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基于工作過程的信息技術(shù)資源共享課程建設(shè)研究

2014-09-18 20:03李鋒
職業(yè)教育研究 2014年9期
關(guān)鍵詞:虛擬實驗室虛擬技術(shù)工作過程

李鋒

摘要:以建設(shè)省級資源共享課程“網(wǎng)絡(luò)攻防與安全”為例,對高職院校資源共享課程建設(shè)現(xiàn)狀、難點和不足進行專題分析,并提出相應(yīng)解決方案。課程基于企業(yè)真實、典型的工作任務(wù),并結(jié)合多媒體和多種虛擬技術(shù)構(gòu)建立體化教學(xué)資源,并建立通用、統(tǒng)一的課程建設(shè)平臺,促進資源共享課程建設(shè),加大課程受眾范圍和深度,充分發(fā)揮其示范作用和輻射作用。

關(guān)鍵詞:工作過程;精品資源共享課程;虛擬技術(shù);虛擬實驗室

中圖分類號:G712 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-5727(2014)09-0160-05

精品資源共享課程建設(shè)意義

信息技術(shù)資源共享課程以其開放學(xué)習(xí)、資源共享、知識公益的理念特色和基于互聯(lián)網(wǎng)和多媒體信息技術(shù)的綜合應(yīng)用,逐漸成為國內(nèi)外教育發(fā)展和改革的趨勢。在高職院校中推動資源共享課程建設(shè),建立統(tǒng)一開放資源共享平臺,充分運用多媒體和多種虛擬技術(shù)重構(gòu)立體化教學(xué)資源,擴大優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享范圍和深度,促進優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的合理利用與均衡發(fā)展,具有十分重要的理論價值和研究意義。

(一)有利于整合多方優(yōu)質(zhì)資源,發(fā)揮資源最大利用效益

在高職院校中加大資源共享課程建設(shè),構(gòu)建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源開放與共享機制,有利于整合多方優(yōu)質(zhì)資源,促進資源合理分配,發(fā)揮資源最大利用效益。高職院校教學(xué)資源分散性、孤立性和不規(guī)范性將直接影響到資源的使用效益。通過構(gòu)建統(tǒng)一的信息技術(shù)資源共享課程建設(shè)平臺,實現(xiàn)教學(xué)資源開放與共享機制,可以將不同高職院校、行業(yè)企業(yè)之間的優(yōu)質(zhì)資源進行合理化組織、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和規(guī)范化管理,通過云搜索和云共享技術(shù)擴大優(yōu)質(zhì)資源共享范圍和深度,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的有效聚集與廣泛共享,促進資源合理分配,提高高職院校資源的組織性、共享性和利用率。

(二)有利于促進校企合作

通過與企業(yè)構(gòu)建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,共建資源共享課程,有利于加強校企雙向互動,促進校企合作,體現(xiàn)高職教育與企業(yè)需求的一致性。職業(yè)院校與行業(yè)企業(yè)之間由于缺乏溝通時間和渠道,行業(yè)高速技術(shù)革新難以及時準(zhǔn)確地反映到職業(yè)教學(xué)之中,很難實現(xiàn)職業(yè)教學(xué)與企業(yè)工作任務(wù)的匹配。通過與行業(yè)企業(yè)共建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,將企業(yè)真實、典型的工作任務(wù)融合于資源共享課程建設(shè)之中,可以消除職業(yè)教育與企業(yè)之間的隔閡與距離,實現(xiàn)職業(yè)教育人才培養(yǎng)與企業(yè)人才需求的無縫銜接。

(三)有利于消除學(xué)校之間觀念孤島、信息孤島、資源孤島和市場孤島效應(yīng)

在高職院校中加大資源共享課程建設(shè),有利于消除學(xué)校之間觀念孤島、信息孤島、資源孤島和市場孤島效應(yīng),縮小地區(qū)教學(xué)資源貧富差距,提升整體辦學(xué)實力。目前,各高職院校經(jīng)過教材建設(shè)、課程建設(shè)、教學(xué)資源庫建設(shè)等,都各自積淀了部分優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,但由于閉關(guān)自守和標(biāo)準(zhǔn)不一,在信息化網(wǎng)絡(luò)中反而成為資源信息孤島。通過推動資源共享課程建設(shè),建立資源共享統(tǒng)一平臺,整合共享學(xué)校間優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,可以縮小地區(qū)間教學(xué)資源貧富差距,消除信息孤島效應(yīng),提升高職院校整體辦學(xué)實力。

資源共享課程建設(shè)現(xiàn)狀和問題

我國資源共享課程建設(shè)大體經(jīng)歷兩個階段。第一階段:國家級精品課程建設(shè)。2003年啟動國家級精品課程建設(shè),形成了國家級、省(市)級、校級三級精品課程體系。為提高精品課程教學(xué)資源使用率,監(jiān)督精品課程運行情況,2008年建立國家精品課程資源中心,涵蓋文化、科學(xué)、歷史、藝術(shù)等各個領(lǐng)域。第二階段:國家級資源共享課程建設(shè)?!笆濉逼陂g,教育部計劃支持建設(shè)350門左右精品資源共享課程,將分兩批開展教育部批準(zhǔn)建設(shè)的原精品課程轉(zhuǎn)型升級為精品資源共享課評審遴選工作。2012—2014年,通過立項建設(shè)方式,重點建設(shè)200門適應(yīng)教改發(fā)展需要和反映教改成果的精品資源共享課程。2014—2015年,通過遴選準(zhǔn)入方式,選拔100門能夠反映區(qū)域特點并具有教師教育特色的新課程。

盡管我國高職院校信息技術(shù)資源共享課程建設(shè)取得了突飛猛進發(fā)展,但同時也存在一些問題。一是大多數(shù)高職院校對如何整合、共享、管理和監(jiān)督這些課程,如何發(fā)揮其示范性和輻射作用,企業(yè)如何參與共建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,課程如何利用多媒體和虛擬化技術(shù),如何實現(xiàn)教學(xué)資源云共享等缺乏清晰思路和實踐經(jīng)驗。二是目前資源共享課程建設(shè)水平參差不齊,可共享的教學(xué)資源形式簡單,課程開放共享范圍和深度不夠,低水平重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象嚴重。三是資源共享課程建設(shè)缺少行業(yè)企業(yè)參與,學(xué)校獨自開發(fā)的教學(xué)資源與企業(yè)實際脫節(jié),沒有基于真實的工作過程,導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生不能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展和需求,難以有效發(fā)揮資源共享課程示范性和輻射作用。

鑒于此,精品資源共享課程建設(shè)應(yīng)立足企業(yè),面向師生,服務(wù)社會,以基于企業(yè)真實、典型的工作任務(wù)融合于課程建設(shè)之中,并結(jié)合多媒體和多種虛擬技術(shù)構(gòu)建立體化教學(xué)資源,并由點帶面,從個性到共性中探索資源共享課程建設(shè)通用平臺、理論架構(gòu)和技術(shù)路線,形成可操作方案,促進社會優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源均衡發(fā)展與合理分配。

基于工作過程的設(shè)計思路

現(xiàn)以“網(wǎng)絡(luò)攻防與安全”課程為例介紹基于工作過程的課程改革思路。本課程經(jīng)過多年改革和實踐,在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進行了深入探索和嘗試,完成了學(xué)科系統(tǒng)化教學(xué)向基于工作過程的課程改革,設(shè)計思路如圖1所示。

首先,由IT行業(yè)為引領(lǐng),配合銳捷網(wǎng)絡(luò)大學(xué)和企業(yè)制定的“網(wǎng)絡(luò)安全工程師職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”,并與專家座談,進行職業(yè)分析,準(zhǔn)確把握企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)人員的要求。

然后,對具體崗位進行分析,確定“崗位職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”,并確定典型工作任務(wù),把網(wǎng)絡(luò)安全管理崗位細分為網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險評估、網(wǎng)絡(luò)安全管理、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)、入侵檢測與定位、網(wǎng)站安全配置、系統(tǒng)漏洞分析。

在確定工作崗位后,對典型工作任務(wù)進行細化,制定“人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”,確定網(wǎng)絡(luò)攻防課程的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。

按照基于真實工作過程的教學(xué)模式,由行業(yè)專家和相關(guān)企業(yè)共同指定課程標(biāo)準(zhǔn)和課程設(shè)計。在具體課程開發(fā)中以實際工程項目為導(dǎo)向組織教學(xué),結(jié)合企業(yè)實習(xí)、頂崗鍛煉方式,走工學(xué)結(jié)合、工學(xué)交替之路。

本課程全面采用理實一體化教學(xué)模式,以實際工作任務(wù)為載體,以網(wǎng)絡(luò)入侵為手段,以安全防范為目的,靈活采用多種教學(xué)方法對課程內(nèi)容進行整合,再現(xiàn)公安機關(guān)偵察網(wǎng)絡(luò)犯罪和網(wǎng)絡(luò)管理人員排除安全隱患,優(yōu)化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實際工作過程。

建設(shè)平臺與課程資源開發(fā)

資源共享課程建設(shè)平臺由實訓(xùn)平臺、虛擬課本、原理仿真、虛擬實驗室、在線考試和虛擬社區(qū)六大模塊組成。

(一)基于工作過程的實訓(xùn)平臺

實訓(xùn)平臺模塊基于ASP.Net和SQL Server,界面設(shè)計采用DIV+CSS+Flash。學(xué)生在實訓(xùn)平臺可以在線瀏覽工作任務(wù),下載工作軟件,模擬工作環(huán)境,瀏覽全課程錄像,進行在線遠程實訓(xùn)、提交實驗報告等。實訓(xùn)平臺資源與銳捷網(wǎng)絡(luò)公司共同開發(fā),基于企業(yè)真實的工作過程,采用攻防角色轉(zhuǎn)換式教學(xué),設(shè)計“先攻再防,攻中有防,攻防結(jié)合”的工作情境,讓學(xué)生在攻擊中尋求解決方案,由攻擊中掌握防范策略,從攻擊中汲取管理經(jīng)驗,起到舉一反三的作用。每個完整工作任務(wù)都以課程為主線,以學(xué)生為中心,由任務(wù)感知、技能目標(biāo)、技術(shù)理論、技術(shù)實踐、技能拓展、任務(wù)評價六個環(huán)節(jié)組成,培養(yǎng)學(xué)生分析處理問題的能力。基于工作過程的實訓(xùn)平臺如圖2所示。

(二)虛擬課本與原理仿真

虛擬課本和原理仿真模塊采用Flash動畫實現(xiàn)。Flash是Macromedia公司推出的交互式矢量圖和Web動畫的標(biāo)準(zhǔn),廣泛應(yīng)用于網(wǎng)頁動畫設(shè)計。虛擬課本將現(xiàn)實中的課本制作成Flash動畫,利用鼠標(biāo)和數(shù)據(jù)庫模擬翻頁效果和電子書簽,可以實現(xiàn)在線瀏覽,快速定位,網(wǎng)上傳閱等功能;原理仿真將晦澀理論以生動形象的Flash動畫展現(xiàn),仿真網(wǎng)絡(luò)運行機制,闡述工作原理,再現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全維護過程。虛擬課本與原理仿真動畫效果如圖3所示。

(三)虛擬實驗室

實驗?zāi)K 虛擬實驗室模塊包含“系統(tǒng)安裝與維護實驗室”、“思科PIX防火墻安全實驗室”、“思科虛擬專網(wǎng)安全實驗室”、“DOS入侵命令虛擬平臺”等七大虛擬仿真實驗。虛擬設(shè)備采用與現(xiàn)場設(shè)備一致的配置內(nèi)容,基于企業(yè)真實、典型的工作任務(wù)讓學(xué)生迅速掌握現(xiàn)場工程要求。

開發(fā)平臺和架構(gòu) 虛擬實驗室平臺采用B/S三層架構(gòu)。B/S是一種基于 Web 的三層體系架構(gòu),是一種“瘦客戶端胖服務(wù)器”模式。它由瀏覽器、Web 服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。服務(wù)端虛擬件提供編寫好的Java類文件用于仿真網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置算法,如生成樹算法、路由選擇、防火墻過濾規(guī)則等。算法組件經(jīng)JavaBean封裝,后存放在服務(wù)端設(shè)備組件數(shù)據(jù)庫。服務(wù)端設(shè)備組件庫存儲JavaBean組件注冊的XML文件,用于存儲虛擬實驗的XML文件。客戶端通過Web瀏覽器嵌入Java Applet和Flash模擬人機互動配置過程,調(diào)用JavaBean組件生成實驗配置結(jié)果和報告提交給客戶端瀏覽器。虛擬實驗室三層體系架構(gòu)如圖4所示。

虛擬場景繪制 系統(tǒng)前臺采用VRML結(jié)合3D Max繪制虛擬實驗場景。VRML是一種三維造型和渲染圖形描述語言,具有分布性、通用性、交互性和易擴展性等優(yōu)點。它用文本信息描述三維場景,文本信息通過Web傳輸由瀏覽器解釋生成三維場景。VRML使用純文本描述場景,生成的數(shù)據(jù)量很小,適合網(wǎng)絡(luò)傳輸,但是在描述復(fù)雜三維物體時,VRML執(zhí)行效率和可靠性低,因此在繪制復(fù)雜場景(如桌椅、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)和其他實驗器材時采用3DMAX建模,生成*.wrl文件,再用文本對 VRML場景進行描述,結(jié)合Flash在瀏覽器中輸出虛擬場景。用戶可以通過鍵盤在封閉場景內(nèi)以第一人稱視覺進行虛擬實驗,如開啟服務(wù)器、設(shè)備接線、敲擊桌面鍵盤等。虛擬場景效果如圖5所示。

虛擬設(shè)備的人機交互過程 Flash作為交互式矢量圖和 Web 動畫的標(biāo)準(zhǔn),其腳本語言開發(fā)出的動畫效果具有很強的交互性,特別適合模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置過程中的人機互動過程。用戶通過瀏覽器配置界面對虛擬設(shè)備進行配置,輸入的配置命令經(jīng)JavaBean組件返回計算結(jié)果,并經(jīng)Flash制作成圖形元件。圖形元件既可以是靜態(tài)圖像,也可以是可重復(fù)使用的動畫片段(重復(fù)使用的片段如用于模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的啟動過程)。在Flash中,用戶輸入命令和執(zhí)行按鈕元件本質(zhì)上是一樣的,通過對影片剪輯添加動作腳本實現(xiàn)人機交互操作,從而仿真網(wǎng)絡(luò)設(shè)備人機交互的配置過程,如圖6所示。

虛擬實驗室優(yōu)點 虛擬實驗室相對傳統(tǒng)實驗室而言,具有以下優(yōu)點:(1)虛擬實驗室能模擬真實設(shè)備工作過程,能極大地解決實驗室設(shè)備匱乏、建造維護成本過高等問題。(2)虛擬實驗室不受時間、地點、實驗設(shè)備限制,為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供仿真實驗平臺,激發(fā)學(xué)生興趣,提高動手能力。(3)用戶只要通過瀏覽器接入即可進行在線實驗,如定制網(wǎng)絡(luò)拓撲、模擬網(wǎng)絡(luò)入侵、配置實驗設(shè)備、查閱幫助信息、保存實驗數(shù)據(jù)等,圖形化實驗結(jié)果使得虛擬實驗具有良好的交互性、實時性和靈活性。

(四)在線考試模塊

在線考試子模塊針對每個教學(xué)情境建立測試系統(tǒng),能有效及時地檢驗學(xué)生知識技能掌握的程度,促進學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。題庫涵蓋網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)攻防、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并將行業(yè)考證納入最新題庫。

(五)社區(qū)論壇模塊

社區(qū)論壇為學(xué)生提供在線提問、發(fā)表見解、交流互動的社區(qū)平臺,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新思維,也讓教師可以更深入地了解學(xué)生,接觸學(xué)生。用戶注冊賬號后可以在相關(guān)版面發(fā)布帖子,進行回復(fù),并與其他學(xué)生或教師進行私下交流。

我們通過建設(shè)省級精品資源共享課程“網(wǎng)絡(luò)攻防與安全”,由點帶面,從個性到共性探索基于工作過程的信息技術(shù)資源共享課程建設(shè)平臺、理論架構(gòu)和技術(shù)路線,形成可操作方案,擴大課程受眾范圍和深度,充分發(fā)揮其示范作用和輻射作用,促進社會優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源均衡發(fā)展與合理分配,為高職院校建設(shè)資源共享課程提供參考和借鑒。

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(責(zé)任編輯:謝良才)

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(責(zé)任編輯:謝良才)

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(責(zé)任編輯:謝良才)

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