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摘 要： 文章阐述了长春工业大学云在线平台的架构设计，以及基于实验教育云平台的SPCOE和ECOE实验教学模式。为促进高校基于教育云平台的智慧实验教学改革，提供了一种新的方案。
关键词： 教育云; 智慧实验; 教学模式; 云在线平台; 增强型云在线实验
中图分类号：TP393.05-4;G642.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2021）08-130-03
Reform and practice of intelligent experiment teaching based on cloud online platform
Sun Huiran， Ying Hongxia， Wang Hongmei
（School of Computer Science and Engineering of Changchun University of Technology， Changchun， Jilin 130012， China）
Abstract： This paper describes the architecture of the cloud online platform of Changchun University of Technology， and expounds the SPOCE and ECOE experiment teaching modes based on the cloud platform of experiment education， which provide a new scheme for promoting the reform of intelligent experiment teaching based on education cloud platform in colleges and universities.
Key words： education cloud; intelligence experiment; teaching mode; cloud online platform; ECOE
0 引言
《教育信息化十年發展规划（2011—2020年）》明确提出：“充分整合现有资源，采用云计算技术，形成资源配置与服务的集约化发展途径，构建稳定可靠、低成本的国家教育云服务模式。面向全国各级各类学校和教育机构，提供公共存储、计算、共享带宽、安全认证及各种支撑工具等通用基础服务，支撑优质资源全国共享和教育管理信息化[1]。”自此，利用云计算技术建设“教育云”平台，形成资源配置优化和教育的信息化，已逐步成为教育界的共识。
由长春工业大学计算机科学与工程学院的科研团队设计的云在线实验教学平台由2018年9月正式投入计算机专业的实验教学。利用云在线实验教学平台，创新了实验教学模式并应用于实验教学实践，取得了良好的实验教学效果，使学生的程序设计能力得到了提升[2]。
1 云在线实验教学平台的设计
1.1 云在线实验教学平台的设计原则
⑴ 可行性
云在线实验教学平台的设计，要保证平台是真实可行的，要确保平台研发成功后能够被使用者使用。这就要求在平台的研发过程中所选用的平台开发语言、核心技术要谨慎的考虑，使研发出来的平台具有可行性和可使用性。
⑵ 可操作性强，界面友好
在研发过程中，研发者要征求学生和老师的现实教学需求，平台的设计要力争满足功能实用，可操作性强和界面友好的特点，避免平台操作流程过于复杂，难以满足师生需求，从而影响教学效果。
⑶ 可拓展性
在这个与时俱进的时代里，研发者应考虑到平台的可拓展性。一个好的智慧实验教育云平台，应根据知识的迭代更新和学生的学习需求来不断对自身的功能进行拓展和完善。这要求设计者充分利用人工智能技术设计一个可拓展性良好的实验教育平台，实现资源的智慧管理和智慧整合。
⑷ 安全性
因为本平台是面向广大师生提供服务的，必须保证平台的安全性。因此，在设计者在设计过程中，要根据用户的不同权限加以区分，并设计必要的加密算法避免实验教育云平台遭受不明黑客的攻击，从而造成云平台的瘫痪和重要数据的丢失。
1.2 云在线实验教学平台的设计
在详细描述了云在线实验教育云平台原则的基础上，结合我校计算机专业的实验教学情况，对云在线实验教学平台进行功能设计和架构设计，具体如图1所示。
本平台采用基于B/S架构，即浏览器/服务器模式。在表示层，在网络连通的条件下，只需若干台装有浏览器的计算机从业务逻辑层请求相关的功能，在浏览器端生成虚拟实验环境的网页即可。业务逻辑层主要从数据库服务器中存储的数据进行分析和处理，实现实验资源上传功能、实验练习功能、实验题目测验功能、实验报告提交功能和实验查重功能。数据持久层主要负责数据存储服务，根据浏览器端用户的请求和操作，调用相应的业务逻辑层功能对数据进行处理，将处理后的数据存储到数据库服务器，并将处理的数据回传到浏览器端。
2 创新实验教学模式
2.1 设计SPCOE实验教学模式
借鉴SPOC（Small Private Online Course小规模限制性在线课程）[3-5]成功教学案例，提出了SPCOE实验教学模式。SPCOE是Small Private and Cloud Online Experiment的缩写，中文的意思是小规模限制性云在线实验。Small这里的小规模是指几十人到几百人，Private是指申请者参与云实验的限制性准入条件。Cloud Online Experiment，这里的云实验是指利用本课题所设计的云在线实验教学平台。SPCOE实验教学模式主要是利用云在线实验平台，针对围墙内的大学生进行设置，是一种结合了课堂实验教学与云在线实验教学的混合式实验学习模式。SPOC的参加者需要具有很强自制能力，在规定的时间内完成课程。而以班级为单位进行的SPCOE实验教学模式，对于学习能动性不强的学生而言，具有一定的约束作用，也能达到与SPOC相同的实验教学效果。 2.2 设计ECOE实验教学模式
ECOE是Enhanced Cloud Online Experiment的缩写，翻译成中文就是增强型云在线实验。增强性云在线实验教学模式是指在SSCOE实验教学的基础实验教学上增加一定的实验学时量，学生利用实验教育云平台完成具有一定难度和复杂度的实验内容。增强性云在线实验教学模式的设置是为了提高学生的程序设计综合能力。
3 结束语
本云在线实验教学平台可以实现各类程序设计语言实验环境的在线布署，平台自2019年9月开始对在校师生提供云在线实验教学服务。平台的使用，在师生中得到了良好的实验教学评价，也提升了学生做实验的兴趣和編程能力。总结长春工业大学计算机学院的云在线平台的智慧实验教学的改革与实践的成功经验共有两点：一是设计并实现了适合学校实验教学情况的云在线平台，使平台具有很强的可操作性和推广价值;二是设计了SPCOE实验教学模式和ECOE实验教学模式，小规模限制性云在线实验教学模式有利于学生夯实自身的基础程序设计能力，而增强型云在线实验教学模式是刻意提升学生编程能力，实现学生的编程能力从金字塔底端提升到金字塔顶端的蜕变。综上所述，以我校长春工业大学为例，基于云在线平台的智慧实验教学的成功改革和实践，为为促进高校基于教育云平台的智慧实验教学改革，提供一种新的方案。
参考文献（References）：
[1] 王磊磊.基于教育云平台的高效课堂教学实践[J].中国教师，2019.8：93-95
[2] 陈婧，梁法春，曹学文，张树文.油气储运国家级示范中心“云实验室”建设初探[J].实验室研究与探索，2014.33（12）：139-142
[3] 陈芳，何进，端木德强，王莉，陈雯莉.小规模限制性在线课程（SPOC）模式在微生物学教学中的实践与探索[J].微生物学通报，2020.47（4）：1087-1094
[4] 冯健文，林璇，林培瑜.SPOC混合教学模式下的课程重构——以微格教学课程为例[J].中国教育技术装备，2019.20：4-8
[5] 胡骏.探究SPOC模式在高职计算机文化基础课程中的应用[J].通讯世界，2017.4：227-228
收稿日期：2021-03-06
基金项目：吉林省教育科学“十三五”规划2020年度课题“高校计算机专业实验教育云平台和智慧实验教学的创新设计与实践研究”（GH20104）
作者简介：孙慧然（1983-），女，吉林长春人，硕士，实验师，主要研究方向：机器学习。
关键词： 教育云; 智慧实验; 教学模式; 云在线平台; 增强型云在线实验
中图分类号：TP393.05-4;G642.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2021）08-130-03
Reform and practice of intelligent experiment teaching based on cloud online platform
Sun Huiran， Ying Hongxia， Wang Hongmei
（School of Computer Science and Engineering of Changchun University of Technology， Changchun， Jilin 130012， China）
Abstract： This paper describes the architecture of the cloud online platform of Changchun University of Technology， and expounds the SPOCE and ECOE experiment teaching modes based on the cloud platform of experiment education， which provide a new scheme for promoting the reform of intelligent experiment teaching based on education cloud platform in colleges and universities.
Key words： education cloud; intelligence experiment; teaching mode; cloud online platform; ECOE
0 引言
《教育信息化十年發展规划（2011—2020年）》明确提出：“充分整合现有资源，采用云计算技术，形成资源配置与服务的集约化发展途径，构建稳定可靠、低成本的国家教育云服务模式。面向全国各级各类学校和教育机构，提供公共存储、计算、共享带宽、安全认证及各种支撑工具等通用基础服务，支撑优质资源全国共享和教育管理信息化[1]。”自此，利用云计算技术建设“教育云”平台，形成资源配置优化和教育的信息化，已逐步成为教育界的共识。
由长春工业大学计算机科学与工程学院的科研团队设计的云在线实验教学平台由2018年9月正式投入计算机专业的实验教学。利用云在线实验教学平台，创新了实验教学模式并应用于实验教学实践，取得了良好的实验教学效果，使学生的程序设计能力得到了提升[2]。
1 云在线实验教学平台的设计
1.1 云在线实验教学平台的设计原则
⑴ 可行性
云在线实验教学平台的设计，要保证平台是真实可行的，要确保平台研发成功后能够被使用者使用。这就要求在平台的研发过程中所选用的平台开发语言、核心技术要谨慎的考虑，使研发出来的平台具有可行性和可使用性。
⑵ 可操作性强，界面友好
在研发过程中，研发者要征求学生和老师的现实教学需求，平台的设计要力争满足功能实用，可操作性强和界面友好的特点，避免平台操作流程过于复杂，难以满足师生需求，从而影响教学效果。
⑶ 可拓展性
在这个与时俱进的时代里，研发者应考虑到平台的可拓展性。一个好的智慧实验教育云平台，应根据知识的迭代更新和学生的学习需求来不断对自身的功能进行拓展和完善。这要求设计者充分利用人工智能技术设计一个可拓展性良好的实验教育平台，实现资源的智慧管理和智慧整合。
⑷ 安全性
因为本平台是面向广大师生提供服务的，必须保证平台的安全性。因此，在设计者在设计过程中，要根据用户的不同权限加以区分，并设计必要的加密算法避免实验教育云平台遭受不明黑客的攻击，从而造成云平台的瘫痪和重要数据的丢失。
1.2 云在线实验教学平台的设计
在详细描述了云在线实验教育云平台原则的基础上，结合我校计算机专业的实验教学情况，对云在线实验教学平台进行功能设计和架构设计，具体如图1所示。
本平台采用基于B/S架构，即浏览器/服务器模式。在表示层，在网络连通的条件下，只需若干台装有浏览器的计算机从业务逻辑层请求相关的功能，在浏览器端生成虚拟实验环境的网页即可。业务逻辑层主要从数据库服务器中存储的数据进行分析和处理，实现实验资源上传功能、实验练习功能、实验题目测验功能、实验报告提交功能和实验查重功能。数据持久层主要负责数据存储服务，根据浏览器端用户的请求和操作，调用相应的业务逻辑层功能对数据进行处理，将处理后的数据存储到数据库服务器，并将处理的数据回传到浏览器端。
2 创新实验教学模式
2.1 设计SPCOE实验教学模式
借鉴SPOC（Small Private Online Course小规模限制性在线课程）[3-5]成功教学案例，提出了SPCOE实验教学模式。SPCOE是Small Private and Cloud Online Experiment的缩写，中文的意思是小规模限制性云在线实验。Small这里的小规模是指几十人到几百人，Private是指申请者参与云实验的限制性准入条件。Cloud Online Experiment，这里的云实验是指利用本课题所设计的云在线实验教学平台。SPCOE实验教学模式主要是利用云在线实验平台，针对围墙内的大学生进行设置，是一种结合了课堂实验教学与云在线实验教学的混合式实验学习模式。SPOC的参加者需要具有很强自制能力，在规定的时间内完成课程。而以班级为单位进行的SPCOE实验教学模式，对于学习能动性不强的学生而言，具有一定的约束作用，也能达到与SPOC相同的实验教学效果。 2.2 设计ECOE实验教学模式
ECOE是Enhanced Cloud Online Experiment的缩写，翻译成中文就是增强型云在线实验。增强性云在线实验教学模式是指在SSCOE实验教学的基础实验教学上增加一定的实验学时量，学生利用实验教育云平台完成具有一定难度和复杂度的实验内容。增强性云在线实验教学模式的设置是为了提高学生的程序设计综合能力。
3 结束语
本云在线实验教学平台可以实现各类程序设计语言实验环境的在线布署，平台自2019年9月开始对在校师生提供云在线实验教学服务。平台的使用，在师生中得到了良好的实验教学评价，也提升了学生做实验的兴趣和編程能力。总结长春工业大学计算机学院的云在线平台的智慧实验教学的改革与实践的成功经验共有两点：一是设计并实现了适合学校实验教学情况的云在线平台，使平台具有很强的可操作性和推广价值;二是设计了SPCOE实验教学模式和ECOE实验教学模式，小规模限制性云在线实验教学模式有利于学生夯实自身的基础程序设计能力，而增强型云在线实验教学模式是刻意提升学生编程能力，实现学生的编程能力从金字塔底端提升到金字塔顶端的蜕变。综上所述，以我校长春工业大学为例，基于云在线平台的智慧实验教学的成功改革和实践，为为促进高校基于教育云平台的智慧实验教学改革，提供一种新的方案。
参考文献（References）：
[1] 王磊磊.基于教育云平台的高效课堂教学实践[J].中国教师，2019.8：93-95
[2] 陈婧，梁法春，曹学文，张树文.油气储运国家级示范中心“云实验室”建设初探[J].实验室研究与探索，2014.33（12）：139-142
[3] 陈芳，何进，端木德强，王莉，陈雯莉.小规模限制性在线课程（SPOC）模式在微生物学教学中的实践与探索[J].微生物学通报，2020.47（4）：1087-1094
[4] 冯健文，林璇，林培瑜.SPOC混合教学模式下的课程重构——以微格教学课程为例[J].中国教育技术装备，2019.20：4-8
[5] 胡骏.探究SPOC模式在高职计算机文化基础课程中的应用[J].通讯世界，2017.4：227-228
收稿日期：2021-03-06
基金项目：吉林省教育科学“十三五”规划2020年度课题“高校计算机专业实验教育云平台和智慧实验教学的创新设计与实践研究”（GH20104）
作者简介：孙慧然（1983-），女，吉林长春人，硕士，实验师，主要研究方向：机器学习。