王忠義,吳金堂
(河南中醫(yī)藥大學(xué),河南 鄭州 450046)
MOOC教學(xué)平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)
王忠義,吳金堂
(河南中醫(yī)藥大學(xué),河南 鄭州 450046)
MOOC是信息化技術(shù)發(fā)展到一定程度時(shí)必然出現(xiàn)的一種現(xiàn)代教育模式。文章對(duì)MOOC教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì),本平臺(tái)應(yīng)用MVC設(shè)計(jì)模式和B/S架構(gòu),基于PHP和MySQL開發(fā)出MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)。在平臺(tái)開發(fā)中利用了最新的框架技術(shù)和模板技術(shù),為用戶快速創(chuàng)建一個(gè)方便可靠的自主在線教學(xué)平臺(tái)。
MOOC;教學(xué)平臺(tái);設(shè)計(jì)
大規(guī)模在線開放課程(Massive Open Online Courses,MOOC)是近年來出現(xiàn)的一種以關(guān)聯(lián)主義原理為基礎(chǔ),將在線學(xué)習(xí)、社交服務(wù)、大數(shù)據(jù)分析、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等理念融合為一體的新型教育模式[1],將優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源提供給全世界的學(xué)習(xí)者,被譽(yù)為“印刷術(shù)發(fā)明以來教育最大的革新”。MOOC的理想是做到“任何人、在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)都能學(xué)到任何知識(shí)”。國家可以通過MOOC平臺(tái)的考試測試選拔專業(yè)需要的人才,并將他們安排在合適的崗位上,社會(huì)才能更迅速地發(fā)展[2]。
本平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)方便用戶在線選課、在線學(xué)習(xí)、評(píng)價(jià)課程等;教師可以發(fā)布在線課程,對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)管理;管理員可以負(fù)責(zé)整個(gè)平臺(tái)的正常運(yùn)行。平臺(tái)依據(jù)不同用戶的角色做出反應(yīng),通過Web形式方便快捷地提供服務(wù),具體研究與設(shè)計(jì)過程如下文。
本平臺(tái)應(yīng)用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想,使用當(dāng)前流行的Bootstrap框架,基于PHP和MySQL,并使用Power Designer15軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫,在編碼階段采用ThinkPHP框架技術(shù),有效地提高設(shè)計(jì)與開發(fā)進(jìn)度。
2.1.1 訪問控制
訪問控制(Access Control,AC)是指系統(tǒng)對(duì)用戶身份及其所屬的預(yù)先定義的策略組,限制其使用數(shù)據(jù)資源能力的手段[3]。使用訪問控制技術(shù)可以有效防止未授權(quán)用戶訪問系統(tǒng)資源,防止授權(quán)用戶對(duì)特定資源的非法訪問,從而維護(hù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。通常系統(tǒng)管理員控制用戶對(duì)服務(wù)器、文件、目錄等網(wǎng)絡(luò)資源的訪問時(shí)會(huì)采用這種技術(shù)。訪問控制的主要目的是約束訪問主體對(duì)客體的訪問[4],從而保障數(shù)據(jù)資源在合法范圍內(nèi)有效使用和管理,是系統(tǒng)保密性、可用性、完整性和合法使用性的重要基礎(chǔ),是網(wǎng)絡(luò)安全防范和網(wǎng)絡(luò)資源保護(hù)的重要策略之一。
2.1.2 權(quán)限控制
權(quán)限控制是系統(tǒng)安全策略的重要組成部分。目前,基于角色訪問控制(Role-Based Access Control,RBAC)技術(shù)是項(xiàng)目開發(fā)中最常用的權(quán)限控制技術(shù)之一,其對(duì)象分為用戶、角色和權(quán)限。角色是一定數(shù)量權(quán)限的集合,是用戶和權(quán)限的中間層,角色擁有訪問系統(tǒng)資源及相關(guān)操作的權(quán)限,為用戶分配角色,這樣用戶就擁有對(duì)應(yīng)角色的權(quán)限。
用戶登錄系統(tǒng)會(huì)對(duì)其進(jìn)行身份驗(yàn)證,如果身份非法則不能進(jìn)入系統(tǒng)。用戶可以通過前臺(tái)注冊(cè)或者由管理員添加新用戶的方式,將用戶信息保存到數(shù)據(jù)庫中,在登錄時(shí)系統(tǒng)將從數(shù)據(jù)庫中讀取信息與用戶輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配,匹配成功,則根據(jù)角色進(jìn)入系統(tǒng)。
2.1.3 基于角色的訪問控制
RBAC是對(duì)訪問角色所進(jìn)行的控制,使權(quán)限與角色相關(guān)聯(lián),為用戶分配適當(dāng)?shù)慕巧x予其相應(yīng)的權(quán)限,這樣簡化了權(quán)限的賦予和收回,降低了授權(quán)管理的復(fù)發(fā)性和開銷,提高了系統(tǒng)的靈活性和安全性。
在該平臺(tái)中,角色定位比較明確,權(quán)限分配也比較清晰。結(jié)合對(duì)其他MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)的研究,并根據(jù)實(shí)際情況,將用戶分成學(xué)生、教師(發(fā)布者)、系統(tǒng)管理員3類。
2.2.1 用戶身份設(shè)計(jì)
本平臺(tái)的用戶身份分為學(xué)習(xí)者、發(fā)布者和系統(tǒng)管理員3類,分別對(duì)應(yīng)學(xué)生、教師和系統(tǒng)管理員3種角色,不同角色的用戶擁有的權(quán)限不同。MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)的用例圖如圖1所示。
普通游客在本平臺(tái)上注冊(cè)成功之后,系統(tǒng)默認(rèn)分配的角色是學(xué)生,學(xué)生通過用戶名和密碼登錄平臺(tái)之后,可以修改完善個(gè)人信息,可以選擇課程開始學(xué)習(xí),在學(xué)習(xí)過程中可以參與課程相關(guān)話題討論,做筆記,當(dāng)課程學(xué)完之后還可以對(duì)課程評(píng)價(jià)。如果用戶需要在平臺(tái)上開設(shè)課程,則要向管理員申請(qǐng),身份確認(rèn)之后管理員將會(huì)賦予其教師身份,擁有發(fā)布課程的權(quán)限,這時(shí)的用戶不僅具有學(xué)生的權(quán)限還具有課程發(fā)布者的權(quán)限。教師可以創(chuàng)建課程、上傳教學(xué)視頻、文檔等資料,還可以對(duì)課程進(jìn)行管理,回答學(xué)生的問題,而且該平臺(tái)還具有在線測試和考試的功能。最后,系統(tǒng)管理員擁有平臺(tái)的全部權(quán)限,其主要任務(wù)就是管理后臺(tái),包括用戶管理、課程管理、系統(tǒng)管理等。
2.2.2 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本平臺(tái)分為前臺(tái)和后臺(tái)兩個(gè)部分,前臺(tái)主要用于課程展示、課程查詢以及登錄注冊(cè),平臺(tái)的前臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)前臺(tái)結(jié)構(gòu)
當(dāng)用戶登錄平臺(tái)之后,根據(jù)用戶身份不同,將會(huì)進(jìn)入不同的頁面,學(xué)生的功能結(jié)構(gòu)如圖3所示,教師的功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。
MySQL數(shù)據(jù)庫是一個(gè)小型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),因此,在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)要考慮關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論。一般情況下,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)只需要滿足第三范式(3NF),也就是要求每一個(gè)數(shù)據(jù)表中不再含有已經(jīng)出現(xiàn)在其他表中的非關(guān)鍵字信息。
概念數(shù)據(jù)模型(Conceptual Data Model,CDM)表示的是數(shù)據(jù)庫的整體邏輯結(jié)構(gòu)。通過建立CDM可以使數(shù)據(jù)圖形化、形象化,方便數(shù)據(jù)表的合法性校驗(yàn)[5]。通常,CDM采用實(shí)體-聯(lián)系(Entity-Relation,E-R)圖來表示。本平臺(tái)主要的實(shí)體有用戶(學(xué)生、教師、系統(tǒng)管理員)、課程、課時(shí)、問題、話題、公告、試卷、分類等。從E-R圖中可以清楚地看出各個(gè)實(shí)體及它們之間的聯(lián)系。
物理數(shù)據(jù)模型(Physical Data Model,PDM)是以常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database Management System,DBMS)理論為基礎(chǔ),將CDM建立的現(xiàn)實(shí)世界模型生成相應(yīng)的DBMS的SQL語言腳本[5]。利用該SQL腳本在數(shù)據(jù)庫中生成現(xiàn)實(shí)世界信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(表、約束等),并保證數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的完整性和一致性。PDM與DBMS的關(guān)系如圖5所示。
根據(jù)物理數(shù)據(jù)模型和需求分析在數(shù)據(jù)庫中設(shè)計(jì)有25張數(shù)據(jù)表,如用戶表、課程信息表、課時(shí)表、話題討論表、用戶認(rèn)證表、用戶安全問題表、課程收藏表、學(xué)習(xí)表、課程評(píng)價(jià)表、課程筆記表、學(xué)生成績表、課程分類表、標(biāo)簽表、公告表、消息表、題目表、試卷表等。
后臺(tái)管理是本平臺(tái)的重要模塊,主要功能包括系統(tǒng)管理、用戶管理、課程管理等。
在用戶管理模塊,可以添加用戶、刪除用戶、修改用戶、查改用戶基本信息等。在課程管理模塊,管理員可以查詢課程信息、修改課程、刪除課程、增加課程、增加課時(shí)、管理話題、管理筆記等。在后臺(tái)管理中還有院系管理、私信管理、分類管理、標(biāo)簽管理、公告管理等模塊。通過對(duì)這些內(nèi)容的管理,可以很方便地更新平臺(tái)內(nèi)容,更好地提供服務(wù)。
圖3 學(xué)生用戶功能結(jié)構(gòu)
圖4 教師用戶功能結(jié)構(gòu)
圖5 PDM與DBMS的關(guān)系
本平臺(tái)的主要目的是為用戶提供在線學(xué)習(xí),學(xué)生用戶可以進(jìn)行登錄、注冊(cè)和密碼找回(可以進(jìn)行密碼重置,需要平臺(tái)向用戶郵箱發(fā)送鏈接),根據(jù)導(dǎo)航菜單進(jìn)入不同的頁面,可以瀏覽平臺(tái)上的課程,并選擇課程開始學(xué)習(xí),可以修改自己的個(gè)人信息,查看屬于自己的個(gè)人中心(包括真實(shí)姓名、頭像、電話號(hào)碼、郵箱、所在院系、自我介紹、安全問題等);如果是教師,還可以創(chuàng)建課程、管理自己的課程。討論區(qū)的設(shè)置有利于學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng),每一門課程都對(duì)應(yīng)一個(gè)討論區(qū),在這里可以討論與本課程相關(guān)的話題。
在課程信息頁面可以查看課程基本信息、任課教師、課時(shí)信息、話題討論、課程評(píng)價(jià)以及筆記。如果用戶身份為教師,則可以創(chuàng)建課程,首先是課程基本信息,然后填寫課程詳細(xì)信息,添加課程圖片,最后添加課時(shí)。另外,還有添加試題、創(chuàng)建試卷、在線測試等功能。其中,試題有選擇題、填空題、判斷題、問答題、材料題等5種類型,有簡單、一般、困難等3種難度,試卷則由課程所對(duì)應(yīng)的題庫隨機(jī)選題生成。
測試的目的是發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤,系統(tǒng)測試有兩種方法:黑盒測試法和白盒測試法。黑盒測試是指已經(jīng)知道了產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能,通過測試檢驗(yàn)每個(gè)功能是否正常使用;而白盒測試則是知道產(chǎn)品的內(nèi)部工作過程,通過測試檢驗(yàn)內(nèi)部動(dòng)作是否按照規(guī)定正常運(yùn)行[6]。在本平臺(tái)的測試中,我們選擇黑盒測試法。
我們測試了平臺(tái)的所有功能,部分功能測試過程如下。
(1)用戶注冊(cè):填寫郵箱地址、密碼及驗(yàn)證碼,點(diǎn)擊立即注冊(cè),注冊(cè)成功之后,頁面跳轉(zhuǎn)到登錄界面。用同樣的郵箱重復(fù)注冊(cè)時(shí),提示此用戶已注冊(cè)。
(2)登錄:填寫正確的賬號(hào)和密碼,點(diǎn)擊登錄,成功登錄之后,頁面跳轉(zhuǎn)到平臺(tái)首頁。如果賬號(hào)或密碼有錯(cuò)誤,則彈出錯(cuò)誤提示。
(3)創(chuàng)建課程:用戶以教師身份登錄平臺(tái)后,創(chuàng)建課程,完善課程詳細(xì)信息,然后發(fā)布課程。這樣,在全部課程頁面上就可以看到所創(chuàng)建的課程。
(4)課時(shí)管理:選擇課程,進(jìn)入課程管理界面,選擇課時(shí)管理,添加課時(shí),填寫課時(shí)名稱,上傳課時(shí)文件,選擇發(fā)布,然后回到課程頁面就可以看到添加的課時(shí)。
(5)后臺(tái)管理:用戶以系統(tǒng)管理員身份登錄后臺(tái),在后臺(tái)可以設(shè)置平臺(tái)的系統(tǒng)運(yùn)行信息、正常管理用戶、課程等。
通過測試表明,本平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能效果,能夠滿足基本的需求。
MOOC的真正發(fā)展歷程只有幾年時(shí)間,盡管目前還存在許多問題,但是隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的應(yīng)用將會(huì)使MOOC更加完善。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入,會(huì)使學(xué)習(xí)更加生動(dòng)有趣,學(xué)習(xí)者將會(huì)有更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在未來,MOOC教學(xué)模式將會(huì)更加深入地融入日常教學(xué)中,在線學(xué)習(xí)將會(huì)是人們主要的學(xué)習(xí)方式,最終形成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。教師將成為一個(gè)資源的提供者,教師的任務(wù)從傳授知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)學(xué)生獲得信息的導(dǎo)師,學(xué)生將成為知識(shí)的探究者,學(xué)習(xí)的行為將會(huì)發(fā)生在“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)”。通過MOOC平臺(tái)可以分析和挖掘出世界最強(qiáng)大腦,為國家贏得人才的競爭。
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Study and design of MOOC teaching platform
Wang Zhongyi, Wu Jintang
(Henan University of Chinese Medicine, Zhengzhou 450046, China)
MOOC is the a modern educational mode of inevitable emergence as the development of information technology to a certain extent. This paper studies and designs the MOOC teaching platform. Based on PHP and MySQL, and uses MVC design mode and B/S architecture, the platform develops MOOC learning platform. In the platform development, the latest framework technology and template technology are used to quickly create a convenient and reliable independent online teaching platform.
MOOC; teaching platform; design
河南省高校重點(diǎn)科研項(xiàng)目;項(xiàng)目編號(hào):15A630039。
王忠義(1984— ),男,河南蘭考人,講師,碩士;研究方向:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),機(jī)器學(xué)習(xí),生物進(jìn)化,圖像處理。