基于“微课堂”云平台的设计与开发
摘要：微课堂下的信息化教学要求具备完整的微课教学资源、教学过程和教学反馈与评价.云平台能够根据用户需求提供高效的数据存储和计算服务，基于云平台的微课堂能够为不同用户提供教学和学习服务.文章结合微课堂的教学设计分析了云平台架构下微课堂教学平台的设计和构建.在云平台大规模运用的背景下，云平台架构的微课堂能够为教育教学信息化带来新的变革，为网络教学资源共享和更新带来更大的优越性.
关键词：微课堂;云平台;信息教学;开发设计
1 云平台
云平台(Cloud platforms)能够为使用者提供一种基于“云”的服务，用户通过互联网，采用计算机、手机等不同方式接入数据中心，利用云计算方式根据自己的需求采用多种计算服务和应用，无需自行建构物理基础.即使是微课堂这样复杂的应用服务，也可以通过云计算在云平台中进行.
云平台具有超大规模的数据存储，支持用户利用任意终端在任意位置获取所需的应用服务，云平台下的服务和数据计算能够具备一定的保障服务和高可靠性.尤其是对于教学信息化而言，云平台能够满足随时对教学资源和教学内容扩展或修改更新的需要，在极其大规模的服务下，教师和学生无需承担高昂的成本，即可享受线上随时学习和交流服务.
2 微课堂
微课程伴随着互联网+的发展而逐渐让大众所熟知.“微课堂”所包含的教学内容不仅仅是短小的“微课”，首次提出“微课堂”概念的胡铁生教授指出：微课程是按照新的课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节开展教与学活动的各种教学资源的有机组合[1].因此，互联网+下的“微课堂”不仅仅具备“微课”教学视频资源，还应该具有老师对教学重点、难点的详细讲解视频，具有知识点的相关练习、教学设计与反馈，具有综合评价等相关资源.通过移动无线网络，网络学习者不再受时空限制，可以随时随地根据不同的需求访问云端微课教学资源或服务[2].
微课程的发展与移动学习的出现息息相关，学习者可以随时随地通过任何设备自由访问云端资源，其已经成为基于移动终端的微课程建设和发展的重点[3].微课堂下的教学信息化设计需要具备完整的教学流程，尤其是教学资源部分，在翻转课堂这种以学生为主体的教学中，“微课”的设计制作可结合非线性编辑技术实现教学重点、难点、案例等具体设计内容.将一个知识点通过教师PPT或教学视频充分表现，同时具备交互功能，学生的课堂练习、学习评价、学习反馈功能完善，这样的微课堂在当下的互联网+的环境下能有效提高教育教学水平.借助信息技术达到改造传统教学手段、拓展教学时空、提高教学效能的目标[4].
以《计算机网络技术》课程为例，整个微课堂教学设计过程分为：单元教学目标分析、教学任务与问题设计、信息资源查找与设计、教学过程设计、学生作业操作范例设计、评价量规设计、单元实施方案设计、评价修改八个步骤.由于《计算机网络技术》课程较为抽象，学生具体学习过程中对于网络模型、传输协议、IP地址划分等需要推演，因此在微课中设计的教学任务和教学内容更需要清晰明确，可通过视频和动画的方式表现，在学生作业和反馈评价中可通过图片、表格的形式进行交互.
在微课教学资源的设计中可将理论知识点的PPT部分采用屏幕录像专家软件进行录屏，通过非线性编辑工具Premiere进行素材整合做后期编辑，将教师授课视频中知识点的具体内容、讲授的部分和PPT理论讲解进行剪辑，对案例中的动画进行插入，对于像IP地址分类这样需要推算的内容，插入白板推导，从而形成集视频、PPT、动画、演算于一体的微课教学资源.将练习题库置于后台数据库中，教学评价和反馈可以通过动态网页的方式进行交互实现.这样的“微课堂”具有应用性好，可移植性强，推广价值高等特点.
微课堂的设计能够反映出教师对信息化教学设计的应用程度，微课堂的使用能够做到线上线下融合学习，对学习目标的达成和学习的驱动力、学习的自主协同力等具备一定的效果.
3 云平台下的微课堂开发设计
微课堂的教学设计具有很大的优势，但在制作实施中也存在着一些问题.因为在微课的设计构思后，需要经过老师和学生在实践中不断地对其进行评价、完善.片段化、碎片化的微课需要进行系统性的划分和归类，需要在一定的结构上进行有意义的关联.例如，制作微课视频时需要将前期拍摄的教学素材、动画素材、白板拍摄素材采集到高速硬盘中进行制作，学生进行微课学习后需要评价和反馈，而一节微课和一个学生的评价较为独立，无法对教师后续教学进行反馈.如果能够根据微课教学和学生反馈的具体需要，综合运用云平台系统将微课视频和教学评价数据库相关联，既可以提高学生学习质量，又可以将教学资源得到最大程度的利用，达到提高学习能力的目的.
3.1 基于云平台的微课堂平台总体构建
线上学习不同于线下课堂，以学生为中心的学习需要突出学习内容短小精悍、碎片化、交互性好、实时方便等特点.在微课堂平台建设中需要根据不同专业课程的需求，通过开放式网络技术，为学习者提供移动学习，包括在线视频、课程搜索、课后练习、学习反馈等多种服务.通过云适配技术可以轻松实现微课学习平台的构建[5].基于云平台的理论结构，总体平台构建如图1所示.
3.2 基于云平台的微课堂结构设计
云计算服务的结构包括：软件即服务层(SaaS)、平台即服务层(PaaS)和基础设施即服务层(IaaS)组成[5].设计结构如图2所示.
SaaS主要以互联网为载体，以浏览器为交互方式，把服务器端的程序软件传给远程用户来提供软件服务的应用模式.在微课堂的结构设计中，SaaS包括了教学资源平台、多媒体播放平台、交互评价平台、教学反馈平台,学习者可以通过虚拟网络访问的方式进行教学资源的访问.当同时有大量学习者使用微课资源或教学练习时，前台页面通过虚拟缓存技术向用户实时呈现教学内容，同一文件数据包的下载不会因为网络原因造成访问中断，也不会对云平台的元数据造成任意修改.当学习者对教学反馈进行提交时，提交的数据将在传送过程中通过后台计算机集群对元数据库进行读写，生成反馈评价，教师可通过反馈将教学资源进行优化修改.
图1 基于云平台的总体构建结构
图2 基于云平台的微课堂结构设计
平台即服务层PaaS面向微课堂的应用开发者，把微课制作、课堂测试、交互设计等通过云平台提供给学习者，从而简化微课资源的开发和教学任务的安排.采用了作业调度和任务处理两个子平台，作业调度子平台包括作业管理和作业调度两个模块.作业调度子平台为教师用户在微课程教学设计过程中的需求提供申请、提交、处理和测试等功能服务；任务处理子平台包括微课摄像素材处理、微课非线性编辑处理、课堂练习交互处理、教学反馈处理、教学检索处理和教学资源数据库汇总业务处理等.当教师用户登录云平台需要对教学资源做修改更新时，作业调度子平台将非线性编辑系统作为一项整体功能调入教师用户端，具体剪辑、编辑、修改等系列操作嵌入调入任务处理子平台，以达到两个子平台同步计算所需服务，从而提高用户所需的计算效率.
基础设施即服务层IaaS.基础设施资源包括计算资源、存储资源、网络资源、操作系统和中间件等[6].云平台包括云计算管理节点和云存储管理节点.当教师需要进行微课制作或教学反馈再优化教学设计时，通过云计算管理节点将微课资源进行优化修改.云存储管理节点通过网络资源和虚拟操作系统管理多个云存储节点.而大量的教学资源则存储在云存储管理节点中，为教学任务调度作业提供所需的数据和存储业务处理后得到的数据进行分类处理，最终反馈给教师和学习者.
4 结语
在微课堂教学模式大规模的融入到学生自主学习的过程中，云平台的设计能够有效地增强软件的应用研发质量，充分体现微课程教学资源共享，实现教学资源及时更新.对云平台的充分运用具有一定的优越性和先进性，便于教师和学习者操作，为教学工作带来便捷.
参考文献：
[1] 王强.微课堂有效教学方法探讨[J].新闻传播,2015(9):107-108.
[2] 朱静宜.构建基于移动云计算的微课教学资源平台[J].计算机时代,2015(10):75-77.
[3] 贺媛婧,杨世鉴,刘颖.云计算平台下微课程的应用模式探索[J].远程教育，2015(2):45-47.
[4] 颜鑫.基于云平台+微课展示的项目化教学改革探讨[J].中国教育信息化，2015(12):57-59.
[5] 王赋腾，孙晓荣，刘翠玲.示范课程网站与微课学习平台的设计与实现[J].教育教学论坛,2016(3):237-238.
[6] 王志方.云计算在非线性编辑网中的应用研究[J].信息技术,2014(6):96.
