冀榮華　高萬林　鄭立華　張曉東

摘 要：雨虹學網(wǎng)是基于edX開放源代碼，根據(jù)中國農(nóng)業(yè)大學實際教學特點研發(fā)。采用Python+Django+Mysql/MongoDB框架結(jié)構(gòu)，在虛擬開發(fā)平臺上進行項目開發(fā)，使得雨虹學網(wǎng)具有較強的維護和升級能力。通過部署六類服務器，保證了雨虹學網(wǎng)可靠性和可用性，良好的用戶在線學習體驗。程序自動評測、作業(yè)互評、師生互動和學習軌跡管理等特色功能使得雨虹學網(wǎng)幫助師生更好地開展教學活動，實現(xiàn)主動式教學。經(jīng)過近四年課程實踐，雨虹學網(wǎng)可以促進學生學習主動性，激發(fā)學習興趣，提高教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：MOOC教學平臺；課程實踐；程序自動評測

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

自2012年MOOC（Massive Open Online Courses，MOOC）平臺的不斷推出，為全世界熱愛學習的人隨時隨地參與世界著名高校相關(guān)課程提供可能[1-3]。目前部署在MOOC平臺上課程幾乎囊括目前高等教育中各個學科[4-6]。2012年4月，麻省理工和哈佛大學聯(lián)手創(chuàng)建的大規(guī)模開放式在線課程平臺——edX，以建立世界頂尖高校相聯(lián)合的共享教育平臺，目前已擁有超過100多萬的注冊者。

一直以來，如何提高教學質(zhì)量都是中國農(nóng)業(yè)大學本科教學研究的核心，信息與電氣工程學院教師一直在思考和探索用信息技術(shù)手段有效進行師生互動，激發(fā)學生學習主動性。2013年開發(fā)基于云計算和開放在線交互學習平臺——雨虹學網(wǎng)。

2 平臺需求分析（Requirement analysis of platform）

通過對我國各大農(nóng)林院校日常教學工作和學生學習環(huán)節(jié)進行充分調(diào)研和分析之后[7，8]，明晰了雨虹學網(wǎng)的功能，分為通用和特色兩大部分。其中通用部分是指MOOC平臺所具備通用教學模塊，如用戶、課程、成績等管理、查詢和統(tǒng)計及教學資源管理等；而特色模塊主要有程序自動評測、作業(yè)互評、討論區(qū)管理和學習軌跡管理等，用以全面促進主動教學。

雨虹學網(wǎng)有三類用戶：管理員、教師和學生，按照用戶角色不同，將分配不同的權(quán)限，具體功能角色劃分參見表1。

雨虹學網(wǎng)基于edX開放源代碼研發(fā)分為教師端、學生端和后臺管理三部分。教師可上傳課程視頻、添加教學資料、組卷考試及單元練習題，并能及時查看學生學習情況。學生通過注冊登錄即可自由選課、聽課和參與討論；根據(jù)聽課進度完成練習題目及自主評分。雨虹學網(wǎng)后臺管理負責對教師、學生、課程和電子書訂單等信息進行管理。

雨虹學網(wǎng)平臺基于Linux操作系統(tǒng)，采用Python+Django+Mysql/MongoDB的框架結(jié)構(gòu)，在虛擬的開發(fā)平臺上（Ubuntu系統(tǒng)）進行項目開發(fā)，以在不改變原有程序的前提下方便維護和升級。

為保證雨虹學網(wǎng)可靠性和可用性，并保證用戶有良好的在線學習體驗。雨虹學網(wǎng)一共部署六類服務器，分別是負載均衡服務器（LB）、網(wǎng)站服務器（Web Server）、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務器（MySQL）、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務器（MongoDB）、視頻服務器（Video Server）和視頻存儲服務器（MFS）。六類服務器通過一臺千兆交換機接入校園網(wǎng)，接入帶寬為1Gbps，具體如圖2所示。

負載均衡采用 LVS+KeepAlived方案，消除因單點故障而導致整個系統(tǒng)癱瘓的問題。網(wǎng)站服務器（Web Server）安裝Nginx、WSGI、Python、Django、Mako等組件，可支持高達50000個并發(fā)連接數(shù)的響應。數(shù)據(jù)庫采用MySQL+MongoDB混合數(shù)據(jù)管理。其中MySQL數(shù)據(jù)庫存儲賬戶信息、教師開課信息、學生選課信息和成績單等，同時兼做C/C++程序評測服務器；MongoDB數(shù)據(jù)庫存儲除視頻數(shù)據(jù)外的全部課程資源，如教學課件、章節(jié)練習題、考試題庫、電子書等。由于雨虹學網(wǎng)訪問量比重較大的為視頻訪問，其特點為視頻數(shù)據(jù)量不大，但需要能支持高并發(fā)數(shù)訪問，具有高可靠性和高可用性，因此獨立部署視頻服務器，采用MFS分布式容錯文件系統(tǒng)集群方案存儲視頻數(shù)據(jù)。

4 特色模塊建設（Construction of characteristic

module）

雨虹學網(wǎng)通過開發(fā)特色模塊，以幫助師生更好地開展教學活動，實現(xiàn)主動式教學，比較典型的特色模塊分述如下。

4.1 程序自動評測模塊

程序設計類課程在學生掌握基礎(chǔ)的理論知識的同時，更需要注重培養(yǎng)學生堅實的編程實踐能力。課程需要布置大量作業(yè)，作業(yè)批改量很大。程序自動評測功能可對程序源代碼進行編譯和執(zhí)行，并通過預先設計的測試數(shù)據(jù)來檢驗程序源代碼的正確性。程序自動評測輔助教學方式，能夠極大地減少教師花費在檢查學生代碼的正確性、算法性能、抄襲情況、作業(yè)完成率和正確率統(tǒng)計方面的工作，在保證公平、客觀的評測的同時給出合理成績；程序自動評測可以促進學生自主學習，把枯燥的編程變成樂趣，從而充分激發(fā)學生對程序設計的興趣。

4.2 作業(yè)互評模塊

學生通過互相批改作業(yè)互相學習，一方面提交者可以得到他人對自己作業(yè)評分和意見，而批改者可以學習借鑒他人完成作業(yè)的做法和成果，發(fā)現(xiàn)自身的不足，加深對知識理解、豐富觀察問題的角度并拓展知識。因此作業(yè)互評可以幫助學生完成對知識的總結(jié)、遷移和外顯，對參與學習的學生都是有意義的活動。

為更好促進學習，作業(yè)互評模塊，教師需提前制定恰當?shù)脑u分標準用以具體闡述教學要求，同時提供不同等級的作業(yè)樣例以訓練學生如何正確評價他人作業(yè)。同時要求評閱者能夠遵照評分標準分析作業(yè)，給出具體、有針對性的評語；學習者能夠根據(jù)評語對照評分標準修改完善自己的作業(yè)。

4.3 師生互動模塊

在教學過程中，順暢的師生互動環(huán)節(jié)，有助于學生問題的解決，激發(fā)學生學習興趣。雨虹學網(wǎng)通過在線討論和討論區(qū)管理兩種手段增加師生互動。其中在線討論模塊主要是教師公布討論題，學生可進行全員或小組討論、也可瀏覽歷史討論內(nèi)容；而討論區(qū)管理分為論壇和維基兩種方式開展。論壇是師生可以隨時隨意發(fā)起各種與課程學習相關(guān)話題，維基則是以全班同學共同維護電子筆記的方式，互相促進知識點的掌握和理解，兩者互為補充，有效激發(fā)學生興趣。endprint

4.4 學習軌跡管理模塊

教育不同于其他行業(yè)，每一個學生都是獨一無二的，而目前大部分教育屬于批量行為，很難做到個性化教育。其原因在于，很難采集每一個學生的學習過程的信息，對學生學習軌跡也很難進行有效的統(tǒng)計分析，就無從談起有針對性的個性化教學。采用MOOC教學平臺進行教學，學生的學習行為將被記錄下來，比如學生回看某些章節(jié)、暫停次數(shù)等，教師通過對學生學習行為的統(tǒng)計分析，改善教學方法、對共性問題集中解答、有針對性輔導，從而使得教學活動更有針對性，也更容易實現(xiàn)個性化教學。該模塊可以記錄學生學習軌跡，即當學生登錄系統(tǒng)，選擇課程后所做的操作，都將被記錄下來，包括：（1）視頻和課件學習信息；（2）課后作業(yè)練習信

息；（3）討論組參與信息；（4）其他操作。教師則可對學習軌跡進行查詢，包括：查詢指定學生、指定日期、指定課程的在線學習情況；同時按課程、時間、地區(qū)等對課程的學習情況進行統(tǒng)計。

5 結(jié)論（Conclusion）

由于MOOC教學的迅速發(fā)展，雨虹學網(wǎng)在建設過程中，采取了系統(tǒng)邊研發(fā)邊應用的方案。學院大力宣傳MOOC教育的新動向，積極鼓勵老師參與MOOC教學。雨虹學網(wǎng)近四年的實踐應用中，在線用戶總數(shù)22000多人，學生實際使用為20853人，在線教授課程203門次，其中85門次課程進行了題庫、作業(yè)提交、互評、程序自動評判的教學實踐；讓學生、教師在平臺的幫助下體會在線教與學。且選取全校有影響力的課程，大學計算機基礎(chǔ)、C語言程序設計和工程制圖三門課為突破口，重新梳理知識點、設計教學教案和練習題、測驗題及相關(guān)視頻資源，有近80名教師、20余名研究生和50多名本科生勤工儉學參與課程建設，目前在雨虹網(wǎng)上線的課程有203門，共有考試題庫和在線平時題庫30個。

教師在利用雨虹學網(wǎng)進行教學過程中發(fā)現(xiàn)：程序自動評測功能有助于提高學生學習主動性，進而提高學生成績。程序自動評判功能大大提高了評判程序設計作業(yè)的效率，學生提交作業(yè)后能及時得到反饋，有很強的成就感，而且減輕了教師批改作業(yè)的工作量。作業(yè)互評和防抄襲功能提升了學生誠信度。

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作者簡介：

冀榮華（1973-），女，博士，副教授.研究領(lǐng)域：數(shù)據(jù)分析.

高萬林（1965-），男，博士，教授.研究領(lǐng)域：農(nóng)業(yè)信息化.

鄭立華（1969-），女，博士，教授.研究領(lǐng)域：農(nóng)業(yè)信息化.

張曉東（1968-），女，博士，教授.研究領(lǐng)域：遙感信息.本文通訊作者.endprint