关键词：虚拟机；网络；课程教学
中图分类号：TP393-4 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 09-0000-01
Virtual Machine Technology Application in the Computer Network Teaching Reform
Ke Jianbo
(Guangzhou HuaLi Science&Technolgy Vocational College,Zengcheng511325,China)
Abstract:The virtual machine technology as a highly effective computer teaching aids,has been widely used in the computer classroom teaching,the use of virtual machine technology to aid in computer teaching,can make effective use of existing resources to expand their horizons,increase Knowledge of students to solve the existing environment can not meet the needs of teaching and training issues.This article focuses on and explore the use of virtual machine technology for online course teaching a specific application.
Keywords:Virtual machine;Network;Teaching
一、虚拟机技术及常用的虚拟机软件
因为现代计算机技术的快速发展，以往的计算机学科教学已经无法满足教学的需求，计算计学科是实践性很强的学科，而目前高校计算机硬件设备与现实却无法匹配。这种现象主要表现在计算机网络教学硬件设备的更新速度十分缓慢，但是，我们都知道，计算机网络课程是一门集实践与操作为一体的课程，在计算机网络课堂教学中，教师应当带领学生通过组建多个不同的网络环境，不断提高学生的实践能力，这一过程中，就需要课堂上必须要有多个服务器、工作站、交换机、路由器等硬件设备。教师在计算机网络课堂的教学讲授中，如果仅仅是通过书本和PPT的讲稿是不能满足学生的需求的，这就需要教师在课堂教学中直观地向学生展示讲授的内容和网络操作的具体流程。所谓的虚拟机，就是独立运行于主机操作系统之外的离散的虚拟环境。在一台计算机中，有多少窗口就可以有多少虚拟机，在课堂教学中可以在任意一个窗口中加载一台虚拟机，同时在实体机上允许操作系统和应用程序在同一台虚拟机的内部进行独立运行，当然操作系统也可以在运行于桌面上的多台虚拟机之间，虚拟网络环境进行相互之间的有效切换，通过一个网络共享虚拟机、挂起和恢复虚拟机，就可以完成虚拟网络的构建，整个虚拟过程并不影响主机操作系统和应用程序的运行。
二、虚拟机网络环境的构建
在计算机课堂教学《计算机网络管理》课程中，通常都需要在一台实体机上同时打开多台虚拟机，对这台实体机的系统资源占用量非常大，在实际操作中也需要经常重新启动虚拟机，下面介绍一下虚拟机软件在计算机网络中的重要应用。
（一）构建过程。环境构建计算机网络教学中，虚拟机网络教学和实验环境的构建过程如下：
1.在一台实体机上安装虚拟机的软件，且保证这台实体机的正常运行。
2.课前十分钟提前启动课堂所需要用到的虚拟机，并且根据实际课堂教学的需要，在实体机上创建相应数量的虚拟机。
3.对虚拟机环境进行操作系统的重新安装与确认，这与在真实主机上的系统操作是完全相同的。
（二）注意事项。在计算机网络教学中，虚拟机网络教学和实验环境构建过程中，仍然有一些问题值得教学者多加注意：
1.如果一台实体机上没有安装网卡、或者已经安装好网卡但是并没有连接到网络，教师在课堂教学前有必要在实体主机上安装并配置Microsoft虚拟网卡，保证网络的连通。
2.在计算机网络课堂教学中，教师应当在课前有计划的准备虚拟网络中的虚拟机的数量，同时在一个硬盘的分区中，为每一台虚拟机的映像文件都准备好足够的硬盘空间，使得虚拟机的映像文件有处可循，保证虚拟机在课堂教学中的正常运行。
三、虚拟机技术在计算机网络课程教学改革中的应用
（一）网络环境优势利用虚拟机网络环境，无论是在本课程的教学中还是学生实验中都有其相当大的优势，可简单归纳以下几点：
1.在一台实体机上组建的一个虚拟机局域网络环境，这个网络的行为与真实的网络完全一样，而且不用担心虚拟网卡和虚拟交换机会因为固障而损坏，这样在课堂上教师就可以抛开真实网络中各种琐碎的硬件冲突的可能性与矛盾性，第一，在网络课堂教学中，学生可以专心于通过虚拟机网络研究物理网络的核心逻辑。第二，顺利实现了教师在课堂上对于局域网操作的成功演示，同时也便于教师对教学内容的安排。
2.每一台虚拟机，在宿主机上都是一个文件或者是文件夹。这样虚拟机就具有移动性与便携性两个特点，在网络课堂教学的管理的操作当中，还有一个非常有实践意义的特性：可扩展性，是指在计算机网络教学中，对于虚拟机的操作过程，主机可以非常方便地扩展网络上虚拟计算机的数量。
（二）在计算机网络课堂教学中，教师还应当注意以下的几个问题：
1.通过虚拟机技术构建的虚拟网络的行为与真实的网络环境完全相同，对于课堂的教学演示应当事先进行统筹计划，做好安排，哪些教学内容可以通过传统的PPT文档演示，哪些教学内容可以通过虚拟网络进行演示，以利于节约时间提高教学效率。
2.在课堂教学中如果启动的虚拟机比较多，那么就需要保证实体机的内存足够大而且屏幕也要足够大，同时因为屏幕上显示比较混乱，所以对虚拟机的名称的规划也显得十分重要，每一个虚拟机都要有自己的名称，方便课堂操作，也方便教师教学的管理。
四、结语
在计算机网络课堂教学改革中，通过在实体机上组建多个平行的虚拟机局域网络环境，学生可以在各自的计算机上完成网络课程教学中相应的实验内容，而教师也可以在虚拟网络环境中完成教学内容，这个由虚拟机构建的网络与真实的网络环境完全相同，弥补教学条件的不足，有效解决了网络设备的问题。
参考文献：
[1]王永平.虚拟机技术在网络课程教学中的应用[J].电脑知识与技术，2010，29
关键词：虚拟学习社区；课堂教学模式；高效；英语教学
[中图分类号]H319.3
[文献标识码]A
[文章编号]1006-2831（2014）02-0029-5 doi：10.3969/j.issn.1006-2831.2014.01.008
1 . 虚拟学习社区背景下英语传统课堂教学模式的突破
人类步入21世纪后，随着计算机和网络的普及，使用聊天室和论坛等工具结交朋友、讨论问题、组成社区、网上互动已成为时尚。这为虚拟社区提供了良好的硬件和软件基础，使虚拟学习社区有可能成为人们开展协作学习、知识建构和智慧发展的理想环境。
所谓“虚拟学习社区”，源于“社区”“虚拟社区”“学习社区”等概念。“社区”就是集中在固定地域内的家庭间相互作用所形成的社会网络（Howard， 1993）。“虚拟社区”则是互联网用户通过网络进行互动，彼此拥有足够的情感后形成的人际关系网络。“学习社区”又称“学习共同体”，是指由学习者及其助学者（包括教师、专家、辅导者等）共同构成的团体，在学习过程中成员之间经常沟通交流并分享各种学习资源，共同完成一定的学习任务，形成相互影响、相互促进的人际联系（Hof， 1997）。“虚拟学习社区”是指以现代信息技术为依托，在互联网上形成的，由相互之间联系相对密切的人所组成的网络学习共同体（Wenger， 1997）。其交流工具主要有电子公告板（BBS）、聊天室（Chat Room）、讨论组（Discussion Group）、博客（Blog）、维客（Wiki）等（韩小强，2008）。
虚拟学习社区颠覆了课堂教学的传统模式，近年来在国内外远程教育中得到了越来越多的推广和应用，同时也被广泛用于课堂辅助教学。
传统课堂教学的概念源自17世纪捷克大教育家夸美纽斯，他的《大教学论》为班级教学奠定了理论基础，而班级教学的主要形式就是课堂教学。作为学校最主要的教学组织形式，课堂教学具有特定的教学目标、特定的教学内容、特定的教学方案、特定的学习方式、特定的教学材料、特定的教学场所、特定的教学时间等等一系列特征。这种教学模式以班级为教学对象，扩大了教育面，提高了教育效率，规范了教学行为，保证了教学质量。不过，在网络时代，这种课堂教学模式在教学中的弊端越来越明显，而虚拟学习社区在很多方面正好可以弥补其不足，从而突破传统课堂教学模式固有的局限，提高课堂教学的效率。
首先，虚拟学习社区突破了传统英语课堂教学中教学场所和时间的限制。通过网络这个学习媒介，教师与学生只要有一网电脑，就可以在世界的任意一个角落，随时参与到学习社区中，使学习者享有巨大的学习自由。
其次，虚拟学习社区改变了传统英语课堂教学中师生的特定关系，转变了师生的角色。学生不再是被动的知识接受者，而是主动的知识寻觅者和学习的参与者。教师的角色也从教导者逐渐转换为学习过程的设计者和指导者，师生的地位趋于平等化。
第三，虚拟学习社区转变了传统英语课堂教学定的教学方式，使因材施教真正成为可能。学生不再被动机械地接受知识，在知识获取的渠道上和老师处于平等地位，同时社区中的虚拟教师能够二十四小时面对每一个学生，能够“最大限度地满足个体需求，获得最大化的整体教学效益，优化课堂教学，提高教学效率”（教育部，2011）。
第四，虚拟学习社区改进了传统英语课堂教学的学习方式，能够创造出逼真的英语学习情境，达到“在语境中接触、体验和理解真实语言……尽可能多地为学生创造在真实语境中运用语言的机会”（教育部，2011）的要求，让学生与虚拟社区中其他成员一起进行学习活动，共同完成学习任务，“体验学习英语的乐趣，获得学习英语的成功感受”（教育部，2011）。
第五，虚拟学习社区扩大了传统英语课堂教学中教材的概念，涵盖“英语教材以及有利于发展学生综合语言运用能力的其他教学材料、支持系统和教学环境……人的资源，如学生资源、教师资源和家长资源等”（教育部，2011）。事实上，网络的出现和发展，把人类带入了一个全新的数字化时代，拓展了人类的第二生存空间即网络社会，使教材的概念拓展到了数字化教材（王进军，2010）。
总之，虚拟学习社区使“现代教育技术和教学资源为英语教学提供了多种媒体的手段、多种类型的平台和多方位的空间”（教育部，2011）。
2 . 虚拟学习社区背景下英语课堂教学效率的提高
就目前而言，以计算机和网络技术为中心的现代教育技术使课堂教学产生了前所未有的深刻变化，已经成为影响课堂效率最主要的因素。如何充分发挥现代教育技术这一优势，大幅度提高课堂教学的效率，是目前教学领域亟待解决的一大课题。而虚拟学习社区作为人类教育技术史上又一次突破性革命，为解决这一难题贡献了一种选择。事实上，作为20世纪西方教学科学化的结果，“有效教学”的提出和现代教育技术息息相关，它要求在符合时代和个体积极价值建构的前提下教学效率在一定时空内不低于平均水准。当然，教学效率不是简单地花最少的时间教最多的内容，而是取决于单位时间内学生的学习成效。
从虚拟学习社区的理论基础来看，几乎都是现代学习论中的最新理论，无一不是为了提高学生的学习效率。
作为虚拟学习社区最重要的理论基础，建构主义认为知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式而获得的（甘永成，2004）。虚拟学习社区能够很好地满足“以学生为中心”的要求，为学习者提供良好的学习情境，共同完成知识的意义建构。
班杜拉的社会学习理论是虚拟学习社区另一个重要的理论基础。该理论认为学习具有社会性，需要在社会环境中得以产生，通过观察别人的行为和行为的结果而获得（Bandura， 1977）。虚拟学习社区正是这样提供了一个成员间交互学习、协同合作的场所，有利于学习的发生。
虚拟学习社区第三个理论基础是20世纪80年代提出的情境认知论，认为学习离不开活动，有意义的学习能够促进知识向真实生活情境转化，或者说“情境是一切认知活动的基础”，强调“实践共同体（社区）”在情境认知与学习中的作用。虚拟学习社区可以运用多种媒体形式创设认知情境，利用学习社区中的交互工具创设合作学习情境，通过问答创设问题情境（Brown， 1989）。
虚拟学习社区还有一个重要的理论基础，这就是分布式认知理论。该理论认为认知分布于个体内、个体间、媒介、环境、文化、社会和时间等之中，它的发生不是孤立的，知识的传递不是简单地从教师到学生，而是通过个体与个体之间、个体与认知对象之间以及认知工具之间的意义协商而主动构建的。该理论同样强调虚拟学习社区提供的社会交互作用（Cole， 1991）。
国内外关于虚拟学习社区的研究才开始不久，1997年Wenger才提出“虚拟学习社区”的概念，国内研究紧跟着于1998年开始，之后无论国外还是国内该方面的研究都呈现出蓬勃之势，然而总体来看，该方面研究还很不充足，尤其在教育中的应用研究还不多见，对于英语课堂教学的辅助作用，研究的就更少了。
3 . 虚拟学习社区背景下英语高效课堂教学模式的构建
虚拟学习社区包含诸多要素，比如网络平台、成员组织、管理方式、学习资源等等。根据这些要素，莞城英文实验学校逐步建立了以学科为中心的英语虚拟学习社区。
首先搭建了网络平台。按照英语虚拟学习社区教学设计的要求，学校斥资购建了一流的网络及多媒体硬件环境，建起了千兆网，装备了综合电教室、视频演播室、语音电脑室、电子阅览室、网络主控中心、软件制作室等功能室，拉通DDN专线，建成了学校网站，接入东莞教育城域网，同时并入因特网。该虚拟网络平台配置了教学传播功能模块，可支撑网络课件和教师公告的、教学资源的下载、学生作业的上传、教师批改点评作业、成绩统计、作业共享浏览、答疑讨论等各个环节，能够在网络上展开教学活动。
其次是以学校英语学科为中心成立了社区成员组织，所有英语老师担任社区组长并作为社区核心成员，各班英语课代表及英语成绩较好并有一定组织能力的学生组成各小组核心成员，随着社区学习活动的开展，普通学生作为社区成员加入到社区中，根据角色划分、权限划分、评价措施等对成员进行管理，各成员采用多重互动方式进行交互活动。
第三是配置了大量英语学习资源。这些资源根据来源可以分为三大类。一是各成员利用各种渠道收集的现成资源，比如网络上直接下载的英语教学课件、视频、flash等资源，其中大量该类资源来自于VCM新课改主题资源平台和东莞市英语教研网；二是通过对获取的资源进行适当加工处理形成的改编资源，比如收集整理“三学苑”“一百亿”以及其他学校或教育资源网的优秀英语学习资源，根据学校英语教学需求进行适当增添删减，然后进入学校英语虚拟学习社区资源库；三是自行开发的英语教学资源，主要是根据英语课堂教学需要而录制、拍摄、制作的动画、歌曲、flash等教学辅助资源。比如为了模拟“restaurant”的真实场景，学校英语教师专门赴莞城区“红色庄园西餐厅”拍摄了西方用餐的礼仪及用语。此外，该类资源还包括英语教师们制作的PPT和flash课件以及编写的优秀教案、英语习题和试卷等。到目前为止，学校英语虚拟学习社区资源库具有的资源统计如下：
第四是交互工具的选择。为了便于师生之间、生生之间进行交互，学校虚拟英语学习社区提供了两种类型的交互工具。第一种是异步类交互工具，主要是电子邮件和BBS，前者主要用于社区成员间发送、接收资料作业等，后者内嵌在社区网络平台中作为其中一个功能模块，用于社区成员讨论、发表个人观点和建议。第二种是同步类交互工具，也就是即时信息工具比如MSN和QQ，学校主要采用QQ工具，有时候也采用NetMeeting用于小组即时学习和交流。
4 . 虚拟学习社区背景下英语高效课堂教学模式的运作
英语虚拟学习社区搭建完毕之后，对师生进行了信息技术能力方面的培训。对于英语教师，首先进行了校本培训，包括虚拟社区环境下信息的摄取、查询、组织处理等基础知识和技能，还有动画制作、视频剪制、图像处理、声音及音乐的录制等教学课件的前期素材制作技能和利用校园网资料库上传及下载资源等技术能力。同时通过集体备课、外出听课学习等方式，提高教师的课堂实际运用网络信息技术的能力。对于学生，主要是通过信息技术课，使他们掌握基本的网络查询、基础文档制作、电子文稿、幻灯片制作等技术，使他们能够根据教师的要求，在虚拟社区环境下自主进行个人与小组的合作学习，熟悉网络资源上各种平台的操作方式，适应教师的教学要求。
培训完毕之后，英语教师根据教学目标和教学计划对学生们进行了引导。每个学期，英语教师都要根据各年级英语教学的目标和内容，制订详尽的教学计划，包括每周的教学内容、作业要求、教学进度、考核指标等，具体到词汇、语法、句型、交际功能等，倡导学生主动参与到英语虚拟学习社区之中，辅助英语课堂教学的开展。值得一提的是，学校在制订英语教学目标的时候，顺应当代课程综合化的趋势，以英语为主，融入了大量自然、音乐、科学、品德、社会、劳动、体育、美术等多种学科的知识。
接下来就是虚拟学习社区上的互动学习。学校采用多重互动的学习方式，综合采用多种互动方式，包括虚拟课堂授课、虚拟答疑、网络公告、电子邮件、电子邮件组、网络讨论区等。学生可以根据自己的学习需要采用不同的方式与教师、同学进行互动。不仅教师可以提供学习资料，学生也可以向大家推荐资料并提供下载。
学校虚拟学习社区下高效英语课堂教学模式主要体现在会话课和阅读课中。以会话课为例，由于英语课文多以对话形式呈现，这些对话贴近生活，和日常生活息息相关，只有把课堂教学模拟成一个真实场景才能让学生感受到语言的真切性。虚拟学习社区正好可以利用各种形式的媒体，创设出图文声像并茂且极具交互性的英语情境，为学生提供丰富而生动的语言输入，大大提高英语课堂教学的效率。
具体而言，在英语会话课教学中依托英语虚拟学习社区主要采取了以下几种教学方法：（1）形象直观法：利用虚拟学习社区，为学生提供丰富而生动形象、具体直观的物体和动作，在课前、课中和课后供学生学习使用。（2）趣味游戏法：借助虚拟学习社区提供的图像、动画、声音、视频等多种媒体集成的虚拟情境，开展趣味英语教学活动，让学生通过在情境中扮演相关角色或完成一定的任务来体验和习得语言。（3）试误学习法：利用虚拟学习社区创设各种情境来组织相关活动，让学生练习对话交流，尝试学习，通过尝试、纠正、再尝试再纠正，在同伴咨询和教师咨询中获得完美的表现。（4）暗示学习法：借助虚拟学习社区创设的各种情境，在活动中融入大量的语言对话，使学生在生动有趣、轻松愉快的氛围中大规模接触英语，做到无意识英语学习，产生想用英语对话的冲动。
就虚拟学习社区背景下小学英语高校课堂教学模式而言，以会话课为例，可以分为四大步骤。（1）预设目标，形成主题。在进行教学之前，英语教师根据全班学生的认知水平、学习兴趣等特点，构建知识与技能、过程与方法，情感、态度和价值观三位一体的教学目标，从英语虚拟学习社区资源库选择丰富的教学资源，确保大容量、高频率的语言输入。这些资源都是按照连续和相关的原则进行整合，形成系列性的主题，围绕某个主题将语言交际贯穿始终。学生通过参与一些热身活动，如歌曲、游戏、猜谜、头脑风暴等活动，激活大脑、开启思维、调动学习热情，且通过对旧知的复习和巩固，降低新知难度，为学习新知做好铺垫。（2）活动引领，创设情境。会话教学离不开情境，而情境的创设是为了开展语言活动。在会话课教学中，英语教师借助虚拟学习社区提供的图像、动画、声音、视频等多媒体教学资源，创设真实自然的语言交际情境，通过引导学生参与相关主题活动，让学生理解所学内容并通过体验、感知、交流与实践，培养综合语言运用能力。（3）知识深化，展示提升。在会话课教学中，教师会利用虚拟学习社区提供的资源，播放游戏、歌曲、chant等让学生在玩中巩固句型，不仅能激发和保持学生学习的兴趣，同时又能让学生在课堂活动中得到放松。教师还会根据教材中的对话示例，创设适当的新语境，设计一些更贴近学生生活的语言交际活动，让学生将书本上学到的语言知识运用到真实的生活情境中去。（4）监测过程，反馈效果。在会话课教学中，网络为教师有效实现学习过程的检测以及学习效果的反馈提供了重要的中介条件。通过运用虚拟学习社区，英语教师可以随意调出所需课件、录像、歌曲、flash、练习题等，及时、客观、正确地对学生的学习过程进行评价，有效地提高教学效率。课后，教师还可以通过邮件、论坛等形式和学生进行交流探讨、批改作业、收集整理反馈信息，为下一步学习做好准备。
5 . 虚拟学习社区背景下英语高效课堂教学模式的成效
近几年来，通过对虚拟学习社区下高效英语课堂教学模式的探索，学校英语教师与学生在如何运用网络技术和虚拟社区进行交流方面都有了很大的提高，对信息的综合处理能力得以加强。
教师们不再把信息技术仅仅作为辅助教或辅助学的工具，而是强调要利用信息技术建构一种理想的英语教学环境，以实现能支持自主探索、多重交互、情境创设、合作学习、资源共享等多方面要求的新型学习方式，从而把学生的主动性、积极性充分调动起来，使课堂的教学结构发生根本变革，使学生的创新精神与实践能力培养落到实处。
由于虚拟学习社区“改变了信息的社会分布形态和人们对它的拥有关系”（祝智庭，2002），教师的角色从传授者、权威者转换为学生学习的辅导者、支持者和帮助者，信息技术则成为教师辅助学生学习，为学生提供指导的重要工具。师生由主动与被动的关系变为平等、和谐的关系，使家校远距离、长时间间隔的关系变为随时随地沟通的关系。网络信息技术快速、隐蔽、灵活等特点，丰富了传统的师生互动、家校互动方式，使师生、家校之间增加了更广泛、更民主、更有针对性的交流。
虚拟学习社区是一种理想的英语学习环境，建构了一个真正自主互动的学习社区，学生互动的对象主要是学习软件和学习社区中的其他学生，教师的作用主要在对互动的学习资料和学习过程的设计和研究上。学习可以不再受时间、地点、校园的限制。这是一个具有深远意义的研究领域，如何以英语学科为中心建构多重交互的英语虚拟学习社区，重构课堂教学模式，提高课堂教学效率，任重而道远。
参考文献
Bandura， A. Social Learning Theory[M]. New York： General Learning Press， 1977.
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Cole， M. On socially shared cognitions[C]. In L. Resnick， J. Levine & S. Behrend （Eds.）， Socially Shared Cognitions. Hillsdale， NJ： Lawrence Erlbaum Associates， 1991.
Hof， R. D.， Browder， S.， Elstrom， P. Internet Communities[J]. Business Week， 1997（5）.
Howard R. The Virtual Community： Homesteading on the Electronic Frontier[M]. London： MIT Press， 1993.
Wenger， E. Communities of Practice： Learning， Meaning and Identity[M]. New York： Cambridge University Press， 1997.
甘永成.虚拟学习社区中的知识建构和集体智慧研究[D].华东师范大学博士论文，2004.
韩小强.网络虚拟学习社区特征分析[J].科技广场，2008（6）.
教育部.义务教育英语课程标准[Z].北京：北京师范大学出版社，2011.
目前来说许多医、药学院校中药学专业开设的分析化学实验数量不多，很难从根本上满足该专业人才培养目标的需要。究其原因主要是分析化学仪器尤其是大型仪器费用高，维护费用也高，甚至有些仪器如核磁共振仪及大型质谱仪需要空间大，对实验室条件要求苛刻，而很多院校实验室拥挤，没有足够的条件存放仪器，有些院校即使有这些仪器，对于本科学生开放程度也很低，大部分都是老师演示一遍，学生观摩，这样对于学生掌握仪器十分不利。我们认为可以结合中药学专业分析化学的课程特点，运用好计算机和网络技术，建设分析化学虚拟实验室，来解决以上所说的难题，下面我们对虚拟实验室的建设必要性及可行性进行分析。
第一，虚拟实验室可以与传统的实验室优势互补[2]，大大降低学习受时间、地点、条件的限制，培养学生的创新能力、科研思维能力、解决问题的应变能力，并有效缓解教学经费不足以及师资紧张等矛盾，使学生在虚拟的实验环境中身临其境地完成实验。
第二，虚拟实验库的最大优点是可按照学科和信息技术的发展，实现动态积累、及时更新。中药学专业、不同层次的学生可根据该课程设置、学时的不同灵活自主的选择方向和兴趣爱好向适应的虚拟实验。
第三，构建中药学专业分析化学基础课程虚拟实验库的方法我们拟以课程模块和知识结构模块为经，以实验属性为纬，对实验技术，方法和内容进行精选以及实验过程的虚拟化设计，构建支持中药学专业分析化学基础课程实验教学和课堂实验演示的模块化、多层次、交互式虚拟实验库。在虚拟化实现过程中，充分考虑人和机、教和学的交互。
第四，针对难以实现完全虚拟的设计型、自主型实验可轻具体操作而重能力培养，在人机对话基础上，内嵌入“人——人”交互模块，达到该类型实验的虚拟化实现。采用的形式主要通过网络化的计算机辅助实验、计算机仿真试验和符合分析化学学科特点的分布式虚拟实验，对于虚拟实验的实现技术则利用web—实现跨平台的可复用虚拟实验的良好的跨平台性能，目标。使用软件、rnPg、armdaFahMX、Adbhtso以Fa为为制作工具及辅助工具，核心以网页为基础集文字、声音为一体，制作完成中药学专业分析化学虚拟实验动画教学课件和实验教学视频课件，构建基于网络的分析化学基础课程虚拟实验库。在使用过程中，根据信息反馈修改并完善虚拟实验。在课堂教学中，教师可充分利用虚拟实验库的教学资源，部分作为课堂演示，增强课堂教学的生动性和课堂效果，同时对我们分析化学基础课程信息化教学平台资源库建设也是一个有力的支持。
关键词： 虚拟现实技术 中国旅游地理 教学方法
高等院校的教育教学改革，主要体现在课程教学模式和方法的改革，计算机技术的发展，逐渐渗透到日常课程教学当中。80年展起来的虚拟现实技术（VirtualReality，简称“VR技术”），利用计算机高级的人机交互技术，具有沉浸性、交互性和实时性等特点，生成一个虚拟的世界，让人有“身临其境”的感觉。虚拟现实技术的产生，为传统枯燥的课堂教学注入新鲜血液。本文以《中国旅游地理》课程教学为例，分析虚拟现实技术在教学中应用的必要性和可行性。
1.虚拟现实技术的特征
虚拟现实技术能够有效地模拟自然环境和场景，实现人在视、听、动等方面的人机交互，让参与者有置身现实世界的感觉。虚拟现实技术的主要特征包括：
（1）多感知性：即除了通过计算机技术所能感知的视觉感知以外，还融合了听觉感知、运动感知、味觉感知、触觉感知等。
（2）沉浸性：指参与者有身临其境的感觉，使参与者在虚拟的环境中达到难以分辨真假的程度，完全投入的一种状态。
（3）实时性：指在计算机模拟的环境中，其中的物体依据物理定律运动，对于参与者的要求作出实时响应。
（4）交互性：指参与者可以通过专用设备，实现对虚拟环境中事物的操作，如事物随参与者的移动而移动。
2.虚拟现实技术运用于《中国旅游地理》课程教学的必要性
《中国旅游地理》是高等院校旅游管理及相关专业的基础课程，主要研究对象为中国各区域的自然和人文旅游资源，研究内容包括：中国旅游资源的分类、分布、形成原因及特色等。《中国旅游地理》课程涉及内容琐碎繁杂、知识面广、综合性强、实践操作性强，需要教学过程中融入实践环节，亲身体会中国壮美的大好河山和丰富的人文景观，以提高学生对《中国旅游地理》课程的兴趣，加深记忆。
然而，现在《中国旅游地理》课程的教学方式由于学生学习动机和态度影响、教师思维方式局限、学校设施环境及政策支持限制等方面的原因，虽然很多院校实现了多媒体课堂教学，但仍以传统的教师讲述、学生被动接受的教学方式为主。目前在传统的《中国旅游地理》课堂中，存在的问题主要有：
（1）《中国旅游地理》课程，由于其特殊性，单纯凭借老师文字的介绍或景区图片的展示，都很难让学生有形象认识，更不可能透彻理解。例如，在讲解北京故宫博物院的建筑布局时，学生通过教师讲解各类建筑的类型，很难理解各类建筑风格的特点，即使通过静态的图片展示，也难以给学生留下深刻印象。再如，在介绍长白山的山顶奇异的“佛光现象”时，仅仅凭借教师的口头讲解、有限的图片、加之学生的空间想象，对景观的认识往往是偏颇和不全面的，对大多数没见过该景观的学生来说，想象这类场景有一定困难，只有亲身体会、亲眼看见才能明白。
（2）景区参观和现场实训无疑是完成《中国旅游地理》教学的更优途径，然而在高等院校的现实教学中，由于条件和时间的限制，很难做到组织学生去全国所有景区现场参观学习，即使组织学生实训，在时间、距离、次数、经费等方面也受到较多限制，使得景区参观和现场实训不能达到预期的教学效果。
（3）《中国旅游地理》的讲授内容往往还涉及很多远古时期发生的地质现象（地质构造，如褶皱、断层现象），或是一般人类暂时无法触及的区域（如南极地区），抑或是已经遭受破坏的历史景观（如圆明园），往往因这类知识的抽象性和认识上的间接性，造成学生接受理解的困难，以及教师讲解的力不从心。
将虚拟现实技术引入《中国旅游地理》课程教学中，能很好地解决该课程传统教学过程中出现的弊端，实现教学方式的全面改革。通过将旅游景观、已消失的景观、人类无法达到的区域等利用虚拟现实技术仿真模拟，逼真地呈现在学生面前，再配以教师讲解，使得学生有身临其境的感觉，如同亲身处于真实的外景环境之中。虚拟现实技术运用到《中国旅游地理》课堂教学中，一方面有利于激发学生的学习兴趣，另一方面，通过视觉、听觉等多方位的刺激，让学生有更强的参与性，加深对教学知识的理解，并印象深刻。同时，实现教学中的师生互动，改变了传统呆板的教与学的模式，充分调动学生在学习中的主动性，学生可以通过自己操作进行旅游景点的切换。因此，虚拟现实技术运用于《中国旅游地理》课程教学中，是教学理念发展的需要，具有必要性。
3.虚拟现实技术运用到《中国旅游地理》课程教学的可行性
随着计算机软硬件的不断更新发展，高等院校新型教学设备的引进和使用，将虚拟现实技术运用于《中国旅游地理》课程的课堂教学中已成为可能。
首先，国内常用的虚拟现实软件如WebMax、VR-Plant、Converse3D、GIS软件等，适用于多种操作平台，且软件安装和使用简易方便。很多高等院校的旅游相关院系都建设了旅游模拟实验室，将全国主要旅游景区、景点制作成3D虚拟场景，让学生在实验室中亲身体验，并进行现场操作，如同亲临旅游景区，达到更好的教学效果。
其次，通过旅游模拟实验室授课，避免了学校组织学生实训所带来的不可预见的危险，同时增强了授课过程的参与感与趣味性。
再次，虚拟现实技术具有很好的共享性，可应用于不同教学课程，除了应用于《中国旅游地理》的教学外，如旅游管理专业的相关课程《旅游资源学》、《导游实务》都可利用虚拟现实技术达到更好的教学效果。同时，虚拟现实技术还具有易扩充的优点，根据授课内容的改变，只需更新软件内容即可完成虚拟场景的设定和改变。这些特性，使得高等院校大大减少教学设备经费的投入。
基于上述分析，虚拟现实技术运用于《中国旅游地理》课程教学中，限制条件较少，具有可行性。
参考文献：
[1]孟祥增.现代教育技术导论[M].济南：山东大学出版社，2011.
[2]刘金桥.利用FLASH课件提高旅游地理课堂教学质量[J].课程教育研究，2013，7：156-157.
[3]杨建容.多媒体在中国旅游地理教学中的应用[J].内江师范学院学报，2005，20（4）：119-121.
【关键词】未来课堂；软件环境；设计；实现
一 引言
一个良好的教学（学习）环境只有硬件设备肯定是不够的，还需要功能强大的学习支持系统和各种教学软件来配合，才能构建起一个完整的学习环境。为了实现未来课堂的教学功能，适应未来课堂多屏环境和瘦终端的硬件环境，我们在教学软件环境的设计中引入了云桌面（CloudDesktop）技术。
云桌面技术是一种仅将操作系统桌面呈现在用户面前的技术，由服务器端完成计算。通过把计算能力移动到服务器端，将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理，虚拟桌面的存储和执行（包括操作系统、应用程序和用户数据）都集中在数据中心。用户使用终端设备通过远程协议进行访问，以虚拟桌面的形式替代个人电脑，不仅大大降低了企业和学校成本，而且具有与传统个人电脑同样的用户体验。因此，云桌面具有很高的应用价值和用户吸引力。
未来课堂教学软件环境主要包含：云桌面学习支持系统、基于Windows的学科应用软件、基于Android系统的应用工具构成，并通过无线互联软件和协议进行无缝连接形成一个完整的教学软件环境支持体系。
二 需求分析
1 未来课堂教学对于软件环境的新要求
未来课堂的教学环境要求对软件系统提出了新的要求，为此本研究对中小学各学科教师进行了访谈调查，一共做了16份访谈，访谈对象包括各个学科初、高中教师，由于未来课堂环境建设偏重于新技术接受方面，其中8份选择信息技术教师作为访谈对象。根据问卷调查中教师对新技术使用的疑虑和软硬件环境提出的要求，对软件系统主要提出如下要求：
（1）软件及系统维护管理更集中
需要将应用和数据集中在统一的服务器集群中，严格分发控制，客户端上执行的存储和操作（包括操作系统、应用程序和用户数据）都集中在数据中心，从而可以实现管理员对用户行为的统一管理和监控。
（2）总体拥有成本（TCO）更低
未来课堂环境需要简化终端对硬件配置的要求，同时使用虚拟化技术让服务器的资源可以得到充分利用，且集中式的管理降低管理人员的工作量，从而整体上降低各种设备部署与维护的成本。
（3）用户体验更佳
软件支持系统直接面向最终用户，需要做到用户体验透明，无论后台如何庞大和复杂，对于用户而言应该是一个熟悉和易用的环境，这样对系统性能、整体效率和用户体验等有了更高服务标准。通过无线网络让用户真正享受云速度和云存储共享，定制的界面系统和随需派送的个体差异化服务，泛在网络接入与访问。
（4）应用更低碳环保
未来课堂的设计理念中低碳和环保也应该是一个重要主题。许多学校都有大量的低配旧电脑，无法升级并使用到新的操作系统。所以软件系统应该支持瘦终端，无需本地存储，无需再安装任何软件，由此这些被闲置了巨大的计算资源可以重新运行起来，这对学校来说很有意义。
2 传统桌面学习向云桌面学习的转变
云桌面是一种新的云计算应用模式，是继服务器虚拟化后在虚拟化领域的又一热门解决方案形式，是桌面虚拟化的升级，它带来了桌面应用的革命。因此，云桌面继承和实现了云计算和桌面虚拟化技术的创新和优势，相比较传统PC的应用形式和理念（图1），其以低成本、高可靠性、低维护量、高安全性和节能环保等特点，在教育技术的应用中越来越受青睐。我们可以预见，云桌面技术被引入到未来课堂的学习支持系统中，带来的不仅是创新教育，而且将大大促进学习支持系统的快速发展。
总之，云桌面本身是虚拟化技术与云计算的结合和应用，既继承和发扬了两者的特点和优势，又进一步提高了传统PC和虚拟桌面的性能。因此，如何在校园打造私有云并实现云桌面，为资源整合和集成服务的实现提供可靠的技术支持环境，并在教育应用中得到认可和推广，是值得在未来课堂环境中引入和深入研究的。
三 方案选择和关键技术
根据对未来课堂环境需求的理解，和对云桌面技术自身优势的总结，我们的软件环境设计应重点关注如何利用云桌面技术改进学习工具的使用，改善教学效能，对各个环节进行分析和合理设计。
1 方案选择
未来课堂软件环境设计和方案选择需要综合各类因素，既要保证技术实现基础，又要解决实际面临的困难。在考虑到本研究现有整体资源的局限性下，需充分考虑未来课堂所确定的硬件设备资源，尽量优选免费、开源的相关技术支持。经过前期市场调研，选取了几种主流方案评估，归纳如表1。
2 关键技术
未来课堂的软件环境建设涉及了几项关键技术，包括云计算技术、云桌面技术、Ulteo开源项目相关技术等。其中，Ulteo开源项目相关技术主要围绕阐述Ulteo OVD技术、Hypervisor、CoLinux、GPLv2，以及Windows Server 2003相关技术等。
（1）云计算
自从Google在2006年首次提出“云计算”（Cloud Computing）的概念，这个名词就被迅速认同和推广“云计算”。是近年来的重要创新技术之一，在当今科技世界里，新兴的技术可能在数月或者几年内兴起与衰退，但云计算的出现被预期会历久不衰。它正对IT的基础架构产生了巨大的影响和改变，甚至可能产生十年前Web的出现对于IT网络的革新意义。虽然目前云计算是一个流行用语，实际上，大家对于云计算还没有形成公认的权威定义。
维基百科把云计算定义为“一种计算架构转型，用户不再需要在云中的技术架构层面的专家和控制。云计算描述了一种新的、基于网络的IT服务的供应、消费和传递模式。这种模式的特点是动态地组织并做为一种服务供应可扩展的，通常是虚拟化的网络资源”。
张际平教授认为“云计算是在分布式系统、网格计算、虚拟存储等基础上形成的一种新型共享基础架构，其核心是提供数据存储和网络服务”。
Googe Reese根据云计算的核心是提供服务，提出了判断是否为云计算服务的三项标准：
①用户可以通过开放的网络浏览程序或者网络传输接口获得服务：
②不需要任何前期启动费用支出；
③用户只支付所用的费用，并且只当在使用时。
虽然云计算的定义还没有权威标准，但大家对于云计算的平台架构研究有很多共通的方面。2011年美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology：NIST）将云计算认定为是“一个模型，一个泛在的、方便的、网络方式的按需访问可配置的共享计算资源池（包括网络、服务器、存储、应用程序和服务等），能够被以最少的管理和交互成本快速提供和释放”。NIST云模型是由八个共同特征、五个基本特征、三个服务模式和四个部署模型组成，这体现了云计算平台架构的范型。
2011年“地平线报告”（Horizon Report）强调指出云计算（Cloud Computing）是影响未来教育的六大技术之一。2011年埃森哲（Accenture）公司的调查报告“探究云计算的未来：驾驭下一个技术驱动转变的浪潮”显示，云计算在教育领域的潜在应用体现为三点：获取全球资源（access to global resources）、低成本仿真（low cost simulation）和高度交互/协作学习（highly interactive/collaborative learning），尤其后两点使得云计算在教育领域的研究有了立足点和发展方向。
（2）云桌面
由上节可知，借助于云计算技术，可以为学生使用网络提供了无限多的可能，为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间，也为学生完成各类应用提供几乎无限强大的计算能力。云桌面是在云计算技术的基础上可以通过PC、工作站、笔记本、上网本、智能手机、PDA等任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序以及整个客户桌面。
简单地说，云桌面是一种仅将操作系统桌面呈现在用户面前的技术，由服务器端完成运算。通过把计算能力移动到服务器端，将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理，虚拟桌面的存储和执行（包括操作系统、应用程序和用户数据）都集中在数据中心。用户使用终端设备通过远程协议进行访问，以虚拟桌面的形式替代个人电脑，不仅大大降低了企业和学校成本，而且具有与传统个人电脑同样的用户体验。因此，云桌面具有很高的应用价值和用户吸引力。
云桌面的技术基础是桌面虚拟化技术（Desktop Visualization）桌面虚拟化解决方案主要分为两大类：虚拟桌面基础架构（Virtual Desktop Infrastructure，VDI）和基于服务器计算技术（Server-Based Computing，SBC）。
VDI是当前的主流架构与部署方式，通过提供对底层存储、网络等基础资源和上层虚拟桌面的集中管理和连接功能，向终端用户提供灵活和良好的虚拟桌面交付。VVDI桌面云解决方案采用“集中计算，分布显示”的原则，支持客户端桌面工作负载（操作系统、应用程序和用户数据）托管在数据中心的服务器上，用户通过支持远程桌面的协议（如Remote Desktop Protocol：RDP，Independent Computing Architecture：ICA）的客户端设备与虚拟桌面进行通信。每个用户都可以通过终端设备来访问个人桌面，从而大大改善桌面使用的灵活性。通过VDI提供虚拟桌面服务（Visual Desktop as a Service）技术，一方面满足使用者不在受限于特定的硬件设备就可以随时随地获取云端私人化服务，另一方面可以让专业人士管理维护软件和硬件资源。这对于老师和学生而言，都将是一种全新的即时互动教学体验，将大大增加沟通与互动。
SBC技术也是当前云桌面技术的一个重要分支，所有计算均由一组共享服务器和与服务器连接保持的用户会话提供。客户终端的所有计算请求，由服务器响应。唯一的功能要求是客户终端必须直接与用户互动，如键盘发送、鼠标输入和图形显示更新等。下面我们对VDI和SBC这两种技术进行比较，看它们各自的优势在何处，如表2。
由表2可以看出，在VDI环境中，每台用户虚拟机可利用的资源更多，所以应用繁重时性能比SBC好，且没有兼容性方面的问题，每个用户虚拟机就是一个单独的工作站，因此你不用担心应用与终端服务的兼容性问题；VDI具有更好的安全性，由于每个用户都有自己独立的虚拟机，所以你不必为加固用户Session而担心，如果其中一个用户出错，不会影响到其他的用户，也可以“暂停”单个虚拟机，然后将其从一台服务器移到另一台服务器上。这在维护系统时将会很方便；不管物理硬件如何，虚拟化软件提供给用户的是一个通用的硬件情况。因此在所有用户桌面都是虚拟机的情况下，用户在办公室时可以使用集中的后端服务器，而不在办公室需要离线运行时，可以使用手提电脑运行系统，灵活采用本地或远程运行，并且可以轻松地前后切换。
与VDI相比，SBC可以在单个终端服务器或Citrix Presentation Server上运行50～70个桌面session，这个服务器只需管理一个Windows实例。而在VDI中，50～70个用户就要50～70个Windows的副本，然后你还要对它们进行安装、配置、管理、打补丁、查毒、更新和杀毒。VDI需要更多服务器硬件，潜在的高性能是有代价的。与在一台终端服务器上给用户分配session相比，让每个用户都拥有一个完整的工作站虚拟机将需要更多的计算资源。一个有4GB RAM、双处理器的服务器作为终端服务器可以运行50～100个桌面session，而在VDI中，可能就只能运行15～20台Windows XP虚拟机。另外，VDI需要更多的软件，除了操作系统和应用软件以外，还需要虚拟机软件（VMware或Microsoft），而且还要一些为用户提供的管理虚拟机自动配置的软件，这些都是要花费更多成本。总之，它们都使用瘦客户机协议来分离应用的执行和用户界面，而且它们都允许用户从任何地方使用任何设备进行连接。唯一真正的不同在于，VDI是连接瘦客户机用户到一个Windows XP工作站，而SBC是连接到一台共享终端服务器的一个session。基于VDI的虚拟桌面比较适用于对桌面功能需求完善的用户，基于SBC的虚拟桌面更适合对软件需求单一的内部用户使用。
（3）Ulteo开源项目
Ulteo项目全称Open Source Enterprise Virtual Desktop and Application Delivery solutions（Open Source VDI&SBC），其中Ulteo’s Open Virtual Desktop（OVD）是一个提供应用服务的、开源的、安全的虚拟桌面操作系统。Ulteo基于Debian和Ubuntu，Ulteo的源代码是基于GPLv2许可证，允许用户在任何的设备上通过WEB浏览器运行Linux和微软Windows应用程序。这是一份混合式的、面向网络的、总体上自动化的计算系统，Ulteo可以提供日常应用软件，例如Firefox、Thunderbird、等，并可以容易地从Ulteo面板扩展以其他第三方工具。
Ulteo客户端只需要激活Java的WEB浏览器就可以运行应用程序。但Ulteo有别于其他Linux操作系统的最大特点在于类似于“云计算”的理念（即以前的“NC”概念）。除了一般的安装在本地计算机的版本，也可以通过网络登录，在支持JAVA的操作系统上通过浏览器使用。该功能的实现并不是一个模拟效果，而是真实系统的运行，包括各种应用程序的使用（文件编辑等）。Ulteo继承了虚拟桌面技术的所有特点，值得一提是用到一个重要技术是应用程序代管（Hosted Application），应用程序集执行在云端的主机上，用户端只接受程序执行后的界面，使用者无法看到所有的作业系统界面。Ulteo在开放源码方面为Open Source的Hosted Application套件解决方案，提供让Linux和Windows应用程序可以同时执行和使用的虚拟桌面环境。其主要程序建构在Linux主服务器上，而Windows应用程序是通过Windows服务器上的Terminal Server来传输。
Ulteo开源项目中有几个比较重要的技术特点，包括CoLinux、Type-1 Hypervisor、Session Mananger、GPLv2和Windows Server 2003及系统工具。以下将进行简单介绍：
①CoLinux（Cooperative Linux的缩写），是一种免费使用和开源的解决方案，它让Linux更好的运行在Microsoft Windows本机系统下。CoLinux用到了协同虚拟机（Cooperative Virtual Machine，CVM）的概念，区别于完全被主机控制的传统的虚存系统（Virtual Memory System，VMs）。通常CoLinux是Linux内核（Kemel）的一个端口，使自己作为一个轻量级内核模式的虚拟机，运行在其它操作系统的内核之上。例如，我们不需要第三方的商业虚拟机软件（如Vmware）就可以自由的在Windows 2000/XP/Vista/7上运行Linux，这是不使用虚拟机软件的最佳方式。
CoLinux允许在Windows操作系统上开发和执行Linux应用程序。还可以用apt-get安装、更新或删除应用程序，从而维护Linux操作系统，在CoLinux上执行Linux应用程序不需要重新构建。从这个角度来说，CoLinux是与Windows操作系统协作的真正的Linux操作系统。CoLinux另一个优点是可移植性，可以在一个Windows主机上建立一个CoLinux发行版，并在根文件系统中安装一套定制的应用程序。然后，可以将根文件系统转移到另一个主机，并重新启动。这样就有了一个可移动的开发平台，压缩后的根文件系统完全可以放在一个标准USB记忆棒中。最后，CoLinux的速度很快，因为它本质上是在本机硬件中运行的。CoLinux的主要缺点是它有可能导致整个机器崩溃（包括所有进行协作的操作系统），因为访客操作系统以特权模式在主机内核中运行。它的正常操作还依赖于外部软件（窗口和连网支持）。
②Hypervisors，是一种在虚拟环境中的“元”操作系统。他们可以访问服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备。Hypervisors不但对这些硬件资源的访问进行协调，也同时在各个虚拟机之间施加防护。当服务器启动并执行Hypervisor时，它会加载所有虚拟机客户端的操作系统同时会分配给每一台虚拟机适量的内存、CPU、网络和磁盘。Hypervisor是所有虚拟化技术的核心，非中断地支持多工作负载迁移的能力是Hypervisor的基本功能。目前市场上管理程序（hypervisor）的架构存在差异，本文采用的是Type-1 Hypervisor，虚拟机直接运行在系统硬件上，创建硬件全仿真实例，被称为“裸机”型。
③GPLv2（GNU General Public License，version 2），是监管开源代码的最知名且使用最广泛的许可证之一。它被应用于Linux内核以及许多其他被广泛使用的开源项目。GPL是General Public License的缩写，中文含意是通用性公开许可证，我们可以把GPL看成是自由软件所遵从和使用的各种许可证中的一种，而与Windows软件系统不同的是，GPL同其他的自由软件许可证一样，许可社会公众不但享有、运行、复制软件的自由，还有发行传播软件、获得软件源码和改进软件并将自己作出的改进版本向社会发行传播的自由。GPL精髓就是，只要使软件在完整开源的情况下，尽可能使使用者得到自由发挥的空间，使软件得到更快更好地发展。
④Windows Server 2003，是微软的服务器操作系统。相对于Windows 2000做了很多改进，如：安全性能和认证、Active Directory（活动目录）（如可以从schema中删除类）、Group Policy（组策略）操作和管理、复制和重命名管理、磁盘管理【如可以从Shadow Copy（卷影复制）中备份文件】、IIS6和DNS等。特别是在改进的脚本和命令行工具，对微软来说是一次革新：把一个完整的命令外壳带进下一版本Windows的一部分。【14j其中包含了终端服务器TS（Terminal Server）、域名系统DNS（Domain Name System或Domain Name Service）、Web服务器、动态主机配置协议（DHCP）服务器和HTTPS服务器等。
四 软件环境的实现
为了架构未来课堂软件环境，研究者搭建的温州大学未来课堂教学研究实验室中架设了私有云服务器，安装了云桌面（Cloud Desktop）学习支持系统。这样学习终端平板电脑就可以同时使用云桌面学习支持系统提供的基于Windows的学科应用软件和平板自身所带的基于Android系统的应用工具形成丰富的应用软件体系，并通过无线互联软件和协议使整个系统和实验室软硬件进行无缝连接最终形成一个完整的教学软件环境支持体系。
1 未来课堂教学软件环境的设计架构
根据未来课堂的教学要求、师生使用需求和未来课堂既有硬件设备条件，进一步进行了资源整合，性能可行性优化，最后得出最简化设计架构，具体架构如图1。
（1）整体架构方面，云端设置为两台服务器（主服务器Serverl和从服务器Server2）和一台PC机（充当从服务器Server3）、网络设备和客户终端设备。其中，Server3可以充当Admin Console的角色。主服务器Serverl的操作环境是Ubuntu10.04版本，同时安装Ulteo OVD Standalone installation DVD（3.0版本），包含Session Manager（SM），MYSQL，Apache2等。其中SM是建立与管理不同用户界面和应用程序服务之间的会话。从服务器Server2的操作环境是Windows Server 2003，并安装Ulteo Application Server，并执行Http Server（HS）和Terminal Sever（TS）等。PC机（Server3）的操作系统是Windows 7，用户需要定制的应用软件资源部放置于此机上，本机通过VNC Server连接Serverl，另外还可以用于运行Web方式的管理控制台（Admin Console）。值得指出的是Admin Console不仅仅在云端可以运行，在客户端也可以通过管理员权限访问。以上是基于“云”端的框架配置，而客户端方面，则以最简单化为原则，只需要具有支持Javal。6+插件的浏览器就可访问云端开放的所有资源。因此，客户终端设备将可以有多种选择。
（2）网络连接方面，网络协议是HTTPS（HTTP+SSL），可通过TCP/IP端口运行。服务之间的互联是通过HTTP，如 Session Manager和Application Server，TCP端口为1111和1112（非标准服务端口）。RDP是微软为其TS使用的远程桌面协议，RDP使用的是TCP3389端口。本平台采用的是局域网，网段为192.168.0.*。
（3）资源配置方面，Serverl和Server2服务器同时运行，可以设置最大终端接入数。Serverl的File Server可以实现云存储，两台服务器可以按需求配置Linux和Windows的应用程序，而客户端可以同时访问到所有云端的应用程序。
（4）客户端配置方面，客户端可以采用多种访问方式，如：网页浏览器（需要一个Java插件执行）；专用OVD窖户端软件（用于Linux或Windows PCs或瘦终端）：iPad和Android的客户端（仅桌面模式），这样客户端就获得了云桌面学习支持系统提供的基于Windows的学科应用软件和平板自身所带的基于Android系统的应用工具。
2 软件系统具体实现
Ulteo项目全称Open Source Enterprise Virtual Desktop and Application Delivery solutions（Open Source VDI&SBC），其中Ulteo’s Open Virtual Desktop（OVD）是an open and secure application delivery solution&professional services，即提供应用服务，是一个开源的、安全的虚拟桌面操作系统。Ulteo OVD的安装位置即在服务器集群上。首先在服务器集群上建一个主服务器Serverl，Serverl的核心组件是Ulteo OVD v3.0，包含诸如Ulteo Application Server，Session Mananger和LAMP架构，其中LAMP架构是Ubuntu10.04版本、Apache2、MySQL和PHP语言。并进行相应的资源配置和IP设置。然后在VMware虚拟机上再建一个服务器Server2，搭建Windows Server2003操作系统，并安装Windows Application Server、Terminal Server和HTTPS server等。并建立主从服务器之问的网络连接。最后在中央控制台的主机上安装Java 6.0。利用控制台电脑，通过浏览器登录到Ulteo云桌面学习支持系统，对各服务器的连接、服务器上的应用程序、虚拟桌面的用户以及权限等进行设置。
关键词：虚拟现实技术 广西高职教育 应用 探讨
一、引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提及“大力发展职业教育。发展职业教育是推动经济发展、促进就业、改善民生、解决“三农”问题的重要途径，职业教育要面向人人、面向社会，着力培养学生的职业道德、职业技能和就业创业能力。”职业教育课程具有操作性、实践性强等特点，强调理论和实践训练并重，强调实训教学，突出学生动手能力的培养，以适应将来的工作岗位需要。在当下的职业教育中，最大的问题就是实验设备昂贵、损耗比较严重、型号落后、更新换代难以中上科技发展的步伐，再加上教学模式单一，造成学生缺乏兴趣，积极性不高，动手实践能力差等，违背职业教育的初衷。而广西地处中国西部不发达地区，其高职教育有着和东部发达地区不一样的特点，例如：教育经费不多，教学实验设备缺乏，其中严重缺乏高精尖的教学实验设备，教学设备更新换代的周期过长等。要解决广西高职教育中出现的以上问题，近年来随着多媒体计算机技术、传感器技术、人工智能技术、场景生成技术、仿真技术等的飞速发展，通过计算机软件来创设虚拟现实已经成为可能，可引入虚拟现实技术的应用，促进教育内容、教学手段和方法现代化，对广西高职教育的发展具有革命性的意义。本文就虚拟现实技术的定义、特征和分类进行概述，阐述虚拟现实技术在广西高职教育中的作用，对虚拟现实技术在广西高职教育课堂和实训教学中的应用进行探讨。
二、虚拟现实技术概述
虚拟现实技术是（Virtual Reality，简称VR）又称灵境技术，是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、多传感器技术、网络技术等多个信息技术分支，是计算机技术的综合应用。具体而言，虚拟现实技术就是打胜以计算机为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉等一体化的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互，相互影响，从而产生身临其境的感受和体验。虚拟现实技术的应用前景十分广阔。一般虚拟现实系统包括五个组成部分：计算机、输入输出设备、软件应用系统、数据库和用户。虚拟现实技术有三个“I”特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination），即所谓的虚拟三角形。虚拟现实技术系统的分类有以下四类：桌面虚拟式现实系统、沉浸式虚拟现实系统、增强式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。在国外，虚拟现实技术已应用于课堂教学，虚拟现实技术作为新的教学媒体，它的出现无疑对职业教育的发展具有革命性影响。
三、虚拟现实技术在广西高职教育中的作用
国家近年来着重发展职业教育，职业教育课程具有操作性、、实践性强等特点，强调理论和实践训练并重，强调实训教学，突出学生动手能力的培养，以适应将来的工作岗位需要。在当下的职业教育中，最大的问题就是实验设备昂贵、损耗比较严重、型号落后、更新换代难以中上科技发展的步伐，再加上教学模式单一，造成学生缺乏兴趣，积极性不高，动手实践能力差等，违背职业教育的初衷。广西地处中国西部不发达地区，其高职教育有着和东部发达地区不一样的特点，例如：教育经费不多，教学实验设备缺乏，其中严重缺乏高精尖的教学实验设备，教学设备更新换代的周期过长等。要解决广西高职教育中出现的以上问题，可引入虚拟现实技术的应用，促进教育内容、教学手段和方法现代化，对广西高职教育的发展具有革命性的意义。虚拟现实技术在教育中的应用是教育技术发展的一个飞跃，虚拟现实技术实现人的临场化，参与者与虚拟环境是相互作用、相互影响的整个系统的两个方面。它营造了自主学习的环境氛围，将传统的“以教促学”方式变革为学习者与信息及环境的交互作用的新型学习方式。虚拟现实技术在广西高职教育中的作用体现如下：
1.创设虚拟情景突破传统的教学模式
将虚拟现实技术运用于教学，可以将以教师为中心的专家传授式教学模式变为以学生为主体的合作型和探索型的教学模式。通过对教师指导性活动的设计和学生自主学习活动的设计，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。
2.彻底打破空间和时间的限制
采用虚拟现实技术，可以构成开放性的教学环境，它能够创造一个民主、平等、和谐的氛围，师生间、学生之间可以自由地发表见解，大胆进行各种尝试；它可以实现教材、方法、时间和空间等方面的开放性，使学生可以自行设计和选择实验方式，给学生充分发挥想象力的空间；它可以设计以学生探索为主的模式，允许学生探索和建构虚拟环境，充分发挥学生的直觉思维能力、创造思维能力和实际的创造力；它可以采取实验研究小组的组织形式，让学生以小组为单位，自由探索，热烈讨论，开展学生组与组之间的交流，实现教师与学生之间的多向交流与合作。
3.激发学生学习动机增强学习兴趣
广西高职院校的学生也普遍存在学习目的迷茫、学习动力不足的现象，虚拟技术在职业教育应用中具有职业性、实践性、情境性、过程性和开放性等特性，可以给学生全新的学习体验，能够极大地激发学习兴趣。
4.降低实操实训成本
职业教育中实操实训材料费用昂贵，消耗很大，很少有学校有足够的财力多次进行投资，实操实训十分困难甚至不可能实现，因此在职业教育中也同普通教育一样大力提倡多媒体教学，教师借助电脑、投影仪等多种媒体来辅助教学，而利用虚拟现实技术可弥补实操实训条件不足，给学生提供真实实训机会，也能达到实操实训效果，而且虚拟现实技术建立起来的虚拟实训场所的“设备”和“部件”都是虚拟的，可以根据教学的需要进行随时更新，从而降低实操实训成本。
四、虚拟现实技术在广西高职教育课堂中的应用
目前虚拟现实技术在广西高职教育课堂中的应用主要体现在实物展示、虚拟教学、虚拟实验、技能训练等方面：
1.课堂教学演示工具
在职业教育课堂教学过程中，学生主要通过书本、挂图、多媒体课件查看设备或元件的图形，或在现场观察实际的教学设备外形来获得各种感性认识。虚拟现实技术制作课件来辅助课堂教学，实现教学仪器、设备、加工产品的立体展示，便于学生观察实物的结构，有助于学生了解所学知识。
2.创设虚拟教学情境
虚拟教学主要利用虚拟现实技术创设教学情境，让学生模拟岗位角色，通过对每个角色的工作内容深入分析，将多种需要传达的知识集中到角色身上，在短时间内即可让学生完成零距离的实操体验。应用虚拟现实技术，可以丰富教学内容，可以突破时空限制，恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、远离人们日常生活经验的、不便直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示科学内涵。这将导致教学内容形式的变化和教学内容结构的变化。
3.构建虚拟实验空间
利用虚拟现实技术，建设信息化的实验室，其中许多“设备”与“仪器”是“虚拟”的，可根据需要重新“虚拟”出新设备和新仪器，并及时跟上技术的发展。虚拟现实技术构建的实验系统逼真、生动，给学习者提供了一个身临其境的学习环境，学生可以将虚拟实验和真实实验的过程和结果进行比较，促进学生虚实结合。
4.创新职业教学模式
使用虚拟现实技术，可以改进教学方式和手段。通过身临其境的和自主控制的人机交互，由视、听、触觉获取“外界”的反应，开展启发式教学；通过学生自我组织、制定并执行实验计划，进行自我评价，开展适应式学习；通过小组或团队的形式，组织学生进行学习，成员间共享成果，开展协作式教学。虚拟现实技术在教学中的应用具有重要的作用，是教学发展的重要方向之一，可以帮助学生更快速、更有效、更准确地揭示自然界的本质和规律。职业教育可采用“虚拟实训+实操实训”相结合的教学方式，开创职业教学新模式。
五、虚拟现实技术在广西高职教育实训教学中的应用
实训教学是体现职业教育特色、促进学生职业能力形成、实现职业教育培养目标的主要途径，目前的实训设备具有很强的专用性，即使学生掌握了某种设备，但对通用设备仍然不能应用自如。随着技术的高速发展，设备的更新永远赶不上实际需要，利用虚拟现实技术模拟各种设备，提供虚拟实训是解决这一难题的重要手段。虚拟现实技术在实训教学中的应用涉及各个学科，目前虚拟现实技术在广西高职教育实训教学中的应用可有如下方面，例如虚拟导游实训、会计账户处理实训、数控实训、数字电路实训、模具实训、汽车结构实训、摩托车维修实训、计算机硬件维修实训、网络安装实训、物流管理实训等，虚拟现实技术在广西高职教育实训教学中发挥了重要作用，尤其在学生技能训练中体现了超凡的魅力。以全面素质发展为基础，以职业能力为本位，以提高职业技能水平为核心的实践实训教学，对虚拟现实教学提出了明确的要求。虚拟现实技术在职业教育实训教学中的应用，为实操实训做好了前期的预习准备，实现了个性化导训，解决了实操实训过程中危险性大、实训费用高、实训时间短等问题。随着虚拟现实技术的发展，虚拟实训教学将在实训教学中发挥更大的作用，推动传统的实训手段向信息化、现代化发展，进而促使实训手段、方兴未艾、内容、模式的变革。
六、结束语
目前国家大力发展职业教育，职业教育要面向人人、面向社会，着力培养学生的职业道德、职业技能和就业创业能力。职业教育课程具有操作性、实践性强等特点，强调理论和实践训练并重，强调实训教学，突出学生动手能力的培养，以适应将来的工作岗位需要。近年来在广西高职教育中引入虚拟现实技术的应用，可以在一定程度上解决诸如教育经费不多、教学实验设备缺乏、教学设备更新换代的周期过长等问题，可促进教育内容、教学手段和方法现代化，对广西高职教育的发展具有革命性的意义，开创广西高职教育发展的新未来。
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关键词：双语专业教学；计算机课程；虚拟团队
中图分类号：G642 文献标识码：B
1引言
根据教育部和学校的要求，基于计算机学科的特性，东南大学计算机学院在该学科的部分软件专业课程中，已实施了多届双语教学，这既符合计算机专业的学科发展的需要，也便于学生提高英语水平，日后进入全球科技领域进行国际交流。
作者曾在几门计算机专业课程中尝试了多届的双语教学，具体为担任东南大学计算机学院本科生的专业必修课面向对象软件实践(Java)、选修课模式识别，研究生的专业选修课模式识别与神经网络、必修课专业外语的主讲教师，其中面向对象软件实践(Java)课程偏重于实践，模式识别类课程偏重于理论和研究，专业外语课程重点培养研究生的英文专业文献阅读与写作能力。通过对课程双语教学的探索，以及对国内外同行关于计算机课程教学和双语教学的研究实践，认为当前阶段的计算机双语教学重点首先是按该课程的培养目标传授专业知识，和重视提高学生的独立思考能力和开放性思维能力，其次是与计算机学科发展相关的基本专业外语技能；针对不同专业课程的具体特点，采用对应的双语教学方式，控制好教学进度，有助于进行双语专业教学；并构建了一个虚拟团队协作教学模式，将其应用在课程的作业与实践环节中，使得教学双方都更好地把握协作学习的内涵，来更好地促进教师和学生以及学生之间进行交流，确保达到专业教学的目标。
2专业课程的双语教学
东南大学计算机学院专业必修课面向对象软件实践(Java)的双语教学，分为课堂教学和课程实践两部分。双语课堂教学部分包括课堂的Java与面向对象知识讲解，并要求每个学生按进度独立完成对应章节的编程实验，课程实践部分要求完成一个课程开发项目，该课程重点强调软件实践能力的培养。专业选修课模式识别，以及模式识别与神经网络的双语教学，以课堂理论教学为主，课程布置若干带有研究性质的应用题目。必修课专业外语课堂教学主要讲解专业文章的摘要规范，并进行专业文献的要点分析，课上采取讲练结合的方式，课后作业布置若干英文专业文献阅读分析，按给定题目用英文专业写作。
考虑到教师和学生的外语水平，专业课程的双语课堂教学分成如下由浅到深的层次。
一是采用英文原版教材，中文板书，中文讲授。原版教材为双语教学之本。关于教材的选用，针对学生的专业基础和英文水准，面向对象软件实践(Java)课程以Sun公司的Java英文原版-SCJP和SCJD为蓝本。模式识别、以及模式识别与神经网络课程，根据教学经验，专业术语多，理论性强，模式识别部分尚未选到适合本科生的原版教材，只能针对各部分从不同的英文专业参考资料中选取合适的内容，神经网络部分目前建议使用Martin T.Hagan的《Neural Network Design》，当为最佳入门原版教材。专业外语课程以选取计算机专业国际会议和本领域权威期刊上的专业文献为主，选取要求专业领域较宽、通用性强、表述清晰、有启发性。
二是采用英文原版教材，英文板书，中文讲授。进而在课堂讲授中，汉语和英语不分主次，互为主体，这属于保留性双语教学。从形式上看，教师具备一定的本学科的知识和技能，达到学校的双语授课培训要求，即可进行基本的保留性双语教学。
三是采用英文原版教材，英文板书，开始有―段非双语教学作为过渡期，随着学生对课程内容的适应，则使用外语进行教学，要求用英语表述专业知识、解析专业词汇，这属于过渡性双语教学。这要求教师比较熟练地掌握英语口语和专业外语。根据课程教学经验可知，软件实践类课程的专业知识相对较易掌握，专业术语较少，强调设计与编码实现，可采用深层次双语教学；模式识别类的专业课程理论性强，对本科生而言，以浅层次的双语教学或母语专业教学为佳。而专业外语课程的性质决定了该课程中大量涉及计算机专业术语，必须综合使用专业外语技能。
3课堂双语专业教学
实际上，外语只是教学的语言和手段，而不是双语教学的内容和科目。专业课程的双语教学对教师的要求比较高，教师既要精通本学科的知识和专业技能，还要熟练掌握用作教学语言的外语。如果在当前学生整体英语水平尚未达到适合沉浸式教学的程度，盲目地全部用英文讲授，教师授课的艺术性大多会弱于母语授课，影响交流的效果；学生沉浸于弱势语言之中，用英语回答问题，客观上也不利于师生之间的专业互动学习。
在课堂教学中，如专业课程的神经网络理论，学生用母语学习本身就难度较大，学生有限的英语学习在某种程度上会阻碍双语教学，容易形成思维与语言表达之间的差距，有时甚至会严重影响对学科内容的理解，当讲课内容为知识难点，对学习进度的影响更加明显，这在模式识别类课程的有关专业理论教学时体会尤深，所以采用双语授课要把握好讲课进度的节奏。这样，按照课程要求的进度，学生通过循序渐进的学习将更好地获得专业能力的提高。因此，在讲课前应预先充分了解所授课程的知识体系，比较分析各部分内容的难易，明确每部分教学要达到的预期目标，对于面向对象软件实践(Java)课程中的面向对象知识和Java基本知识，以及模式识别类课程中的经典专业理论，课程内容较固定，通过加强与经验丰富的同行交流，并通过课程的多轮双语教学实践，有了一定的教学经验，能合理地确定各部分教学内容所需要的实际教学进度。对于专业课程的新增知识和最新研究成果，教师需先真正理解透彻，慎重选用双语授课方式，选择好切入点，这是把握好讲课进度的前提。
再者，部分内容的实际教学与预期的会有差异。对于部分难度较大的学科知识，如面向对象软件实践(Java)课程中类的多态、多线程，模式识别类课程中带有复杂数学公式的理论等，因双语授课时，学生学习会阻碍更大，须注意观察当时课堂上学生的实际学习情况，若弱于预期，教师要适当调整讲课的进度，强化该部分的知识讲解，并且，采用母语来表述、解释专业术语，以保证学生对课程内容有一定的接受能力，这在双语专业教学中显得尤为重要。当然，通过布置作业和课程实践，引导学生巩固所学专业知识，也是双语教学中的重要环节。
4虚拟团队教学模式应用于双语专业教学
在双语教学实践中我们还发现同一门课的不同章节之间存在差异，同专业的不同学生在学习同一门课程也会存在明显差异。因此在具体进行双语教学时，教师根据学生的特点和章节的特点分层次进行双语教学，并运用灵活多样的教学手段和方法，可以提高双语教学的效果。
作者体会到，采用虚拟团队的协作学习模式有助于改进双语专业教学的作业和实践环节。这涉及到什么是虚拟团队，如何构造课程中的虚拟学习团队方能对课程教学起作用。
有关虚拟团队的定义，不同研究人员提出了不同的看法，一般认为虚拟团队是一个人员群体，虽然他们分散于不同的时间、空间和组织边界，但他们通过通讯和信息技术的联结，一起工作完成任务。虚拟团队可视为以下几方面的结合体：(1)现代通讯技术；(2)有效的信任和协同；(3)选用最合适的人选进行合作的需要，而人员是最为重要的因素。超越50英尺之外进行运作、通过电子沟通进行协作达到他们共同目标的团队，都可称之为虚拟团队。
虚拟学习团队(Virtual Learning Teams) 是虚拟团队的一种，也是学习型组织的一种形式。虚拟学习团队的学习者通过网络和通讯的手段，不断共同学习，突破自己的能力上限，创造期望的学习结果，培养全新、前瞻而开阔的思考方式，全力实现共同的目标。
双语专业课堂教授的内容往往很多，难度也不低，课后学生消化这些专业知识时会碰到很多问题，需要老师给予指导。这需要在师生以及生生之间建立起联系，而虚拟学习团队则是一种非常有效的方法。学生和老师，学生和学生在距离上往往是分离，但是先进的现代通信技术和网络技术给我们带来解决的方法，使得交流更加的简便。电子邮件、论坛、即时聊天工具以及手机等手段为我们建立虚拟学习团队提供了物质准备，在支持学习和交流方面都是非常有效的。
建立一个虚拟学习团队很重要的一点就是有共同的愿望。虚拟团队建立后，学生根据自己的兴趣选择相应的任务，通过组员的协作来完成。学生一旦根据自己的兴趣组合在一起，那么他们就拥有了一个共同的目标，那就是通过相互协作共同完成一个课程学习任务，既掌握各类专业知识点,促进个人的能力发展，同时又学会了与同伴协作完成任务。
在专业课程的教学中，用一定策略指导将学生按异质分为若干虚拟学习团队，就具体一个团队来看，应当至少有一位成员作为英文能力、专业知识水平、认知能力强的核心成员，该成员能够较好地接受双语课堂教学。这样，按照课程要求的进度，该团队内的成员协作学习，多次相互交流，通过核心成员的拉动，改善英语程度和个体学习能力较弱的学生因双语学习带来的一些学习阻碍，将拥有彼此接近的专业能力，团队内成员整体能力得到提高。
虚拟学习团队要取得成功，必须做好以下9方面的工作：
(1) 团队成员必须具有自我开拓意识，较强的沟通能力和其他较高的虚拟团队技能。
(2) 保持项目任务为中心，使团队成员能测定自己的学习进程，明白自己是否处于目标方向之中。
(3) 保持团队的积极互动和行动取向。
(4) 确定标准的公共协议。
(5) 建立清晰的团队目标。
(6) 相互激励，恭贺目标的达成。
(7) 建立共享空间――共享空间能超越任务范畴，实现团队成员的互动。
(8) 识别成员需要克服的协作障碍。
(9) 明确问题发生时团队成员应该做什么，应该与谁联系和决策的等级层次。
同时，将学生按同质分为若干虚拟团队，可以对每个团队采用个性化的教学。同质划分给学生贴上等级标签，虚拟团队成员的专业能力和英文基础大致相近。在双语课程教学的作业和课程实践环节中，教师根据每个虚拟团队的特质，针对该类学生的特点，提供补充资料，强化指导，分层次进行双语教学，这属于因材施教，也可以提高双语教学的效果。
作者在专业课的实务型课程任务(如课程项目等)环节，对于部分虚拟学习团队，尝试采用了一种“沙盒”技术思想，用于处理开发操作过程中出现的问题。虽然同为防范未知问题的处理技术，“沙盒”技术与主动处理技术原理截然不同。主动处理是发现有偏差行为，立即提醒并处理；“沙盒”技术是发现可疑的行为仍让任务继续，当确认的确是严重问题时才终止。让可疑行为在虚拟团队的“沙盒”里充分表演，但是“团队沙盒”会记下他的每一个动作。在行为充分暴露了其错误属性后，“沙盒”则执行“回滚”机制，将错误的痕迹和动作抹去。对于课程项目的开发，作者将其定为两阶段，第一阶段的项目完成过程为“沙盒”中的任务运行阶段，若发现可疑的偏差学习行为仍让学习继续，当确认的确是严重问题时才终止。让学习的可疑偏差行为在虚拟团队的“沙盒”里充分表演，但是“团队沙盒”会记下他的每一个动作。在第一阶段终止时，分析评价各虚拟团队的项目完成情况，对正常完成课程任务的，进行考核评价；对于轻微或一般的错误，指导团队修正；根据“沙盒”记录分析，对于行为的偏差为严重错误的，则执行“回滚”机制，即终止错误行为，回退到任务执行的正确时点，在第二阶段从新按课程要求开始课程任务。这种技术思想的优点是，可让多数团队按正常教学进度完成任务，不会因为可能的错误判断，影响团队成员的协作，对于确实严重的错误，在某个虚拟团队中当时会产生一些负面影响，但是，可第二阶段再次提供机会改进。这样做，可将问题限制在一个较小的范围，对整体的教与学影响有限，同时也为该专业课以后的双语教学提供了宝贵的实践经验。
课程的实践考核着重采用了以思维为基础的对话策略，该策略通过师生、生生之间的有关教学内容的大量互动，刺激学生的思维与讨论，以通过加强思维能力的训练来促进双语教学，确保教学的效果。
5结束语
综上所述，根据对所教的几门不同特点的专业课程的双语教学体会，在进行双语教学时，应根据不同学生、不同课程、不同章节的具体特点分层次进行双语教学为佳。作者基于双语专业教学实践，并借鉴了交叉学科的技术思想，提出虚拟团队协作双语教学和“沙盒”教学方法,可以提高双语教学的效果。目前双语教学还有不少问题需要在实践中进一步探讨和解决，作者将通过教学实践不懈地进行这方面的改进。
参考文献
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中图分类号：G642
摘要：针对传统虚拟学习社区的研究与具体课程相脱离的问题，提出以建构主义理论为指导，从学习者的角度出发，构建以知识管理为基础的新型Java虚拟学习社区，说明虚拟学习社区在教学实践中的应用可提高教学效果。
关键词：虚拟学习社区；知识管理；Java知识体系管理；个人知识管理
0 引 言
虚拟学习社区打破了传统教学的时空局限，随着网络的飞速发展，E-Leaming的迅速崛起，虚拟学习社区有着极其广阔的应用前景，毋庸置疑，它的发展对辅助课堂教学有着积极作用。目前，支持虚拟学习社区开发的技术条件已经足够成熟，关于虚拟学习社区开发与设计的相关理论研究也十分丰富，但有关虚拟学习社区的研究缺少与具体学科的结合，忽视了不同课程本身所具有的学习特点以及由此特点所引发的社区设计与开发的差别，对具体课程知识缺乏有效的知识加工与管理，导致虚拟学习社区在实际教学中所起的作用十分有限。
因此，尝试应用建构主义的学习理论与知识管理的相关知识，构建课内和课外、课堂讲授和课后自学相结合的Java虚拟学习社区，充分调动学生的主动性与积极性，提高Java程序设计课程的教学效果，具有十分重要的实践推广价值与理论参考意义。
1 概念辨析
1.1 知识管理
关于知识管理的定义，不同学者从不同角度有不同的阐述。一般认为，知识管理是一个连续的过程，它以现代信息技术为支撑，管理个人与组织有关知识的积累、应用、共享、交流和创新活动。知识管理最初作为一种管理模式存在，现在将它应用于学习领域中，已经成为一种有效的学习模式，通过知识管理可以将各种学习资源转化相互之间具有联系的知识集合，并对这些知识提供开放管理。
在具体学习领域，关于知识管理可以从学科知识管理、学习者个人知识管理两个方面进行阐述。学科知识管理主要目标是根据具体学科的特点，以特定的方式组织知识，以方便学习者对知识的意义建构；而个人知识管理则是知识管理的自主性和个性化，是帮助学生完成意义建构的重要途径。
1.2 虚拟学习社区
虚拟学习社区是由各种不同类型的个体，通过教学、研究等活动所建立的一个虚拟社会形态，它是学习社区在网络空间中的一种映射，也是一种建构主义学习环境，更是一组共享语言和价值的学习者借助网络进行学习的平台。与网络上种类繁多的社区相比，虚拟学习社区的主要关注点是对学习活动的支持。在如今的网络背景下，虚拟学习社区的恰当应用，能对现实世界教学活动产生极为有利的影响，而学生作为虚拟学习社区的主体是不容忽视的因素。因此在虚拟学习社区的开发中，不应仅局限于学习者的交流互动，而是应以学生为主体，尝试从学习者知识管理、知识建构的角度来设计虚拟学习社区，同时通过学习者之间的交流和合作过程，共同促进知识的意义建构，实现对知识的理解与掌握。
1.3 知识管理与虚拟学习社区的关联
知识管理与虚拟学习社区有一定的关联，在知识管理情景下的知识获取，与虚拟学习社区情景下的知识获取过程，本质上没有区别，都是学习者习得知识、完成个体知识建构的过程。在研究中，如果将知识管理和虚拟学习社区的融合，将知识管理的相关理论应用于虚拟学习社区的建立中，运用知识管理的方法与工具，将知识管理工具融入学习基础设施中，促进虚拟学习社区中的知识共享、知识创造，让学习者更加方便地获取所需知识，提高他们的学习效率与学习能力，也能更好地辅助课堂教学。
2 Java虚拟学习社区中的知识管理
在Java程序设计课程教学实践中不难发现，学生对编程普遍具有畏难情绪，缺乏学习的积极性，究其根源，主要在于学生缺乏对Java知识的有效建构，不能将知识很好地纳入到原有的认知结构中。Java课程本身具有实践性强、知识前后关联紧密的特点，如果学生在某一阶段没有能够有效地掌握相关知识，将导致后续程序编写工作无法顺利完成。因此需要运用知识管理的相关理论重新组织、整理知识，理清Java课程自身的体系结构，以帮助学习者进行有效的意义建构。在所开发的Java虚拟学习社区中，知识管理将从两方面开展，Java知识体系管理和个人Java知识管理。
2.1 Java知识体系管理.
Java知识体系管理主要指Java结构化知识体系。在虚拟学习社区建立之初，根据Java虚拟学习社区成立的目的，从Java课程体系的角度出发，针对Java程序设计的特点，同时考虑到教学具体需求，例如按照次序可以把Java课程分为Java基本语法、面向对象编程、图形用户界面3大知识板块，在各大知识板块中，再将知识点细分，如Java基本语法部分可以分为数据类型、常量与变量、运算符与表达式、数组、字符串等几个知识点。此后，将各大小知识点按编程的逻辑体系组织和呈现，供学生学习，帮助学生吸收知识。
实际操作中，对Java课程的知识体系进行划分，采用多媒体技术将各个知识点以动态的卡片方式来呈现，将知识之间的关联通过概念图的方式进行关联，形成一棵“知识树”，学生在虚拟学习社区中，能够清晰地看到课程的体系结构，深化对课程的理解，提高实际编程能力。
2.2 个人Java知识管理
学生个体的编程能力有着显著的差异，因此在Java虚拟学习社区中，以学生的学习心理为基础，结合建构主义理论与奥苏贝尔认知同化学习理论，强调不同个体对自身的知识管理，以此为基础，让学生完成自身程序设计知识的构建有着十分重要的意义。
在个人Java知识管理方面，为了让学生更好地实现对知识的管理，需要一些知识管理工具，将学生所拥有的资料、掌握的信息、学习的内容变成更具价值的知识，帮助学生存储与吸收新知识，最终完成对编程知识的理解，实现积极的意义建构。在所创建的Java虚拟学习社区中，提供的个人知识管理方式有协作互助讨论区、学习日志、个人知识地图、学习热线等，以实现知识的个性化管理，促进知识的吸收与内化。
3 Java虚拟学习社区的构建
虚拟学习社区主要由社区首页、知识显示与习得、知识评价与进阶、知识检索与应用、协作互助平台、个人知识空间6个模块构成。
3.1 社区首页
在Java虚拟学习社区的首页，提供注册登陆模块。默认情况下，正在学习Java课程的学生可以根据所分配的用户名和密码直接登陆，登陆后，后续的互助小组划分和协作学习均在以自然班级为单位的学生群体中进行，学生也可以根据需要修改相应的密码。其他需要访问相应资源的访客，则需要注册完成实名认证，由任课教师来处理，进行相应的授权操作。此外，在首页还提供了站点内容分布导航以及导学教材，帮助学生尽快地了解社区的功能，以便更好地开展学习。
3.2 知识显示与习得
在大学Java课堂中，每节课教学内容繁多，课堂上所讲授的知识学生不能完全消化吸收，为了弥补这一不足，在虚拟学习社区中，提供了一个知识显示与自主习得的环境。知识的显示不是简单地向学生呈现学习内容，而是按照知识管理的思想，将Java课堂知识以结构化的方式呈现。
在此模块的构建中，需要教师先梳理出课程的知识体系结构，学生在课后可以根据自身的学习情况，登陆后，选择需要学习的相应知识点，温习教学视频。这里的视频不是简单的课堂实录，而是以微课的方式呈现，通过录屏的方式，结合各个知识点，对相应知识点、或者重点、难点进行针对性地讲解，并经过多媒体软件编辑制作完成。
3.3 知识评价与进阶
对所学知识综合进行评价的目的是为了更好地了解学生所学的状况，在Java虚拟学习社区中，考虑到知识前后的关联性，在这个环节的设计中，采用“知识进阶”的方式，完成相应的知识点学习后，学生可以根据所习得的知识点进行自我学习测评，掌握情况较好的同学，可以直接进行测评。测评完成后，将测评情况在线提交给教师，教师进行对应的修改，对学生的学习效果进行评价，并对进一步学习进行针对性的指导。测评合格，学生已掌握前面必须掌握的知识点后，方可点击进入下一个知识点学习与测评。例如要进入“抽象类”知识点的测评，学生必须先理解“类”的基本概念，掌握类的定义与对象创建的方法，并通过相应测评。
3.4 知识检索与应用
除前面所述对知识点的视频讲解，在Java虚拟学习社区中，还需要创建课程所涉及的若F知识卡片，各卡片与相应的知识点相对应。在诸多知识卡片中，提供知识检索功能，方便学生在诸多的知识点中，快速便捷地找到自己想要了解和学习的知识点，并根据需要展开学习。
在检索到对应的知识点后，社区提供与知识点对应的案例应用区。这里的案例不是单纯的代码展示，而是从学生的思考角度，将每个案例从分析、设计到编码、调试的过程展示给学习者。例如在讲授完可视化图形界面中的“页面布局”这一知识点后，在案例应用区中即以“计算器”为案例，引导学生如何应用“网格式”布局管理器完成计算器的布局设计，后续再分别针对不同的按钮注册监听者，继而编写事件代码，并列出调试中的常见错误与解决方法，逐步完成程序的开发工作。
3.5 协作互助平台
在Java虚拟学习社区中，根据自然课堂中学生的情况、学生的成绩基础、结合性格特征，充分考虑到组中成员的差异性，将不同层次的学生混合编组。而平台则提供包括从简单的“画板”、“多文本编辑器”到复杂的“学生信息管理系统”等多个Java项目案例，每个小组在虚拟学习提供的协作互助平台上，选择需要合作完成的项目案例，学生可利用平台在线合作完成，在完成过程中编程能力较好的同学可以对其他学生进行实时解答与帮助，学生之间讨论、协商、互助，直至最终完成项目的开发工作。
3.6 个人知识空间
在Java虚拟学习社区中，个人知识空间模块的功能十分重要，它的功能主要包括几个方面。①学习日志：记录每次登陆所学习的内容，所需的时间，完成测评的情况，完成作业的情况，这些将为后期教师的学情分析提供基本信息。②个人知识地图：学生在完成相应知识模块的学习，通过测评后，在个人知识地图中添加相应内容。对比Java知识地图，学生能够知道自己已经掌握了多少，还有多少知识点尚未掌握。③知识学习指导：教师在阅读学生编写的程序，结合学生测评的情况，对学生知识掌握情况进行基本的学情分析，根据分析的结果，对学生进行恰当地指导。④学习热线：学生在学习过程中有任何的问题或者疑惑，都可以利用个人知识空间中的学习热线，借助于平台的即时消息功能，向教师求助，以获得解决的方法。⑤协作互助讨论区：学生能够在此区域查看到自己所在的小组以及小组所承担的项目、各人的分工与完成情况。
4 技术实现
基于知识管理的Java虚拟学习社区在总体设计上采用MVC模式架构，具体开发时，以Visual Studi0 2014为开发平台，后台数据库为SQL Server，结合跨数据源于数据格式的LINQ技术，使用编程语言C#以及Ajax技术，结合使用脚本语言javaScript完成程序的开发。知识卡片、知识地图、概念图部分全部采用Flash、Authorvvare、PhotoShop、Camtasia Sudio等多媒体软件制作完成。
