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一、智慧教學環境與

SPOCs雖然經過多年的教育信息化的基礎建設，但目前很多課程網絡教學平臺仍側重于“回憶、理解和應用”這種“低階認知”目標的培養，缺乏培養學習者“分析、評價和創造”等“高階認知”目標機制，尚未達到“教育現代化”的高度。因此，建設適合教育現代化需求的新型教學環境是形勢的必然。

1．智慧教學環境概述。根據課程與教學論的觀點，課堂的含義包括三個層次：一是傳統意義上的教室，二是學校的課堂教學活動，三是課程與教學活動的綜合體。這三個層次是一種遞進的關系。其中，教室是一種物理環境，支撐課程的實施。對于教育信息化的教室環境，應該是一種可以優化教學內容的呈現、便利學習資源的獲取、促進課堂交互的開展，具有情境感知和環境管理功能的新型教室，是一種多媒體技術和網絡教室有機結合的產物。我們把這種教室稱為“智慧教室”。把智慧教室延伸到智慧教學環境，不單是教學形態的變化，更是一種新的教學理念。簡單理解，智慧教學環境是一種智能化的教學場所。智慧教學環境包括內容呈現、資源獲取、及時互動、情境感知、環境管理五個維度。從本質上理解，智慧教學環境是一種信息化教學系統，它支持：校內的課內課外、校外的課內課外四個象限的教學，教師、學生與管理人員三種人員對象，探究試、情景式與遠程協作式三種場景環境，本科生、研究生、留學生與繼教生多種層次的學習者，虛擬與現實、在線與錄播的混合式教學模式。從直觀上理解，智慧教學環境是一種能夠識別學習者特征，感知學習情境，提供合適的學習資源與便利的互動工具；能夠自動記錄學習者學習過程和測評學習成果的學習場所，實現物理環境與虛擬環境的融合，更好支持和服務學習者自主學習。實際上智慧教學環境就是支持人、技術、環境和資源等維度之間的高互動的學習空間。智慧教學環境一般由教學資源、應用模塊、云業務管理、服務器集群組與交互管理、基礎設施、學習終端等幾部分組成。其中教學資源包括互聯網上的信息資源、“云平臺”資源和校園網上的資源，學習終端包括PC機、筆記本、智能手機等。在智慧教學環境中，師生之間是一種平等的、交互的關系；教學資源是由老師與學習者共同構建與使用，是一種動態的組織，它保存在局域網中、“內網”的平臺上、甚至保存在“云”上。

2．SPOCs環境。SPOCs（SmallPrivateOnlineCourses，小規模專屬在線課程）是相對MOOCs而言的小規模專屬在線課程。它有兩個顯著特點：一是課程規模較小，建設成本不高；學習人數有限制，滿足一定條件的申請者經過篩選才能參與課程學習，保證學習者能得到老師充分的指導。二是學習者在線學習不是唯一途徑，學生和教師還可以在實體課堂進行交流，能滿足學習者的不同需要。可見，SPOCs具有智慧教學環境的特征、MOOCs在線與自主學習的優點，也彌補了傳統課堂大班化與被動化學習的不足，對普通高校而言具有巨大的發展與應用空間。SPOCs環境是以建構主義學習理論為基礎，以網絡和通信技術為支撐，以個體課程為單位，以交互學習、協作學習和自主學習為主要學習方式，由學習者及其輔助者（包括教師、輔導者、管理者等）共同構成的一種學習環境。學習者是該環境的主體，教師對課程進行嚴謹的設計，提供豐富的課程資源與學習情境，能夠滿足學習者對課程進行交互學習、協作學習和自主學習。SPOCs環境具有對學習者的篩選功能，保證學習者的共同特征；對學習人數、用戶行為等都進行嚴格的管理，保障學習者得到充分的師生交流機會；記錄學習者的學習狀態，既能跟蹤學習者學習情況，也能保證學習評價的科學與公平［3］。SPOCs環境可采用三層體系結構：界面層、業務層與數據層，該結構有利于環境功能擴展與資源數據的增加，維護也方便。環境的框架結構如圖1所示［4］。圖1SPOCs環境框架結構

二、基于私有云智慧教學環境

1．私有云SPOCs環境。我們知道，云計算是一種服務；云存儲是從云計算的概念上延伸和發展而來的一個分支，是將存儲資源放到網絡上供存取的一種方案；私有云是相對于公有云來說的，其應用局限在一個區域。私有云SPOCs環境就是利用虛擬化、云存儲及云計算技術來實現教學與資源共享的私有云服務系統。私有云服務系統基本原理如圖2所示。私有云SPOCs環境既有云服務系統的基本功能，緩解學校信息化建設的投入壓力，也確保SPOCs小規模在線性與環境的智慧性。首先，利用開源云平臺構建私有云SPOCs環境基礎架構。在虛擬環境中，配置單點登錄服務器，提供“一站式服務”，便于教學資源共享；同時，減少無謂的頻繁登錄，減輕用戶對多組用戶名及密碼的記憶負擔，簡化用戶使用過程，提升用戶體驗；第二，在虛擬機集群中，部署基于HDFS的云計算平臺，增強平臺擴展性，有效整合零碎資源，延長舊設備使用壽命，極大地提高設備使用率；集中管理各項資源，拓寬資源共享渠道；同時，利用私有云業務調度、網絡管理技術，提高系統整體負載能力，使設備性能得到更好地發揮；第三，通過私有云自身的節點管理、存儲管理及容錯技術，實現穩定可靠的資源管理；第四，利用云計算與中間件技術，打造能支持臺式機、筆記本、平板電腦、手機、云計算虛擬終端等多類型終端的高兼容課程平臺，同時，提供移動二維碼、移動APP等無線接入方式，提升課程的可移動學習性；最后，提高平臺開放性與兼容性，使平臺能更好地支持語音、影像互動功能，使學習者在開放、互動的環境中形成良好地學習體驗。環境包括教學資源、互動交流、實驗系統和教學平臺等功能模塊，可分別進行資源存取、問題討論交流、操作實驗與在線測試等操作，還可以統計學生在論壇上的發帖次數，實時掌控學生的學習狀態；建立學習資料庫，共享學習心得與學習資源；方便展示作品及反饋信息，有助于學習者自主學習。環境具有實時性、互動性、開放性與共享性特點，學習者可以隨時隨地進行碎片式學習、實時互動交流，從而實現虛擬化的教與學。環境中“師生”實際上都是主體，他們的關系是平等的、相互的，都可以隨時發起話題、發表見解。

2．私有云SPOCs智慧環境下課程混合學習。混合學習是將傳統的面授教學與現代教學相互結合而構成的學習環境。混合學習是傳統教學模式與現代教學模式的一種結合，是各種學習理論和方法的混合，是實地學習環境和網絡學習環境的混合，也是不同的學習風格和學習方式的混合。私有云SPOCs智慧環境在大學計算機公共課程教學中應用優勢明顯，其中《大學計算機》課程內容多、面廣，涵蓋信息社會公民所需具備的計算機基本知識，其內容更新快、操作性強。該課程基于私有云SPOCs智慧環境進行混合學習，既能發揮教師引導、啟發和監控教學過程的主導作用，又能充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性和創造性，效果很好。智慧教學環境強調具備充足的課程資源與良好的互動機制。在私有云SPOCs智慧環境中，老師的主要任務是組織好教學資源，做好教學設計，提供真實的學習情境，進行良好的師生互動，引導學生進行自主學習，共同完成教學任務。老師在注重知識與技能傳授的同時，更要注重學習者學習能力、探究能力、合作能力與表達能力的培養。例如，我們把《大學計算機》課程內容劃分為“計算機基礎”、“網絡和多媒體”、“辦公自動化”與“程序與數據庫”四個相輔相成又相對獨立的四個模塊，然后對各模塊再按知識點細化為多個任務，對各任務制作10分鐘左右的小視頻、習題庫等學習資源，供學習者自主地、有選擇性進行學習。

在私有云SPOCs智慧環境中，自主學習、協作學習是學習的主流，打破班級式、封閉性學習方式，取而代之的是開放式、互動性的學習方式；環境中師生可以把大量的數據存儲在“云”中，沒有時空的限制。學生作為學習的主體，擁有各種數字化學習資源，如課程知識點小視頻、實驗系統操作練習問題包等，還可以通過網絡獲取豐富的電子資源。《大學計算機》課程的教學目標是掌握計算機知識與技能，對該課程資源進行模塊化管理，既方便教學資源的制作與組織，也有利于學生個性化、碎片式或翻轉式學習。學生可以在環境中充分利用所提供的各種學習資源、特別是各種操作任務資源，通過實驗系統進行操作練習與在線測試，以隨時檢驗學習效果，還可以方便地與師生進行交流互動，及時解決學習問題，獲得事半功倍的效果［6］。

三、結語

信息技術推動教育信息化進程及教學改革，也暴露了很多存在的問題。如普通高校教學資源緊缺，學生學習能力不足，課程網絡化建設滯后與教學模式陳舊等。基于云計算、具有智慧性學習特質的課程網絡教學環境的建設是教育信息化的必然，是精品開放課程目標的具體體現，它能夠很好地支持傳統與現代兩種教學模式。特別地，在該環境中進行大學計算機公共課程混合學習教學實踐，效果明顯。

作者：陳一明 單位：廣東石油化工學院 實驗教學部