)用的特點以及構(gòu)建、部署、運行和管理云應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)。學(xué)生通過實驗可以了解虛擬化、集群管理、云平臺資源分配、云應(yīng)用部署和等多種技術(shù)內(nèi)容,加深對云平臺層次模型的理解,提高云平臺的實踐技能。教師在實驗教學(xué)實施過程中不斷完善和補充實驗項目,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的其他實驗教學(xué)平臺,開發(fā)與工程訓(xùn)練與工程應(yīng)用相關(guān)的實驗項目,如與移動流媒體應(yīng)用開發(fā)實驗平臺相結(jié)合,在云計算平臺部署后端移動視頻直播服務(wù)器,實現(xiàn)手機視頻即拍即傳、手機視頻直播和點播播放功能,設(shè)計基于云平臺的實時移動視頻應(yīng)用實驗項目,作為開放性實驗。
3依托在線課堂,探索實驗教學(xué)新模式
在實驗教學(xué)中,教師可不斷豐富教學(xué)資源,對實驗素材進行整理和測試并補充完善相關(guān)的理論知識,編著出版針對本科生層次的云計算實踐教程,使學(xué)生能夠在教程的指導(dǎo)下獨立完成實驗項目;同時對課程進行在線課堂建設(shè),整合包含視頻、PPT、文字等多種媒體形式的實驗素材,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享。由于云計算技術(shù)發(fā)展迅速,平臺更新快,很多新的研究成果和技術(shù)需要通過網(wǎng)絡(luò)資源獲取,因此在線課堂應(yīng)密切關(guān)注云計算技術(shù)的發(fā)展動態(tài),緊密跟蹤主流云計算平臺與技術(shù),及時更新技術(shù)資料和知識點,拓寬學(xué)生的知識面。依托在線課堂,教師應(yīng)改革實驗教學(xué)模式,強化課前預(yù)習(xí)(在線)和課后拓展(在線)環(huán)節(jié)并在課堂實驗中增加研討內(nèi)容,逐步打破傳統(tǒng)的單一課堂實驗?zāi)J剑纬伞罢n前預(yù)習(xí)(線上)+實驗研討(線下)+課后拓展(線上)”的混合型實驗?zāi)J?。在線課堂的開放性和云實驗平臺的共享性決定課程采用混合型實驗?zāi)J骄哂邢忍靸?yōu)勢:學(xué)生可以隨時提前進行實驗預(yù)習(xí)和設(shè)計實驗方案,并通過網(wǎng)絡(luò)平臺傳給教師審核;教師可以在云實驗平臺上驗證學(xué)生提交的實驗作品;課后拓展實驗所需的軟硬件資源可以通過遠程登錄云實驗平臺申請分配,并通過虛擬桌面的方式獲取。在混合實驗?zāi)J较?,教師在實驗前?zhǔn)備相關(guān)知識點的視頻和閱讀資料上傳到在線課堂,并為學(xué)生制訂可完成的預(yù)習(xí)目標(biāo),讓學(xué)生有的放矢,自由自主地完成與實驗相關(guān)的預(yù)習(xí)任務(wù);在實驗中引導(dǎo)學(xué)生完成實驗并進行互動討論,讓班級同學(xué)以小組形式開展協(xié)同學(xué)習(xí),將實驗任務(wù)落實到組內(nèi)的每個成員;實驗驗收時由各組講解相應(yīng)內(nèi)容,教師與其他小組進行點評和提問,參與討論;要求學(xué)生在實驗后在線提交實驗作品和實驗報告,根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)和實驗結(jié)果打分并計入課程總成績?;旌闲蛯嶒?zāi)J酱蚱苽鹘y(tǒng)實驗方式對實驗場地和時間的限制,讓學(xué)生自主決定學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)難度,解決學(xué)生學(xué)習(xí)意愿與資源供給的矛盾,從而有效提高實驗效果。學(xué)生成為教學(xué)活動的主體,通過線上學(xué)習(xí)、線下動手實踐和討論的方式獲得良好的學(xué)習(xí)體驗,不僅輕松學(xué)習(xí)專業(yè)知識,還可鍛煉自主學(xué)習(xí)能力、自控能力和表達能力。
4強化綜合設(shè)計訓(xùn)練
對于云計算的初學(xué)者和本科層次的學(xué)生來講,課程教學(xué)比較有效的方法是讓學(xué)生快速建立云計算的基本概念,然后通過實驗操作直觀了解云平臺的使用,在此基礎(chǔ)上再深入了解和剖析云計算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)模塊,因此在實驗教學(xué)過程中,教師應(yīng)按照課程教學(xué)的進度實時安排實驗內(nèi)容,做到理論和實踐相結(jié)合,通過實踐及時消化理解課堂所授知識點;同時,鼓勵學(xué)生在完成課堂實驗的基礎(chǔ)上,充分利用課外時間對云計算進行深入學(xué)習(xí)和實踐,完成拓展實驗項目。學(xué)生以課外小組的形式提高學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)主題不限,可以是IaaS/PaaS平臺搭建配置,也可以在云平臺上進行應(yīng)用開發(fā),或者設(shè)計一套從底層到應(yīng)用的云計算解決方案。以PaaS平臺BlueMix為例,該云平臺具有強大的靈活性和兼容性,不限制開發(fā)內(nèi)容和開發(fā)工具,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣,充分發(fā)揮自身特長,在該平臺實現(xiàn)與硬件、網(wǎng)絡(luò)、軟件開發(fā)相關(guān)的應(yīng)用并且即時到互聯(lián)網(wǎng)。課后拓展實驗環(huán)節(jié)注重綜合能力訓(xùn)練[6],學(xué)生能夠充分發(fā)揮自己的主動性和創(chuàng)造性,通過在開放的實驗環(huán)境中設(shè)計開發(fā)云計算應(yīng)用系統(tǒng),逐步培養(yǎng)自主創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。對于表現(xiàn)突出或者在公有云平臺上優(yōu)秀作品的學(xué)生,鼓勵他們參加國家、省部級組織的云計算相關(guān)賽事,如云計算應(yīng)用大賽、IBM公有云平臺開發(fā)大賽等,利用學(xué)科賽事訓(xùn)練學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力[7]。通過自主學(xué)習(xí)和參加競賽,學(xué)生能夠充分理解最先進的軟件開發(fā)模式,掌握最新的云計算技術(shù),提高云計算設(shè)計和應(yīng)用能力。
中圖分類號:TP3-4 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 15-0000-02
1 引言
大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程是各高校為非計算專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的一門公共基礎(chǔ)課程,其目標(biāo)是為學(xué)生提供計算機基礎(chǔ)知識的能力與素質(zhì)方面的教育,使學(xué)生掌握計算機操作,網(wǎng)絡(luò)及其它相關(guān)信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)高校學(xué)生利用計算機處理事務(wù)的能力,使學(xué)生具有對基本應(yīng)用軟件的操作能力、應(yīng)用能力以及掌握簡單的軟件開發(fā)技術(shù),提高學(xué)生的計算機素質(zhì),為將來應(yīng)用計算機知識與技術(shù)解決相關(guān)專業(yè)的實際問題打下良好的基礎(chǔ)[1]。
目前,由于我國高校在信息技術(shù)教育方面的基礎(chǔ)還較為薄弱,同時信息技術(shù)具有顯著的發(fā)展迅速和更新速度快的特征,致使國內(nèi)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)面臨一些問題的挑戰(zhàn),如:教學(xué)難以兼顧不同層次的學(xué)生、學(xué)生信息技術(shù)的掌握程度參差不齊[2]、教學(xué)難以跟上最新的信息技術(shù)發(fā)展和教學(xué)方式過于單一等問題。
最近興起的云技術(shù)正對信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生前所未有的沖擊,并將在近幾年內(nèi)成為信息技術(shù)教育中的主流技術(shù),從而引起教學(xué)方式及學(xué)習(xí)方式的重大變革。為了促進大學(xué)計算基礎(chǔ)課程教學(xué)中以上存在問題的解決,將云計算技術(shù)引入到大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中是一個非常有價值的研究領(lǐng)域,論文首先對云計算技術(shù)進行介紹,然后論述將云計算技術(shù)引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中的優(yōu)勢,最后給出相應(yīng)的教學(xué)案例。
2 云計算技術(shù)
云計算(Cloud Computing)是并行計算(Parallel Computing)、網(wǎng)格計算(Grid Computing)和效用計算(Utility Computing)等分布式計算技術(shù)發(fā)展和融合的產(chǎn)物。我們認為云計算是指利用高速的互聯(lián)網(wǎng)傳輸能力,將數(shù)據(jù)的處理過程從個人計算機或服務(wù)器轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)上的計算機集群中(由云計算服務(wù)提供商擁有的大型數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器農(nóng)場),用戶只需要提出服務(wù)請求就可以得到根據(jù)需要可動態(tài)伸縮的計算資源,而用戶只為所使用的計算資源付費。
從云計算基礎(chǔ)設(shè)施的隸屬關(guān)系來看,可以將云計算平臺分為公共云(為廣泛的普通用戶提供云計算服務(wù)的公共云計算設(shè)施,如Google和Amazon)、私有云(屬于某一個機構(gòu)的專用云計算服務(wù)設(shè)施,不對外提供服務(wù))和混合云(將公共云和私有云結(jié)合來共同為用戶提供服務(wù))。目前,云計算已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、科研、天文信息計算處理、醫(yī)學(xué)、網(wǎng)絡(luò)安全、教育和電子商務(wù)等眾多領(lǐng)域[4]。
3 將云計算技術(shù)引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的優(yōu)勢
根據(jù)The New Media Consortium與EDUCAUSE Learning Initiative聯(lián)合發(fā)表的2009年Horizon Report 分析和預(yù)測,云計算將在近幾年里成為學(xué)校應(yīng)用的主流技術(shù),它將影響教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,在報告中提到,云計算技術(shù)對教育的影響日趨明顯。在國內(nèi),上海師范大學(xué)的黎加厚教授首先提出云計算輔助教學(xué)(Cloud Computing Assisted Instructions,簡稱CCAI)的概念,其含義是指在云計算環(huán)境下,利用云計算服務(wù)平臺構(gòu)建個性化的信息化教學(xué)環(huán)境,以輔助教師的教學(xué),促進教師和學(xué)生之間的交流,促進學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的教學(xué)方式,是計算機輔助教學(xué)的延伸和新的發(fā)展[5]。
自2007年Google與IBM合作將云計算帶入到全球多所大學(xué)后,云計算與大學(xué)的關(guān)系日益密切,眾多云計算巨頭與國內(nèi)外的多所大學(xué)展開了云計算合作,為這些大學(xué)的計算機專業(yè)學(xué)生和研究人員提供硬件、軟件和服務(wù)支持,推動新的軟件開發(fā)方法,幫助高校學(xué)生獲得相關(guān)云應(yīng)用編程方面的技能,幫助他們應(yīng)對未來大規(guī)?;ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用的挑戰(zhàn)。如美國亞利桑那州立大學(xué)與Google的云計算合作項目和戴爾與廣州大學(xué)的云計算合作項目。
我們認為將云計算技術(shù)引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)有以下優(yōu)勢:
(1)不受時空限制的學(xué)習(xí)方式。教師可以將學(xué)習(xí)內(nèi)容(課件、學(xué)習(xí)材料、教學(xué)案例和學(xué)習(xí)視頻材料放在云計算平臺中,由于大多數(shù)學(xué)生都有自己的臺式電腦、筆記本電腦或智能手機等上網(wǎng)設(shè)備,因此可以在任何時間、任何地點訪問所需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容,從而打破了時間和空間的限制,不再將學(xué)生的學(xué)習(xí)限制在機房和上課時段,學(xué)生可以任意的存取學(xué)習(xí)資料和實驗中產(chǎn)生的文件,而不需要再進行數(shù)據(jù)同步。
(2)自主和互動式學(xué)習(xí)。在大學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境中,學(xué)生的學(xué)習(xí)安排較為寬松,可以較為自由的安排自己的學(xué)習(xí)時間,但在學(xué)習(xí)中還是需要有教師及時的輔導(dǎo),以提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。在以往的教學(xué)模式中,學(xué)生只能根據(jù)教師的教學(xué)安排來進行學(xué)習(xí),教師也不可能做到及時的對所有學(xué)生進行輔導(dǎo)。在云計算平臺中,學(xué)生可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)情況自主的選擇相應(yīng)的教學(xué)模塊進行學(xué)習(xí),還可以和教師進行文字、視頻互動,或?qū)W(xué)生進行遠程協(xié)作,能比較及時幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中遇到的困難。通過建立虛擬學(xué)習(xí)社區(qū),還可以增強學(xué)生和學(xué)生之間的互動。互動式學(xué)習(xí)有助于師生和生生之間和諧關(guān)系的建立,提高學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性。
(3)增強學(xué)生在云計算技術(shù)方面的知識和能力。由于云計算技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛,使學(xué)生了解和掌握云計算知識,能增強學(xué)生的就業(yè)能力和為社會服務(wù)的能力。
(4)增加學(xué)生對計算機課程的學(xué)習(xí)興趣。將云計算這一全新和前沿的技術(shù)引入到教學(xué)中,增加了學(xué)生對大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中計算機網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)頁設(shè)計等章節(jié)的學(xué)習(xí)熱情,以及對后續(xù)程序設(shè)計課程的興趣。
4 教學(xué)案例
目前在國內(nèi)的高校中,還沒有規(guī)模較大和較為成熟的私有云計算平臺,因此在我們的教學(xué)中,我們主要采用了公共云計算平臺作為教學(xué)中的云計算技術(shù)實驗平臺,同時利用校內(nèi)的Elearning學(xué)習(xí)平臺作為教學(xué)中的師生討論平臺。主要進行的云計算應(yīng)用有以下幾項:
(1)結(jié)合大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程中的計算機網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)頁設(shè)計章節(jié),對學(xué)生進行云計算知識的介紹,并講解常見免費云計算服務(wù)的應(yīng)用方法。由于國內(nèi)對于Google云計算平臺的訪問不太穩(wěn)定,因此主要采用了國內(nèi)的“千腦云電腦”平臺作為教學(xué)資料的共享以及學(xué)生在線編輯和存儲文檔的平臺,云計算中的軟件應(yīng)用以金蝶的云計算軟件“隨手記”作為實例。
(2)在線資料共享和在線文檔編輯。教師將課件、學(xué)習(xí)材料、教學(xué)案例存放在千腦云電腦平臺中,學(xué)生可以隨時進行下載,并根據(jù)自己的學(xué)科基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)進度來進行學(xué)習(xí)。在課程學(xué)習(xí)中,學(xué)生將教師布置的Word、Excel和PowerPoint作業(yè)的文件在線地的存儲在云計算平臺中,學(xué)生可以在機房完成作業(yè),或?qū)⒉糠肿鳂I(yè)放在宿舍或家中的電腦上完成,由于文檔存儲于云計算平臺中,學(xué)生在不同的計算機上訪問的是同一個云計算平臺中的文件,因此不存在學(xué)生需要用優(yōu)盤來進行文件拷貝和數(shù)據(jù)同步的問題,這也解決了學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的優(yōu)盤損壞、感染計算機病毒和遺失所帶來的作業(yè)不能按時正常提交的問題。
(3)使用云計算軟件實現(xiàn)個人理財記帳。利用金蝶云計算軟件“隨手記”讓每個學(xué)生將自己生活中所有的財務(wù)收支情況進行記錄,隨手記是金蝶理財網(wǎng)推出的個人理財記賬軟件,可以通過瀏覽器以B/S方式進行訪問和使用,手機版則分為iPhone版本,Andriod版本,其中iPhone版本分為標(biāo)準(zhǔn)版和專業(yè)版。由于學(xué)生的財務(wù)數(shù)據(jù)存儲在云計算平臺內(nèi),因此不會產(chǎn)生手持設(shè)備(如手機和PDA)中的記帳軟件存在的設(shè)備損壞或遺失所帶來的數(shù)據(jù)丟失問題,而且“隨手記”所提供的提醒功能和動態(tài)圖文報表功能讓學(xué)生很好地對自己的各項支出有詳細的了解,有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的消費習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生的理財能力。
5 總結(jié)
云技術(shù)正對信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生前所未有的沖擊,其應(yīng)用將日益深入和廣泛,云計算技術(shù)也將在近幾年內(nèi)成為信息技術(shù)教育中的主流技術(shù),從而引起教學(xué)方式及學(xué)習(xí)方式的重大變革。將云計算技術(shù)引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中是必然的趨勢。論文對云計算技術(shù)進行介紹,闡述了將云計算技術(shù)引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的優(yōu)勢,并給出了相應(yīng)的教學(xué)案例。論文在將云計算技術(shù)引入大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)中作出了有益的探索。
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doi:10.19311/j.cnki.16723198.2017.12.070
1引言
人類文明不斷發(fā)展促使學(xué)科分類細分化,在高等教育不斷普及的今天,社會對人才有不同的評判標(biāo)準(zhǔn),因為人才的類型非常的,掌握的專業(yè)技能也千差萬別。普遍來說,按照社會崗位對人才的需求大致可以把人才分成兩種,即研究型人才和應(yīng)用型人才。前者側(cè)重于對客觀規(guī)律的研究,發(fā)現(xiàn)問題并進行總結(jié)歸納,更加注重理論研究;后者側(cè)重于將理論知識轉(zhuǎn)化成實際應(yīng)用,為社會創(chuàng)造價值,更加注重實踐。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展的不斷深入,計算機已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的一部分,不論在就職領(lǐng)域還是學(xué)科領(lǐng)域,它都已經(jīng)成為社會關(guān)注的焦點。在這種背景下,應(yīng)用型本科院校有非常良好的外部環(huán)境開展相關(guān)學(xué)科的教育,同時,對人才的培養(yǎng)也提出了更高的要求。不僅要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識,更應(yīng)該注重實踐能力的鍛煉,豐富學(xué)生思維,培養(yǎng)創(chuàng)新精神。因此,需要從計算機專業(yè)實踐教學(xué)模式、方法和內(nèi)容中尋求突破,為社會注入優(yōu)質(zhì)計算機人才。
云計算(cloud computing)是借助互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、運用和交付方法,經(jīng)常涉及借助互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻講法。過去在圖中往往用云來表示電信網(wǎng),最后也是用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。因此,云計算甚至可以讓你體驗每秒10萬億次的運算能力,擁有這么強大的計算能力可以模擬核爆炸、預(yù)測氣候變化和市場發(fā)展趨勢。用戶通過電腦、筆記本、手機等方式接入數(shù)據(jù)中心,按自己的需求進行運算。
而應(yīng)用型本科教育與普通本科教育存在很大的差異,它并非三年制高職高專的擴展,也不是四年制本科教育的壓縮。相較于普通本科教育,應(yīng)用型本科更加注重學(xué)生實踐能力的鍛煉,強調(diào)其技能性和應(yīng)用性。相較于高職高專,應(yīng)用型本科更加注重基礎(chǔ)知識的培養(yǎng),有更好的可塑性。學(xué)生在學(xué)習(xí)階段可以提前學(xué)習(xí)到工作崗位上需要的相關(guān)技能,學(xué)校教育與生產(chǎn)、管理等實際部門緊密聯(lián)系,旨在鍛煉學(xué)生的動手實際能力,以及解決問題的能力。此外,應(yīng)用型本科培養(yǎng)人才有一定的特色,學(xué)生的即時性和專業(yè)性較強,實踐能力好,能夠快速適應(yīng)工作崗位。
2高校計算機教學(xué)存在問題
2.1實踐性教學(xué)課程比較少
縱觀目前國內(nèi)高校教學(xué),除了部分學(xué)校的課程體系比較完善,理論課程與實踐課程安排比較合理,其他高校學(xué)校的課程體系都存在各種問題,尤其是一些辦學(xué)歷史比較短的民辦院校,在實踐教學(xué)方面非常少。計算機是一個技術(shù)類專業(yè),需要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。但是很多高校學(xué)校為了減少教學(xué)成本,或者因為其他客觀原因,計算機的實踐性課程偏少,一些學(xué)校甚至將實踐課程當(dāng)成理論課程上,也有部分學(xué)校的實踐課程無非是帶學(xué)生參觀一些建筑工地等。這樣的課程體系,難以提升學(xué)生專業(yè)知識的應(yīng)用能力,更加難以培養(yǎng)計算機學(xué)生的創(chuàng)新能力。云計算的誕生,讓教育資源的高度整合與共享成為可能。學(xué)校再也無須購買大量昂貴的硬件設(shè)備,不用再擔(dān)心硬件設(shè)備的過早更新,也不用擔(dān)心軟件是否最新版本,能夠滿足教學(xué)與教研的需要。這些在原本讓學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、教師和學(xué)生十分困惑與苦惱的問題,都不再存在,所有的一切都可以交給云計算服務(wù)商去解決。使用云計算,終端設(shè)備得到了最小化,無論是課堂教學(xué),還是個人計算機,甚至是實驗室,都可以存儲在“云端”上,并可以在任何時間、任何地點取出,而學(xué)校只需要提供給學(xué)生和教師最簡單的攜帶瀏覽器的終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)就可以了。
2.2教學(xué)方法比較陳舊
愛因斯坦說過“興趣是最好的教師”,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有助于提升教學(xué)水平,但是在實際教學(xué)中,很多教師都反映力不從心,難以培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的建筑人才,歸根到底是教學(xué)方法比較陳舊。目前高校學(xué)校的計算機教師大部分是非師范生,他們基本都是工科院校畢業(yè),半路出家做教師的,因此教學(xué)方法改進以及學(xué)生溝通方面是比較薄弱。一些教師的采用傳統(tǒng)呆板的照本宣科的教學(xué)方法,對著書本念,或者采用填鴨式教學(xué),給學(xué)生反復(fù)灌輸計算機理論,最終高校院校計算機的學(xué)生開始反感這樣的教學(xué)方式,逐步對本專業(yè)失去興趣。
2.3人才培養(yǎng)模式比較單一
創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力,更是一個社會發(fā)展的動力源泉。在建筑行業(yè)非常迅速的今天,需要大量創(chuàng)新型人才,高校院校目前這方面的人才培養(yǎng)能力依然比較薄弱??v觀現(xiàn)在的高校院校,計算機的學(xué)生除了日常上課參加學(xué)校團學(xué)活動,就沒有其他活動,尤其是關(guān)于本專業(yè)的活動幾乎沒有,因此很多學(xué)生無法進一步提升自己,難以培養(yǎng)自身的創(chuàng)新型思維。
3云計算在高校計算機課程應(yīng)用的重要性
3.1有助于實現(xiàn)教學(xué)資源的整合與共享
如今,在中國,不管是高校,大、中專院校還是中小學(xué),都普遍存在教育資源建設(shè)失衡的情況,一些著名的大學(xué)、重點中小學(xué)有著優(yōu)良、先進的設(shè)備,而一些其他的大學(xué)則存在著設(shè)備老化、無法供應(yīng)教學(xué)需求的現(xiàn)象。此外,教育資源更新成本高,更新速度慢,共享度低下也是當(dāng)前我國各學(xué)校教育資源建設(shè)中的重大問題。這既使得部分資源建設(shè)重復(fù)浪費,更使得各學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量差異越來越明顯。如何對教育資源進行高度整合以及高度共享,已成為教育領(lǐng)域不可忽視的一個重大問題。
3.2有助于加強數(shù)字化校園建設(shè)
第一,任何一個學(xué)校圖書館擁有的用于日常管理、數(shù)字資源檢索下載等服務(wù)的服務(wù)器都會有一定的上限承載量。一旦有大數(shù)量的用戶同時訪問電子圖書館時將會出現(xiàn)某些用戶得不到相應(yīng)的情況。在傳統(tǒng)的做法,想要滿足大數(shù)額的用戶可以同時訪問電子圖書館并得到相應(yīng),就得花費大量的資金升級服務(wù)器。而在云計算形勢下,學(xué)校僅僅需要支付少量的租用費用,就能夠享用數(shù)十萬甚至上百萬臺服務(wù)器提供的具有非常好的容錯性、超強的計算能力和幾乎無限帶寬的服務(wù),保證數(shù)據(jù)的安全和高并發(fā)性,用戶的請求能夠快速做出反??。
第二,數(shù)據(jù)在存儲與傳播的過程中比較容易有安全隱憂。在當(dāng)今的學(xué)校圖書館中,任何的電子圖書館資源都基本在支付圖書館服務(wù)的服務(wù)器上,萬一服務(wù)器受到攻擊或其他因素而引起某些數(shù)據(jù)甚至全部數(shù)據(jù)遺失的話,損失將是極其嚴重的。而在云計算環(huán)境下,“云端”里的服務(wù)器不是幾百上千臺,而是數(shù)十萬乃至數(shù)百萬臺。就算因為意外而導(dǎo)致其中的某臺服務(wù)器出現(xiàn)故障,其他的服務(wù)器也可以在短時間內(nèi)拷貝原來服務(wù)器上的數(shù)據(jù),這極大地提高了數(shù)字圖書館資源的安全性。再次,在云計算環(huán)境下,圖書館服務(wù)器的日常維護交給云計算服務(wù)商來提供,不用圖書?^的技術(shù)人員來執(zhí)行,這能夠大大地節(jié)省了人力成本。最終,在圖書館資源共享方面,各學(xué)校圖書館之間能夠運用云計算構(gòu)建共同的信息共享平臺與空間,眾多的圖書館就可以分享由大量系統(tǒng)連接在一起而形成的基礎(chǔ)設(shè)施。通過云計算,用戶不僅可以獲得原來自己學(xué)校圖書館里面的資源,還可以實時地獲取參與到信息共享平臺與空間的其他圖書館的資源。
3.3促進學(xué)校教學(xué)科研的發(fā)展
如今的科研、實驗對環(huán)境、設(shè)備等方面要求越來越高,需要的費用較高,部分著名的大學(xué)可能還能負載得起。但是大部分的高校由于資源資金方面的限制,難以承擔(dān)起這些費用,這就導(dǎo)致一些實驗項目難以進行。當(dāng)前,IBM已經(jīng)和全球6所大學(xué)在云計算項目上開展合作,這些大學(xué)借助于IBM的“藍云”方案推進科研項目的實施。九州大學(xué)通過實踐課幫助學(xué)生理解可通過數(shù)千臺計算機立即運行計算密集型任務(wù)的云計算管理系統(tǒng)、設(shè)計應(yīng)用程序以及云基礎(chǔ)設(shè)施;卡塔爾云計算計劃在搜索、數(shù)據(jù)挖掘、科學(xué)建模與模擬、計算生物學(xué)以及金融建模與預(yù)測等方面展開研究;東非“健康聯(lián)盟”云計算項目通過虛擬計算實驗室來拓展可供學(xué)生遠程訪問的教學(xué)資源。
4加強云技術(shù)在高校計算機課程的措施
4.1構(gòu)建個人網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境
互聯(lián)網(wǎng)年代下,網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)上班與學(xué)習(xí)必不可少的工具。特別是Web 20形勢下,在線學(xué)習(xí)已經(jīng)成為比較普遍的學(xué)習(xí)方式,在這種非正式學(xué)習(xí)環(huán)境下加強對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)氛圍的營造顯得很重要。在云時代,廣大老百姓能夠借助云服務(wù)加強學(xué)習(xí),收獲更多的學(xué)習(xí)資料與信息。自主地選取適合自身的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)方式?;ヂ?lián)網(wǎng)時代存在許多的Web 20工具。如:借助iGoogle學(xué)習(xí)者能夠加強對個人學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)空間的設(shè)計及優(yōu)化,Diigo創(chuàng)建老百姓的個性標(biāo)簽,Sakai管理網(wǎng)絡(luò)課程等,這類Web 20工具也是云服務(wù)在現(xiàn)代教學(xué)中的廣泛應(yīng)用。在云時代,大家就能夠比較輕松、自在地營造具有個性化的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)氛圍。
0.引言
自2006年3月美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授提出“計算思維”以來,在國內(nèi)外教育界引起了很大的反響。周教授清晰系統(tǒng)地闡述了計算思維的概念,并認為計算思維是每個人的基本技能,不僅屬于計算機科學(xué)家,應(yīng)當(dāng)使每個學(xué)生在培養(yǎng)解析能力時除掌握閱讀、寫作和算術(shù)外,還要學(xué)會計算思維。既然是每個人都必須掌握的思維能力,那么作為最“接近”計算思維的計算機專業(yè)的學(xué)生來說,該如何培養(yǎng)學(xué)生具有這種思維方式呢?這個任務(wù)顯然不是某一門課程能獨立完成的,它需要滲透到每一門專業(yè)課程中。這就要求任課教師本身就應(yīng)該具有計算思維的教育理念,唯有這樣才能把計算思維滲透到每門課程中,最后把這一抽象的思維方式融到學(xué)生的生活和今后的工作中去。
筆者將以計算機專業(yè)的基礎(chǔ)課程——“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)經(jīng)驗為載體,詳細介紹如何在課程中傳授計算思維,使大學(xué)生學(xué)會運用計算思維去思考問題、解決問題,提升他們的計算素養(yǎng),使其成為卓越人才。
1.計算思維的定義和特征
計算思維不是新生事物,從古代的算盤到近代的加法器、計算器以及現(xiàn)代的電子計算機,直到目前風(fēng)靡全球的互聯(lián)網(wǎng)和云計算,計算思維的內(nèi)容在不斷豐富,推動著人類科技的進步。雖然計算思維一直都在被人們應(yīng)用,但是卻沒有明確地被人們用系統(tǒng)的理論來揭示。直到2006年,周以真教授在計算機權(quán)威期刊CommunicationsD,theACM上指出:計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解等的一系列思維活動。周教授系統(tǒng)地給出了計算思維的6個特征:
1)概念化,不是程序化。計算機科學(xué)不是計算機編程,像計算機科學(xué)家那樣去思維意味著遠不止能為計算機編程,還要求能夠在抽象的多個層次上思維。
2)根本的,不是刻板的技能。根本技能是每一個人為了在現(xiàn)代社會中發(fā)揮職能所必須掌握的;刻板技能意味著機械地重復(fù)。
3)是人的,不是計算機的思維方式。計算思維是人類求解問題的一條途徑,但并不是要使人類像計算機那樣去思考。計算機枯燥且沉悶,人類聰穎且富有想象力,是人類賦予了計算機激情。
4)數(shù)學(xué)和工程思維的互補與融合。計算機科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維,因為像所有的科學(xué)一樣,其形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上。計算機科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維,基本計算設(shè)備的限制迫使計算機學(xué)家必須計算性地思考,不能只是數(shù)學(xué)性地思考。
5)是思想,不是人造物。不只是軟件、硬件等人造物以物理形式到處呈現(xiàn)并時時刻刻觸及我們的生活,更重要的是接近和求解問題、管理日常生活、與他人交流和互動,計算的概念無處不在。
6)面向所有的人,所有地方。當(dāng)計算思維真正融入人類活動,以至于不再表現(xiàn)為一種顯式哲學(xué)時,它就將成為一種現(xiàn)實。
同時,周以真教授又將計算思維闡述成了具體的幾種思維方法:遞歸,抽象和分解,保護,冗余,容錯,糾錯和恢復(fù),利用啟發(fā)式推理來尋求解答,在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度等。
2.計算思維與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
通過對計算思維的仔細分析,我們試圖用這樣一個公式來概括計算思維,即“模型+算法”。首先,學(xué)會合理地抽象,把有待解決的問題抽象成有效的計算過程,抽象成合適的模型,這是問題求解的第一步。然后,基于建立起來的模型利用各種思維方法去求解問題。
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是計算機專業(yè)的一門專業(yè)必修課,是軟件編程設(shè)計的基礎(chǔ),對于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力,利用計算機解決實際問題的能力都起到了至關(guān)重要的作用。“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的研究內(nèi)容可歸納為3個部分:邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和運算集合,即按某種邏輯關(guān)系組織起來的一批數(shù)據(jù),按一定的映像方式把它存放在計算機的存儲器中,并在這些數(shù)據(jù)上定義了一個運算的集合,可以用“(邏輯|存儲)結(jié)構(gòu)+算法”的公式來概括。
對比兩個“公式”,我們可以發(fā)現(xiàn)相似之處,都是靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)操作的結(jié)合。當(dāng)然,計算思維中的模型和算法都要比數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的概念來的寬泛很多。但正因為某種程度的契合,使得在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中貫徹計算思維的思想,要比其他課程來得自然和容易許多。具體體現(xiàn)在:
1)從“邏輯或者存儲結(jié)構(gòu)”的選擇理解“抽象建?!?。在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中,當(dāng)面對一個問題時,首先是要能從問題中抽象出數(shù)據(jù)對象,然后分析數(shù)據(jù)對象中各個數(shù)據(jù)元素相互之間的(邏輯)關(guān)系是什么,接著這種邏輯關(guān)系用什么樣的存儲結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。確定好這些后,再思考各種算法的設(shè)計和實現(xiàn)。整個問題的求解過程,就是一個抽象建模的過程。只不過,計算思維的概念更寬泛,它還需要考慮問題的可計算性(即計算的能力和極限,知道哪些問題可以計算,哪些問題不可以計算),而“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中所給出的問題都是可計算的。即便如此,依然能通過對問題的抽象去訓(xùn)練計算思維。
2)通過算法多樣化訓(xùn)練思維方法?!皵?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中,對于一個問題往往可以通過不同方式來完成算法。在選擇不同求解方式的過程中,可以很好地訓(xùn)練計算思維。例如,可以學(xué)會對問題進行有效的分解,分解的方法和結(jié)果當(dāng)然是多樣性的,分解的過程要希望每個分解塊能盡量被重用,重用計算過程,重用程序。如何有效重用,是一個問題的抽象分類。這樣做,能快速獲得計算結(jié)果。在設(shè)計算法和優(yōu)化算法的過程中還需要利用遞歸、并發(fā)、啟發(fā)、學(xué)習(xí)等方法。
3)通過靈活的實驗手段打造創(chuàng)新思維。雖然在計算思維的第一個特征中強調(diào)“計算思維是概念化,不是程序化。計算機科學(xué)不是計算機編程”,但是不可否認的是,當(dāng)你使用計算機來解決具體問題求解時,把算法思想編寫成可執(zhí)行的程序是解決問題和驗證算法有效性的最好方法。因此,在教學(xué)過程中,我們強調(diào)并培養(yǎng)學(xué)生對于抽象過程的嚴謹性,編寫程序時強調(diào)從需求定義開始,進行算法優(yōu)化與選擇,最后通過上機實驗來驗證。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,我們在安排實驗內(nèi)容上,多以實用課題為主,盡量生動化、趣味化,例如,在線性表的實驗中,選擇了通訊錄的設(shè)計和管理;在圖的實驗中,選擇了最經(jīng)濟出行路線的設(shè)計。
3.教學(xué)案例
3.1抽象和分解方法的使用——排序問題
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”中有很多排序算法:插入排序、選擇排序、冒泡排序等算法。在講解這些算法時可以滲透講解計算思維中“抽象和分解”的思想。該方法是“選擇合適的方式去陳述一個問題,或者是選擇合適的方式對一個問題的相關(guān)方面建模使其易于處理”,也就是把一個復(fù)雜的問題分解成若干相關(guān)的子問題或者簡單問題去處理。
以插入排序為例,插入排序的基本思想是每次將一個待排序的記錄,按其關(guān)鍵字大小插入到前面已經(jīng)排好序的子表中的適當(dāng)位置,直到全部記錄插入完成為止。多個記錄的排序問題可以看成是一個大的復(fù)雜問題,這個問題可抽象分解成若干個小問題:把一個待排的記錄插入到已經(jīng)有序的子表中。那么原來的排序問題就變成了不斷增長有序表中記錄的個數(shù),即記錄個數(shù)依次從初始的1增加到n(即所有記錄的個數(shù)),個數(shù)增加到n時,排序就完成了。這個小問題又可轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)的兩兩比較,即待排序記錄依次和有序子表中的記錄進行兩兩比較,直到找到合適的位置,插入即可,插入后的子表依然有序。最后,通過這樣兩層轉(zhuǎn)換,排序問題就轉(zhuǎn)換成了學(xué)生非常熟悉的數(shù)據(jù)兩兩比較的問題。同樣,其他排序方法也可以通過層層抽象和分解把問題轉(zhuǎn)換為簡單的小問題。
3.2遞歸方法的使用——二叉樹的遍歷問題
二叉樹的遍歷是按照一定次序訪問二叉樹中的所有結(jié)點,并且每個結(jié)點僅被訪問一次。遞歸方法是“把代碼譯成數(shù)據(jù)又把數(shù)據(jù)譯成代碼”。從程序設(shè)計的角度看,遞歸就是在定義一個過程或者函數(shù)時出現(xiàn)直接調(diào)用或間接調(diào)用本過程或本函數(shù)的成分。
二叉樹及其相關(guān)操作的講解是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的重點和難點,由于二叉樹的定義本身就是一個遞歸定義,因此與其相關(guān)的操作,利用遞歸的方式來完成也是最自然的事情,是一個能很好地體現(xiàn)遞歸思想的知識點。以二叉樹的中序遍歷為例,我們首先可以利用上述的分解方法將整個遍歷問題劃分成若干個子問題,即分解為中序訪問左子樹,根結(jié)點,中序右子樹這樣三個子問題;接著,對訪問左子樹和訪問右子樹的子問題,利用相同的方法,又可以分解為類似的若干個子問題或者不能再劃分(如子樹為空);如此反復(fù)進行,直到不能再劃分成子問題,或者已經(jīng)可以求解為止。在分解過程中,算法不斷地利用同樣的方法分解問題,不斷地按照左子樹一根結(jié)點一右子樹的順序訪問。這個“較小問題”反復(fù)不斷地被重復(fù),形成了遞歸體。從問題分析的過程,可以引導(dǎo)學(xué)生去理解遞歸這一抽象而又重要的方法。
關(guān)鍵詞 云計算 高校體育課程數(shù)字教學(xué)資源 建設(shè)
隨著信息技術(shù)的發(fā)展,我國高校掀起了數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)的,與此同時,也出現(xiàn)了數(shù)字教學(xué)資源低水平重復(fù)和校際共建共享不足的現(xiàn)象。高校體育課程數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)和應(yīng)用有助于解決師資不足、學(xué)訓(xùn)矛盾等問題,基于云計算建設(shè)高校體育課程數(shù)字教學(xué)資源能夠節(jié)省成本,提高資源利用效率。
一、云計算的內(nèi)涵
云計算(cloud computing)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)模式,為網(wǎng)絡(luò)用戶提供一組抽象的、虛擬化的、動態(tài)可擴展的、可管理的計算資源能力、存儲能力、平臺和服務(wù)的一種大規(guī)模分布式計算的聚合體。云計算有三種服務(wù)類型:軟件即服務(wù)(SaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS),可為用戶提供動態(tài)易擴展的、虛擬化的資源(軟件、平臺和基礎(chǔ)設(shè)施)。云計算技術(shù)具備跨平臺、跨時空的人機交互功能,基于云計算建設(shè)高校體育課程數(shù)字教學(xué)資源在一定程度上克服了目前硬件投資過大、人員技術(shù)要求較高、運營維護成本過高等缺點,有助于廣大體育教師利用手機、iPad和臺式機隨時隨地的建設(shè)數(shù)字課程資源。
二、高校體育課程數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)存在的問題
(一)軟件操作問題
專業(yè)的特點決定了大部分體育教師在體育場館游刃有余,面對日新月異的計算機軟件卻手足失措。體育課程數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)需要應(yīng)用多種軟件才能完成,教學(xué)課件的制作、教學(xué)視頻的錄制與剪輯等設(shè)計到的文本、圖片、聲音、動畫和視頻編輯軟件(如PowerPoint、Acdsee、Cool edit、Animantor、Flash、Camtasia Studio)的使用和版本升級讓大多體育教師望而卻步。
(二)平臺應(yīng)用問題
建設(shè)數(shù)字教學(xué)資源的目的是依靠網(wǎng)絡(luò)平臺實施教學(xué)的,高校體育課程數(shù)字教學(xué)資源有助于解決師資不足、學(xué)訓(xùn)矛盾等問題。但是,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)對教師的信息素養(yǎng)要求較高,需要教師靈活掌握和使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的作業(yè)、在線答疑、統(tǒng)計分析等功能,這對于習(xí)慣口傳身授教學(xué)模式的體育教師來說也是很大的挑戰(zhàn)。
(三)基礎(chǔ)設(shè)施問題
數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施主要包括相關(guān)軟件和硬件。目前可用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的硬件有臺式機、筆記本、iPad和智能手機等,軟件包括操作系統(tǒng)(Windows、Android、iOS等),現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺存儲兼容性不足,不能很好地跨平臺實施教學(xué),面對眾多數(shù)碼設(shè)備及其紛繁復(fù)雜的操作系統(tǒng),體育教師大多會望而生畏。
三、基于云計算建設(shè)高校體育課程數(shù)字教學(xué)資源的對策
(一)使用網(wǎng)絡(luò)軟件,在線建設(shè)體育課程數(shù)字教學(xué)資源
軟件即服務(wù),云計算為學(xué)習(xí)者隨時隨地的學(xué)習(xí)提供了有利的技術(shù)支持,同時也帶來了很多方便的網(wǎng)絡(luò)軟件。高校體育教師可以利用Baidu Wenku查找下d教學(xué)課件,利用在Google Docs創(chuàng)建教案,在Youku中查找或上傳教學(xué)視頻,也可以使用美圖APP在體育場館拍攝教學(xué)圖片、使用美拍APP錄制教學(xué)視頻,并進行適當(dāng)?shù)木庉嫾糨?,然后使用美篇APP制作圖文聲色并茂的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。
(二)借助網(wǎng)絡(luò)平臺,在線體育課程數(shù)字教學(xué)資源
平臺即服務(wù),云計算把開發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)來提供,用戶可以使用中間商的設(shè)備來開發(fā)自己的資源。高校體育教師可以靈活使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)平臺進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué),如通過QQ群的作業(yè)功能作業(yè)信息,利用WeChat朋友圈共享自己開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源給學(xué)生學(xué)習(xí),利用飛信課程通知信息,通過平臺互動的狀態(tài)數(shù)據(jù)來分析數(shù)字教學(xué)資源的利用情況。
(三)借助移動設(shè)備,在線分享體育課程數(shù)字教學(xué)資源
基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù),云計算通過虛擬化的云存儲把數(shù)據(jù)存儲到云端,解決了傳統(tǒng)硬件設(shè)施的存儲兼容性問題。高校體育教師可以通過在智能手機、iPad和臺式機上分別登錄QQ、WeChat或借助手機、電腦管家軟件實現(xiàn)體育課程數(shù)字教學(xué)資源在不同設(shè)備之間的傳輸與分享,利用Baidu網(wǎng)盤、360網(wǎng)盤等云存儲適時分享大容量的多媒體教學(xué)資源(如NBA、世界杯等大型體育比賽實況錄像等)。
四、結(jié)語
云計算作為一種大規(guī)模的資源整合與存儲技術(shù),為數(shù)字教學(xué)資源的開發(fā)和利用提供了方便。高校體育教師要積極探索云計算對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式的影響,加大體育課程數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)力度,努力提升體育課程數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)質(zhì)量和使用效果,加快高校體育教育信息化進程。
基金項目:2016年湖南省哲學(xué)社會科學(xué)基金一般資助項目(16YBA181)。
參考文獻:
姓名:________
班級:________
成績:________
小朋友們,經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí),你們一定進步不少吧,今天就讓我們來檢驗一下!
一、口算
(共1題;共1分)
1.
(1分)
(2019·北京)
一個小數(shù),如果把它的小數(shù)部分擴大了5倍,它就變成17.92;如果把它的小數(shù)都擴大了8倍,它就變成20.38.則這個小數(shù)是________.
二、填空題。
(共4題;共9分)
2.
(1分)
計算.
0.8×0.94×12.5=________
3.
(6分)
(2020五上·天峨期末)
根據(jù)運算定律,填上合適的字母和數(shù).
①ac+bc=(________+________)·
c
②12.5×(k+6)=________×________+________×________
4.
(1分)
計算.
0.65×99=________
5.
(1分)
計算.
0.5×7.6×20=________
三、數(shù)學(xué)醫(yī)院。
(共1題;共5分)
6.
(5分)
(2018五上·微山期中)
直接寫出得數(shù)。
8.1+0.9=
0.2×0.4=
9.1÷0.7=???1.2×0.99×8=
3.57-0.7=???4.5÷0.45=
3.8×0.1=
3.8×8.2+3.8×1.8=
四、計算
(共1題;共5分)
7.
(5分)
怎樣算簡便就怎樣算.
7.51×0.25×0.4
五、解答題
(共4題;共20分)
8.
(5分)
琳琳一家要到300千米外的易水湖玩。爸爸汽車的油箱里有35千克汽油,每千克汽油可供汽車行駛6.8千米。爸爸中途要加油嗎?
9.
(5分)
一箱啤酒有12瓶,每瓶定價6.5元。買一箱啤酒一共要多少錢?
10.
(5分)
下圖是一塊紅領(lǐng)巾實驗地,(每小格表示1m2。)如果在這塊地里種白菜,每顆白菜大約占地0.2m2;每顆白菜可以賣0.4元,在這塊地里種白菜大約能收入多少錢?
11.
(5分)
貴陽到重慶約463km,一列火車從貴陽到重慶,已經(jīng)走了3.5時,還差282.4km才能到達重慶。這列火車平均每時行了多少千米?
參考答案
一、口算
(共1題;共1分)
1-1、
二、填空題。
(共4題;共9分)
2-1、
3-1、
4-1、
5-1、
三、數(shù)學(xué)醫(yī)院。
(共1題;共5分)
6-1、
四、計算
(共1題;共5分)
7-1、
五、解答題
(共4題;共20分)
8-1、
中圖分類號:G64 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)09(b)-0165-01
大學(xué)計算機信息技術(shù)課程包括理論知識和上機實驗兩部分,是一門培養(yǎng)學(xué)生掌握現(xiàn)代信息技術(shù)的基本概念、基本原理知識以及操作技能的重要課程,是高校非計算機專業(yè)學(xué)生必修的一門公共基礎(chǔ)課,也是大部分高校文科類非計算機專業(yè)學(xué)生拿到學(xué)位證書需要通過的計算機等級考試的考試內(nèi)容??v觀我校文科學(xué)生歷年的江蘇省計算機一級等級考試成績的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),學(xué)生在計算機一級考試的理論部分的及格率遠大于機試操作部分的合格率,也就是說機試操作部分的合格率影響了全校文科學(xué)生江蘇省計算機一級等級考試的整體通過率。
為了培養(yǎng)學(xué)生大學(xué)計算機信息技術(shù)課程上機實驗部分的自主學(xué)習(xí)能力,兼顧高校新生入學(xué)時計算機能力的差異,我們在實驗教學(xué)中應(yīng)遵循“則重實踐,相關(guān)知識點的介紹夠用即可;邊學(xué)邊做,學(xué)中做,做中提高”的原則。
1 理論聯(lián)系實際,優(yōu)化教學(xué),培養(yǎng)自學(xué)能力
大學(xué)計算機信息技術(shù)實驗課程是一門實踐性強,知識日新月異不斷發(fā)展的課程,因此,在日常教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生對課程的興趣,讓學(xué)生養(yǎng)成合作學(xué)習(xí),終生學(xué)習(xí)的習(xí)慣為教學(xué)目的。
1.1 營造環(huán)境激發(fā)學(xué)生興趣
在日常教學(xué)中,通過多樣的教學(xué)內(nèi)容,不同的教學(xué)工具,例如,影像,音樂,圖片等,使學(xué)生對本門課程知識產(chǎn)生興趣,通過教學(xué)讓學(xué)生改變觀念,對計算機有更新的認識,了解計算機在辦公、生活、娛樂、學(xué)習(xí)等方方面面對他們有著不同的幫助,使學(xué)生自發(fā)的對計算機課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。只有興趣才是學(xué)習(xí)的動力,要讓學(xué)生愿意進機房,愿意動手上機操作,才能根本解決動手能力不足的問題。
1.2 提高課程可操作性
大學(xué)計算機信息技術(shù)實驗課程是一門操作性很強的課程,因此,在日常教學(xué)中,除了必要的講解,要充分的讓學(xué)生自己親自操作,提高知識的學(xué)習(xí)效率。讓書本的文字變成可以看的到、摸得著的知識,更可以提高學(xué)生動手能力,對計算機的熟悉。提高上機操作的比例,在教學(xué)課程中對操作機器的時間按比例提高,讓學(xué)生更好的熟悉計算機。
1.3 通過優(yōu)化教學(xué)最終培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力
大學(xué)計算機信息技術(shù)實驗課程遵循由簡到繁、循序漸進的原則,“以興趣為主線,以實用為載體,以培養(yǎng)學(xué)生的能力為最終目的?!笨梢愿鶕?jù)學(xué)生學(xué)習(xí)水平的不同,成立學(xué)習(xí)小組,在教學(xué)練習(xí)中按易、中、難分組實踐,對完成質(zhì)量好的同學(xué)可以享受激勵機制,比如,上網(wǎng)或游戲等。這樣既完成教學(xué)任務(wù),也調(diào)動學(xué)生的積極性。更好的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
2 利用先進的技術(shù)為教學(xué)服務(wù)
目前,社會的各個領(lǐng)域都被各種先進技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)滲透,其中包含按需服務(wù)的云計算技術(shù)、虛擬技術(shù)等。我們應(yīng)充分的應(yīng)用這些新的技術(shù)來提高我們教學(xué)的水平,利用這些新的技術(shù)來激發(fā)和提高學(xué)生適應(yīng)信息時代的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。
(1)云計算技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需資源,其特性是門檻低,按需計算、隨時隨地獲取等,利用云計算技術(shù)配合大學(xué)計算機信息技術(shù)實驗課程教學(xué)的目的,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境,將教師、學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)與優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源連接。讓學(xué)生可以在平時的學(xué)習(xí)中根據(jù)自己水平選擇感興趣的內(nèi)容,完成對應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。并且可以隨時查詢結(jié)果,進行評價和改進,無論是選擇自主學(xué)習(xí)還是合作學(xué)習(xí),都可以通過云端平臺獲得來自教師和學(xué)生的支持。通過互動,緊密教師和學(xué)生的關(guān)系,提高教學(xué)的質(zhì)量。
(2)利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺整合全球教育資源,引用網(wǎng)絡(luò)平臺上的相關(guān)資源,更全面的提高學(xué)生的計算機基礎(chǔ)知識和操作能力。在課堂上不僅利用傳統(tǒng)教學(xué),更可以用多媒體教學(xué),多種教學(xué)模式互補。例如,網(wǎng)絡(luò)平臺上的開放課程,視頻講座等。使學(xué)生看的清楚,聽得真切,感受深刻,更好的調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。與時俱進,讓學(xué)生進一步的與世界先進知識接觸,開闊眼界,保持對計算機學(xué)習(xí)的興趣,提高自身修養(yǎng)。
3 構(gòu)建創(chuàng)新實驗室教學(xué)體系
在正常的教學(xué)過程中,每個學(xué)生的能力和要求都各不相同,要合理安排教學(xué)。
(1)想依照興趣和需求自行學(xué)習(xí)的學(xué)生,可以在周末開放實驗室,讓不熟悉的學(xué)生多點時間操作,讓沒有電腦的學(xué)生能有平臺操作。讓學(xué)院實驗室更好的為學(xué)生服務(wù),整合學(xué)院教學(xué)資源保障學(xué)生的學(xué)習(xí),提高動手能力。
(2)創(chuàng)新教學(xué),要以學(xué)生為主,教師為輔,教師作為指導(dǎo)者輔助學(xué)生,計算機學(xué)習(xí)中為培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力,常需要讓學(xué)生先進行自學(xué)摸索,待出現(xiàn)問題后,再引導(dǎo)解決,獲得真知。老師要教給學(xué)生自學(xué)的方法,如使用程序中的幫助、利用網(wǎng)絡(luò)自學(xué)等方法,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,提高學(xué)生的積極性和主動性。
4 運用多種教學(xué)手段提高學(xué)習(xí)能力
在平時教學(xué)中,要充分思考教學(xué)要點、操作要點和實驗操作與學(xué)生互動的手段,提高學(xué)生的上課積極性,讓學(xué)生主動愿意計算機操作,提高動手能力,學(xué)習(xí)能力。
(1)在教學(xué)過程中,結(jié)合多種獎勵機制,在不同的教學(xué)階段,按學(xué)生的進度不同給予不同的獎勵,更好的讓學(xué)生有興趣學(xué)習(xí)。
一、基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)模式
在現(xiàn)階段,國際國內(nèi)并未出現(xiàn)專門的云計算平臺來進行網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的建設(shè),然而,我們可以不斷地探索在飛速發(fā)展的云計算技術(shù)的新形勢下的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)模式。許多大型的計算機軟件企業(yè)都提供了各種各樣的云計算服務(wù),通過對于這些服務(wù)進行科學(xué)合理地整合,就能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到建設(shè)基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的過程中來。
基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)模式可以采用云?地對接的網(wǎng)絡(luò)課程構(gòu)建模式,是將開源免費軟件搭建在本地端,而云端具體負責(zé)利用供應(yīng)商提供的一定的云服務(wù)。對于網(wǎng)絡(luò)課程所需的功能進行分析,并且密切聯(lián)系開源免費軟件和云服務(wù)的作用及其主要特征,科學(xué)合理地對其進行綜合利用,借助于云地對接的方式,就能夠達到教學(xué)內(nèi)容的數(shù)字化的目的,與此同時,對于師生雙方的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動提供良好的支持。具體來說,基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)模式如圖1所示。
二、基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的層次結(jié)構(gòu)
(一)基礎(chǔ)設(shè)施層
基礎(chǔ)設(shè)施層又具體涵蓋了虛擬化子層和物理硬件子層兩個子層次。其中,物理硬件子層的主要組成部分就是真實的物理硬件,具體涵蓋了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲器和服務(wù)器等等。而物理硬件子層之上是虛擬化子層,虛擬化子層的主要構(gòu)成部分就是各類虛擬機,對于底層硬件設(shè)備的管理,主要是借助于虛擬化技術(shù)來完成,與此同時,向上一層進行數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)計算和網(wǎng)絡(luò)通訊等各種各樣的虛擬資源的提供。
(二)應(yīng)用接口層
應(yīng)用接口層是面向開發(fā)人員的,其作用就是為基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的建設(shè)提供良好的開發(fā)環(huán)境、公用API以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等等。
(三)教育應(yīng)用層
教育應(yīng)用層提供多種多樣的和教學(xué)相關(guān)的應(yīng)用軟件。具體來說,可以為學(xué)生提供底層虛擬計算資源環(huán)境,也可以提供基于云計算的虛擬實驗室,也可以設(shè)計和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的制作和演示軟件、文檔處理軟件等,又能夠在教學(xué)管理的教學(xué)平臺、OA系統(tǒng)和作業(yè)提交系統(tǒng)等中得到科學(xué)有效的應(yīng)用。
(四)用戶接口層
用戶在云客戶端對于教育云進行訪問,具體可以采用傳統(tǒng)的圖形用戶接口GUI和基于Web的接口這樣兩種途徑。倘若用戶使用基于Web的接口,那么,僅僅借助于瀏覽器就能夠?qū)τ谙鄳?yīng)的功能進行操縱;倘若用戶使用圖形用戶接口GUI,那么,就能夠遠程登錄教育云上的虛擬機,通過這種方式,就可以對于底層的資源進行訪問,這種方式主要就是作為Web接口的輔助方式。
三、建立屬于自己單位的私有資源云
學(xué)校能夠結(jié)合其所具備的的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫以及云計算技術(shù),在基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)模式的前提之下,建設(shè)學(xué)校自身的“私有資源云”,與此同時,在此基礎(chǔ)上,科學(xué)合理地和外部的“公共資源云”進行連接。另外,私有資源云是由不同的學(xué)校自行管理的,它是在結(jié)合并且擴充了學(xué)校所具備的網(wǎng)絡(luò)信息中心的基礎(chǔ)上而建設(shè)的。而公共資源云是依托當(dāng)前的教育網(wǎng),由各個學(xué)校私有資源云經(jīng)過相互連接而得到,所有的公共資源云都具備其相應(yīng)的管理機構(gòu),對于公共資源云的資源進行管理。在此基礎(chǔ)上,所有公共資源云通過互聯(lián)就會得到整個的教育云。
四、建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
在云計算的大背景下,將來的數(shù)據(jù)中心僅僅需要花費非常少量的資金就可以進行機房的建設(shè)。云計算環(huán)境對于數(shù)據(jù)的通用性的要求是非常高的,要求必須盡可能地防止“數(shù)據(jù)孤島”問題的出現(xiàn)。所以,必須想方設(shè)法來進一步統(tǒng)一和規(guī)范課程資源庫建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。具體來說,可以通過下述的四個方面來建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):第一,在資源的技術(shù)開發(fā)角度,設(shè)置最低的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);第二,在用戶的方面,為了保證網(wǎng)絡(luò)課程資源的素材的使用變得更加方便,有必要對于素材的相關(guān)屬性進行標(biāo)注,對于其編寫類型和數(shù)據(jù)類型進行規(guī)范,也應(yīng)該對其可操作性進行規(guī)范;第三,在資源評價者的方面,設(shè)置資源建設(shè)的評價指標(biāo)以及各種相應(yīng)的參數(shù),并且將其作為用戶進行資源篩選工作的關(guān)鍵依托;第四,在管理者的方面,對于管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)進行規(guī)范,并且明確系統(tǒng)必須具備的基本功能模塊。
五、充分整合資源,實現(xiàn)資源共享
通過基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè),不同的學(xué)校之間的信息共享程度將會得到加深,也能夠建設(shè)共同的信息共享空間,通過這種方式,又能夠更加科學(xué)合理地利用教學(xué)資源。國家相關(guān)部門應(yīng)該統(tǒng)一管理所有的教育云,對于所有學(xué)校都設(shè)置的各種各樣的基礎(chǔ)課程,有必要安排國家教育管理部門來加以建設(shè),與此同時,借助于基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫來實現(xiàn)高度共享,切實充分整合資源,實現(xiàn)資源共享。不同的學(xué)校只需要對于存在著本校的自身特點的課程來實施申報,安排一定的資金以及人與來搞好集中建設(shè),切實凸顯出學(xué)校自身的特色,通過這種方式,避免出現(xiàn)相同的一門課程在全國、各省具備多個網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的重復(fù)建設(shè)、信息資源共享程度較低的問題?;谠朴嬎愕木W(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)人員能夠借助于云計算技術(shù)在線同時參與設(shè)計、編輯和修改工作,以便最大限度地減輕反復(fù)編輯修改所消耗的工作量,也能夠直接存儲結(jié)果,并且將其在云中進行。
六、結(jié)語
總而言之,云計算是下一代網(wǎng)絡(luò)計算平臺的核心技術(shù),云計算將對于教育領(lǐng)域產(chǎn)生非常巨大的革新,基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)模式也必須密切聯(lián)系云計算技術(shù)的具體特征來不斷地進行變化。結(jié)合現(xiàn)階段的云計算技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,本文設(shè)計了云?地對接的網(wǎng)絡(luò)課程構(gòu)建模式,這種模式能夠非??茖W(xué)有效地解決課程資源共建共享、教師導(dǎo)學(xué)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)有效互動等一系列的問題。在將來的基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)實踐應(yīng)用的過程中,需要對于基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫建設(shè)進行進一步的探索和研究,以便保證基于云計算的網(wǎng)絡(luò)課程資源庫的建設(shè)的順利進行,推動教育信息化建設(shè)工作的順利開展。
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1.1構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室成本高
常規(guī)網(wǎng)絡(luò)實驗室需要配備路由器、交換機等設(shè)備。所使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般會選用市場占有率較高的廠商,如思科、華三、銳捷等。路由器、交換機、防火墻、IDS、IPS、SAN網(wǎng)絡(luò)存儲等這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商由于競爭壓力以及技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新非??臁嵱?xùn)室需要每隔3-4年更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備??陀^上造成網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室建設(shè)成本過高。
1.2網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室利用率不高
一般網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室都僅僅是采購幾臺樣機,學(xué)生以分組實驗的方式進行實踐使用。實訓(xùn)室并不能保證每個學(xué)生人手一臺設(shè)備,學(xué)生的實訓(xùn)實踐效果會打一個大大的折扣,實際教學(xué)效果不理想。學(xué)生在日常的實訓(xùn)操作過程中,頻繁對設(shè)備進行通電、插拔等操作,也會加速設(shè)備的損耗。設(shè)備一旦損壞,將嚴重影響教學(xué)。再加上網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室只能為計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)所使用,綜合利用率非常低。綜上所述,為了減低網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室建設(shè)成本,充分提高實訓(xùn)室的利用率,提升實踐教學(xué)的效果,可以考慮引入網(wǎng)絡(luò)模擬器等虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室,改進網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)。
2虛擬仿真技術(shù)
2.1虛擬仿真技術(shù)概念
IBM對虛擬化作出了定義,“虛擬化是資源的邏輯表示,可以是各種硬件資源,也可以是各種軟件環(huán)境,如網(wǎng)絡(luò)虛擬化、桌面虛擬化”。仿真技術(shù)主要是應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的構(gòu)建,計算機是仿真技術(shù)主要的工具和載體。綜合運用虛擬化和仿真技術(shù),可以稱為虛擬仿真技術(shù),是用計算機創(chuàng)建一個可視化實驗操作環(huán)境,通過操作這些虛擬實驗儀器或設(shè)備,即可進行各種實驗,達到與真實實驗相一致的教學(xué)目的和要求。
2.2虛擬仿真軟件
(1)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件比較常用的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件有BosonNetSim、PacketTracer、RouterSim等。RouterSim是完全按照CCNA的實驗設(shè)計的,非常適合學(xué)習(xí)CCNA的實驗內(nèi)容。最大的不足是RouterSim僅局限于實驗,不能自定義網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。PacketTracer是Cisco公司設(shè)計的產(chǎn)品,對Cisco公司自身的交換機、路由器等設(shè)備兼容性最好。BosonNetSim由網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計器和網(wǎng)絡(luò)仿真模擬組成。BosonNetSim可以模擬交換機、路由器等設(shè)備,并可自定義網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),可以模擬局域網(wǎng)環(huán)境以及廣域網(wǎng)環(huán)境。BosonNetSim軟件對PC運行環(huán)境要求不高,實驗環(huán)境的配置較為簡單,適合要求不高的實驗場合。
(2)虛擬主機及云桌面VMware和VirtualPC是當(dāng)前使用率非常高的兩款虛擬主機軟件,能在真實的物理主機上運行多個虛擬主機,并安裝Windows/Linux等多種類型的操作系統(tǒng)?;谠朴嬎慵夹g(shù)的桌面虛擬化,將計算機終端系統(tǒng)(也稱作桌面)進行虛擬化,可以通過任何設(shè)備,在任何地點,任何時間通過網(wǎng)絡(luò)訪問桌面系統(tǒng)。
3應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)改進網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)
3.1構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室
使用普通機房就可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室,并不需要專門的網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室。普通機房中每臺學(xué)生機都安裝網(wǎng)絡(luò)仿真軟件(如BosonNetSim)及虛擬化軟件(如VMware)。通過BosonNetSim的模擬能力,能仿真模擬教學(xué)中所用到的常見的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備,如路由器、防火墻、交換機等。利用BosonNetSim靈活搭建各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并模擬網(wǎng)絡(luò)故障,可進行便捷快速部署,節(jié)省人力及硬件環(huán)境,為網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)節(jié)省額外的環(huán)境部署時間。在學(xué)生物理機上安裝虛擬主機軟件(如VMware),虛擬多個主機并安裝所需的操作系統(tǒng)。這樣可以大大節(jié)省物理主機的數(shù)量,而且可以快速激活實訓(xùn)所需的操作系統(tǒng),進行網(wǎng)絡(luò)實驗,提高網(wǎng)絡(luò)實踐的效果。
3.2設(shè)計實訓(xùn)任務(wù),開展實訓(xùn)教學(xué)
教師可以設(shè)置眾多工作任務(wù),每個工作任務(wù)都是基于實際問題而設(shè)立,把學(xué)生置身于真實場景中,學(xué)生需要獨立解決工作任務(wù)。在任務(wù)教學(xué)中,學(xué)生需要了解真實場景的需求,在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件中繪制相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓補結(jié)構(gòu)圖,部署相應(yīng)的防火墻、路由器、交換機、主機等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,配置各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP、鏈路、路由、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等,搭建模擬實驗環(huán)境。通過對網(wǎng)絡(luò)的反復(fù)配置、試驗和分析,學(xué)生在實踐中掌握網(wǎng)絡(luò)技術(shù),鞏固知識和提高水平。學(xué)生每完成一個任務(wù),教師可以引導(dǎo)學(xué)生進入下一個遞進的任務(wù),實施分層教學(xué),充分調(diào)動各個層次學(xué)生的積極性。同時,教師可根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ),利用BosonNetSim或RouterSim開展CCNA、CCNP認證考試訓(xùn)練。這些試驗包內(nèi)置了進行CCNA、CCNP所需的進階實驗,教師通過軟件的實驗導(dǎo)航器可以有計劃、循序漸進地進行實驗練習(xí),為學(xué)生將來進行思科認證考試提供一個平臺。作為一個網(wǎng)絡(luò)管理員,要使網(wǎng)絡(luò)保持平穩(wěn)運行,還必須及時排除故障,這需要非常豐富的經(jīng)驗。這就要求日常教學(xué)中,學(xué)生不能僅僅照著葫蘆畫瓢,還應(yīng)能排除網(wǎng)絡(luò)故障。教師在模擬器的幫助下,可以設(shè)置一些網(wǎng)絡(luò)故障點并以記錄配置形式保存后打包發(fā)給學(xué)生,讓學(xué)生分析,邊做邊學(xué),積累排除故障的經(jīng)驗。
3.3應(yīng)用虛擬桌面實現(xiàn)隨時隨地進行網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)
當(dāng)前越來越多的高校建設(shè)新一代、基于云計算技術(shù)的虛擬機房。在虛擬機房中,學(xué)生機不再是物理機,而僅僅是一個終端。各個終端通過網(wǎng)絡(luò)連接至中心主機,對應(yīng)中心主機內(nèi)的各個主機實例。學(xué)生可在普通PC端,甚至移動端,安裝客戶端,實現(xiàn)連接至中心主機的虛擬桌面,可以像操作本地物理機一樣操作云端主機。云端主機裝有網(wǎng)絡(luò)實驗所需的所有仿真軟件及環(huán)境,可實現(xiàn)在任何時間、任何地點進行網(wǎng)絡(luò)實驗操作,打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實驗室的時空和人力限制,更好地提升實訓(xùn)教學(xué)效果。
云計算廣泛地存在于人們的工作、學(xué)習(xí)和生活中,每個人都在深受其影響,但并不是所有人都對云計算認識和了解,對較為專業(yè)核心的技術(shù)還沒掌握,盡管如此,所有人都能感受到云計算的強大功能和貢獻。教師在課堂教學(xué)中所需要的教學(xué)資料和種類豐富的課件以文檔的形式存儲在網(wǎng)盤中,教師根據(jù)課堂教學(xué)需要可以隨時從網(wǎng)盤下載和播放所需的視頻、音頻資料,初中學(xué)生在課余以外用電腦上網(wǎng)瀏覽圖片、信息,下載資料、視頻,用聊天工具與同學(xué)溝通交流,等等,這些都離不開云計算提供的“云服務(wù)”??梢哉f,現(xiàn)代信息社會的每個人都在感受和接觸著云計算,通過云計算,每個用戶都可以通過自己的電腦將數(shù)據(jù)信息上傳至網(wǎng)絡(luò)上,只要用戶有網(wǎng)絡(luò)條件和設(shè)備就能訪問自己所需的數(shù)據(jù)信息。用戶需要和處理數(shù)據(jù)沒有存放在本地,而是放在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心,這就是云計算最基本的原理,為保證數(shù)據(jù)中心的安全正常運行,有專門提供云計算的企業(yè)對數(shù)據(jù)中心進行維護和管理,以保證用戶有足夠大的數(shù)據(jù)存儲空間和強大的數(shù)據(jù)運算處理能力。用戶只需通過互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備,就能方便快捷地訪問需要的數(shù)據(jù)信息,享受云計算提供的服務(wù),用戶沒有必要關(guān)心所需的數(shù)據(jù)信息存放在哪個云端之上。
2.云計算的特征
將用戶所需的數(shù)據(jù)信息存放至云端,這是云計算最顯著的特征。云端提供眾多的軟件和服務(wù),云計算構(gòu)筑于各種協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)之上,這是云計算存在的前提和基礎(chǔ),云計算能夠通過多種設(shè)備獲得和使用。首先,為保證云計算的數(shù)據(jù)存儲中心的安全和正常運行,該存儲中心配備有專人管理和維護,數(shù)據(jù)中心的先進水平和高超技術(shù)使得用戶的數(shù)據(jù)有安全保障,數(shù)據(jù)遭受外界病毒侵犯或數(shù)據(jù)丟失這樣的狀況很少出現(xiàn)。其次,用戶更為方便快捷地訪問云端數(shù)據(jù)信息,只要擁有聯(lián)網(wǎng)條件和終端設(shè)備就行,云計算能夠為用戶提供多種程序軟件和各類服務(wù),用戶使用起來更為人性化和快捷。然后,云計算能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享,相同的數(shù)據(jù)信息可以讓多人共享,只要用戶終端可以與互聯(lián)網(wǎng)相連。最后,強大的計算和存儲能力是云計算的重要特征,云端有數(shù)萬臺甚至更多的服務(wù)器,這些服務(wù)器組成一個集群,使其有超強的計算和存儲能力,數(shù)據(jù)計算的空間相當(dāng)大。
二、云計算在初中信息技術(shù)教育中的應(yīng)用
1.實現(xiàn)初中信息技術(shù)教學(xué)的即時性和共享性
云計算實現(xiàn)了收藏夾的隨身攜帶,通過云計算提供的服務(wù)可以有效實現(xiàn)個人收藏夾的隨身攜帶,保證每個人可以在任何電腦上使用自己的網(wǎng)絡(luò)收藏夾,同時還可以將網(wǎng)絡(luò)收藏夾與本地收藏夾合并,使初中生能夠隨時隨地地查看自己收藏的資料。云計算也實現(xiàn)了輸入法的隨時、隨地、隨系統(tǒng)使用,搜狗云輸入法不僅將我們身邊的典型應(yīng)用放到了云中,而且是世界首個基于云計算的輸入法服務(wù),哪里有網(wǎng)絡(luò),哪里就有輸入法,使用者使用方便,給新時期的初中生提供了個性化學(xué)習(xí)的機會,同時遠程調(diào)用詞庫也能保證用戶在任何地方得到的服務(wù)體驗是相同的。云計算提供的服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)演示文稿的隨身攜帶與信息的在線編輯,例如基于云計算的WPSOffice就具備了在線編輯功能,可對文檔進行編輯和保存,有效地實現(xiàn)了初中信息技術(shù)教育的即時和共享。
2.有效拓展了初中信息技術(shù)教學(xué)資源
在信息技術(shù)課堂上,教師需要為學(xué)生提供制作作品的素材,如果教師提供的素材不夠,那么學(xué)生的選擇性就相對比較小,進而致使學(xué)生制作的作品個性化程度不高。而云計算以其強大的資源能夠極大地豐富信息技術(shù)教學(xué)資源,這樣教師就可以根據(jù)課程的要求去尋找更多的網(wǎng)絡(luò)資源,進而能夠為學(xué)生提供更多的素材,提高作品的個性化程度。在初中信息技術(shù)教育中,教師也可以通過網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生授課,完成課堂教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化,動態(tài)教授學(xué)生信息技術(shù)知識,改變了傳統(tǒng)死板抽象的教學(xué)方法和形式。我國現(xiàn)階段的教育資源地區(qū)差異顯著,教學(xué)資源共享的程度偏低,通過云計算,可以實現(xiàn)跨平臺跨設(shè)備的分享數(shù)據(jù)信息和教育資源,這極大地解決了教育資源分布不均,無法共享的難題,打開了教育發(fā)展的空間。
3.構(gòu)建數(shù)字化圖書館,節(jié)約教育成本
圖書館的服務(wù)器一般情況下,會限制最大的接入終端數(shù)量和相應(yīng)數(shù)量,這是為了保障圖書館數(shù)據(jù)資源的安全。云計算的“云”端有很大的服務(wù)器群,這是強大的帶寬、計算能力和容錯性的有利保障,因為有如此強大的服務(wù)器群,使得用戶可以用最快的速度訪問所需的資源,用戶的請求得到最快速度的相應(yīng)。除此之外,用戶還可以定制個性化的服務(wù),例如建立屬于自己的圖書館,在手機終端設(shè)備上下載移動數(shù)據(jù)圖書館,實現(xiàn)移動化的學(xué)習(xí),不受時空條件限制等。學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)和信息中心需要不斷進行硬件設(shè)備的更新?lián)Q代,更新?lián)Q代需要較高的成本,運用云計算技術(shù)可以大大降低設(shè)備更新?lián)Q代的成本。
4.實現(xiàn)了病毒庫隨身攜帶
初中新信息技術(shù)教師除了保證課堂教學(xué)質(zhì)量之外,還要進行一定工作量的電腦系統(tǒng)維護,電腦系統(tǒng)維護的時間大大占用了教師的工作時間。學(xué)校為保證系統(tǒng)的安全,需要給每臺電腦安裝保護系統(tǒng),同時也要安裝殺毒軟件,當(dāng)教師在更新病毒庫的時候,要先解除保護系統(tǒng),然后才能升級病毒庫,進行系統(tǒng)保護。此種工作重復(fù)量大且復(fù)雜,利用云計算技術(shù)將大大縮短教師電腦系統(tǒng)維護的時間,升級病毒庫更為簡單便捷,不需要在個人電腦上升級病毒庫就能達成最佳的殺毒效果。除此之外,云計算還實現(xiàn)了演示稿、輸入法和收藏夾的隨身攜帶,建立網(wǎng)絡(luò)收藏夾,可以隨身攜帶網(wǎng)址,初中生能夠進行自主學(xué)習(xí),初中生將云輸入法的鏈接加入瀏覽器的收藏夾就能進行輸入,為初中生的個性化學(xué)習(xí)提供了方便。
三、云計算在初中信息技術(shù)教育中面臨的挑戰(zhàn)
云計算這種新興技術(shù)在備受矚目和關(guān)注的同時也面臨不可小覷的困難與挑戰(zhàn)。
1.安全性問題
云計算條件下,用戶的所有數(shù)據(jù)資料存放在提供云服務(wù)的云服務(wù)商的數(shù)據(jù)中心里,聯(lián)通、電信等數(shù)據(jù)托管中心曾經(jīng)多次出現(xiàn)過數(shù)據(jù)被盜和數(shù)據(jù)丟失的情況,造成用戶信息泄露,安全性讓人質(zhì)疑,其云服務(wù)的后期推廣工作也深受影響。在對云服務(wù)商一項調(diào)查中表明,大部分云提供商都是公共云提供商,這些云提供商在云安全方面所做的投資較少,幾乎不到總投資額的10%,這讓云服務(wù)商不能保證用戶信息的安全,用戶數(shù)據(jù)信息很有可能面臨被盜或丟失的風(fēng)險。如何保護用戶個人隱私材料的不外泄和確保數(shù)據(jù)保存的機密持久性,制約著云計算的發(fā)展。
2.云計算規(guī)范性問題
云計算技術(shù)的規(guī)范應(yīng)用需要嚴格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但是我國的云計算技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)制定和規(guī)范方面還不完善,國家對云計算產(chǎn)業(yè)的技術(shù)支持和各種扶持政策也沒有及時出臺,這嚴重影響著云計算的規(guī)范使用。國家政策沒有給予及時的引導(dǎo)嚴重制約著云計算技術(shù)在我國的健康發(fā)展。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的時候,云計算為其提供了巨大的發(fā)展空間和潛力,極大地改變和影響著人們的生活、工作和學(xué)習(xí),同時,遠程教育的發(fā)展也隨著云計算技術(shù)的推廣和應(yīng)用更加科學(xué)便捷,遠程教育的發(fā)展迎來了新的發(fā)展機遇。
3.云計算的基礎(chǔ)設(shè)施和性能問題
解決云計算的基礎(chǔ)設(shè)施和性能問題是應(yīng)用云計算最基礎(chǔ)的一步。云計算的所有操作都是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸和服務(wù)的,學(xué)校要掌握每天傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,全校師生每天訪問和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是學(xué)校進行帶寬選擇的依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)例如帶寬建設(shè)和各種應(yīng)用軟件的性能是云計算得以順利推廣和應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。