MOOC管理平臺的設計與開發(fā)

吳大非

摘要：隨著MOOC在高校教學中得到廣泛應用，極大地提高了教學質量。但是，對于普通教師來說，MOOC課程的開發(fā)和管理技術難度較大，影響了教師積極性。該文提出了一種操作簡單、功能實用的MOOC管理平臺設計方案，通過該平臺能幫助教師輕松地創(chuàng)建和管理自己的MOOC課程資源，有效地應用到教學之中。

關鍵詞：MOOC；課程管理平臺；自動生成技術；設計與開發(fā)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）27-0047-03

1 背景

近幾年來，大規(guī)模開放在線課程（MOOC）在高校教學中得到了廣泛應用，有效地提高了教學質量。MOOC平臺中不僅提供課程教學視頻，還包括課程公告、課程大綱、教學效果分析、在線考試、課后作業(yè)、交流討論等模塊，實體課程所具備的要素在 MOOC平臺中均能完整地呈現(xiàn)。

但是，限于MOOC開發(fā)需要較高的專業(yè)技術水平，目前大部分MOOC課程平臺都是課程負責單位或任課教師聯(lián)系專業(yè)公司或專業(yè)技術人員進行前期制作和后期維護。在MOOC實際制作開發(fā)和運行維護過程中，涉及雙方交流和溝通等問題，由此造成開發(fā)出來的MOOC課程在質量上存在一些問題，例如：MOOC課程建設速度慢、開發(fā)效率低下、課程修改難、維護難、更新難，運行維護成本較高。另外，國內外一些公司和大學開發(fā)了一些高質量的MOOC管理平臺，如美國斯坦福大學的Coursera，清華大學的“學堂在線”，網易公司的網易大學MOOC平臺，這些平臺功能全面，質量較高。但是，普通教師要通過這些平臺來創(chuàng)建和管理自己的課程，供學生網上在線學習，則要支付高昂的平臺使用費用。

因此，高校教師迫切需要一個能免費使用的MOOC管理平臺，能自主創(chuàng)建課程、設置板塊欄目、自動生成課程網站，能夠對課程網站進行課件、教學視頻等教學資源進行上傳，能進行生成考試試卷、答疑、交流討論及作業(yè)批改等經常性、實時性的維護工作。

該文立足于廣大高校教師的需求，主要研究如何設計開發(fā)一個簡單實用的MOOC管理平臺，幫助教師輕松地生成和管理自己的MOOC課程網站，減輕教師在MOOC課程開發(fā)中面臨的技術壓力，有效地整合和共享高校教師的課程教學資源，提升大學教學質量。

2 MOOC管理平臺實現(xiàn)原理及相關技術

2.1 MOOC管理平臺實現(xiàn)原理

要實現(xiàn)讓教師在MOOC管理平臺中通過簡單交互，輸入一些文字就能自主定義課程網站結構、自行設置板塊欄目；通過單擊交互按鈕，上傳一些課程資源后，能通過管理平臺自動生成教師所需的MOOC課程網站，其實現(xiàn)原理主要有如下三種技術方法：

2.1.1 參數(shù)法生成

參數(shù)法生成是目前MOOC管理平臺上自動生成MOOC課程網站的最常用方法，其原理就是通過管理平臺操作界面，將用戶輸入或上傳的交互式描述數(shù)據(jù)（如文字、圖片、音頻、視頻等）進行分類后，存入后臺數(shù)據(jù)庫。然后，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)提取出來，替代已有的網頁模板中的參數(shù)，通過程序接口來自動生成MOOC課程網站。參數(shù)法生成需要使用課程管理平臺中已有的課程網站模板，需要后臺數(shù)據(jù)庫的支持。參數(shù)法生成非常適合不具備網站編程開發(fā)技術的普通教師，是建立MOOC課程網站的一種簡便高效的方法，不足之處就是生成的課程網站是一般是靜態(tài)頁面。

2.1.2 變換法生成

變換法生成，其實現(xiàn)原理是基于某種規(guī)則把功能和數(shù)據(jù)需求，通過一次或多次的轉換，得到課程網站生成代碼。變換法生成技術，可以動態(tài)地進行數(shù)據(jù)的輸出，還可以改變數(shù)據(jù)輸出的順序，根據(jù)轉換規(guī)則輸出添加的計算結果。變換法生成可以處理各種復雜業(yè)務層邏輯的動態(tài)頁面[1]。

2.1.3 過程法生成

過程法生成是一種動態(tài)網頁生成方法，其原理就是在后臺內置了網站代碼產生模式的一段程序，過程法生成需要分析生成網頁及服務端數(shù)據(jù)存取代碼的結構，最后根據(jù)網頁操作數(shù)據(jù)對象的不同來生成不同的網頁服務端程序代碼[1]。

2.2 MOOC管理平臺開發(fā)相關理論和技術

2.2.1 架構模式

目前，國內外知名的MOOC管理平臺，其采用的架構模式都是B/S模式，即瀏覽器和服務器網絡架構模式。在這種架構下，用戶工作界面通過WEB瀏覽器來實現(xiàn)，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現(xiàn)，主要事務邏輯在服務器端（Server）實現(xiàn)。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用。

2.2.2 軟件設計模式

軟件設計模式是指一套被反復使用、多數(shù)人知曉，經過分類編目、代碼設計經驗的總結。使用設計模式是為了可重用代碼，讓代碼更容易被他人理解，保證代碼的質量。目前，國內外大多數(shù)MOOC管理平臺的開發(fā)，使用的是MVC設計模式。MVC全名是Model View Controller，即模型（model）-視圖（view）-控制器（controller）的縮寫，它用一種業(yè)務邏輯、數(shù)據(jù)、界面顯示分離的方法組織代碼，將業(yè)務邏輯聚集到一個部件里面，在改進和個性化定制界面及用戶交互時，不需要重新編寫業(yè)務邏輯。MVC設計模式十分適合進行web開發(fā)，它具有良好的軟件架構、復用性和較高的維護性。

2.2.3 編程語言

目前，用于開發(fā)MOOC管理平臺的編程語言主要包括Python，Java和C#等；另外，用于開發(fā)MOOC平臺的主流腳本語言包括JSP，PHP和ASP.NET等。

2.2.4 數(shù)據(jù)庫技術

在開發(fā)MOOC管理平臺時，需要用到一些結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)，對于結構化數(shù)據(jù)可以通過SQL Server和Oracle等關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行存儲和管理。對于非結構化數(shù)據(jù)可以使用非關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如Mongo DB 來進行存儲和管理，將大量的非結構化數(shù)據(jù)（圖形、圖像、視頻、音頻、動畫）等文件的索引和實際物理路徑，通過索引服務器保存在 Mongo DB文檔數(shù)據(jù)庫中，其具體的物理文件則保存在分布式文件管理系統(tǒng)下對應的文件服務器硬盤中[2]。

3 MOOC管理平臺需求分析

軟件需求分析所要做的工作是深入描述軟件的功能和性能，確定軟件設計的限制和軟件接口細節(jié)，定義軟件的其它有效性需求。在進行需求分析時，應注意一切需求都要從用戶的角度上考慮，這在一定程度上能決定整個系統(tǒng)開發(fā)的成敗。

3.1 功能需求分析

通過對國內外知名MOOC管理平臺的深入使用來看，這些管理平臺的功能主要包括課程公告、課程教學視頻、測驗與作業(yè)、課程考試、討論區(qū)、常見問題、學習進度、后臺管理等模塊。通過對這些平臺仔細分析，發(fā)現(xiàn)MOOC平臺的功能主要分為三大塊：核心功能模塊，輔助教學模塊和后臺管理模塊。其中核心功能模塊是保證完成教學過程的模塊，如課程教學視頻、測驗與作業(yè)、課程考試等。輔助教學模塊則是為學習者更好地學習，提供必要的幫助，如學習進度監(jiān)控、討論區(qū)、學習筆記等，輔助教學模塊可以根據(jù)實際情況進行增加或刪除。后臺管理模塊主要是讓教師能輕松地設置課程欄目，上傳及修改課程資源等。

3.2 平臺用戶角色分析

MOOC管理平臺中的用戶主要包括三類人員，分別是管理員、教師和學生。

3.2.1 學生用戶

學生用戶在MOOC平臺免費注冊后，可以登錄平臺自主選擇課程進行學習。其學習過程一般是：觀看課程教學視頻→做章節(jié)練習題→向教師提問、查看教師解答→參加課程主題討論→在線參加課程期末考試→獲得課程形成性成績。

3.2.2 教師用戶

教師用戶主要是通過平臺進行創(chuàng)建課程，編輯課程欄目，上傳課程各種教學資源（教學視頻、課程大綱、習題、課件等），對學生的提問進行解答，批改作業(yè)，獲取學生學習情況，對教學效果進行分析等教學工作。

3.2.3 管理員用戶

管理員用戶主要是對教師和學生的信息進行編輯和修改，對用戶設置初始密碼和權限，發(fā)布課程上線公告等。

4 MOOC管理平臺系統(tǒng)設計

4.1 系統(tǒng)設計方案

在進行系統(tǒng)方案設計時，通過綜合考慮平臺的系統(tǒng)兼容性、可擴展性和易于維護性等方面因素，該平臺系統(tǒng)采用 B/S 架構，選擇J2EE 開發(fā)環(huán)境和 SSH 架構（即struts+spring+hibernate集成框架）。系統(tǒng)采用分層設計原則，劃分為用戶視圖層、業(yè)務邏輯層、控制器層和數(shù)據(jù)層。另外，在課程視頻上傳、存儲和點播功能實現(xiàn)上，選擇了開源免費的Flex5和 Red5 視頻服務器技術；系統(tǒng)核心功能MOOC課程的自動生成，則采用文中2.1所述的參數(shù)法生成技術來實現(xiàn)。

4.2 系統(tǒng)結構設計

通過前期的系統(tǒng)需求分析，開發(fā)團隊設計的該MOOC管理平臺系統(tǒng)結構劃分為十二個功能模塊，如圖1所示：

4.3 數(shù)據(jù)庫設計

該MOOC管理平臺中用到的數(shù)據(jù)實體主要包括：課程實體（課程id，課程名稱，學分，授課教師），課程視頻實體（視頻id，視頻名稱，視頻文件路徑，課程id（FK）），測試題實體（題號id，題干，答案A，答案B，答案C，答案D，正確答案，分值），答疑實體（問題id，提問內容，提問時間，回復內容，回復時間，學生id（FK）），教師實體（教師id，工號，姓名，性別，出生日期，登錄名，密碼，權限），學生實體（學生id，，姓名，性別，出生日期，登錄名，密碼，權限），通知實體（通知id，標題，內容，發(fā)布時間）等，共有各類數(shù)據(jù)表26個。詳細的實體聯(lián)系模型（E-R圖），因篇幅所限在此不再贅述。

5 系統(tǒng)實現(xiàn)

5.1 開發(fā)環(huán)境設置

在開發(fā)MOOC管理平臺系統(tǒng)時，可以根據(jù)技術團隊的實際情況，選擇一些合適的開發(fā)工具來進行系統(tǒng)開發(fā)，該MOOC平臺系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境如表1所示：

5.2 系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

5.2.1 MOOC平臺后臺管理

在平臺系統(tǒng)中注冊后，輸入正確的用戶名和密碼登錄后，如果屬于教師權限用戶，則跳轉到MOOC平臺的后臺管理界面，如圖2所示。在該界面中，教師可以創(chuàng)建自己的MOOC課程、編輯課程欄目、進行備課、上傳各種教學資料、建立輸入習題庫、建立試卷庫、進行教學效果分析等操作，詳細編程代碼因篇幅所限，在此省略。

5.2.2 課程欄目設置

教師在系統(tǒng)管理后臺中創(chuàng)建一門課程之后，可以對課程欄目進行設置和修改，界面如圖3所示。在確定好課程的框架結構之后，系統(tǒng)通過程序代碼、采用參數(shù)法生成技術，結合平臺中已內置的網站模板，將會自動生成MOOC課程網站。

5.2.3 課程欄目內容設置

當課程欄目設置好之后，教師就可以對各個欄目的詳細內容進行設置，該MOOC平臺主要是通過基于瀏覽器、功能強大、所見即所得的在線HTML編輯器eWebEditor插件來完成各欄目的文字輸入，動畫、視頻等教學資料的上傳與編輯。圖4所示界面就是通過eWebEditor插件對MOOC課程課件中的第1講教學視頻進行編輯和上傳，其他欄目內容的設置操作過程基本與此類似，不再贅述。

6 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試是指在規(guī)定的條件下對設計開發(fā)的軟件系統(tǒng)在真實環(huán)境下進行操作，對其是否能滿足系統(tǒng)設計要求而進行評估的過程。為了保證系統(tǒng)能符合用戶的功能需求和性能需求，通常需要進行多方面的測試，測試方法主要包括黑盒測試和白盒測試、功能測試和非功能測試。開發(fā)團隊在測試過程中使用的測試工具主要包括Apache Jmeter和badboy，圖5為該MOOC平臺在進行功能測試時的某個測試界面，經過團隊的多次全面測試，發(fā)現(xiàn)了一些小BUG并進行了修正，最終的測試結果證明該系統(tǒng)的功能和性能達到了用戶的要求。

7 結束語

文章中提出了一種MOOC管理平臺的設計方案，并選擇了合適的開發(fā)工具進行了編程實現(xiàn)，最后將該平臺上線在學校試用了一個學期，通過師生的反饋信息證明，在該MOOC管理平臺中，教師能輕松地創(chuàng)建和管理自己的課程資源，操作簡單方便，功能實用。當然，該平臺系統(tǒng)還有一些需要改進的地方，比如后期可以通過負載均衡技術對視頻服務器進行優(yōu)化，通過對SQL 語句優(yōu)化提高平臺響應速度等，以此提高平臺性能和用戶體驗。

參考文獻：

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[3] 李霞. 基于MOOC理念的在線學習系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 北京： 北京工業(yè)大學， 2016.

[4] 白浩， 李新成. 基于MOOC的教師教育網絡課程平臺的設計與實現(xiàn)[J]. 中國教育信息化， 2013（21）：73-77.

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[通聯(lián)編輯：謝媛媛]