基于云服务的任务驱动式实践课程教学设计研究.doc

基于云服务的任务驱动式实践课程教学设计研究-设计论文基于云服务的任务驱动式实践课程教学设计研究 付章杰a，杨柳b （南京信息工程大学a.计算机与软件学院；b.滨江学院，江苏南京210044） 摘要：云计算技术的发展为实践课程教学提供了新技术和新方法。本文在建构主义理论的指导下，提出了一种新的基于云服务的任务驱动式实践课程教学模式。借助于云计算技术，可以实现教学资源共享、学习任务分布式存储和管理、学习过程实时跟踪、个性化教学和学习、团队协作学习。将本文所建议的教学模型应用到TCP/IP协议编程这门课程的实践教学中，结果表明本文提出的方法极大地提高了教和学两个方面的效果，满足了理工科学生日益增加的实践动手能力的要求，同时也提高了教师的实践教学能力，扩展了教学空间。 关键词：云服务；任务驱动；教学设计；实践教学 中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）43-0145-03 新技术的不断发展和教学活动的不断丰富给我们的实践教学带来了新的要求。教师教的能力和学生学的能力都需要提高。特别是云计算技术的大力发展，给实践课程的教学提供了新的技术支持。另一方面，建构主义教学观在当下的教学过程中越来越占有重要地位，以学生主动学习为主、教师辅助指导为辅的教学观念深得人心，这就要求教师的教和学生的学必须进行改革，以适应新的教学要求。云计算技术可以为实践课程的教学提供诸多便利，比如可以提供云存储技术、任务分布式管理和计算技术、并行计算技术等。利用这些云服务，教师和学生可以实时或远程进行实践教学，便于任务的分解和学习进度管理，也有利于学生进行协作学习。任务驱动式的教学模式可以有效地提升学生学习的积极性，能够一步步地满足学生的求知欲望，并促进他们更加主动地学习和探索新的知识。本文在建构主义理论的指导下，结合云计算技术，针对实践课程教学，提出了一种基于云计算服务的任务驱动式教学模式。经过实践检验，利用本文建议的模型不仅有效地提高了学生的学习效果，也提高了教师的教学能力，最大程度地使教学相长，互相促进。 一、任务驱动与云端服务 任务驱动是一种建构主义的教学理念，它强调以学生主动学习为主，主张把教学任务分解为一个个具体的小任务，学生通过完成一个个小任务，从而最终掌握整个学习任务。教师在任务驱动教学过程中主要发挥引导的作用，这不同于以往的以教师为主的教学法。由此可以看出任务驱动教学法的特点为： 1.以学生主动学习为主：由于任务被分解为一个个具体的小任务，学生在每一阶段都是围绕如何完全一个小任务而进行主动学习的，每个阶段的小任务有一定难度，但不会超出学生主动学习的上限。学生经过主动查阅资料和团队配合，能够顺利完成任务，因此能够很好地调动学生学习的积极性。 2.以教师引导为辅：任务的分解需要教师的精准判断，根据学生的能力和教学目标的要求，把总目标任务分解为一个个学生能够逐步实现的小目标和任务。同时在学生主动学习的过程中，教师还需要进行适当的辅导，以帮助那些需要解惑的学生，从而使得学习成绩中下等的学生也能够及时地完成任务，积累信心，获得一定的成就感。 3.任务分解，有助于学生确立具体的学习目标和任务。通过任务分解，学生的学习目标被分解成一个个更为明确和具体的小任务、小目标，这也便于学生理解具体的任务，有利用学生掌握具体的学习内容和采用具体的学习策略。任务分解也有利用教师理清思路，全程掌握整个教学过程，使得教学层次分明、渐入佳境，从而对教学任务的控制恰到好处。 由此可以看出，任务驱动教学法的过程为：（1）任务分解：确定具体目标，把总目标和任务逐步分解为一个个小目标和小任务。（2）学生主动学习：学生通过主动学习和查找资料，完成一个个具体的目标和任务。（3）教师引导：教师在学生主动学习过程中，适时进行辅导答疑，帮助学生成长。（4）任务总结与教师答疑：在完成一系列的小任务后，教师要适当地进行总结，引导学生掌握全局，从而建立知识之间的联系。实践教学是一种主要强调学生实际动手能力的教学方式，以锻炼学生的和实践创新和积极主动性为目的。在实践教学中引入任务驱动教学法，可以更好地帮助学生掌握实践技能，锻炼学生的动手能力和创造力。把任务驱动法引入实践教学，其优点可以总结为：（1）有利于培养学生的主动学习能力和积极进取心；（2）有利于把握整体，使不同程度的学生都能完成任务；（3）有利于满足学生的求知欲望和动手操作的欲望；（4）有利于学生获得成就感，使得学生愿意积极主动地学习，引起学生的兴趣；（5）有利于锻炼和开拓学生的创造能力。云计算是最近几年兴起的一种新技术，它能够把所有的资源（包括计算资源和存储资源）全部集中在云端进行统一管理和调度，从而大大减小客户端的负担。采用云计算技术可以减小用户的存储成本、计算成本，可以促进资源共享和利用，可以实现不同任务的协同工作、分布式计算和并行计算。因此在实践教学中引入云计算服务可以大大提高实践教学效果。在实践教学中引入云计算服务的优点可以总结为以下几个方面：（1）教学资源共享：教师可以把教学资源进行共享；（2）学习任务分布式存储和管理；（3）学习过程实时跟踪；（4）个性化学习和教学；（5）团队协作学习。 二、教学模型设计 借助于云计算提供的服务可以极大地改善实践课程教学方式和方法，不仅便于教师指导课堂教学，还能有效地促进学生任务小组的协同学习。因此在云环境下，本文设计了一种基于任务驱动的实践课程教学模型，如下图1所示。该教学模型包括四个组成部分：学生任务小组、教师、云服务器、互联网服务。 1.学生任务小组。建构主义理论认为学生是知识的主动建构者，是学习的主体，学生通过积极主动的学习可以构建内在的知识结构，从而有效地掌握知识。教师是学习资源的提供者，是学习过程的跟踪者，是学生学习的辅导者，在学生主动学习过程中起着辅助指导的作用。在云环境下，教师可以借助于云计算技术把教学任务分解为一个个具体的小任务，并且这些具体任务要满足如下要求：（1）任务不能过于简单或难度太大，以致学生很容易完成或很难完成，前者会造成学生学习的成就感降低，后者会增加学生学习的挫败感；（2）学生任务小组能够通过协作学习完成该目标；（3）学生任务小组在教师辅助指导下能够完成该目标；（4）学生任务小组在借助于互联网能够加强和巩固已完成的目标。实践课程正式开始之前，教师要把学生分成不同的任务小组，学生任务小组的成立的原则如下：（1）任务小组成员数量46个适宜，过少不利于协作学习，过多容易造成互相推诿；（2）任务小组成员技能水平要平均分布，不能过于集中在较高一端，也不能集中在较低一端；（3）任务小组要设小组长一名，小组长要选择责任心和阻止纪律观念较强的人担任；（4）任务小组要分工明确，每个成员都分配合理的任务，确保都能获取一定的成就感。 2.云端服务。云端服务主要包括教学资源存储、教学资源管理、学习进度和任务管理等。借助于先进的云计算技术不仅可以实现智能教学管理，而且可以让学生了解最新的科技进展，开阔眼界，建立起与时俱进、终身学习的思想。教学资源云存储：教师在上课之前把需要的教学资源、教学课件、素材等都上传到云服务器，给每个任务小组分配一个授权用户密钥。每个小组都可以凭密钥随时登陆云服务器下载教学资源。借助于云服务器，教师就不需要每次都携带U盘、移动硬盘等工具，而且可以随时随地（在家里或办公室）都可以上传教学资源，甚至可以在出差过程中随时录制的教学资源（比如名师授课、专家讲座、精品课程）实时上传。学生也可以随时登陆云服务器，利用授权秘钥下载教学资源。当然，学生也可以上传自己的作品或学习成果到云服务器，与大家分享。教学资源管理：教师可以登陆云服务器实时管理教学资源，包括在线编辑、修改、删除教学内容等。借助于云计算技术，教师可以随时随地登陆，并进行教学资源编辑与维护。在上课过程中，教师和学生都可以同时登陆云服务器，进行实时交流和在线资源传输。学习进度管理和学习任务管理：教师可以利用云计算技术，对学生的学生任务小组的学习进度进行远程或实时的管理，及时了解学生学习进展情况，实时监控不同任务小组的具体进展，合理引导不同的任务小组向着最终目标迈进。利用云计算技术，教师可以及时地发现不同任务小组存在的困难，然后给予及时的辅导，也可以及时地发现优秀任务小组的完成情况，并重新分配他们新的任务，以使其获得最大程度的成长。 3.教师辅助指导。在云计算环境下，教师借助于云端的管理信息，可以及时地发现不同任务小组的进展情况，并根据该情况，及时做出响应。对于进展缓慢的任务小组，教师可以通过两个途径进行辅导，一是在实践教学课堂上，可以进行面对面的辅导，可以把原有的任务再次分解成多个小任务，并指导他们如何开始第一步工作；二是在课下，教师可以借助云计算技术进行远程辅助指导，借助于分布式计算和并行计算技术与小组的不同成员进行实时讨论，并促使他们异地协同完成同一个任务。教师辅助指导的原则如下：（1）多关心两端的学习任务小组，即进展最快的小组和进展最慢的小组。对于进展快的小组，可以及时布置新的任务，适当增加任务难度；对于进展较慢的小组，要及时进行辅导，或者把原有任务再次进行分解，使之逐渐追上平均水平。（2）教师辅助指导不宜把解决任务的全部方法告诉学生，要采用启发式的教学方法，使学生能够多动脑筋，积极主动地学习。（3）教师辅导应多采用课堂面对面授课方式，适当结合远程辅导。 4.互联网知识拓展。在教师和学生任务小组相互配合完成一定的实践教学任务后，学生可以利用课余时间，借助于互联网查询扩展已掌握的知识，从而对已学知识进行复习、巩固，内化为较为稳定的知识结构。然后，通过互联网查询相关知识后，学生可以开阔眼界，了解已有知识的扩展应用，熟悉知识如何转化为社会生产力，掌握知识的应用规律，使其能够与社会接轨，当他们走向社会时，能够更好地服务社会。 教师借助于互联网也可以扩展自己的知识领域，学习借鉴其他地方，甚至是国外的最新技术应用情况，从而更好地进行实践授课，提高教师教的能力，从而间接地提高学生学的能力，最终实现教学相长，互有裨益。 三、实施 在实际教学过程中，我们将本文所建议的基于云服务的任务驱动式教学模型应用到具体TCP/IP协议编程这门实践课程教学中，并观察记录教和学的全部过程，并对结果进行分析。任务分组：该课程班级学生人数65人，按照本文建议的分组原则，把他们分成11个小组，其中有11个小组为6人，一个小组为5人。每个小组设小组长一名，负责任务领取和监督。云服务器建设与实施：利用学院已有的机房硬件设备，我们建立了一个小型的云服务平台，该平台有三台Dell（戴尔）的高性能云存储和计算服务器。在学期开始前，教师把所需的教学资源，包括课件、任务计划书、教学视频、作业、学生分组情况、编程基础、难点教学视频等资料全部上传的云服务器，并配置学生登录账户和任务管理系统。教师课堂教学与实时辅导：每一次实践教学课堂上，教师和学生都先登录云服务器进行实时在线连接，教师讲解和演示本次实验任务及步骤，进行启发式教学。同时，教师可以利用课下时间，随时登录服务器关注学生进展情况，及时发现问题，并进行辅助指导。再者，教师在课堂上也可以利用云服务任务管理系统，及时发现学生任务小组存在的问题，进行面对面的辅导。学生课堂练习与课下主动拓展相结合：学生在课堂上根据教师的任务要求，实时地完成任务，并进行协作学习，借助于云服务器可以及时反映遇到的困难，可以与其他小组进行讨论，也可以与教师进行及时沟通。学生在课下，可以充分利用时间积极主动地查阅资料，继续完成阶段任务，所有任务的完成都是在云服务器上进行的，这有助于教师实时管理。 通过以上措施，经过一个学期的实施，我们发现，采用任务驱动式的实践教学方法，借助于云计算技术，大大提高了学生掌握实际知识的能力，具体表现如下：（1）与往届学生相比，学生的平均实践动手能力得到了很大的提升，这可以反映在毕业设计的质量上，也就是实际编程能力得到了极大的提升。（2）学生的学习兴趣和求知欲望得到了充分的挖掘，这体现在每一个任务小组的探索知识的欲望都比以往有了很大的提升，他们积极主动地请求任务，积极地表现自己，不断追求新的高度。（3）学生成就感更强了，经过一个个具体的小任务的完成，学生感到他们能够通过一个个具体的小目标从而完成最终的目标，极大地增强了他们的成就感。（4）教师教的能力也得到了极大的提高，从而能够满足不断变化的实践课程教学要求。 通过本文提出的基于云计算服务的任务驱动式教学模式的实践，对教师的教和学生的学两个方面都进行了极大的改善，提高了实践教学的效果，满足了学生日益增加的实践动手能力提高的要求。同时也提高了教师的实践教学能力，扩展了教学空间。因此在我们日常教学过程中，特别是实践课程的教学中，教师要特别重视新技术、新方法的借鉴和运用，在遵循一定教学规律的前提下，最大程度地提高学生实践动手能力和创新能力，为实现自身的