付章杰，楊 柳

（南京信息工程大學 a.計算機與軟件學院；b.濱江學院，江蘇 南京 210044）

基于云服務的任務驅(qū)動式實踐課程教學設計研究

付章杰a，楊 柳b

（南京信息工程大學 a.計算機與軟件學院；b.濱江學院，江蘇 南京 210044）

云計算技術的發(fā)展為實踐課程教學提供了新技術和新方法。本文在建構主義理論的指導下，提出了一種新的基于云服務的任務驅(qū)動式實踐課程教學模式。借助于云計算技術，可以實現(xiàn)教學資源共享、學習任務分布式存儲和管理、學習過程實時跟蹤、個性化教學和學習、團隊協(xié)作學習。將本文所建議的教學模型應用到《TCP/IP協(xié)議編程》這門課程的實踐教學中，結(jié)果表明本文提出的方法極大地提高了教和學兩個方面的效果，滿足了理工科學生日益增加的實踐動手能力的要求，同時也提高了教師的實踐教學能力，擴展了教學空間。

云服務；任務驅(qū)動；教學設計；實踐教學

新技術的不斷發(fā)展和教學活動的不斷豐富給我們的實踐教學帶來了新的要求。教師教的能力和學生學的能力都需要提高。特別是云計算技術的大力發(fā)展，給實踐課程的教學提供了新的技術支持。另一方面，建構主義教學觀在當下的教學過程中越來越占有重要地位，以學生主動學習為主、教師輔助指導為輔的教學觀念深得人心，這就要求教師的教和學生的學必須進行改革，以適應新的教學要求。云計算技術可以為實踐課程的教學提供諸多便利，比如可以提供云存儲技術、任務分布式管理和計算技術、并行計算技術等。利用這些云服務，教師和學生可以實時或遠程進行實踐教學，便于任務的分解和學習進度管理，也有利于學生進行協(xié)作學習。任務驅(qū)動式的教學模式可以有效地提升學生學習的積極性，能夠一步步地滿足學生的求知欲望，并促進他們更加主動地學習和探索新的知識。本文在建構主義理論的指導下，結(jié)合云計算技術，針對實踐課程教學，提出了一種基于云計算服務的任務驅(qū)動式教學模式。經(jīng)過實踐檢驗，利用本文建議的模型不僅有效地提高了學生的學習效果，也提高了教師的教學能力，最大程度地使教學相長，互相促進。

一、任務驅(qū)動與云端服務

任務驅(qū)動是一種建構主義的教學理念，它強調(diào)以學生主動學習為主，主張把教學任務分解為一個個具體的小任務，學生通過完成一個個小任務，從而最終掌握整個學習任務。教師在任務驅(qū)動教學過程中主要發(fā)揮引導的作用，這不同于以往的以教師為主的教學法。由此可以看出任務驅(qū)動教學法的特點為：

1.以學生主動學習為主：由于任務被分解為一個個具體的小任務，學生在每一階段都是圍繞如何完全一個小任務而進行主動學習的，每個階段的小任務有一定難度，但不會超出學生主動學習的上限。學生經(jīng)過主動查閱資料和團隊配合，能夠順利完成任務，因此能夠很好地調(diào)動學生學習的積極性。

2.以教師引導為輔：任務的分解需要教師的精準判斷，根據(jù)學生的能力和教學目標的要求，把總目標任務分解為一個個學生能夠逐步實現(xiàn)的小目標和任務。同時在學生主動學習的過程中，教師還需要進行適當?shù)妮o導，以幫助那些需要解惑的學生，從而使得學習成績中下等的學生也能夠及時地完成任務，積累信心，獲得一定的成就感。

3.任務分解，有助于學生確立具體的學習目標和任務。通過任務分解，學生的學習目標被分解成一個個更為明確和具體的小任務、小目標，這也便于學生理解具體的任務，有利用學生掌握具體的學習內(nèi)容和采用具體的學習策略。任務分解也有利用教師理清思路，全程掌握整個教學過程，使得教學層次分明、漸入佳境，從而對教學任務的控制恰到好處。

由此可以看出，任務驅(qū)動教學法的過程為：（1）任務分解：確定具體目標，把總目標和任務逐步分解為一個個小目標和小任務。（2）學生主動學習：學生通過主動學習和查找資料，完成一個個具體的目標和任務。（3）教師引導：教師在學生主動學習過程中，適時進行輔導答疑，幫助學生成長。（4）任務總結(jié)與教師答疑：在完成一系列的小任務后，教師要適當?shù)剡M行總結(jié)，引導學生掌握全局，從而建立知識之間的聯(lián)系。實踐教學是一種主要強調(diào)學生實際動手能力的教學方式，以鍛煉學生的和實踐創(chuàng)新和積極主動性為目的。在實踐教學中引入任務驅(qū)動教學法，可以更好地幫助學生掌握實踐技能，鍛煉學生的動手能力和創(chuàng)造力。把任務驅(qū)動法引入實踐教學，其優(yōu)點可以總結(jié)為：（1）有利于培養(yǎng)學生的主動學習能力和積極進取心；（2）有利于把握整體，使不同程度的學生都能完成任務；（3）有利于滿足學生的求知欲望和動手操作的欲望；（4）有利于學生獲得成就感，使得學生愿意積極主動地學習，引起學生的興趣；（5）有利于鍛煉和開拓學生的創(chuàng)造能力。云計算是最近幾年興起的一種新技術，它能夠把所有的資源（包括計算資源和存儲資源）全部集中在云端進行統(tǒng)一管理和調(diào)度，從而大大減小客戶端的負擔。采用云計算技術可以減小用戶的存儲成本、計算成本，可以促進資源共享和利用，可以實現(xiàn)不同任務的協(xié)同工作、分布式計算和并行計算。因此在實踐教學中引入云計算服務可以大大提高實踐教學效果。在實踐教學中引入云計算服務的優(yōu)點可以總結(jié)為以下幾個方面：（1）教學資源共享：教師可以把教學資源進行共享；（2）學習任務分布式存儲和管理；（3）學習過程實時跟蹤；（4）個性化學習和教學；（5）團隊協(xié)作學習。

二、教學模型設計

借助于云計算提供的服務可以極大地改善實踐課程教學方式和方法，不僅便于教師指導課堂教學，還能有效地促進學生任務小組的協(xié)同學習。因此在云環(huán)境下，本文設計了一種基于任務驅(qū)動的實踐課程教學模型，如下圖1所示。該教學模型包括四個組成部分：學生任務小組、教師、云服務器、互聯(lián)網(wǎng)服務。

圖1 實踐課程教學模型

1.學生任務小組。建構主義理論認為學生是知識的主動建構者，是學習的主體，學生通過積極主動的學習可以構建內(nèi)在的知識結(jié)構，從而有效地掌握知識。教師是學習資源的提供者，是學習過程的跟蹤者，是學生學習的輔導者，在學生主動學習過程中起著輔助指導的作用。在云環(huán)境下，教師可以借助于云計算技術把教學任務分解為一個個具體的小任務，并且這些具體任務要滿足如下要求：（1）任務不能過于簡單或難度太大，以致學生很容易完成或很難完成，前者會造成學生學習的成就感降低，后者會增加學生學習的挫敗感；（2）學生任務小組能夠通過協(xié)作學習完成該目標；（3）學生任務小組在教師輔助指導下能夠完成該目標；（4）學生任務小組在借助于互聯(lián)網(wǎng)能夠加強和鞏固已完成的目標。實踐課程正式開始之前，教師要把學生分成不同的任務小組，學生任務小組的成立的原則如下：（1）任務小組成員數(shù)量4～6個適宜，過少不利于協(xié)作學習，過多容易造成互相推諉；（2）任務小組成員技能水平要平均分布，不能過于集中在較高一端，也不能集中在較低一端；（3）任務小組要設小組長一名，小組長要選擇責任心和阻止紀律觀念較強的人擔任；（4）任務小組要分工明確，每個成員都分配合理的任務，確保都能獲取一定的成就感。

2.云端服務。云端服務主要包括教學資源存儲、教學資源管理、學習進度和任務管理等。借助于先進的云計算技術不僅可以實現(xiàn)智能教學管理，而且可以讓學生了解最新的科技進展，開闊眼界，建立起與時俱進、終身學習的思想。教學資源云存儲：教師在上課之前把需要的教學資源、教學課件、素材等都上傳到云服務器，給每個任務小組分配一個授權用戶密鑰。每個小組都可以憑密鑰隨時登陸云服務器下載教學資源。借助于云服務器，教師就不需要每次都攜帶U盤、移動硬盤等工具，而且可以隨時隨地（在家里或辦公室）都可以上傳教學資源，甚至可以在出差過程中隨時錄制的教學資源（比如名師授課、專家講座、精品課程）實時上傳。學生也可以隨時登陸云服務器，利用授權秘鑰下載教學資源。當然，學生也可以上傳自己的作品或?qū)W習成果到云服務器，與大家分享。教學資源管理：教師可以登陸云服務器實時管理教學資源，包括在線編輯、修改、刪除教學內(nèi)容等。借助于云計算技術，教師可以隨時隨地登陸，并進行教學資源編輯與維護。在上課過程中，教師和學生都可以同時登陸云服務器，進行實時交流和在線資源傳輸。學習進度管理和學習任務管理：教師可以利用云計算技術，對學生的學生任務小組的學習進度進行遠程或?qū)崟r的管理，及時了解學生學習進展情況，實時監(jiān)控不同任務小組的具體進展，合理引導不同的任務小組向著最終目標邁進。利用云計算技術，教師可以及時地發(fā)現(xiàn)不同任務小組存在的困難，然后給予及時的輔導，也可以及時地發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀任務小組的完成情況，并重新分配他們新的任務，以使其獲得最大程度的成長。

3.教師輔助指導。在云計算環(huán)境下，教師借助于云端的管理信息，可以及時地發(fā)現(xiàn)不同任務小組的進展情況，并根據(jù)該情況，及時做出響應。對于進展緩慢的任務小組，教師可以通過兩個途徑進行輔導，一是在實踐教學課堂上，可以進行面對面的輔導，可以把原有的任務再次分解成多個小任務，并指導他們?nèi)绾伍_始第一步工作；二是在課下，教師可以借助云計算技術進行遠程輔助指導，借助于分布式計算和并行計算技術與小組的不同成員進行實時討論，并促使他們異地協(xié)同完成同一個任務。教師輔助指導的原則如下：（1）多關心兩端的學習任務小組，即進展最快的小組和進展最慢的小組。對于進展快的小組，可以及時布置新的任務，適當增加任務難度；對于進展較慢的小組，要及時進行輔導，或者把原有任務再次進行分解，使之逐漸追上平均水平。（2）教師輔助指導不宜把解決任務的全部方法告訴學生，要采用啟發(fā)式的教學方法，使學生能夠多動腦筋，積極主動地學習。（3）教師輔導應多采用課堂面對面授課方式，適當結(jié)合遠程輔導。

4.互聯(lián)網(wǎng)知識拓展。在教師和學生任務小組相互配合完成一定的實踐教學任務后，學生可以利用課余時間，借助于互聯(lián)網(wǎng)查詢擴展已掌握的知識，從而對已學知識進行復習、鞏固，內(nèi)化為較為穩(wěn)定的知識結(jié)構。然后，通過互聯(lián)網(wǎng)查詢相關知識后，學生可以開闊眼界，了解已有知識的擴展應用，熟悉知識如何轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力，掌握知識的應用規(guī)律，使其能夠與社會接軌，當他們走向社會時，能夠更好地服務社會。

教師借助于互聯(lián)網(wǎng)也可以擴展自己的知識領域，學習借鑒其他地方，甚至是國外的最新技術應用情況，從而更好地進行實踐授課，提高教師教的能力，從而間接地提高學生學的能力，最終實現(xiàn)教學相長，互有裨益。

三、實施

在實際教學過程中，我們將本文所建議的基于云服務的任務驅(qū)動式教學模型應用到具體《TCP/IP協(xié)議編程》這門實踐課程教學中，并觀察記錄教和學的全部過程，并對結(jié)果進行分析。任務分組：該課程班級學生人數(shù)65人，按照本文建議的分組原則，把他們分成11個小組，其中有11個小組為6人，一個小組為5人。每個小組設小組長一名，負責任務領取和監(jiān)督。云服務器建設與實施：利用學院已有的機房硬件設備，我們建立了一個小型的云服務平臺，該平臺有三臺Dell（戴爾）的高性能云存儲和計算服務器。在學期開始前，教師把所需的教學資源，包括課件、任務計劃書、教學視頻、作業(yè)、學生分組情況、編程基礎、難點教學視頻等資料全部上傳的云服務器，并配置學生登錄賬戶和任務管理系統(tǒng)。教師課堂教學與實時輔導：每一次實踐教學課堂上，教師和學生都先登錄云服務器進行實時在線連接，教師講解和演示本次實驗任務及步驟，進行啟發(fā)式教學。同時，教師可以利用課下時間，隨時登錄服務器關注學生進展情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，并進行輔助指導。再者，教師在課堂上也可以利用云服務任務管理系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)學生任務小組存在的問題，進行面對面的輔導。學生課堂練習與課下主動拓展相結(jié)合：學生在課堂上根據(jù)教師的任務要求，實時地完成任務，并進行協(xié)作學習，借助于云服務器可以及時反映遇到的困難，可以與其他小組進行討論，也可以與教師進行及時溝通。學生在課下，可以充分利用時間積極主動地查閱資料，繼續(xù)完成階段任務，所有任務的完成都是在云服務器上進行的，這有助于教師實時管理。

通過以上措施，經(jīng)過一個學期的實施，我們發(fā)現(xiàn)，采用任務驅(qū)動式的實踐教學方法，借助于云計算技術，大大提高了學生掌握實際知識的能力，具體表現(xiàn)如下：（1）與往屆學生相比，學生的平均實踐動手能力得到了很大的提升，這可以反映在畢業(yè)設計的質(zhì)量上，也就是實際編程能力得到了極大的提升。（2）學生的學習興趣和求知欲望得到了充分的挖掘，這體現(xiàn)在每一個任務小組的探索知識的欲望都比以往有了很大的提升，他們積極主動地請求任務，積極地表現(xiàn)自己，不斷追求新的高度。（3）學生成就感更強了，經(jīng)過一個個具體的小任務的完成，學生感到他們能夠通過一個個具體的小目標從而完成最終的目標，極大地增強了他們的成就感。（4）教師教的能力也得到了極大的提高，從而能夠滿足不斷變化的實踐課程教學要求。

通過本文提出的基于云計算服務的任務驅(qū)動式教學模式的實踐，對教師的教和學生的學兩個方面都進行了極大的改善，提高了實踐教學的效果，滿足了學生日益增加的實踐動手能力提高的要求。同時也提高了教師的實踐教學能力，擴展了教學空間。因此在我們?nèi)粘＝虒W過程中，特別是實踐課程的教學中，教師要特別重視新技術、新方法的借鑒和運用，在遵循一定教學規(guī)律的前提下，最大程度地提高學生實踐動手能力和創(chuàng)新能力，為實現(xiàn)自身的社會價值奠定基礎，最終更好地服務社會。

[1]劉銘.以在線學習活動為引領的開放教育教學設計嘗試[J].電化教育研究，2013，（6）：50-56.

[2]李松，張進寶，徐琤.在線學習活動設計研究[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2010，（4）：68-72.

[3]楊開城.教學設計技術-教師的核心專業(yè)技術[J].電化教育研究，2012，（8）：5-9.

[4]池水蓮，石娟.基于TPACK框架的大學物理實驗教學設計與應用[J].2012，22（8）：33-35.

[5]程巧換，付慧壇，張琳琪，等.“任務驅(qū)動教學法”在雙語教學中的應用探索[J].教學研究，2014，37（1）：78-80.

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1674-9324（2014）43-0145-03