云计算的课程体系大全11篇

云计算的课程体系篇（1）

中图分类号：G642.0；TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-0-02

0 引 言

随着云计算、物联网以及“互联网+”技术的兴起，数据正以前所未有的速度在不断增长和累积，互联网大数据正在实时影响人们的工作、生活乃至社会发展。2012年 3月，美国奥巴马政府公布“大数据研发计划”，旨在提高和改进人们从海量、复杂的数据中获取知识的能力，发展收集、储存、保留、管理、分析和共享海量数据所需要的核心技术。2014年大数据高速发展，中国互联网三巨头BAT（百度、阿里、腾讯）纷纷建立大数据研究院、大数据实验室等，提供大数据专业服务，一批大数据专业分析公司应运而生。我国的开放、共享和智能的大数据时代已经来临，同时对专业人才的需求也日益增长。

大数据的发展与计算机网络密切相关，因此适时调整高职计算机网络专业方向的培养目标，可以更好的适应大数据发展要求。大数据背景下计算机网络专业学生的目标是培养具有计算机网络、大数据及云计算的专业知识，实践能力强、职业道德素养高，具备云平台的管理能力和网络软件开发能力，能够从事网络工程设计实施、网络高级管理维护、网络开发、云平台组建及管理以及大数据存储、计算及分析等岗位的高级技能型人才[1]。

1 大数据与云计算

根据维基百科的定义，大数据[2，3]是指无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合。大数据主要具有4V特征[2]，即数据体量巨大（Volume）、数据种类繁多（Variety）、流动速度快（Velocity）、价值密度低（Value）。

从技术角度上看，大数据必然无法用单台计算机处理，必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。目前应用最为广泛的大数据分布式处理平台就是Hadoop，Hadoop是由Apache基金会所开发的分布式系统基础架构，能够对大量数据进行分布式存储、分析和处理的云计算平台，已经在网络大数据领域得到了广泛运用。例如Yahoo使用4 000个节点的Hadoop集群来支持广告系统和Web搜索的研究；Facebook使用1 000个节点的集群运行Hadoop，存储日志数据，支持其上的数据分析和机器学习；百度用Hadoop处理每周200 TB的数据，进行搜索日志分析和网页数据挖掘工作；淘宝的Hadoop系统用于存储并处理电子商务交易的相关数据。

2 课程体系改革研究

2.1 课程体系现状

目前，高职院校计算机网络专业类课程大多围绕计算机网络工程和计算机网络开发两条主线，主要课程包括网络基础、路由器及交换机配置与管理、Windows网络服务器配置与管理以及动态网站开发相关技术等。这些课程内容传统，课程内容严重同质化，教学内容已不能满足大数据时代人才培养的要求，这些将直接影响学生的理论实践能力和就业机会。

大数据、互联网+、物联网及云计算技术的发展和应用给高职计算机网络专业人才培养带来了新的要求与挑战，与市场需求存在脱节现象。计算机网络专业应紧跟大数据、云计算等先进技术的步伐，不断进行专业课程的创新性研究，重视实践类课程和教材的研发，适时调整人才培养目标和专业教学计划，以期满足工作岗位的实际要求。

2.2 研究思路

计算机网络专业经过多年的发展，其课程体系比较成熟，形成了各自的特色教学。因此，本文的研究内容是对原有课程体系的补充和完善。

2.2.1 有针对性的进一步优化传统的专业职业技能课程

传统的专业职业技能课程已经比较成熟，经过了实践的考验，也已得到了学生的认可。尽管如此，还要有针对性的进一步优化，使得课程体系的理实比达到更优，提升课程教学实施的效果。

2.2.2 采用增加模式，补充完善课程体系

基于大数据和云计算技术研发新的职业技能课程，充实现有的课程体系。大数据和云计算紧密相联，因此要增加云计算和大数据的理论和实践课程。在研发课程的过程中，以岗位需求为导向，以培养技能型人才为目标，合理安排理论教学内容和课时，着重开发实践教学案例和内容，明显区别于本科课程教学设置。

2.2.3 课程体系相互作用，相互促进

网络技术是大数据、云计算技术的基础。因此计算机网络传统课程也是新研发课程的基础。新研发课程既是传统课程的有效实践，又是对传统课程的有效扩展和提升。

2.3 具体内容

由于大数据、云计算技术是基于网络的技术，因此，计算机网络专业人才培养具有先决条件。根据以上研究思路，具体方案主要包括强化现有课程体系，增加基础理论课程、完善知识体系，增加实践课程、锻炼岗位能力三个部分。

2.3.1 强化现有课程体系

针对现阶段存在的问题，学校应强化现有课程体系，使学生具有扎实的网络管理能力和一定的网络开发能力。现有的课程体系使学生具备了相关能力。熟悉ISO/OSI互联网模型，并掌握常见的互联网协议如TCP/IP、ARP、OSPF、SSL、DNS、DHCP及HTTP等。能够配置管理Windows和Linux服务器，熟悉使用常见的网络命令，具备远程网络控制学习能力。掌握程序设计语言Java，具备Windows和Linux下的程序开发能力，包括编写shell程序。能够配置交换机和路由器，具备组建局域网的能力。熟悉信息安全、系统安全及网络安全攻防技术。

2.3.2 增加基础理论课程，完善知识体系

针对人才需求，增加大数据、云计算等基础理论课程，完善知识体系。虽然大数据、云计算等课程教学的最终目的是培养实践技能，但基础理论仍非常重要，主要包括熟悉大数据的基础概念和常见技术架构；熟悉云计算原理和架构，并了解虚拟化技术如KVM；熟悉分布式系统和分布式计算原理；了解大数据、云计算的最新应用。

2.3.3 增加实践课程，锻炼岗位能力

在课程体系设置中，实践课程比例应超过理论课程。增加大数据、云计算等实践课程，锻炼学生的岗位能力。主要包括主流云平台管理软件的使用，如华为FusionSphere、VMWARE等；分布式系统管理、分布式并行计算以及Map/Reduce编程；Hadoop集群、HBase分布式数据库的构建与管理；Hadoop、HBase等案例实践与应用。

通过以上方法，使得计算机网络专业学生在原有专业基础上，掌握大数据和云计算的原理，具备云平台的管理能力，并能基于Hadoop等云计算平台实现大数据程序，对大数据进行计算分析。

2.4 Hadoop课程实施

通过以上分析可知，增加的课程内容主要是大数据、云计算相关课程，最终采用Hadoop云计算平台相关技术实现大数据的存储、计算与分析。通过理论教学，使得学生深入了解掌握大数据技术、云计算原理及Hadoop架构。通过实践教学，使得学生能够掌握Hadoop集群的配置与管理，并且能够基于Hadoop实现大数据程序设计，使得学生具备基本的大数据处理能力。因此Hadoop课程是核心课程。

2.4.1 Hadoop原理

Hadoop是把大数据集分发到计算集群中各个节点上共同处理以实现大数据的快速处理。用户无需了解分布式底层细节就可开发分布式程序，充分利用集群的威力进行高速运算和存储。Hadoop最核心的设计是HDFS文件系统和MapReduce编程模型。HDFS为海量数据提供存储，而MapReduce则为海量数据提供了计算。如图1所示，Hadoop运行的基本过程如下[4，5]：

（1）客户端可以将文件上传至HDFS文件系统，NameNode则会根据文件大小和Block大小配置将文件的物理属性分成若干个Block文件块，并分布式存储至DataNode数据节点，同时将块存储信息保存至NameNode节点，以方便文件进行资源管理。

（2）文件上传完成后，客户端提交具体Job任务至Hadoop集群，各DataNode节点根据任务要求可以读取相应的文件Split，并完成Map和Reduce计算任务，将结果作为输出文件传输至HDFS文件系统。

（3）在任务执行过程中，可以通过JobTracker、TaskTracker及ResourceManager监控任务的执行情况和资源消耗信息等。

2.4.2 Hadoop教学平台配置与部署

Hadoop教学平台需配置、部署一些部件。基于现有实验室的计算机和网络环境，网络服务器系统采用Linux Ubuntu，构建Hadoop集群网络。基于Cloudera Hadoop开源框架实现Hadoop教学平台。

2.4.3 Hadoop分布式文件存储及大数据处理实现

Hadoop分布式文件存储及大数据处理实现包括：HDFS文件系统的使用；HBase的使用；MapReducer程序实现；大数据案例分析与实现。

3 结 语

本文分析了大数据背景下高职计算机网络专业的培养目标和课程体系的改革思路，在优化计算机网络专业传统课程的基础上，增加大数据、云计算等相关课程，并以Hadoop课程的具体教学实施来培养学生的实践能力，使得学生能够紧跟大数据、云计算的技术步伐，满足工作岗位的要求。

参考文献

[1]赵伟艇，夏栋梁.基于岗位能力培养的云计算课程群知识体系构建研究[J].电脑知识与技术，2016，12（2）：167-169.

[2]陶雪娇，胡晓峰，刘洋.大数据研究综述[J].系统仿真学报，2013（S1）：142-146.

[3]孟小峰，慈祥.大数据管理概念技术与挑战[J].计算机研究与发展，2013，50（1）：146-169.

[4]王铮.基于Hadoop的分布式系统研究与应用[D].长春：吉林大学，2014.

[5]陈吉荣，乐嘉锦.基于Hadoop生态系统的大数据解决方案综述[J].计算机工程与科学，2013，35（10）：25-35.

[6]曾文英，吴积军，曾文权，等.基于云计算的IT课程体系改革[J].计算机教育，2014（17）：40-44.

云计算的课程体系篇（2）

引言

云计算技术是近年来计算机和互联网领域的研究热点，云计算技术的迅速发展对高校培养高素质复合型和创新型工程技术人才提出新的要求，因而云计算课程正逐渐成为电子信息类专业的核心课程。目前，国内各高校根据自己的实际情况，开设云计算相关的课程，在培养云计算专业人才方面进行探索和实践[1-2]。为促进学生掌握云计算相关技术，培养学生的云计算设计和应用能力，河海大学在物联网工程专业开设云计算技术与应用课程，主要介绍云计算的基本理论、关键技术以及云系统的架构和应用。课程的目标是让学生了解云计算的解决方案，掌握云计算的服务模式，并在此基础上通过实践部署云平台，进而在云平台上构建相关云应用。由于云计算是来源于互联网企业的一项综合性技术，是虚拟化、分布式计算、并行计算、负载平衡等多种计算机和网络技术发展融合的成果，云计算技术的实践性、时代性与发展性，决定云计算是一门以实践为中心的课程，因此实验环节对整个课程的教学质量起至关重要的作用。笔者对云计算技术与应用课程的实验教学进行探索和实践，通过构建实验平台、优化实验内容、创新实验模式、强化综合设计训练等措施，帮助学生掌握云计算的理论知识和实用技术，使学生在未来的就业市场更有竞争实力。

1构建云计算实验平台

为了给云计算课程的教学和实践提供实验环境支持，笔者采用“IBMOpenStackSolutionforSystemX”云平台解决方案设计企业级私有云架构[3]，构建基于OpenStack的云计算实验平台并在其上部署虚拟桌面、分布式计算等应用环境，按实验需求分配基础设施资源，提供实验教学的软硬件环境支持。OpenStack是一整套云计算开源软件项目的综合，旨在为公共及私有云的建设与管理提供软件，实现基础设施级的资源配置。基于OpenStack的云计算实验平台根据用户需求快速创建实验环境，为云计算课程以及其他物联网专业课程提供应用开发和环境管理服务。云计算实验平台框架如图1所示。云计算实验平台的物理设施资源包括网络、计算和存储设备等，通过使用虚拟化技术KVM对底层硬件进行虚拟化，形成统一的虚拟资源池[4]。云计算实验平台中部署了OpenStack的核心服务组件，包括存储服务、计算服务、镜像服务、认证服务、网络服务等，以提供实验所需的软硬件资源管理；同时还配置了开源的网络资源监控工具Ganglia和Nagios，对云平台的运行状况及性能进行实时监控。Nagios用于监控云平台的主机、网络和服务状态，Ganglia用于监控系统资源负荷情况。在基于OpenStack的云实验平台下配置常用的云应用工具，如数据库、桌面云系统、分布式数据处理和存储平台Hadoop等。桌面云系统为实验教学提供一种自主创建和管理虚拟机实验环境的方式，采用VDI（virtualdesktopinstructure，虚拟桌面架构）模式构建。云实验平台将实验所需的软件环境制作为镜像，需要时再利用这些镜像创建虚拟机，学生只需获得使用权限，通过桌面云登录到虚拟机，就可获得所需的实验资源。云实验平台下的Hadoop应用环境为分布式数据处理的相关实验以及专业工程实践提供环境支持和展示服务；在OpenStack云平台中部署Hadoop，不仅能充分利用云平台中未被利用的计算资源，最大限度地提高服务器资源利用率，还可简化Hadoop集群的部署工作，大大提高实验环境的部署效率。

2产学合作，优化实验内容

云计算实验教学的目标是引导学生动手对云平台进行操作和配置，加深理解云计算的理论和架构并掌握一些云应用构建和部署的经典技术，最终能够利用云平台开发各种应用。围绕这个目标，河海大学与IBM公司合作共同建设云计算技术与应用课程，设计云计算实验的关键内容和实验项目，帮助学生对所学理论和技术建立完整的知识体系；在教学实施过程中通过IBM公司提供技术支持和平台支持、教师参加IBM的云计算技术培训等各种方式，积极吸收云计算企业的前沿科技成果；充分利用IBM公司提供的云平台资源实施相关的实验项目，设计IaaS、PaaS以及SaaS相关的实验项目并持续完善课程教学内容，优化课程体系。在IaaS级别上的实验项目主要是对开源云平台OpenStack的部署和应用。通过安装和配置OpenStack核心组件，学生可以深入理解基础设施云架构，从而理解怎样构建公有云和私有云；学生采用脚本安装或源码安装方式搭建一个多节点的OpenStack云平台，安装OpenStack的主要组件服务并对OpenStack云平台实现基本的操作管理，掌握IaaS平台对基础设施资源的分配和使用模式。在PaaS级别上的实验项目包括Hadoop以及IBMBlueMix平台的应用。学生通过搭建一个Hadoop集群的分布式计算平台，熟悉其核心组件，同时自主研究大数据分析算法，对现实中海量数据处理场景进行分析，并在Hadoop集群环境中处理实现。BlueMix是IBM公司推出的PaaS公用平台，学生在BlueMix平台配置开发环境，可以实现移动应用、Web应用、大数据应用和物联网应用的开发和部署[5]，通过自主研发和实践操作理解云计算PaaS平台的可靠、高效以及高可伸缩的处理特点。在SaaS级别上，以IBMWorklight开发环境为核心，将云计算和移动开发相结合，设计海量并发移动应用开发等案例。这些实验内容的设置，旨在通过实践教学结合行业云应用案例，帮助学生掌握云应用的特点以及构建、部署、运行和管理云应用的相关技术。学生通过实验可以了解虚拟化、集群管理、云平台资源分配、云应用部署和等多种技术内容，加深对云平台层次模型的理解，提高云平台的实践技能。教师在实验教学实施过程中不断完善和补充实验项目，结合物联网专业的其他实验教学平台，开发与工程训练与工程应用相关的实验项目，如与移动流媒体应用开发实验平台相结合，在云计算平台部署后端移动视频直播服务器，实现手机视频即拍即传、手机视频直播和点播播放功能，设计基于云平台的实时移动视频应用实验项目，作为开放性实验。

3依托在线课堂，探索实验教学新模式

在实验教学中，教师可不断丰富教学资源，对实验素材进行整理和测试并补充完善相关的理论知识，编著出版针对本科生层次的云计算实践教程，使学生能够在教程的指导下独立完成实验项目；同时对课程进行在线课堂建设，整合包含视频、PPT、文字等多种媒体形式的实验素材，实现优质资源共享。由于云计算技术发展迅速，平台更新快，很多新的研究成果和技术需要通过网络资源获取，因此在线课堂应密切关注云计算技术的发展动态，紧密跟踪主流云计算平台与技术，及时更新技术资料和知识点，拓宽学生的知识面。依托在线课堂，教师应改革实验教学模式，强化课前预习（在线）和课后拓展（在线）环节并在课堂实验中增加研讨内容，逐步打破传统的单一课堂实验模式，形成“课前预习（线上）+实验研讨（线下）+课后拓展（线上）”的混合型实验模式。在线课堂的开放性和云实验平台的共享性决定课程采用混合型实验模式具有先天优势：学生可以随时提前进行实验预习和设计实验方案，并通过网络平台传给教师审核；教师可以在云实验平台上验证学生提交的实验作品；课后拓展实验所需的软硬件资源可以通过远程登录云实验平台申请分配，并通过虚拟桌面的方式获取。在混合实验模式下，教师在实验前准备相关知识点的视频和阅读资料上传到在线课堂，并为学生制订可完成的预习目标，让学生有的放矢，自由自主地完成与实验相关的预习任务；在实验中引导学生完成实验并进行互动讨论，让班级同学以小组形式开展协同学习，将实验任务落实到组内的每个成员；实验验收时由各组讲解相应内容，教师与其他小组进行点评和提问，参与讨论；要求学生在实验后在线提交实验作品和实验报告，根据学生表现和实验结果打分并计入课程总成绩。混合型实验模式打破传统实验方式对实验场地和时间的限制，让学生自主决定学习时间、学习内容和学习难度，解决学生学习意愿与资源供给的矛盾，从而有效提高实验效果。学生成为教学活动的主体，通过线上学习、线下动手实践和讨论的方式获得良好的学习体验，不仅轻松学习专业知识，还可锻炼自主学习能力、自控能力和表达能力。

4强化综合设计训练

对于云计算的初学者和本科层次的学生来讲，课程教学比较有效的方法是让学生快速建立云计算的基本概念，然后通过实验操作直观了解云平台的使用，在此基础上再深入了解和剖析云计算系统的体系结构和实现模块，因此在实验教学过程中，教师应按照课程教学的进度实时安排实验内容，做到理论和实践相结合，通过实践及时消化理解课堂所授知识点；同时，鼓励学生在完成课堂实验的基础上，充分利用课外时间对云计算进行深入学习和实践，完成拓展实验项目。学生以课外小组的形式提高学习，学习主题不限，可以是IaaS/PaaS平台搭建配置，也可以在云平台上进行应用开发，或者设计一套从底层到应用的云计算解决方案。以PaaS平台BlueMix为例，该云平台具有强大的灵活性和兼容性，不限制开发内容和开发工具，学生可以根据自己的兴趣，充分发挥自身特长，在该平台实现与硬件、网络、软件开发相关的应用并且即时到互联网。课后拓展实验环节注重综合能力训练[6]，学生能够充分发挥自己的主动性和创造性，通过在开放的实验环境中设计开发云计算应用系统，逐步培养自主创新意识和创新能力。对于表现突出或者在公有云平台上优秀作品的学生，鼓励他们参加国家、省部级组织的云计算相关赛事，如云计算应用大赛、IBM公有云平台开发大赛等，利用学科赛事训练学生的实践创新能力[7]。通过自主学习和参加竞赛，学生能够充分理解最先进的软件开发模式，掌握最新的云计算技术，提高云计算设计和应用能力。

云计算的课程体系篇（3）

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）11C-0105-03

一、计算机网络专业转型发展面临的问题

柳州城市职业学院信息工程系的相关计算机专业于2005年开始招收高职生。近年来该专业从学校的重点专业降为一般专业，招生人数持续下滑，存在着课程体系设置不能紧跟时展、不能彰显专业特色、缺乏双师技能型人才等问题，专业发展处于瓶颈阶段。下面从影响专业发展的职业生涯规划、课程体系、师资队伍和校企合作等因素进行分析。

（一）学习目标不明确

通常本专业的导读是放到新生入学后的第一周进行的，可以让学生了解本专业的办学特点、专业定位、课程体系、实践教学体系、师资队伍、专业学习要求及就业前景等信息。第一学期或第二学期就会开设职业生涯规划课程，其属于全校性开设的通识课程，主要是以就业规划、个人简历书写、面试技巧等内容为主。而对于本专业学生的职业生涯前景和规划则没有针对性指导，特别是到了三年级学生经过一段时间的顶岗实习后，对经济社会发展、职业的定位有了新的认识。这时就需要有针对性地再进行专业化的、以行业发展为基础的针对性辅导。开设职业生涯规划课程的目的是让学生树立正确的职业观、职业纪律。

（二）专业课程设置滞后

人才培养方案中所列的课程体系中的教学内容和课时量近几年都没有改变，而市场上所需的互联网+、云计算机、物联网等方面的用人需求，没有及时体现到专业的课程体系中，也就是我们常说的办学与市场人才需求脱节。多年的课程体系一直没有变化，没有跟上当前技术发展的进度。图1为网络专业的课程体系。

虽然后来也加入了某些网络安全和云计算机的内容。但整体的符合当前用人单位对网络技术人才技能要求的课程体系结构没有形成。

（三）师资队伍能力不足

专业的教师队伍面临新技术的不断更新、实践经验不足等问题，普遍会采用通过进修培训或到企业半脱产式的挂职锻炼的方式，几年的发展都没有取得好的效果，老师去培训目的性不强，有的只是为了完成任务指标，培训内容和自己的研究专长不符或者是培训的内容本身实践性不强。一个专业的发展，师资结构要合理配置，需要不断更新教师队伍，新技术的实践需要青年教师，高职称的教师更多是在理论与经验上的指导，特别是计算机网络这样的技术发展快速的专业。

（四）校企合作深度不够

校企合作是当前高职发展重要的人才培养“双赢”模式，学校通过企业反馈与需要，有针对性地培养人才，结合市场导向，注重学生实践技能，更能培养出社会需要的人才。应大力推行校企合作、工学结合，发挥行指委的指导作用，密切高职教育与产业的联系，与行业企业建立紧密联系，使行业企业参与到职业教育人才培养全过程，增强人才培养的针对性和适应性。2016年统计的我院计算机相关专业的校企合作数据（见表 1）表明，计算机专业的相关校企合作没有铺开，学校走不出去，企业不能融入，深入合作将面临着较大的困难和挑战。

二、计算机网络专业转型发展创新思路

《国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》中进一步明确了加快云计算机产业发展及人才培养措施。“互联网+”行动计划，提出“实施云计算工程，大力提升公共云服务能力，引导行业信息化应用向云计算平台迁移”；云计算、大数据作为“互联网+”行动计划的重要组成部分，已成为新一代信息技术变革的核心。据工信部统计预测，未来3年将是我国云计算产业人才需求相对集中的时期，每年将呈现数十万的产业人才缺口，届时人才缺口将超过数百万。因此，针对我校网络专业转型发展中存在的问题，提出“云计算”专业群发展的概念，建设以实现云计算技术要求的课程结构基础，涉及云计算机中的PasS、IasS、SasS三个技术层次的专业学习与研究。提出以校企合作为基础，校企双方功能需求和资源相互融合的创新思路，以构建理论和实践更加紧密结合的创新课程体系。

三、计算机网络专业转型发展探索

将计算机网络专业转型“云计算”人才培养模式不仅仅在于技术知识的转变升级，还应注重高职教育的内涵建设。专业发展的内涵建设更要突显校企双方需求和资源互利互助，依托行业，以岗导学的办学思路。充分利用高等院校的技术、人力等资源以及先进成熟的技术成果，利用企业的生产条件，提高学校的科研能力，将科研成果尽快地转化为生产力，不断提升企业的技术和管理水平。双方发挥各自优势，通过多种形式开展全面合作，共同构建产学研联盟的创新体系，建立产学研长期合作关系，共同推进企业与学校的全面技术合作，形成专业、产业相互促进、共同发展，努力实现“校企合作、产学双赢”。

（一）职业生涯规划教学的长效化

上好大学的第一堂课，即入学阶段的职业生涯规划课。首先上好第一次职业生涯规划课程，第一阶段的职业生涯规划课程内容主要以介绍如何适应大学生活和简单认识专业框架为主，目的在于让学生及早做好职业生涯及专业规划，增强学习的目的性和紧迫感。这个阶段的课程在学生刚入学时开设最佳，同时授课形式上要做出改变。可以开展由专业负责人主持的新生专业教育讲座，专业教育应包含两环节，一是专业介绍，从专业课程体系、专业师资队伍、专业实训室、主要就业面向的岗位群、专业学习要求、安全教育等方面来帮助他们了解大学的生活特点和基本要求，尽快完成从高中到大学的角色适应和角色转变，同时基本了解自己所学习的专业教学计划、主要课程、专业学习中的一些特殊要求、未来的就业方向等。二是邀请在校学长介绍专业学习经验和对专业的认识。主要介绍学习方法、学习经验、学习中要注意的事项，对专业的认同和对学校、学院的感受。也可邀请相关企业和行业的佼佼者，介绍他们的成长经历和专业的社会发展前景。

职业生涯规划全程化。课程安排上要改变固定在某个学期开设的模式，应从新生入学开始就开设相关课程，并分散到每个学期进行短期授课，内容包括了解自己、认识社会、熟悉企业的用人需求方式、工作方式等，包括行业企业内的沟通能力培养、抗压能力训练等。在制定人才培养方案时，在第一至第五学期都应开设职业生涯规划课程，这门课程贯穿于整个大学学习，循序渐进地引导学生进行职业生涯规划，有效提高毕业生的就业竞争力。

（二）面向云计算的课程体系规划

云计算机技术主要包括云计算平台、云存储和大数据挖掘分析等主要的云应用。学生通过三年的专业学习，掌握云计算技术基础理论、云计算平台规划设计、云平台搭建、虚拟桌面、大数据挖掘分析和云存储等多种云应用部署、运维和开发方面的知识与技能。

改革教学模式。高职院校是以实践技能为培养本位，注重理论与实践互相结合，并更多地要重点凸显实践能力这个中心。因此，教学模式改革在体现理论与实践结合的同时，更多地采用企业真实项目驱动模式进行课程教学活动。

新增云计算机课程。计算机网络专业课程设置不能紧跟时展步伐，学生所学知识、实践操作能力不能满足现代行业企业技术发展的需求，是目前毕业生就业率低，不能到与专业相关的行业中就业的主要因素。要想让学生能够把所学到的专业技能与企业用工需求无缝接轨，在制定人才培养方案时，应该邀请相关的企业或是行业专家一同讨论，这样才能更好的让课程设置紧跟行业发展需求，课程计划、课程内容及培养目标也应该根据企业需求订制，以企业真实需求来开展教学活动，表2为新增云课程列表。

新增云课程实训课时比重。本专业原有的计算机专业理论课比例仍然显得过高，实践能力没有得到充分锻炼，引入云技术课程更需要操作能力的训练，加大实训课课时量。课程设置应该注重理论与实践协调，减少理论课时量，更多地增加实践教学课时比例，以锻炼和提高学生的实践动手能力。同时，应该开设更多的技能实训课程或者教学做一体课程，参考企业员工培训中项目驱动的形式，给学生逐级派发任务单，进一步强化学生实践能力。

（三）面向云计算机的师资队伍建设

专业师资培养。学校鼓励专业教师半脱产或全脱产挂职锻炼，每年选送新入职的缺乏实践教学经验的教师到企业学习锻炼，了解云计算机技术目前的生产、技术等现状及发展趋势，将老师培养成为理论与实践相结合的“双师型”技能人才。

专业老师的引进。如何解决云计算专业“双师型”师资短缺的问题，一是提高课酬，聘请更多相关企业的兼职人员到学校任教。充分利用校企共建的实习实训基地、委培单位和 IT 培训机构的资源，聘请企业培训讲师或者一线技术人员担任客座教师；二是从周边企事业单位、政府部门聘请计算机行业专家、一线技术能手担任兼职教师，改善师资队伍结构，加强实践教学环节；三是聘请区内外知名高职院校或（下转第153页）（上接第106页）研究所的“双师型”杰出专家为客座教授，发挥他们在教学、科研、学术交流、人才培养和学科建设等方面的优势，强有力地支持专业转型与发展。

近年学院迎来了新的大发展时机，在重视民族化和国际化办学特色的前景下，计算机网络专业的转型发展有机遇也有挑战。后期我们将着重围绕职业生涯规划、云计算课程体系、师资队伍建设三个方面进行深入的实践探索，培养适应当前网络技术发展要求的有一定理论基础，具有较强的实践动手能力和实践应用能力的高级应用技术型人才。

【参考文献】

[1]王胜.基于项目导向的计算机网络技术专业实践教学体系构建[J].陇东学院学报，2013（3）

[2]朱景锋.关于高职院校计算机网络专业教学改革的思考[J].广西科学院学报，2012（01）

[3]曹晔.我国现代职业教育体系建设历程与发展趋势[J]. 职教论坛，2012（25）

[4]李丽，王艳阁.“项目驱动”教学在高职“计算机网络”课程的研究及实践――调查分析报告[J].电子商务，2010（7）

[5]戴微微，王大明.关于高职院校计算机网络教学中培养学生创新能力的研究[J].东方企业文化，2010（5）

云计算的课程体系篇（4）

Ouyang Chunping， Yang Xiaohua， Yu Ying， Li Xiaoyun

（College of computer science and technology， University of South China， Hengyang， Hunan 421001， China）

Abstract： The content of "operating system" course is abstract and closely related to computer hardware. "Operating system" is widely considered to be a difficult core course of computer major for both teachers and students. In this paper， a reform scheme of applying cloud computing to "operating system" course teaching is proposed， which includes task-driven theoretical teaching， autonomous teaching content expansion， and layered teaching practice. The practice shows that this teaching mode can help students to master the course emphasis and overcome difficulties， improve students' autonomous learning ability， and it may promote the development of quality education in computer professional objective.

Key words： operating system； cloud computing； theoretical teaching model； teaching practice reform

0 引言

“操作系统”课程是计算机专业的核心课程之一，计算机硬件基础、程序设计语言、数据结构、、软件设计和计算方法等多门课程均是它的前导课程。“操作系统”课程具有概念抽象、理论性和实践性强等特点，对提高学生的思维能力、动手能力、创新能力具有十分重要的意义[1]。云计算是计算机领域新兴的一种理念和技术，“云计算辅助教学”则是云计算技术在教育教学领域的新应用场景。云计算平台的虚拟化及通用性的特点将为高校发展网络辅助教学提供改革与创新的契机[2]。因此，我们提出了利用云计算技术搭建操作系统教学辅助平台，从理论学习、课外自学以及课程实践等三个方面进行操作系统教学模式的柔性化改革，以求取得良好的教学效果，适应素质教育的发展，提高学生的综合能力。

1 操作系统课程教学的现状

归纳目前“操作系统”课程教学模式的特点有以下[3-4]。

⑴ 传统的操作系统课程教学偏重于理论知识的讲解，内容抽象且庞杂，学生很难将这些抽象的理论知识与实际操作系统中的功能一一对应。由于不能与实际系统相结合，使得学生无法系统地掌握课程内容，造成了学生对课程学习的畏难心理。

⑵ 操作系统课程的理论教学主要采用的是课堂授课方式，教师是知识的权威者，是传授知识的主体，因而形成一种“灌输式”的教学方法。启发式、案例式、讨论式等教学方法采用较少，缺少自主思考空间，使得学生对本来就晦涩难懂的操作系统原理知识更加难以消化理解。

⑶ 理论授课与课程实践独立开展是操作系统课程实践中普遍采用的模式。操作系统课程实践环节往往放在所有理论课程结束之后，集中10个课时完成一些主要算法的实现。然而有些内容在理论学习阶段就一知半解，有些甚至已经被学生忘之脑后，由于实践学时有限，最终学生都以交差的心态完成实践任务。所以这种将理论与实践完全割离的教学方式，难以帮助学生建立起完整的课程知识体系。

现代化网络信息设施的缺失，不能为师生提供一个贯穿整个操作系统课程体系的交流平台，学生的疑问不能得到及时的解答，前面的知识尚未掌握又被灌输新的知识，长而久之，将导致实践环节培养的失败[5]。因此，计算机操作系统课程的教学方法和实践模式的柔性化改革势在必行。Google云计算平台是一个面向非技术人群的所见即所得的网络平台，基于它搭建的辅助教学平台，将使学生不再受时间、地点的束缚，只需通过网络和简易的终端设备就可以在线查看“云端”的电子教案、教学视频，还可以实现多人协作讨论及实验。这种云计算支持的辅助教学方式，可以解决“操作系统”课程教学中理论抽象难懂，教师灌输式教学、实践滞后脱节等一系列问题[6-7]。因此，我们提出了基于Google云计算的教学辅助平台为基础的“操作系统”课程教学模式的柔性化改革新思路。

2 操作系统课程改革的具体实施环节

笔者结合多年的操作系统课程教学经验，对如何实施云计算支持的“操作系统”课程改革提出几点建议，具体思路可分为以下三个环节。

2.1 互动式理论教学模式的柔性化改革

在我国传统的课堂教学模式中，教师通常作为主体，采用提示、引导、渗透、归纳、分析等方式一味地向学生灌输理论知识，培养的学生虽基础扎实，但其独立思考能力和创造能力都被严重束缚。而且由于操作系统课程中理论知识的抽象性，灌输式的教学更加使得课堂上的2个课时的理论授课变得紧张，学生难以消化。为了提高课堂教学效率，强调学生主体地位，及时发现学生理论学习中的问题，我们考虑建立一个基于Google教育云套件的教学辅助平台，为启发式、案例式、讨论式等教学方法的实施提供信息支持。

首先，利用Google教育云套件制作课程教学辅助网站，分成教学任务详解、课前任务解析、课后教学评价、前沿知识解读、实践教学社区与教学资源中心等几大模块。在每堂课开始之前，准备几个与重点内容相关的，学生容易理解的日常生活中的实例设置问题，如：进程同步问题与马路上十字路口信号灯的关系、磁盘访问的移臂算法与电梯移动的相似性特征等问题等。学生可以登录网站中的课前任务解析模块，浏览本次课的重点内容及需要讨论的问题，让学生有充足的时间对问题进行思考和查阅资料。在课堂上安排学生对课前准备的问题展开讨论，鼓励学生互相提问。在课堂讨论的过程中，教师只是起到引导作用，可以参与学生的探讨，而非直接给出答案。

其次，教师课后把这节课程所使用的教学文档和相关素材等上传到辅助教学平台中的教学资源中心进行共享，学生可以在课后自由浏览、查看和下载。这种问题驱动式和互动式教学方式，增强了师生互动，既培养了学生自主学习的能力，也激发了学生学习操作系统课程的兴趣。

2.2 开放式教学内容扩充的柔性化改革

教学中不仅要归纳基本教材的主要知识点，还要结合当前课程教学的新知识，积极引导学生有效利用各种现代化资源，随时跟踪了解国际操作系统发展的动态和热点、难点问题。课堂的二小时教学内容毕竟有限，除基本知识点外，无法涵盖大量的扩展知识点，所以在教学内容的改革环节，我们仍然利用基于Google教育云套件的课程教学辅助平台，为学生提供自主协作学习环境，通过发挥学生的主观能动性获取一些与当前国内外操作系统发展相关的前沿知识，从而形成对课堂基本知识点教学内容的有效补充。

在教学辅助平台中的前沿知识解读模块，教师设定一些可选的与目前操作系统实际应用相关的专题分类，例如新兴的Android手机操作系统原理介绍，Mac操作系统与Windows操作系统的实例比较，以及多核操作系统的实现机理和设计思想等。学生在给定范围内自主选题，然后组成研究学习小组（3-4人为一组），利用各种参考资料和google docs文档云服务，对某个前沿专题展开协作学习和研究，并撰写报告。在以小组形式完成报告的过程中，学生必须进行协作交流和讨论，这样可有效地培养学生运用信息技术解决学科问题的能力，提高了学生自主学习的积极性，也扩大了其理论知识面，建立了更全面的课程知识体系。除此之外，教师可利用云计算教学辅助平台，创建基于Web的操作系统习题库及测试平台。该平台将从习题库中随机抽取多道不同类型的题目，自动生成一套测试题，在学生提交答案后，可以实时进行纠错和评分。这种开放式测试平台可以帮助学生随时进行知识点的查漏补缺，可以作为课堂教学的有效补充。

2.3 分层式课程实践的柔性化改革

对于课程实践的改革，我们设计六个主题实验，涵盖了计算机操作系统原理中的重要概念与方法，如进程创建、进程同步、处理机调度、文件管理、存储管理及设备管理等核心内容。这些主题又可以划分为算法验证和系统设计两个不同的层次。算法验证主要针对单个知识点的教学实践，如对处理机调度算法（FIFO、RR）、进程调度算法（FCFS、FPF）等进行编程实现。系统设计则是针对每个实践主题开发模拟系统，如进程管理模拟系统，则会包括进程创建、进程同步，以及进程调度的多个算法的集成实现。在进行实践教学时，学生以小组形式完成实验任务，每个小组选择一个主题，人数一般4-5人，要求学生通过云计算教学辅助平台按组提交实验报告及相应的代码。

在课程实践教学的改革中，我们借助云计算辅助教学平台开发了实践教学社区，向学生提供在线作业提交及嵌入式编译环境的服务，同时也能帮助老师实时地掌握各小组课程实践完成的进度，及时发现存在的问题，并通过教学社区提供的gmail邮箱服务、google talk实时通讯服务与学生共同进行方法探讨。这种基于云计算的分层式课程实践改革，无论从实践内容还是实践方法上都是具有创新性的。分层式的实践内容设置，不仅让学生通过算法验证环节可以加深对每节课知识点的理解与掌握，也可以通过系统设计环节提升学生对于操作系统整体知识体系的认识，帮助提高学生的实际软件设计、编程能力。基于云计算辅助教学平台的课程实践方案，进一步增强了实践环节中师生的互动，教师的实时检查与评价可以充分调动学生的自主学习热情。学生的在线系统开发与即时讨论，不仅为课程实践教学提供了便利的软硬件平台，也培养了学生及时发现问题，主动解决问题的多元能力。

3 结束语

云计算的课程体系篇（5）

中图分类号：TP3-05 文献标识码：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.06.029

Cloud Computing University Computer based Learning System Design

oUYaNG Chun-juan, LIU Chang-xin, SUN Ling-yu

(Jinggangshan University of electronic information engineering college, Jiangxi Ji’an 343009, China)

0 绪 论

随着互联网的飞速发展，基于Internet的多媒体学习资源建设得到了广泛地应用。然而传统以计算机网络为基础各种学习系统的性能一直是阻碍其发展的关键因素。例如，大学计算机基础课程学习系统应用中，当学生向服务器提交作业时，由于所有的学生几乎都在同一时间段提交，大量的数据同时上传到服务器，服务器负载过重导致服务器瘫痪。按传统的方法，解决该问题需对计算机硬件及网络带宽提出更高的要求，这在实际操作中不易达到。而云计算时代的到来，为解决以上问题提供了理想的技术支持。目前，云计算已在各类学习系统中得到应用[1-3]。本文采用Hadoop并行编程模型，搭建了实验性的云计算平台大学计算基础课程学习系统，解决了大量数据的传输问题。该系统具有分布式计算，管理不同系统资源及存储大量数据等特点，为实现一个同时满足学生和教师的学习系统提供了新的设计思路。

1 云计算的基本原理

云计算（Cloud Computing）[4]是一种新型的基于互联网的计算模式。其核心思想是通过计算机网络将庞大的存储和计算处理程序分布到大量非本地或远程服务器的分布式计算机中，并为用户提供服务。按最通俗地理解云计算就是把计算资源都放到互联网上，然后通过网络以按需，易扩展的方式获得资源。提供资源的网络被称为“云”，其可以无限扩展，随时获取，按需使用，按使用付费。

Hadoop[5]为分布式系统基础架构，是一个更容易开发和运行处理大规模数据的软件平台，具有扩容（Scalable）、成本低（Economical）、高效率（Efficient）和可靠性（Reliable）等特点。 Hadoop实现了一个分布式文件系统HDFS（Hadoop Distributed File System）。HDFS提供了分布式存储底层支持，具有高容错性特点。Hadoop还实现了MapReduce分布式计算模型。MapReduce将应用程序的工作分解成很多工作小块，将它们放置在服务器群的计算节点中，在节点上直接处理数据。本文利用Hadoop开发实验性的云计算平台大学计算基础课程学习系统。

2 搭建云计算平台的大学计算机基础课程学习系统

本系统根据本校大学计算基础课程的实际教学情况，采用6台计算机来搭建大学计算机基础课程系统的云计算平台。在Hadoop系统中，需要1台机为Master，其余5台机器作为Slave。Master用来配置NameNode并负责JobTracker工作。该工作主要负责整个分布式数据的管理和分解任务，并调度和跟踪各个任务的执行。Slave配置DataNode并负责完成TaskTracker工作。该工作主要根据本地数据，存储分布式数据，具体完成Map任务和Reduce任务。Hadoop集群的构建具体实现步骤描述如下：

（1）由于Hadoop要求所有机器上hadoop安装目录结构要相同，并且具有一个相同的用户名的帐户。本系统的帐户设置为dxjsj，主目录是/home/dxjsj。

（2）将hadoop0.12.0压缩包解压至HadoopInstall文件夹中。所有的配置文件都在/hadoop/conf/目录中，所有执行程序都在/hadoop/bin目录中。将 /hadoop/conf/目录中的hadoop_site.xml，slaves，hadoop_env.sh三个文件拷贝到hadoop-config/目录中。

（3）配置6台机器的IP。

对于Master机器，其机器名和IP分别dxjsj-1：192.168.8.61。其余的5台Slave机的机器名和IP依次设置为：dxjsj-2：192.168.8.62 ……， dxjsj-6：192.168.8.66。为了确保6台机器之间能相互正确解析，可通过ping主机名来实现，通过修改/etc/hosts文件打开达到Ping通。

（4）建立Master到每一台Slave的SSH受信证书。

Hadoop启动以后，Namenode是通过安全协议SSH（Secure Shell）来启动和停止各个节点上的各种守护进程的，因此在本系统中需要配置SSH使用无密码公钥认证的方式。具体操作为在Master和所有Slave机器上执行ssh-keygentrsa命令后，在/root/.ssh/目录下将产生一个名为id_rsa. pub的证书文件，采用scp命令将其复制到每个Slave上。

（5）Hadoop安装完成之后，执行/hadoop/bin/hadoop namenode-format命令格式化namenode。

（6）正式启动hadoop。执行Master上的start-all. sh启动所有的Hadoop守护；执行stop-all.sh停止所有的Hadoop。

至此，基于云计算大学计算机基础课程学习系统中的云计算平台搭建完成。整个学习系统是由客户端、网络平台和云计算平台三部分构成：

1）客户端 本系统学生机作为客户端，安装windows XP操作系统。 整个学习系统为不同类别的用户提供不同的界面和功能。在客户端的学生使用的操作系统是windows XP，而云计算平台的系统是FC5。为此，本系统采用WebDAV(Web-based Distributed Authoring and Versioning)协议访问软件包，来解决客户端和云计算两个不同平台之间的数据交换。

2）网络平台 网络平台是整个系统的基础。该平台的作用是识别用户终端不同需求，通过接口在该系统的云计算平台层上调用相关服务。其主要功能模块介绍如下。

①管理模块：该模块主要对用户基本信息进行登记和管理。用户通过唯一的帐号进行注册。

②学习模块：学习模块是最主要的模块。在该模块中，学生可进行自主地学习。包括课程内容的学习，辅导和测试，以及教师对学生学习的掌握情况等内容。

③交流模块：提供教师与学生、学生与学生、教师同行之间提供一对一，一对多，多对多的实时交互，可以发表个人日志，留言等。

④存储模块：在存储模块中主要是实现虚拟硬盘的功能。用户可下载学习资料进行学习，并上传学习资源供他人共享。

3）云计算平台 该平台是本系统的核心部分。用户终端根据网络平台上各功能模块需要的服务，通过接口，建立起与系统中云计算平台的连接。连接成功后，所有的任务都由云计算平台处理通过Hapood分布式系统，采用任务拆分的方式完成，再将处理完毕后的数据通过接口传递给用户。在云计算平台中，可实现数据存储、分布式计算和数据管理等功能。

3 实验仿真

本实验使用6台计算机采用Hadoop0.12.0分布式系统Hadoop搭建云计算平台， Java版本为jdk6.0。用户端为150台机器，用于学生学习，操作系统为Windows XP。当传输的文件的比较小时，如小于1M，则单机服务器能够承受，但当学生传送的文件较大时，且在规定的时间段内上传文件至服务器时，则服务器的负载将大大加重，收集时间呈指数级增加，最终导致服务器崩溃。使用云计算平台收集学生上交的各类文档资料时，多台服务器同时协同工作，应用程序的工作分解成很多小的工作小块，并将它们放置在服务器群的计算节点中同时进行，系统运行稳定。

4 结 语

将云计算技术运用到各种网络学习系统建设中，是对高校教学模式改革一种新的探索。本文采用Hadoop并行编程模型，搭建了实验性的云计算平台的大学计算基础课程学习系统，解决大量数据传输导致服务器负载过重问题。随着云计算技术的日渐成熟，其必将在各类学习系统中得到广泛的应用。

参考文献：

[1] 饶少阳.向云计算靠扰[J].信息网络,2008,(8):5-9.

[2] 张智威.信息以人为本——云计算时代的社交网络平台和技术[EB/OL].,2011-07-11.

云计算的课程体系篇（6）

The Analysis of Computer Experiment Teaching on Colleges and Universities Supported

by Cloud Computing Technical

Yang Jie Wan Li

（Department of Computer and Communication Engineering， Hunan University of Science and Engineering

HunanYongzhou 425199）

【 Abstract 】 In this paper， first of all， based on the characteristics of cloud computing technology is introduced， based on cloud computing is proposed to construct the public computer room in colleges of experimental environment， and discusses cloud computing technology in the application of basic computer courses teaching mode， on the basis of deep analysis to analyze the advantages of this approach， refining its significance in basic computer courses teaching.

【 Keywords 】 cloud computing; desktop virtualization; the experimental teaching

1 引言

在当前计算机科学和技术飞速发展的推动下，在与人们日常工作和生活相关的各个行业和领域都得到了普及应用。但是，对于院校的计算机教学而言，其在相关课程的实验教学中尚存在一些问题，主要为：（1）公用机房为了能够充分满足不同专业、班级的教学、实验、实训等机房环境需求，管理员需要投入大量的精力和时间，在机房设备上安装相应的软件和硬件应用系统，才能满足多方面需求;（2）随着计算机实验机房的不断更新与换代，使得同一个机房中经常配备了多种不同型号的电脑设备，而这些不同的电脑配置通常都采用统一的管理和维护范式，这样就容易造成在采用传统网络同传方案的情况下，应用效果不佳，给机房使用带来不便。

所以，文中考虑在现有机房的设备和环境不变的情况下，通过当前广泛应用的云计算技术来解决这些问题和不便，就显得非常必要，同样，也可以在实际的教学应用过程中获取较高的效果。文中在对云计算技术具体分析的基础上，提出采用云计算技术，构建院校公共机房环境，并对云计算技术在计算机基础课程教学中的应用优势和意义进行分析研究。

2 基于云计算构建公共机房实验环境

2.1 云计算技术

其实，云计算技术并非一种全新的理论和技术，而是作为一种全新的网络应用概念而存在。通过云计算技术可以在软件层面更好地延续计算机发展的两极化趋势，可以通过单机或者多机情况下的虚拟化技术，为计算机硬件性能的最大限度发挥和利用提供可行途径。现在的云计算机技术主要通过SOA或者SaaS的技术与理念，将计算机所生成和实现的各种应用功能、信息和知识，通过网络发送到需求的地方，这样，使用这些服务的用户则不需要购置相关的计算设施，就可以得到想要的资源。在云计算机的体系结构中，可以将各种客户端设备作为云终端，而各种服务器端的组合则构成云，可以看出，云负责服务的提供，而云终端则负责服务的接收和使用。

2.2 桌面虚拟化技术

所谓的桌面虚拟化技术，就是通过现有的虚拟化技术，对用户端所采用的操作系统桌面完成配置与管理，使得用户能够更加灵活、安全地使用桌面，还可以根据不同类型用户的需求，对不同的用户应用桌面进行定制。现在，可以将桌面的虚拟化技术作为云计算技术的一种主要方式，实现服务器端的数据存储、各种计算过程的实现等，而用户终端则主要对最终的运行结果进行显示，这样，可以在很大程度上使得系统的安全性得到提高，降低程序对终端设备的需求。对于虚拟化中所采用的终端设备，不仅可以是传统的PC机、笔记本电脑，也可以为现在广泛使用的上网智能设备、瘦客户机，这样可以发挥这些设别的利用率。

2.3 公共机房云桌面解决方案

在校园网环境中，可以通过云控制器、云存储和云服务器群和相关的系统软件，来构成该云平台的核心层，为服务应用者提供超级计算能力与管理支持，其中，由云平台所提供的满足通用性和管理型的服务则构成了整个云系统的服务层，而其他的资源和应用服务则可以构成云平台的应用服务层。为了能够向整个云平台提供资源与应用服务，在系统架构中可以采用云虚拟桌面的模式来实现，这样，存在于各个公共机房的计算机，就具有了云节点主机与用户终端的双重特点。在此基础上，教师或者学生就可以通过节点主机身份来使用云虚拟桌面所提供的各项服务;可以将本地的节点主机作为云虚拟主机来使用，而将云虚拟桌面的相关模板保存到相应的节点缓存区，利用本地的节点机资源来实现虚拟桌面服务的启动。而以本地节点的缓存区中所保存的副本，可以完成虚拟桌面的离线启动，从而使得计算机不再需要本地操作系统的支持。教师或者学生可以通过终端来调用虚拟的桌面服务，而云虚拟主机则主要存在于某节点服务器，将相应的模板副本存放在节点服务器的缓冲区，使得本地计算机仅作为终端来使用，不向云端提供资源和服务。

3 云计算技术在实验教学中的应用

计算机技术基础是院校计算机教学中的基础性课程，在该课程的设计中主要对计算机的一些基础概念、基本知识点、基本的操作方法等进行介绍，对常用的计算机软件的使用进行说明，介绍与计算机网络、多媒体和病毒防治相关的基本知识，实现对学生操作计算机的综合能力进行培养。可以看出，计算机基础课程的实践性比较强，学生需要通过上机操作才能掌握相关内容，只有通过实验中的学习、调试和验证，才能对真正的计算机技术有所掌握。

通过云计算平台，管理员可以为该课程的授课教师分配账号和密码，使得教师可以在任何连接网络的终端上登录专属于自己的桌面系统，将感兴趣的课件存储到自己的桌面系统中，消除了随身携带存储设备的麻烦。这样，不仅能够为教师用户提供便利，更主要的是提高网络的安全性，避免病毒的交叉感染。对于学生而言，云计算平台也可以为其设置和分配各自的桌面，学生就可以通过账号和密码登录到自己的桌面上，而学生也就可以通过校园网的各个终端访问系统，实现对课程作业和实验的查看与完成。

通过云虚拟桌面，对于计算机基础课程中相关的基础性实验，比如Windows系统的基本操作、办公类软件的熟练使用、计算机网络参数的配置等，都可以为学生提供相应的实验环境，这样，在出现由于误操作而导致的系统崩溃、文件丢失等问题的情况下，用户只需要重新启动终端，就可以通过对云虚拟桌面模板的读取来恢复系统到正常状态，从而大幅降低各个终端的维护成本。不仅如此，通过云虚拟桌面能够有效降低用户终端对本地硬盘的读写和访问次数，大幅节省硬件成本，延长计算机的使用寿命。

4 云计算在计算机教学中的意义

（1）有效提高计算机课程任课教师的工作效率，确保教师可以将更多的时间用于课程实验体系的研究以及实验教学方法的改进上。

（2）利用云桌面技术，可以让任课教师更加直观、明了的对每次实验的步骤和原理进行详细讲解，加深学生对这些内容的理解，增强学生对相关理论的记忆，提高学生对于计算机课程的学习兴趣。

（3）通过采用云虚拟桌面所提供的实验系统，可以大幅减少计算机中故障的出现频率，确保实验的正常进行，增加教学过程的可靠性。

（4）具体上课时间可以突破时间和空间的限制，以具体的实验教学内容为基础，学生通过各自的账号登录到自己的虚拟桌面，根据教师制定的实验内容完成学习计划的制定，使得学生的主动性和积极性得到激发。

（5）基于云计算技术，则能够构建其多人共享的、教育资源优质的信息化环境，为我国当前学习型社会的构建提供必要的服务支撑。

5 结束语

文中以当前我国高校计算机基础课程教学中的一些实际问题为出发点，给出一种通过云计算机技术来构建公共机房实验教学环境的模式，可以在保证高层次教学效果的基础上，提高学生参加课程实验的主动性。同时，还可以有效提高现有机房的设备利用率，降低各种软件和硬件的维护成本，已经逐渐成为高校在建设公共机房中的一种普遍思路，也将给其他计算机高级课程的实验教学提供参考。

参考文献

[1] 崔超.浅析存储虚拟化和数据迁移技术[J].信息与电脑，2010， （6）：87-88.

[2] 罗军舟，金嘉晖等.云计算：体系架构与关键技术[J].通信学报，2011， 32（7）：3-21.

[3] 赵冰，郝伟等.基于云计算技术的设备管理系统研究与开发[J].制造业自动化，2011， 33（1）： 48-51.

[4] 杨文志.云计算技术指南应用、平台与架构[M].北京化学工业出版社，2010.

[5] 王志坚.基于云计算的多媒体教学公共服务支撑体系研究[J].浙江工业大学学报，2012，3（11）：253-258.

[6] 刘中宇，刘素娥.基于云计算的多媒体教学环境设计[J].现代教育技术，2013，23（2）：43-46.

[7] 郭玉清，袁冰，李艳.基于云计算的智慧教师系统设计[J].数字的实践与认识，2012，42（4）：103-107.

云计算的课程体系篇（7）

随着网络技术的发展和人们对教育方式的反思，计算机技术逐步渗透于当代高等教育教学之中，其中最典型的代表就是“云计算”。在我国， “云计算”辅助教学还处在初级阶段，能否将“云计算”有效地运用于教学之中，提高高等教学资源利用率和教学效率，改变传统教学模式、教育观念，是广大师生一致的期盼。

一、对“云计算”的认识

“云计算”的概念最早是由Google提出的，狭义的“云计算”是指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、易拓展的方式获得所需的资源;广义的“云计算”指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易拓展的方式获得所需的服务。对于大众来说，“云计算”就是一种服务于大众的计算机模式，信息提供者通过将资源信息在网络上共享，用户可以在网络共享池中用最短的时间、最少的交流互动迅速获取自己想要的信息。云计算具有安全、便捷、全面的特点。

二、当代高校计算机教育中存在的问题分析

1、形成以老师为中心的课堂，学生没有自主性

当代高校计算机课堂普遍是以老师一人授课为中心，学生只需要坐在座位上认真听讲，然后做做笔记，保证考试不挂科就完成了一门课程的学习。在这个过程中，学生的大脑不会有一丝一毫的自主思考，完全是“拿来”式的学习方式，这样培养出来的学生创新能力差，自主能力基本没有。

2、教育教学资源的利用率不高

在我国，教育水平由于地理原因和经济因素的影响形成了不平衡的格局，中东部的教育发展水平明显高于西部，部分地方的“地方保护主义”使得教学资源在不同地域间无法实现共享，造成了教育资源的浪费。其次，我们可以看到，虽然大部分高校已经开始构建本校的资源共享平台，但是学生对于这样的平台并不熟悉，导致平台创建起来却无人问津，成为摆设，这也是对资源的一种浪费。

三、 “云计算”辅助教学的构建

1、协作式教学师资环境构建

为教师构建集体备课的平台，教师可以在这个平台的支持下通过讨论、交流，协作备课，达到知识的共享，教学资源的整合与优化。以云计算储存、计算为基础，建立起结构化的课程体系，包括课程简介、教学安排、在线教学等板块，促进教学课程结构的优化。在课程简介模块，做好课程介绍、实验介绍和教师介绍三大方面的内容;教学安排模块，给每个老师创建个人用户名，赋予相同的权限，可以在线交流讨论;创建电子日历，添加日常教学安排和工作事项，标注重点课程和项目，并设置弹出窗口、电子邮件、短信息等方式提醒，方便于课程管理。通过总结，将讨论交流结果进行整合，形成包括大纲、讲义、课件、课后辅助资料等内容的一套完整的教学资料。

2、协作式教学互动学习环境构建

在云计算的技术支持下，教师可以根据学生的具体情况构建更有利于学习的个性化学习环境，利用云计算教学平台实现学生之间、学生与老师之间的互动交流。将学生按照各自的学习情况分为若干组，分组的基本原则是可以形成互补，相互促进;根据课程特点和要求，教师制定出学习目标，告诉学生在课前、课中、课后分别需要掌握的知识;教师引导学生创建自主学习环境，使学生成为课堂的主导者，充分发挥自主学习的能力。为学生建立个人账号，赋予权限，形成学生自己的学习网页。学生可以在权限要求范围内自由访问课程网站，下载学习资料，每次课程的完成结果均通过学习网页进行提交，便于老师和同学的评定。在这个阶段的构建中，不仅要构建理论教学系统，也要构建模拟实验教学系统，学生可以通过网络虚拟实验，在实际操作前对实验有一个整体的把握，对于实验所要求的重点内容和注意事项也能得到比文字更生动形象的感受。

3、统计与信息反馈系统的构建

建立论坛和在线评价系统，允许老师、学生自由评价，对学生的小组学习成果予以评选和监督。评选出最具创意学习小组，给予表扬和奖励，同时监督学生学习过程，以防作弊、抄袭现象;对课程安排和教师学习计划进行调查，根据学生的反馈和建议及时修改、完善教学结构、教学资料。

云计算的课程体系篇（8）

关键词：云计算；校园网；平板电脑

【中图分类号】G633.67

一、云计算解决学校计算机硬件与软件升级的问题。

1、云计算解决校园网管理问题

据调查显示，目前校园网的管理模式一般采用校内设置网络中心，里面配备大容量硬盘的服务器，然后通过教育网或者其他服务商连接到互联网。由于计算机的不断更新，校园网的建设和管理总是面临着计算机硬件和软件更新换代的困扰，例如：学校网络中心需要更新一台服务器，从市场上购买回来后，还要把原有的资料复制到新的服务器，一旦服务器硬盘出现问题，所有的资料都会丢失；且在校园网的使用过程中，维护和管理的工作量也很大，如软件的安装与升级、病毒的入侵等等，这些问题给校园网的管理人员增加了一定的难度，对校园网管理人员提出了更高的技术和专业要求，越来越多的学校内部网络管理技术和维护成本问题逐渐浮出水面，要高质量的管好校园内部网络还是有一定难度。

针对上述问题，不少学校引入一种新的校园网服务模式--云计算。云计算构建在互联网环境中，它的目的主要是实现资源共享，如计算机硬件设备、存储设备、服务器集群、各种应用软件下载与更新等。

2、云计算可以解决学校计算机实验室频繁升级的问题。

中职学校为了满足越来越多的计算机课程教学需求，学校不得不经常购买、更新计算机硬件设备，淘汰部分的旧计算机，其中部分计算机的硬件本身还支持继续正常工作，只是由于不能满足社会最新的软件安装问题。

3、云计算可以解决正版软件升级的问题。

学校现有教学使用的操作系统一般都是微软公司的，而微软公司的系统本身就有很多漏洞，为了防止病毒入侵，系统需要经常下载补丁，如果需要更换一个新的操作系统，又得花费大量金钱去买正版的软件。云计算提供的服务，本地计算机只需要运行浏览器即享受云服务，不用担心软件是否最新版本，就算是要更新操作系统，云计算提供的服务收费也是比较低廉的，有的甚至是免费。有这个平台，可以大大节省学校在教学上涉及到系统和软件更新的问题。

二、平板电脑的到来及特点

1、平板电脑的到来

2010年4月3日，苹果公司了平板电脑IPAD，随后在全球掀起了一股平板电脑销售狂潮，《连线》杂志专栏作家Brian X Chen认为，IPAD代表了移动计算机、移动网络及其他移动体验的未来发展趋势，有望掀起一场影响深远的终端革命。

2、平板电脑的特点

平板电脑最令使用者耳目一新的是它的多点触控屏幕技术，这是电脑显示屏的重大突破，该技术使用户真正体验到使用触屏时流畅、自如的感觉，多点触控屏幕可增强学习活动过程中的人机互动性，使电子教材的功能发挥到最佳水平。

三、 搭建"云"平台，让学生与老师的交互学习。

1、以校园网为"云"平台，平板电脑为终端的交互课堂。

以前不管是采用台式机还是笔记本电脑组建的多媒体教室，屏幕立在学生面前，感觉上怪怪的。以校园网为平台，平板电脑为教辅设备的无线多媒体网络教室，令教室更整洁。利用平板电脑和无线投影机搭配可以实现丰富多彩的多媒体教学。在以往的笔记本电脑（或台式机）+投影机的多媒体教室中，教师教学的每一步骤都要回到讲台上的电脑前点击一下鼠标，无形中教师被固定在电脑前讲课，无法走到学生中间与他们交流。

2、云计算时代的课外学习。

不管是在学校下课时间还是周末在家中，也不管使用什么客户端，接入云端后，都会获取到同一个虚拟桌面，就像使用同一台计算机的系统，可以使学生方便快捷地构建个人学习环境，推动学生的课外学习。以学生为中心的个人学习环境将是网络学习的发展趋势，学生除了在课堂听老师讲课外学习外，在课余时间可以通过平板电脑等网络终端，访问"云"资源学习，学生可自行创建和管理的自己的学习内容和学习量，选择所需要的学习资源和服务，这样的课外学习，学生可以根据自己的兴趣、能力水平，选择不同层次的知识要点去学习，遇到问题后，可以利用云资源去解决，这样的学习方式，学生学到的知识和掌握的技能一定会增加，从而为他们将来的就业打下了坚实的基础。

3、云计算平台计算机专业学生的无纸化作业时代。

平板电脑的屏幕多为9英寸左右，大小与的16开图书相当，重为600至800克，与相同厚度图书的重量相差无几，学生可以随身携带。云计算机平台提供海量的存储空间，学生只要启动平板电脑这个终端，随时随地开翻阅课本内容和课后习题。

总之，电子技术的飞速发展，各类软件版本的更新，给计算机硬件配备提出了新的要求。由于云计算对使用的终端计算机本身没有太高的要求，硬件与软件设备更新换代的任务统统由数据中心的建立者或者是相关服务的提供商承担，同时，运用云计算可以解决计算机课程教学一些实验造成不必要的浪费，能引导学生课外自主学习，让中职的学生学到最新的软件和最新技术，为计算机课程改革提高了有利的平台。

参考文献

[l]游向峰.打造安全的网络环境之"云计算" [J].电脑编程技巧与维护2009，（16）：12-23

[2]门汝静.近期网络安全的特点与热点[J].现代电信科技2009，（1）：14-17

[3]姚远耀，张予民.云计算在网络安全领域的应用[J].科技广场2009（7）：75-77

[4]黎加厚.走向教育技术"云"服务[J].远程教育杂志，2008，（3）：17-18

云计算的课程体系篇（9）

为应对新一轮科技革命的挑战，主动服务国家创新驱动发展、“互联网+”等重大战略部署，加快我国工程教育改革与创新，培养一大批高素质创新型工程科技人才，教育部强调，要聚焦国家长远发展战略，把握高等学校人才培养工作的新任务新形势，全面深化高等工程教育改革，加快建设新工科，主动面向未来，适应和引领新经济发展。新工科建设在我国高等教育界掀起了一股新的研究与改革热潮[1]，各高等学校纷纷做出响应。新工科作为一种高等教育改革行动，需要引入新的教育理念，面向新兴产业与重大企业需求来培养高素质创新型人才，强调多学科交叉与融合，按照新工科建设的规律与特点进行教育教学改革。

一云教育理念的内涵

云教育是一种线上线下联动的新型教育模式，不仅体现了其与传统教育相比的平台优越性和技术先进性，更为重要的是由此引发教育理念的嬗变。云教育并不能简单地认为是“云计算+教育”的组合，而是采用新技术营造一个良好的学习环境，来提高学生的思维能力和判断决策能力的教学过程，为学生打下在人工智能时代应具备的正确选择能力的良好基础。云教育理念是一种先进的教育理念，可以从以下三个方面把握其内涵。首先，云教育理念是“以学生为中心”教育理念之下的一个教育过程中坚守的理念。学校开发的云教育平台只是对传统教育信息化的升级换代，是为学生跨入人工智能时代而探索的教育教学新模式。发挥云教育平台的影响力和优势的目的是，在最大程度满足学生各种需求的同时推动教育体系的不断进步和完善。其次，云教育理念使得教学的主体不再仅限于老师，而是形成学生选择确定与教师主导掌握的双主体局面。在云教育平台教学中，教师与学生是平等的，二者可以从不同的角度来开展教学过程。教师是教学活动的主导掌握者，学生是学习成果的选择确定者，有效提升了学生对课程学习的主动性。第三，云教育理念坚持利用云教育多元、灵活、丰富的特点，培养学生在浩瀚知识大海中的归纳、评价、决策能力。作为“人工智能时代”钥匙的云教育，学生通过数据云获取更具系统性和前瞻性的学科知识，建立自己的认知、思维和价值取向。彻底摒弃课堂灌输，传授处理“浩瀚”信息的方法论，真正发挥教育对人的能力提升作用。理念是行为的先导，因此教育理念的转变是云教育平台构建的思想基础和指导原则。教师和学生都要树立先进的教育理念，才能使云教育在提高人才培养质量事业中发挥其应有的作用。因此，高校可以通过云技术把分散的教育资源进行整合，挖掘各种分散的关系化、结构化和非结构化数据，按照学生学习基础和兴趣搭建“云平台”，针对学生现状从静态变为动态。从而在云教育理念的引领下，为学生的职业生涯开启幸福的航程，进一步提高高校人才培养质量。

二大学计算机基础课程教学改革

新工科主要培养工程实践能力强、创新能力强、具有国际化视野的高素质创新型人才。这就要求我们调研分析互联网时代大学生的思维方式、行为方式、学习目标和方法，真正落实“以学生为中心”理念，探讨如何进行大学计算机基础课程教学改革，从而培养面向新工科需求的复合型、创新型人才。2009年，云计算与教育逐渐结合，产生了基于云计算的教育模式，带动了教育的变革与创新。随着网络和信息技术的快速发展，人们逐步认识到不停变革的信息技术与教育教学之间存在着某种联系：先进信息技术为课堂教学的多样性提供了可能，课堂教学为先进信息技术的使用提供了广阔施展空间。目前，基于云计算的应用研究已经相对成熟，云教育教学平台层出不穷[2]。为了能够更好地满足新工科人才培养的需求，我们将最新的云教育理念引入大学计算机基础课程教学，基于云教育平台，激发学生学习兴趣，促使学生主动学习，提高学生计算思维、工程思维和创新思维能力。

（一）强化计算思维的课程体系设置

美国一些高校已将“计算思维”融入大学基础课程教学之中，并取得了非常好的教学效果。我们提出如何从“计算思维意识”、“计算思维方法”和“计算思维能力”三个层次培养和提高大学生计算思维能力的教育教学改革策略。在大学计算机基础课程中，几乎每一个概念都可以和一种或多种计算思维对应。比如，在程序设计基础课程中，各种常用算法以及各类问题的解决方法，都是常见的计算思维方法。而在计算机应用课程中，每一门课程、每一个项目都是多种计算思维方法的集合[3]。计算思维培养不是一两门课程就可以解决的，需要一系列课程的学习从而逐步形成的一种解决实际问题的思维习惯和能力，某种程度上还要依靠学生的“悟性”。科学合理的课程体系架构，对人才培养起着至关重要的作用。在建设中，一是课程内容应该具有相对稳定的并让学生终身受益的思想与手段；二是思维教育应重视计算机知识的内在的统一性与外在的差异性，理解并掌握计算机独特的思维运行方式；三是能力培养要突出基本信息素养与能力的培养，以及应用计算机技术解决实际问题的能力[4]。根据新工科人才培养的需求与我校新的课程教学大纲，我们构建了基于计算机思维能力培养的计算机基础课程体系：包括培养学生基本计算机文化素养的计算机基础课程，训练学生计算思维、设计思维的程序设计和网页设计课程，拓展学生创新思维能力的前沿技术、综合应用创新实验课程等。

（二）基于云教育平台的教学过程改革

将最新的云教育服务平台引入大学计算机基础课程教学中，利用计算机技术，集教学、管理、互动交流于一体，共享教育资源，分享教育成果，实现即时互动，可以极大提高教学效果。首先，构建丰富的教学资源，满足学生个性化学习需求。这些教学资源分别以文字、图形、动画、视频等多种形式展现，各种教学资源优势互补。同时，这些教学资源会随着社会发展需求、教学内容变化而不断变化与更新。这不仅有利于学生自主学习，更有力地支撑了教师教学。其次，强化案例教学，提高教学效率。课堂教学是提高教学质量的主渠道，现代教育技术日新月益的发展，为课堂教学提供了良好的条件。充分利用云教育平台，随时可以引入新的教学内容、增加新的知识素材，并可以将以前的教学内容转为自学内容放在教学网站上。利用云教育平台进行案例教学，可以对课程中的一些重难点、不易理解的知识点，详细地展示出来。不仅丰富了教学内容，而且提高了教学效率。最后，注重实践教学，培养学生实践能力。我们通过设计各种实验（包括基础实验、创新实验和拓展实验等），使学生掌握计算机技术并且深入理解其技术设计思想，培养学生解决实际问题的能力。此外，我们还突出了计算机认知实验，通过直接触摸计算机硬件设备，让学生直观感受到计算机学科的作用与神奇的力量，加深对计算机学科的认识和兴趣。

（三）云教育环境下的教学评价方式转变

云计算的课程体系篇（10）

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0166-03

目前，大学计算机基础课程不仅是计算机专业的必修课目，也是非计算机专业必修公共课的重要组成部分，为其他后续专业课程的学习奠定必备的基础，在提升学生综合素质，培养应用型、创新型人才方面发挥着重要作用。因此，保障和提高计算机基础课程的教学质量在整个教学中具有重大意义。不同的教学理念、教学目标、教学策略及教学活动，构成了不同的教学模式。教学模式既是一种稳定且简明的教学结构理论框架，又包含着具体可操作的教学活动方式，指导人们从整体上探讨和加强教学设计、研究教学过程的优化组合。

而近年来发展迅速的云计算技术，能为用户提供按需分配的计算能力、存储能力及应用服务能力，云计算所具有的一些特征，如：分布式计算、良好的管理性、灵活高效、易扩展性、人性化、按时付费等都为基于云计算的学习提供了良好技术支持，从而可以更有效地提升教学质量。

1 计算机课程的现状

1.1 学生上课积极性不高，影响课堂教学效果

课堂教学目前依然是大学生获取知识的主要途径，课堂教学质量直接影响学习的效果。而学生学习的积极性和主动性则是影响课堂教学质量和教学效果的最根本原因，有些任课教师由于缺乏教学经验、使用教学方法不当，或者由于课前没有认真钻研教材、吃透授课内容，使得课堂上有限时间内很可能不能准确地讲授教学内容、突出教学内容重点和难点，授课内容平淡、乏味，则会影响学生学习兴趣。而学生个体水平差异也是影响课堂整体教学质量和效果的一个因素。由于每个学生个体的基础和能力的差异也可能导致对教师讲授同一内容的兴趣、理解的不一致，从而也会影响整个课堂的教学效果。

1.2 学生缺乏创新意识，实践能力较差

实验实践教学是课堂教学的延伸与拓展，但由于学时、条件等的限制，有些课程不够重视实验教学，学生实验目的也不明确，大部分学生喜欢做验证性实验，而对做设计创新性实验、综合性实验的能力和兴趣稍差，不利于创新精神、创新能力的培养。

1.3 考核方式不合理，不能真实检验学生的实际能力

课程考核是检验教学质量和效果的有效手段。但由于课程考核方式单一、不够灵活，不管课程专业性质，在学期末使用期末考试试卷检验教师的教学水平和学生的学习效果，这种卷面考试方式只能检验学生掌握基础知识的情况，不能真实反映学生的实践能力、创新能力和综合素质。

2 云计算的特点

云计算是将计算任务分布在众多计算机构成的资源池，即“云”上，而用户可以动态申请部分资源和信息服务，它是并行计算、分布式计算、网络存储、虚拟化等传统计算机技术和网格技术的融合发展。目前，云计算还没有公认的定义，中国云计算专家刘鹏教授认为：“云计算（cloud computing）就是通过网络提供可伸缩的廉价的分布式计算的能力”，其主要特点可以表现在以下几个方面。

2.1动态资源分配

动态资源包括不同的物理资源和虚拟资源，“云”的规模可以动态伸缩，当用户提出一个请求时，可通过增加可用资源的方式来满足用户的需求，当用户使用结束后，申请的这部分资源又可以重新释放到资源池中，为其他用户再利用。由于这种资源的使用方式是可以重复进行的，因而可以大大提高资源的利用率。

2.2 自助化服务用户的需求

当用户有新需求时，即可通过云计算提供的自助化资源服务满足需求，而且，云计算还可以通过提供给用户一系列的自助服务选项来满足某些用户的特殊需求。

2.3以互联网为中心

云计算是一种基于web的服务，以网络化的方式组织和聚合计算与通信资源，云计算中心基本都是采用服务器集群作为数据处理平台，云的构件和云的总体结构都是由网络连接，并存在于网络中，而且给用户提供的各种服务也分布在网络上。用户可以利用电脑，笔记本，手机等不同终端设备进入网络，通过标准接口和应用程序，随时随地访问云计算提供的各种服务。

2.4服务可以被量化

云计算作为一种新的计算模式，力图改变传统的计算资源的占有和使用方式，以虚拟化的方式为用户提供可以缩减或扩展规模的计算资源，针对不同的服务需求，可以自动配置、自动分配、自动优化计算资源，在管理、调度、整合和监测资源的基础上，可以对用户使用的资源进行计量，是一种按需服务，按量计费的服务模式，因而极大地方便用户，并节省了用户的软硬件采购费用。

2.5资源的整合和透明

云计算可以将资源整合形成资源池，包括处理、存储、网络和其他基本的计算资源，所有资源可以被统一管理和调度使用，用户无需管理和控制任何云计算的基础设施，无需了解内部结构，但可以按照自己的需求配置和运行操作系统、应用程序等软件，拥有操作系统的选择、存储空间、以及某些网络组件的控制权来满足自己的需求。

3 云计算在辅助教学中的应用

云计算通过融合数据中心的虚拟化、终端的智能化等使用户可以随时、随地、按需获取服务，云计算正全方位地影响着教育中所涉及的各个环节，主要表现在以下几个方面。

3.1 丰富的网络资源

基于开放标准和云计算服务为基础，云计算提供了以互联网为中心的安全、快速和便利的数据存储和网络计算服务。用户可以通过建立的丰富的虚拟资源库，查找自己所需的资源，并可将自己的资源上传和分享，因而可以极大地提高资源的利用率。而网络中丰富的学习资源，也极大地激发着学生的学习兴趣， 网络资源与传统资源的充分而有效的结合，可以有效地提高课堂教与学的效率。而且，由于大部分的资源都在“云端”，学校在将计算机设备接入互联网之后，也可以花更少的钱来获得“云”上的各种资源，甚至有些资源还是完全免费的，因而可以节省大量的用于采购、升级和维护资源的成本花费，为学校减轻负担。

3.2 云计算为学生提供协作平台

“云计算”的核心就是协作平台，以往的传统教学大多是教师在课堂上教什么，学生则在教室这一局限的学习环境下学什么。而云计算则会把学生当做中心，在云计算强大平台的帮助下，能为学生提供更多的资源，而学生也可以有更多的选择，可以根据自己的兴趣，选择适合自己的学习内容。云计算通过把数据系统整合起来进行研究和分析，把有利的数据进行运用，不利的数据尽量抛出，使学生在学习中真正感受到了“取其精华，去其糟粕”的灵活性。

同时在云计算的学习平台上，学生在整个教学活动中扮演的角色也在悄悄地发生着改变，由原先的以“听讲”为主的被动学习，变成了以“探究”为主的主动学习，极大地提升了学习的效率，丰富了自己的认知领域，更加体现了个性化学习的优势。

3.3 丰富课堂教学内容

传统的教学是在一个相对封闭环境中教师和学生面对面的交流，而云计算则打破了这一限制，学生可以通过手机、笔记本等移动终端设备，随时、随地进行学习，对教师而言，也可以随时、随地利用云上更多的资源来丰富教学内容。传统的课堂教学由于空间、时间等的局限性，因而在同一时间、同一场所下的教学只能采用统一的方式，不能很好地照顾到不同层次的学生水平，而云计算技术在丰富课堂教学内容的同时，可以有针对地对不同层次的学生进行个性化的指导，随时记录学习者的学习过程，并对出现的问题及时反馈、及时解决，真正做到了个性化学习，通过随时随地地交流，也有助于开展探索性和研究型课程，提升学习者的学习能力。

3.4基于云计算教学模式的创新

教学模式是指基于一定的教学思想，在成熟的教学理论的指导下一系列教学活动的总称。云技术的发展，推动着教学模式的继续演化。云计算为构建教育服务平台提供了有效的技术支撑和充足的服务保障，开放式网络、丰富的云资源、随时随地地移动学习，带来了以教师为主导、学生为主体、教学内容可定制、教学形式灵活多变的教学形式，学习过程中的交互性、协作性和自主性通过云服务都得到了很好的体现。

3.5提升教师的业务素质

传统教学环境下教师在整个教学过程中起着重要作用，但由于云计算技术的涌入，使得教师的地位受到了一定的冲击，教师转变为教学活动的协调者和引导者，师生可以随时随地地进行教学活动，可以在“云端”进行各种探索性活动，针对不同学习者构建个性化的教学环境，而教师则通过灵活方便的“云端”资源，通过海量信息的检索来提升自己的业务能力和专业发展，也可随时将自己的研究成果、问题需求通过云教育平台共享，有助于教学水平的提高，进而提升整个教学质量。

3.6优化教与学

不同学科由于自身的特点使得在教学进度、教学内容的安排上有特殊的要求，而学习者本身的受教育程度、学习习惯、学习能力、理解力、性格等的不同，也导致了每个人的差异化学习。云计算技术则可以满足学习者的不同学习需求，可以针对不同学科的特点，根据每个学习者的知识水平来安排相应的学习内容，制定个性化的学习计划，选择适合的学习资源进行学习，也使得教师可以有针对性指导每个学习者，提高学习效率的同时也提升了学习者的自学能力和辨识能力，优化了教学的整个教学过程。

3.7有助于提升教学管理的效率

在“云端”上存储着大量的教育信息资源，由于云计算的跨平台特性，使得各类学校都可以通过云计算平台来获取自己所需的资源，并可随时分享自己的资源，共享和开放，使得一方面提高了资源的利用率，另一方面也可加强学校内部的管理和科研协作。通过云平台，可以快捷、方便地传递信息，降低了管理的成本，教育的理念和途径也都悄然地发生着变化管理的效率也随之可以大幅提升。

4 小结

通过云计算技术的运用，使我们的教育领域有了创新的发展。它使得我们的网络学习更加方便，更有利于培养学生的创新精神和实践能力，随着云计算技术的不断成熟，在国家大力加快信息化进程的大背景下，云计算在高校的教学中将会有极大的应用前景。

参考文献：

[1] 刘鹏.云计算[M].北京：电子工业出版社，2010.

[2] 周洪波.云计算：技术、应用、标准和商业模式[M]. 北京：电子工业出版社出版，2011.

[3] 钟锋. 云计算辅助教学的协作式教学环境设计与实践[J]. 中国教育信息化，2011（6）：63-66.

[4] 王玉芬，郭晓娟. 云计算对高校教学资源影响解析[J]. 实验技术与管理，2010（5）：111-113.

[5] 张维民，唐剑峰，罗治国，等. 云计算深刻改变未来[M]. 北京：科学出版社，2009.25.

云计算的课程体系篇（11）

[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097（2013）08-0026-06 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.08.005

一、引言

计算机类课程内容抽象，难于理解，不易自学，学习难度较大，很多学生遇到困难后容易产生畏难情绪，缺乏学习的动力与兴趣，甚至产生厌学心理，学生逃课率高，并形成恶性循环。软件工程是一门综合应用学科，软件工程专业具有实践性、工程性、实用性等特征。学生难以靠听讲软件工程的理论学会开发一个真实的软件，而是在“动手做”和“真正练”中体会和掌握软件开发的思想。传统计算机类课程教学重理论、轻实践，“学”、“用”脱节，重教师的知识传授，轻学生的主动学习，学生积极性低。计算机类课程本身的特征形成了课堂理论讲解越多、学生整体收获越少的怪圈。诸多学者提出采用项目驱动式教学法，强化实验、实训，提高学生实际操作能力、思维能力与创新能力。而“翻转课堂”是有效实施项目驱动式教学法的教学模式，“翻转课堂”成功的关键是技术工具与教学的结合，云计算等现代信息技术的运用是“翻转课堂”得以实现的重要手段和资源。

二、“翻转课堂”、云计算辅助教学的应用与研究现状

1.“翻转课堂”的应用与研究

“翻转课堂”（Flipped Classroom）是一种对知识传授和知识内化的颠倒安排，即“学生白天在教室完成知识吸收与知识内化，晚上回家学习新知识”的教学模式，是“老师白天在教室上课传授知识，布置家庭作业，让学生回家练习完成知识内化”这一传统教学模式的翻转。通过运用现代技术手段，教师将常规课堂讲授的部分制作成教学视频，作为家庭作业布置给学生在家中观看、学习，而课堂变成了师生、生生之间互动的场所。“翻转课堂”的实质是：增加师生互动；提供学生自主学习的环境；教师成为导师：直接指导和建议式学习混合；缺席学生不会被落下功课；内容永久保存；所有学生参与学习并获得个性化教育。美国学者Maureen LaKe，Glenn Platt and Michael Treglia最早在教授《经济学入门》课程时采用翻转教学模式，但没有明确提出“翻转课堂”这一概念。2007年，美国卡罗拉多州伍德兰高中两位化学老师JonathanBergmann和Aaron Sams在课堂中采用“翻转课堂”教学模式并发现用这种模式取得的教学效果远比传统模式好得多，两位老师的实践引起越来越多的关注，此后，这一模式在美国中小学教育中快速推广。2011年，Salman Khan在TED（Technology Entertainment Design）大会上做了《用视频重新创造教育》演讲报告，阐释了“翻转课堂”的内涵，“翻转课堂”成为全球教育界关注的教学模式，并被加拿大《环球邮报》评为2011年影响课堂教学的重大技术变革。

2011年，重庆市江津聚奎中学和广州市海珠区第五中学相继实施“翻转课堂”并获得了良好的教学效果，成为国内基础教育领域“翻转课堂”实践的一面旗帜。国内学者对“翻转课堂”的研究逐渐增多，曾贞（2012）探讨了反转教学的特征、实践及问题；张金磊、王颖等（2012）在对国外教学实践案例研究的基础上，构建出“翻转课堂”模型；朱莎、宋化民（2012）探讨了“翻转课堂”在农民科技培训中的应用；马秀麟、赵国庆（2013）对大学信息技术公共课“翻转课堂”进行了实证研究，认为课堂讨论对知识内化有帮助，对于大学信息技术公开课具有潜在优势；张金磊、张宝辉（2013）提出了基于游戏化学习理念的“翻转课堂”模式；钟晓流（2013）构建了一个太极环式的“翻转课堂”模型并给出了实施的要点。目前，对“翻转课堂”的研究与应用主要集中于中小学教育，在普通高校尤其是针对某一专业的研究与应用成果较少。

2.云计算辅助教学的应用与研究

2009年，黎加厚教授正式提出了“云计算辅助教学”（Cloud Computing Assisted Instructions，CCAI）概念，即利用“云计算”提供的服务，支持教师的教学和学生的学习，提高教学质量。“云计算”可以应用于教学、实验实训、教学管理、学生管理等方面。云计算辅助教学具有一切皆服务（everything as a service）、事事可在线（everything online）、更快更方便（everything easy and quick）、更加个性化（everything personal）等特征。云计算的廉价和方便会使越来越多的学校和个人把自己的信息处理迁移到“云”上。2012年4月，厦门大学软件学院、工信部移动云计算教育培训中心、厦门超级计算中心（云计算中心）举行共建“云计算教学实训基地”签约仪式，开创了我国云计算实训教学的先河。2012年3月，聚奎中学构建了“翻转课堂”云计算教学平台，成为江津云计算产业在教育领域应用的典型范例，但只是互联网功能的简单替代，未进行真实在线软件开发实践。近几年，诸多学者从云计算辅助教学的可行性与作用、协作学习与网络学习策略、云计算教学资源平台的构建等方面做了较多较为深入的研究，但结合“翻转课堂”教学模式构建云计算教学平台的研究成果较少。

三、软件工程“翻转课堂”云计算教学平台架构

1.软件工程“翻转课堂”教学模型

美国富兰克林学院Robert Talbert（2011）教授结合线性代数课程实践总结出“翻转课堂”实施模型并取得了良好的教学效果，如图l所示，“翻转课堂”包括课前和课中两个阶段：课前，学生在家观看教学视频，然后进行针对性地练习；课中，学生快速完成少量测评，然后通过解决问题来完成知识的内化，最后，进行总结和反馈。

软件工程专业具有很强的实践性，理论知识抽象，难于理解，不易自学。因此，需要对Robert Talbert提出的“翻转课堂”教学模型进行改进才更加适合于软件工程专业。如图2所示，在课前，学生在家观看教学视频学习软件开发理论与进行针对性训练时，需要及时与任课教师进行交流、答疑，否则，学生将“知难而退”，难以实现课前学习的目标。为了让学生在课堂上有更多的时间进行项目训练，将学生课中的测评移至课前，学生训练过程即完成测试过程，并且教师能快速统计、掌握学生的课前学习情况。在课中，以真实项目开发为主线，教师首先简单讲解多数学生在课前学习中存疑的概念、知识点，然后简要介绍软件项目背景，提出项目目标，引导学生了解项目任务，分组探讨并进行项目规划、需求分析、系统设计、编码实现与软件测试。在软件开发过程中，学生之间可以进行交流，研讨问题，不断向教师提出疑问，教师回答学生疑问，并适当点拨理论知识，不断引导学生思考更深层次的问题，学生在“训练-思考-提问-点拨”的过程中不断提升，理顺各知识点之间的关联性，直到学生提交、展示设计成果，教师进行点评总结，进一步提升理论。

2.软件工程“翻转课堂”云计算教学平台架构

课前学生视频观看、训练与测验、学生管理与监控、学生学习状态信息的统计与获取、师生交流、课堂学生软件开发管理与文档提交、学生成绩评定等都需要网络教学平台。云计算网络教学平台不但有利于实现“翻转课堂”良好的教学效果，为师生提供方便，而且能降低学校固定资产投资与运行成本，减轻学生负担。如图3所示，软件工程“翻转课堂”云计算教学平台按照服务类型可以分为三层：第一层为基础设施服务层（Iaas），由计算机、存储器、网络设施、数据库等物理资源组成，并将同类型物理资源集成为计算资源池、存储资源池、网络资源池、数据库资源池、软件资源池等虚拟化资源，将硬件设备等基础设施封装成服务供用户使用，是整个云计算服务体系的基础，通过虚拟化资源池为“翻转课堂”云计算教学平台提供计算、存储、网络等按需的动态云基础设施服务，最大特点是允许用户动态申请或释放节点，按使用量计费；第二层为软件在线开发平台服务层（PaaS），构建在基础设施层之上，对资源的抽象层次更进一步，使用特定的编程环境，遵循特定的编程模型，负责资源的动态扩展和容错管理，为软件项目开发全过程提供环境支持、构件支持、开发工具支持、文献支持，为软件开发资源与虚拟教学资源如视频资源等的建设提供接口，通过分布式计算环境和分布式存贮环境提供海量资源系统、海量数据库系统、海量信息系统等服务，在线云通过在线开发平台将操作系统、应用开发环境等平台级产品以Web服务的方式提供给师生，方便教师在同一平台上进行教学资源设计，也方便学生在同一平台上进行真实项目训练，有利于师生对教学资源的充分利用；第三层为教学资源应用服务层（Saas），位于最上层，是师生与云计算服务体系的接口，将某些特定应用软件功能封装成服务，如直接为师生提供开发文档生成、软件检测、视频资源播放、课前训练与测试、师生、生生之间在线交流、学生管理等应用软件服务。师生不受时空限制，使用PC电脑、3G手机或其他移动终端设备访问“云”端，接受云计算技术系统提供的海量服务。

“翻转课堂”云计算教学平台既可选择公有云，也可选择私有云。公有云平台能够提供通用的运行环境和网络教学功能，学校无需自行构建网络教学平台，可以降低建设成本。但公有云平台一般不向用户开放源代码，用户不能将教学资源以编译代码的方式上传至云平台，限制了云计算教学平台的个性发挥与软件的复用。因此，最好选择公有云与私有云相结合的“混合云”方式构建软件工程“翻转课堂”云计算平台，即通过公有云模式降低学校IT基础设施的投资成本，且通过私有云模式来确保平台个性化的充分发挥。

四、软件工程“翻转课堂”云计算教学平台主要功能模块

“翻转课堂”云计算教学平台功能模块主要包括课堂软件开发模块、课前理论学习模块、运行管理模块、学生评价模块，其关系如图4所示：

1.软件开发模块

“翻转课堂”由传统课堂的“先教后练”转变为“先学后练”，弱化“教”，强调“学”，突出“练”，其中“学”为学生采用观看视频的方式自学软件开发理论知识，“练”为软件项目开发训练，并且“练”占全部学习时间的比例大大增加，更加重视学生实验实训，学生学习的自主性增强，自由度增加。因此，要想达到良好的教学效果，对学生“学”的内容、“练”的环境提出了更高的要求。“翻转课堂”云计算教学平台应满足真实实验实训基地的“真实的企业项目”、“真实的企业化管理”和“真实的企业环境标准”三个“真实”要求。软件开发模块是软件工程“翻转课堂”云计算教学平台的核心模块，主要包括项目规划、需求分析、系统设计（总体设计、详细设计）、编码、测试等项目开发全过程并展现软件产品，每一个过程应能生成相应的项目文档。在课堂上，通过教师的引导，学生登陆至学校的云计算平台进行真实的软件项目开发训练，并且可以得到教师的全程适时指导、动态监控。学生在同一平台上，既可以分组研讨开发，又可以单独思考，并与教师实现一对一的面对面交流。通过校企深度合作，学校在云平台上建立真实软件项目库、案例库，为学生提供真实开发项目，或者校企共建软件开发云平台，学生在企业项目经理的统一安排下参与企业真实项目开发，起到“工学结合、顶岗实习”的作用。

2.理论学习模块

曾贞提出了“翻转课堂”的三个关键步骤：观看视频前的学习一讨论并提出问题；观看视频时的学习一根据问题寻找答案；应用并解决问题的学习一深入问题进行探究。在“翻转课堂”中，学生主要通过观看教师提供的教学视频来获取理论知识，通过课前针对性训练基本消化理论知识，并且师生都需要及时了解学生理论知识的掌握情况。可以看出，云计算理论学习模块由教学视频、课前训练、课前测试统计、师生交流等子模块组成。教学视频子模块具有视频播放、快进、慢放、重放、后退、暂停等功能，便于学生自定进度，自主学习。教学视频的视觉效果、互动性、时间长度等对学生的学习效果有着重要的影响。不但视频内容要与教学目标和课堂训练内容相吻合，而且要清晰、简明、到位地解释新知识点、主题要点，知识点的解释要先浅后深，具有逻辑性、层次性、递进性，同时要注意讲授节奏、选取例子、互动策略。在每个知识点讲授之前需设置问题，以便学生带着问题观看视频并在其中寻找答案，每个知识点讲解结束之后，学生通过课前训练子模块及时进行简单训练、应用知识与研讨问题。师生通过课前测试与统计子模块检测学生对理论知识的掌握程度，及时向师生反馈，教师还能快速了解学生的总体情况，便于在课中进行针对性的讲解。在课前学习全过程中，学生均可以通过师生交流子模块进行交流，及时解答学生的疑问。

3.运行管理模块

云计算运行管理模块是“翻转课堂”软件开发训练与课前理论学习的支持与保障模块，位于云计算教学平台应用服务层（SaaS），通过特定应用软件封装成服务提供，主要包括：项目管理、学生管理、资源管理等子模块。

（1）项目管理子模块

教师通过项目管理子模块对学生项目开发训练的全过程与结果进行监控与检查。项目管理子模块主要涉及项目的集成管理、范围管理、质量管理、成本管理、时间管理、资源管理、风险管理、合同管理、沟通管理等九大知识领域，其中，质量管理、成本管理、时间管理为项目管理的核心领域，成为“翻转课堂”教师监控的重点。软件项目开发各阶段的开发文档与产品，经文档输出子模块与产品展示子模块进行输出和展示，任课教师通过项目管理子模块及时进行监控与阶段评价。学生将开发过程中遇到的问题在项目管理平台上，教师通过师生交流子模块进行交流或者进行面对面的交流，及时解决学生在训练中存在的问题。项目管理各阶段对所有学生开放，让各小组学生能及时了解其他组学生的软件开发进度、质量等情况，进行成果交流；一方面，促进各组之间互相学习、协作开发、共同提高，另一方面，建立竞争机制，让学生亲身感受各组之间的竞争与压力，体验企业工作氛围。

（2）学生管理子模块

学生管理子模块可以进一步分为课堂学生管理子模块与课外学生管理子模块。课堂“翻转”以后，基础理论知识的学习由学生在课前自主观看视频进行，学生课外自学效果直接影响到课堂训练，教师不能现场监控，因此，有效的课外学习监控是“翻转课堂”成功的重要因素。哪些学生观看了视频？哪些学生对哪些知识点没有掌握及掌握的程度又如何？教师只有对学生的课前学习状态了如指掌，才能在课堂上有针对性地安排训练内容，组织研讨活动，进行答疑解惑、擦漏补缺、总结与提升。课外学生管理子模块与课前测试与统计子模块相连，不但能动态监控学生课前视频观看、课前训练过程、课前协作研讨，而且能输出课前测试情况、课前关键控制点及统计信息，以便教师及时全面地掌握学生课外学习效果。

在“翻转课堂”中，课堂成为学生项目探究、问题研讨的场所，教师通过与学生面对面的交流及现场状态观测，能基本了解学生的学习与训练的状态。但因为课堂时间的有限性，教师与一些学生进行交流时，就失去了与另外一些学生交流的机会，同时，教师对学生训练与探讨的结果也难以通过面对面的交流全面掌握，尤其是软件工程专业学生进行开发训练的文档，教师在课堂上来不及一一检查，难以结合课堂训练情况对学生下一次课的学习资源进行调整、优化，因此，云计算课堂学生管理子模块对学生课堂训练效果具有记录与检测输出的功能。另外，应具有：对学生请假、考勤与学习态度进行监控的功能；对学生个体与小组实训计划完成、理论知识的应用、创新等的检查功能；对学生团队学习的监视功能，如开发经理、计划经理、测试经理、技术支持经理等角色任务分配、岗位轮换、协调配合、团队成员士气、团队之间竞争与压力等。

（3）资源管理子模块

软件工程“翻转课堂”所需资源主要包括课前理论学习视频资源与课堂软件开发资源，“资源”本身的质量很大程度上决定了学生学习的效果。课前理论学习视频资源必须要与课堂软件开发训练资源高度相关，主讲教师可以亲自录制或者使用网络优秀开放教育资源建立视频资源库。自行录制教学视频容易与课堂训练和教学目标保持一致，甚至可以针对不同基础的班级录制不同版本的教学视频，学生自学的效果容易保证。如果借鉴现有网络资源，可以节省人力、物力，提高资源的利用率，但难以保证视频内容与课堂训练的一致性。视频资源管理子模块负责对视频资源的管理与调度，视频资源主要有视频制作工具、软件开发“云课件”、“云教材”、“云案例”、“云试题”等。课堂软件开发资源子模块主要对软件开发资源进行管理与调度，课堂软件开发资源主要包括软件开发云环境、企业真实软件项目库、案例库、软件开发专用技术资料、重点与难点讲解资料及相关文档、模版等，这是高级应用型软件人才培养的基础，是可教学化实训体系的核心。软件开发云环境通过云计算在线开发平台层（PaaS）提供，主要有软件开发的各种主流技术、先进开发工具、相关的帮助文档、开发文档。真实软件项目、案例应来源于校企合作企业，校企双方建立深度合作机制，按照培养计划的要求，精心挑选软件项目与案例，并进行可教学化改造，通过“云”端在线开发平台层（PaaS）建设真实的软件项目库、案例库。

4.学生评价模块