MOOC教學平臺研究與設計

王忠義，吳金堂

（河南中醫藥大學，河南 鄭州 450046）

MOOC教學平臺研究與設計

王忠義，吳金堂

（河南中醫藥大學，河南 鄭州 450046）

MOOC是信息化技術發展到一定程度時必然出現的一種現代教育模式。文章對MOOC教學平臺進行研究與設計，本平臺應用MVC設計模式和B/S架構，基于PHP和MySQL開發出MOOC學習平臺。在平臺開發中利用了最新的框架技術和模板技術，為用戶快速創建一個方便可靠的自主在線教學平臺。

MOOC；教學平臺；設計

大規模在線開放課程（Massive Open Online Courses，MOOC）是近年來出現的一種以關聯主義原理為基礎，將在線學習、社交服務、大數據分析、移動互聯網等理念融合為一體的新型教育模式[1]，將優質的教學資源提供給全世界的學習者，被譽為“印刷術發明以來教育最大的革新”。MOOC的理想是做到“任何人、在任何時間和任何地點都能學到任何知識”。國家可以通過MOOC平臺的考試測試選拔專業需要的人才，并將他們安排在合適的崗位上，社會才能更迅速地發展[2]。

本平臺的研究與設計方便用戶在線選課、在線學習、評價課程等；教師可以發布在線課程，對學生進行相關管理；管理員可以負責整個平臺的正常運行。平臺依據不同用戶的角色做出反應，通過Web形式方便快捷地提供服務，具體研究與設計過程如下文。

1 技術研究

本平臺應用面向對象的設計思想，使用當前流行的Bootstrap框架，基于PHP和MySQL，并使用Power Designer15軟件設計數據庫，在編碼階段采用ThinkPHP框架技術，有效地提高設計與開發進度。

2 平臺總體設計

2.1 訪問控制設計

2.1.1 訪問控制

訪問控制（Access Control，AC）是指系統對用戶身份及其所屬的預先定義的策略組，限制其使用數據資源能力的手段[3]。使用訪問控制技術可以有效防止未授權用戶訪問系統資源，防止授權用戶對特定資源的非法訪問，從而維護系統的安全穩定。通常系統管理員控制用戶對服務器、文件、目錄等網絡資源的訪問時會采用這種技術。訪問控制的主要目的是約束訪問主體對客體的訪問[4]，從而保障數據資源在合法范圍內有效使用和管理，是系統保密性、可用性、完整性和合法使用性的重要基礎，是網絡安全防范和網絡資源保護的重要策略之一。

2.1.2 權限控制

權限控制是系統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）技術是項目開發中最常用的權限控制技術之一，其對象分為用戶、角色和權限。角色是一定數量權限的集合，是用戶和權限的中間層，角色擁有訪問系統資源及相關操作的權限，為用戶分配角色，這樣用戶就擁有對應角色的權限。

用戶登錄系統會對其進行身份驗證，如果身份非法則不能進入系統。用戶可以通過前臺注冊或者由管理員添加新用戶的方式，將用戶信息保存到數據庫中，在登錄時系統將從數據庫中讀取信息與用戶輸入的數據進行匹配，匹配成功，則根據角色進入系統。

2.1.3 基于角色的訪問控制

RBAC是對訪問角色所進行的控制，使權限與角色相關聯，為用戶分配適當的角色而賦予其相應的權限，這樣簡化了權限的賦予和收回，降低了授權管理的復發性和開銷，提高了系統的靈活性和安全性。

在該平臺中，角色定位比較明確，權限分配也比較清晰。結合對其他MOOC學習平臺的研究，并根據實際情況，將用戶分成學生、教師（發布者）、系統管理員3類。

2.2 功能設計

2.2.1 用戶身份設計

本平臺的用戶身份分為學習者、發布者和系統管理員3類，分別對應學生、教師和系統管理員3種角色，不同角色的用戶擁有的權限不同。MOOC學習平臺的用例圖如圖1所示。

普通游客在本平臺上注冊成功之后，系統默認分配的角色是學生，學生通過用戶名和密碼登錄平臺之后，可以修改完善個人信息，可以選擇課程開始學習，在學習過程中可以參與課程相關話題討論，做筆記，當課程學完之后還可以對課程評價。如果用戶需要在平臺上開設課程，則要向管理員申請，身份確認之后管理員將會賦予其教師身份，擁有發布課程的權限，這時的用戶不僅具有學生的權限還具有課程發布者的權限。教師可以創建課程、上傳教學視頻、文檔等資料，還可以對課程進行管理，回答學生的問題，而且該平臺還具有在線測試和考試的功能。最后，系統管理員擁有平臺的全部權限，其主要任務就是管理后臺，包括用戶管理、課程管理、系統管理等。

2.2.2 功能結構設計

本平臺分為前臺和后臺兩個部分，前臺主要用于課程展示、課程查詢以及登錄注冊，平臺的前臺結構如圖2所示。

圖2 MOOC學習平臺前臺結構

當用戶登錄平臺之后，根據用戶身份不同，將會進入不同的頁面，學生的功能結構如圖3所示，教師的功能結構如圖4所示。

3 平臺數據庫設計

MySQL數據庫是一個小型的關系型數據庫管理系統，因此，在設計數據庫時要考慮關系型數據庫的規范化理論。一般情況下，數據庫設計只需要滿足第三范式（3NF），也就是要求每一個數據表中不再含有已經出現在其他表中的非關鍵字信息。

3.1 概念數據模型

概念數據模型（Conceptual Data Model，CDM）表示的是數據庫的整體邏輯結構。通過建立CDM可以使數據圖形化、形象化，方便數據表的合法性校驗[5]。通常，CDM采用實體-聯系（Entity-Relation，E-R）圖來表示。本平臺主要的實體有用戶（學生、教師、系統管理員）、課程、課時、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實體及它們之間的聯系。

3.2 物理數據模型

物理數據模型（Physical Data Model，PDM）是以常用的數據庫管理系統（Database Management System，DBMS）理論為基礎，將CDM建立的現實世界模型生成相應的DBMS的SQL語言腳本[5]。利用該SQL腳本在數據庫中生成現實世界信息的存儲結構（表、約束等），并保證數據在數據庫中的完整性和一致性。PDM與DBMS的關系如圖5所示。

根據物理數據模型和需求分析在數據庫中設計有25張數據表，如用戶表、課程信息表、課時表、話題討論表、用戶認證表、用戶安全問題表、課程收藏表、學習表、課程評價表、課程筆記表、學生成績表、課程分類表、標簽表、公告表、消息表、題目表、試卷表等。

4 平臺詳細設計

4.1 后臺管理模塊設計

后臺管理是本平臺的重要模塊，主要功能包括系統管理、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、管理話題、管理筆記等。在后臺管理中還有院系管理、私信管理、分類管理、標簽管理、公告管理等模塊。通過對這些內容的管理，可以很方便地更新平臺內容，更好地提供服務。

圖3 學生用戶功能結構

圖4 教師用戶功能結構

圖5 PDM與DBMS的關系

4.2 前臺功能模塊設計

本平臺的主要目的是為用戶提供在線學習，學生用戶可以進行登錄、注冊和密碼找回（可以進行密碼重置，需要平臺向用戶郵箱發送鏈接），根據導航菜單進入不同的頁面，可以瀏覽平臺上的課程，并選擇課程開始學習，可以修改自己的個人信息，查看屬于自己的個人中心（包括真實姓名、頭像、電話號碼、郵箱、所在院系、自我介紹、安全問題等）；如果是教師，還可以創建課程、管理自己的課程。討論區的設置有利于學生與教師、學生與學生之間的互動，每一門課程都對應一個討論區，在這里可以討論與本課程相關的話題。

在課程信息頁面可以查看課程基本信息、任課教師、課時信息、話題討論、課程評價以及筆記。如果用戶身份為教師，則可以創建課程，首先是課程基本信息，然后填寫課程詳細信息，添加課程圖片，最后添加課時。另外，還有添加試題、創建試卷、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，試卷則由課程所對應的題庫隨機選題生成。

5 平臺功能測試

5.1 測試方法

測試的目的是發現程序中的錯誤，系統測試有兩種方法：黑盒測試法和白盒測試法。黑盒測試是指已經知道了產品應該具有的功能，通過測試檢驗每個功能是否正常使用；而白盒測試則是知道產品的內部工作過程，通過測試檢驗內部動作是否按照規定正常運行[6]。在本平臺的測試中，我們選擇黑盒測試法。

5.2 測試過程與結果

我們測試了平臺的所有功能，部分功能測試過程如下。

（1）用戶注冊：填寫郵箱地址、密碼及驗證碼，點擊立即注冊，注冊成功之后，頁面跳轉到登錄界面。用同樣的郵箱重復注冊時，提示此用戶已注冊。

（2）登錄：填寫正確的賬號和密碼，點擊登錄，成功登錄之后，頁面跳轉到平臺首頁。如果賬號或密碼有錯誤，則彈出錯誤提示。

（3）創建課程：用戶以教師身份登錄平臺后，創建課程，完善課程詳細信息，然后發布課程。這樣，在全部課程頁面上就可以看到所創建的課程。

（4）課時管理：選擇課程，進入課程管理界面，選擇課時管理，添加課時，填寫課時名稱，上傳課時文件，選擇發布，然后回到課程頁面就可以看到添加的課時。

（5）后臺管理：用戶以系統管理員身份登錄后臺，在后臺可以設置平臺的系統運行信息、正常管理用戶、課程等。

通過測試表明，本平臺可以實現預期的功能效果，能夠滿足基本的需求。

6 結語

MOOC的真正發展歷程只有幾年時間，盡管目前還存在許多問題，但是隨著互聯網技術的發展，大數據與云計算的應用將會使MOOC更加完善。虛擬現實技術的引入，會使學習更加生動有趣，學習者將會有更好的學習體驗。在未來，MOOC教學模式將會更加深入地融入日常教學中，在線學習將會是人們主要的學習方式，最終形成終身學習的習慣。教師將成為一個資源的提供者，教師的任務從傳授知識轉變為指導學生獲得信息的導師，學生將成為知識的探究者，學習的行為將會發生在“任何時間、任何地點”。通過MOOC平臺可以分析和挖掘出世界最強大腦，為國家贏得人才的競爭。

[1] 李曼麗，張羽，葉賦桂.解碼MOOC大規模在線開放課程的教育學考察[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2] 段玲玲.基于MOOC理念的學習平臺設計與實現[J].信息與電腦（理論版），2017（13）：111-114.

[3] 韓麗媛.基于MVC的慕課教學平臺的設計與實現[J].課程教育研究，2015（8）：49.

[4] 郭曉凱，衛文學，黃海明.基于角色的代理訪問控制模型及其實現[J].山東科技大學學報，2011（1）：89-92.

[5] 楊小燕，廖清遠.PD建模技術在圖書管理系統中的應用[J].中國科教創新導刊，2012（1）：57-58.

[6] 張海藩，牟永敏.軟件工程導論[M].北京：清華大學出版社，2013.

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

河南省高校重點科研項目；項目編號：15A630039。

王忠義（1984— ），男，河南蘭考人，講師，碩士；研究方向：計算機網絡，機器學習，生物進化，圖像處理。