基于SPOC的“云计算开发与运维”课程线上教学实践关辉
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作者:沈萍萍
摘要：“云计算开发与运维”是云计算技术中的一门专业核心课程，一般安排在理实一体化教室进行教学。但由于近两年新冠肺炎疫情防控的需要，每学期都有较长时间必须开展线上教学。基于此，研究了如何运用SPOC来构建“云计算开发与运维”课程的新型线上教学模式，针对课程特点提出了具体的教学方案和实施策略，并在实际教学中进行实践和总结，取得了较好的教学效果。
关键词：云计算课程；线上教学；SPOC；实践教学
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2022）28-0145-03
近年来，随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的迅猛发展，很多学校都陆续开设了云计算专业或在计算机网络、大数据等相关专业中开设了云计算课程。“云计算开发与运维”作为云计算技术的核心课程，操作实践性较强，通常安排在理实一体化教室进行教学。但是这两年由于新冠肺炎疫情防控的需要，学生很长时间不得不居家线上学习，给这门课的教学带来了很大的挑战。基于此，研究了在该课程的线上教学中运用SPOC，最大限度地将线上教学和线下教学的优势结合起来，使学生在居家线上学习期间不仅能充分发挥个人学习的主观能动性，还能有效训练操作实践能力，获得较好的学习效果。
1 SPOC简介
SPOC（Small Private Online Course）是小规模限制性在线课程的英文缩写[1]，它与MOOC（Massive Open Online Course）大型开放式在线课程最大的区别在于SPOC是Small，小规模的，学生人数一般较少，限定了区域，一般是学校内选修了某门课的学生；而MOOC是Massive，大规模的，学生人数非常多，可以来自世界各地，一门课可以多达上百万人同时学习[2]。由于MOOC受众巨大，师生之间很难实现实时的互动交流[3]。因此，一种新型的教学模式SPOC最早被加州大学伯克利分校的阿曼德福克斯教授提了出来，并在加州大学、哈佛大学、麻省理工学院等全球顶尖名校不断发展应用。SPOC实际上是一种结合了课堂教学与线上教学的混合式教学模式，教学过程除了教师在教学平台上向学习者提供教学资源，学生通过平台完成课程内容的学习外，教师会与学生有较多的互动，给学生较多的引导和反馈，与学生一起处理作业等任务。它结合了线上线下授课的优点，可以取得更好的教学效果[4]。SPOC的主要教学流程如下图1所示。
具体来说，教师首先需要在教学平台上创建课程，设置教学团队、班级，加入学生，发布教学公告[5]。然后根据课程教案和教学进度设置章节，定期发布课件、视频教学资料，根据教学知识点建设题库，布置作业、主题讨论等活动。学生在学习清单的引导下按照节点和流程完成课件、视频的观看，完成作业和参与讨论。教师授课可根据实际情况采用课堂授课或线上直播授课的形式，就主要的知识点和技能点进行讲述和演示并处理学生学习中反映比较集中的疑问。最后的考核评价环节可以根据需要采用不同的考核方式，如：过程性考核、笔试、在线考试等，教学平台上可以建设试卷库，设置考核规则、总评方式等。
2 构建课程的SPOC线上教学
“云计算开发与运维”是学校在计算机网络技术专业云计算方向大二期间开设的一门专业课程，该课程教学内容按照“1+X”云计算平台运维与开发中级证书的能力要求进行设置。从认识云计算入手，逐步了解和熟悉开源云计算平台OpenStack的体系结构、Docker容器、Kubernetes容器云平台，以及公有云技术等，最终掌握私有云、容器云的搭建、部署和公有云的应用上云等技能，并能对云平台进行配置、管理和维护。帮助计算机网络技术专业的学生全面了解和掌握云计算平台的构成、方案设计、部署、配置、管理和维护的全过程，使学生具备从事云计算系统运维、云计算系统开发工程师等职业岗位的能力。该课程实践性较强，总学时96，周课时6，操作实践内容约占一半以上。
2.1 线上教学平台的准备
本课程线上教学平台以学校广泛使用的超星泛雅平台为主，学生手机上一般都安装有对应的“学习通”App。教师提前在平台上创建好课程，加入班级学生。并选用QQ班级群和腾讯课堂作为辅助教学平台，综合运用，以充分发挥各平台的优势，保证教学环节的连续性和稳定性[6]。
2.2 线上教学流程安排
课前准备阶段主要通过班级QQ群和学习通发布线上学习任务，学生按要求完成相关知识点、任务点课件和视频的学习。课中阶段教师首先在课前5-10分钟学习通上发布签到，在班级QQ群上提醒学生签到并加入腾讯课堂。开始上课后通过腾讯课堂以在线直播的方式讲解重要知识点，对课前学习内容中一些关键知识点进行补充讲解，重要的操作技能进行在线演示。教学过程中可以在学习通上就一些知识点发布抢答、随堂练习、主题讨论等课堂活动，就学生提出的一些问题现场答疑。这样不仅可以实时了解学生的掌握情况，还增加了师生互动，活跃了课堂气氛，减轻了学生长时间在线学习的疲劳感。并且学习通还可以将学生参加课堂活动的情况记录下来并按照提前设定的规则统计成平时成绩，有效激发学生学习的积极性。课后阶段教师通过学习通发布作业，以完成操作任务为主，要求学生按照题目要求和操作步骤完成操作任务并在指定的关键步骤点截图粘贴至答题框。教师可提前建好题库，定期维护，作业从题库中抽取。教师在学生完成作业后需及时批改并在下次上课时进行点评总结。整个教学过程要突出以学生为中心的意识，引导、启发W生实现自主思考、学习、探究，通过抢答、分组讨论、课堂答疑等活动加强互动性，弥补线上教学的不足[7]。
“云计算开发与运维”课程线上教学具体流程安排如下图2所示。
2.3 线上实践教学的设计
云计算开发与运维课程实践操作的技能学习比例占2/3左右，然而云平台环境的搭建对计算机的性能要求比较高，线上教学期间无法使用学校的华为云计算大数据实训室，给实践教学造成很大的困难。经前期调查，上课班级由于是大二学生，95%以上均配备有笔记本电脑，但配置参差不齐，内存大都在8G以上，以8G居多。综合各种因素，将部分可以利用VMWare虚拟机来完成并且8G内存可以支撑的操作实验放在线上教学期间完成，如：OpenStack平台的部署和使用，OpenStack各种服务的运维，Docker容器的安装和使用，Docker容器编排的使用，公有云应用上云等。为了尽量减少资源的消耗，对部分实验的规模和配置进行了调整，如：OpenStack平台的部署实验采用VMWare虚拟机构建最简单的双节点架构；OpenStack云平台创建云主机的实验采用小型的Linux系统镜像Cirros，大小不到15M，占用资源很少，用于测试非常方便；Ansible部署高可用OpenStack平台实验将节点规模减小到两个控制节点加一个计算节点，全部可以用VMWare虚拟机构建，每个节点虚拟机内存缩减为2G。其余对资源、性能要求较高的实验放在学生返校后在华为云计算大数据实训室完成。另外，为了防止学生在完成操作作业的过程中直接复制粘贴其他同学的截图，每位学生的云平台节点IP地址做了专门的规划，保证每位同学节点网络配置都不相同，完成作业提交截图时要求学生截图中必须能看到节点的IP地址，最大限度地避免抄袭作业的现象发生。OpenStack云平台实验节点IP地址规划如表1所示。
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2.4 课程考核评定方式
该课程的学期总评成绩由平时成绩、操作作业成绩和期末考试成绩三部分构成，其中平时成绩主要根据上课签到、参与课堂讨论、回答问题的情况进行评定，占比为20%；操作作业成绩主要由课堂和课后布置的操作作业的成绩取平均值得到，占比为40%；期末考试根据实际情况可采用线上考试或线下笔试两种方式，重点考查学生对云计算平台相关的一些理论知识的掌握情况，以客观题为主，占比为40%。若采用线上考试可通过超星学习通平台进行发布，设置好考试开始和结束时间，题目可以从课程题库中抽取。这样，通过课程综合考核评定既考查了学生的理论水平和平时的学习态度，也检验了学生的操作动手能力。
3 基于SPOC的课程线上教学实践
2021-2022-2学期初由于新冠肺炎疫情防控的需要，学生暂缓返校，两个任课班的“云计算开发与运维”课程采用了基于SPOC的线上教学的模式。两个班共75名学生中课前能按要求完成知识点（任务点）课件或视频学习的占到80%以上，在线直播过程中一些教学互动活动学生参与的积极性也比较高，课后发布的操作任务完成率平均能达到90%，其中20%左右的同学操作任务完成质量较高。图3和图4是超星教学平台上对于其中一个班级的统计情况。总体上来说，通过该教学模式的应用，将教师导学与学生自学充分地结合起来，理论知识和操作实践通过线上线下结合的方式同步开展，整体的教学效果还是比较令人满意的。
当然，这种教学模式也对教师提出了更高的要求，尤其是第一次开设该课程的老师工作量较大，需要完成建课、上传课程资料、录制视频、建设题库等繁杂的工作，但以后再次带这门课时会轻松很多，只需要不断完善优化即可。另外，教师在课后往往还需要面临学生提出的各种操作实践问题，有些问题通过在线交流的方式很难解释清楚，需要通过网络远程协助的方式帮助学生分析解决，这对老师的操作能力和经验要求较高，也很考验老师的耐心和细心，会花费很多的精力。还有在直播课堂与学生互动时，学生更容易接受通过聊天平台互动的方式，参与度和积极性都比较高，而让学生通过麦克风摄像头参与互动往往应者聊聊。
4 结束语
线上教学作为疫情防控期间不得不采用的一种教学手段，虽然有着与生俱来的一些缺点和不足，但随着信息技术的不断进步，教学方法和模式的不断摸索改进，已经和线下教学形成了良好的优势互补关系，线上教学也借此契机得到了迅速的发展。研究构建基于SPOC的“云计算开发与运维”课程线上教学模式，可以突破教学中时间空间的限制，充分提高教学效率，高效利用教学资源，突出以学生为中心的教学理念，为云计算课程的教学改革和发展提供一种新的思路和手段。
参考文献：
[1] 小规模限制性在线课程（SPOC）[EB/OL]， https：//baike.baidu.com/item/小规模限制性在线课程？fromtitle=spoc&fromid=599393.
[2] 潘晓衡. 基于 SPOC的混合教W云计算课程教学实践[J]. 大学， 2021 （15）：120-122.
[3] 赵开新，吕书波，孙冬，等.一流课程背景下的线上线下混合式教学探索――以“HCNA-云计算基础”课程为例[J].无线互联科技，2021，18（19）：152-153.
[4] 阎群，李擎，崔家瑞，等.新工科背景下实践类课程混合教学模式研究[J].实验技术与管理，2021，38（1）：198-201.
[5] 宋焱宏.云计算与虚拟化课程的网络教学方法[J].电脑知识与技术，2021，17（16）：125-126，128.
[6] 刘强，彭娜.基于“超星直播+学习通”的在线教学示范[J].大学化学，2020，35（5）：38-43.
[7] 石建国，刘涛，修宇，等.云计算课程在线教学策略及实践探析[J].计算机教育，2020（9）：34-38.
【通联编辑：王力】
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