基于云計算的高校LMS系統設計與實現

趙亮　胡樹煜　韓冠英

[摘 要]近年來，隨著計算機信息技術在醫療、教育等各個行業的廣泛應用，我國各個高校也紛紛開展LMS（Learning Management System，學習管理系統）的設計和實驗研究。本文針對醫學高校課程和醫學專業教育特點闡述了一種基于云計算的LMS系統設計與實現方法，用先進的云計算服務保障了LMS系統的高性能、高穩定性和高安全性，用豐富的功能設計滿足多種醫學課程的教學需求，旨在在推進醫學高校信息技術教育建設，促進信息化教學改革。

[關鍵詞]醫學高校；云計算；LMS；教學研究

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.14.061

[中圖分類號]TP311.52 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）14-0-02

LMS（Learning Management System，學習管理系統）是隨著計算機信息技術在教學領域的發展而產生的。LMS一般提供教學過程中的學生管理、課程設定、學習資源發布、學習過程追蹤、師生交流互動和學習績效評價等功能，提供了一套革命性的教學框架，為實施靈活的教學和學習策略、開展適應性學習提供了一種可行性方案，最先在國外的多門類學科的教學中得到應用。

云計算是一種計算模式，計算資源包括網絡、服務器、存儲、應用和服務等，是可配置的，具備資源統一管理、快速部署、靈活服務、按需服務和高安全性等特征。為醫學高校構建基于云計算的LMS系統，在多專業、多學科開展全方位、立體化的信息化教學模式，有利于培養醫學生的科學思維，有利于知識的融會貫通，有利于學生建立循證醫學理念和培養自主學習能力。這樣的教學模式與傳統課堂相結合，能夠顯著提高學生的自主性、參與性，突出學生在整個學習過程中的主體地位。

1 國內外LMS系統的研究概況

國外很早就開始在教學中應用計算機技術與互聯網技術，催生了多種具有代表性的教學案例和教學模式，從2007年美國兩位化學老師開設的“顛倒的課堂”（The flipped classroom），直至2013年加州大學伯克利分校計算機科學教授阿曼多·福克斯創設的SPOC（Small Private Online Course），中文譯作小規模私有在線課程。隨著這些依托計算機與互聯網的教學模式盛行，LMS系統的開發和研究被提上日程，誕生了Blackboard等收費系統，也有Moodle、eFront、Sakai等開源系統。這些LMS系統功能豐富，但在我國的教學應用卻有些“水土不服”，主要是國內外教學模式、教學手段和常用教學資源格式的差異化造成的。

國內計算機技術和互聯網技術的教學應用研究相對較晚，但近幾年來國內互聯網發展非常迅猛，中國互聯網信息中心（CNNIC）在2017年1月22日發布的《第39次中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，中國網民規模達7.31億，互聯網普及率為53.2%，其中手機網民規模95.1%。得益于互聯網的飛速發展和相關教育工作者的重視，國內的微課、慕課、SPOC課程建設陸續開展，也進行了部分相關LMS系統的設計與應用研究，但研究多集中在傳統互聯網領域。在云計算基礎上將傳統互聯網、移動互聯網結合起來，開發適合國內教學需求的LMS系統，服務當代醫學高校大學生們的學習需求，符合現代教育技術發展與當代教學改革的發展方向。

2 醫學高校基于云計算的LMS系統設計與實現

2.1 學習管理系統設計

學習管理系統設計包括需求分析、系統總體設計、數據庫設計3部分。

2.1.1 需求分析

醫學高校的課程具有專業性強、學習科目多、知識點龐雜的特點，醫學生的學習通常需要在不同時間、不同地點、隨時隨地進行，這就要求LMS系統提供一個快捷且易于操作的接入方式。騰訊公司的微信軟件是一款流行度非常高的即時通訊軟件，微信及微信公眾平臺非常適合作為系統的用戶入口及信息發布平臺。而對比C/S和B/S的軟件架構模式，醫學高校基于云計算的LMS系統更適合采用B/S模式設計，學習者只需打開瀏覽器即可訪問云端服務器獲取數據。

2.1.2 系統總體設計

運用軟件工程理論基于PHP的Socket Framework框架進行LMS系統總體設計，服務器架設在云端，醫學生通過微信軟件接入微信公眾平臺，通過微信公眾平臺與云端服務器的數據接口訪問服務器資源，實現獲取微課資源、查看和完成作業、進行測驗和考試、參與投票和問卷調查以及與教師和其他學生交流的功能。管理員和教師通過瀏覽器管理和訪問服務器，實現課程設置與管理、發布教學資源、發布作業測試和考試、設置投票和問卷調查以及與學生交流的功能。其總體架構如圖1所示。

2.1.3 數據庫設計

基于MySql進行系統數據庫的概念設計和數據表設計，設計時要注重數據文件結構合理性、數據獨立性、數據安全性以及保證數據擴展性，首先進行數據庫概念E-R圖設計，然后再進行數據庫表設計。

2.2 學習管理系統實現

學習管理系統的實現包括了LMS系統云端運行環境構建和微信平臺實現兩個部分。

2.2.1 LMS系統云端運行環境構建

因為LMS系統采用B/S軟件架構，所以系統的云端運行環境采用LAMP（Linux+Apache+MySql+PHP）模式構建，作為LMS系統的Web服務器和數據庫服務器，其中Web服務器提供瀏覽器訪問服務以及與微信網關之間的數據通信服務，MySql構建的數據庫服務器提供平臺數據及用戶數據服務。然后依據系統總體架構設計來規劃開發學習管理系統功能模塊，提供管理員模塊、教師模塊以及學生模塊，并分別設計開發對應模塊功能。

2.2.2 微信平臺實現

登錄騰訊官網注冊微信公眾平臺賬號，在云端搭建微信網關服務器，然后基于微信公眾平臺功能規劃模塊，以及依據通用接口規范實現與Web服務器的數據交換，提供面向醫學生的多種功能服務。在系統實現的不同階段完成功能測試、數據壓力測試、性能測試，保障系統質量。

3 教學應用研究

面向不同學科的醫學高校LMS系統的教學應用一般可采用兩種模式，混合學習模式與線上學習模式。

3.1 混合學習模式

在教師講授為主的解剖學、組織胚胎學等醫學課程中可采用混合學習模式，讓LMS系統作為傳統課堂的有益補充，更多地發揮傳遞教學資源、布置課后習題、課堂教學效果交流反饋等輔助作用，同時也為學生檢驗教室聽課效果、課前預習與課后自測提供了一個方便快捷的途徑。

3.2 線上學習模式

在學生操作為主的文獻檢索、計算機基礎等課程中可以采用完全線上學習模式，教師在線上通過發布教學資源、組織教學活動、布置作業及試題資源、線上交流反饋以及線上考試的方式來完成“教”的過程，而學生通過觀看教學資源、參與教學活動、完成線上作業的方式來完成“學”的過程。每個醫學生依據LMS系統數據搜集功能完成教學過程中的學習評價，再綜合教師評價和線上考試成績得到最終的成績評定。

4 總結與展望

在國家大力倡導“互聯網+教育”的背景下，在云計算服務基礎上將傳統互聯網的學習管理平臺與移動互聯網的微信公眾平臺有機結合在一起，進行醫學高校基于云計算的LMS系統設計實現與教學研究，有助于逐步推進信息時代“以學生為中心”的教育理念，符合當代醫學教育培養具備較強主動學習能力、知識結構全面的高素質人才的需求。

主要參考文獻

[1]劉新陽.WebQuest學習管理系統（LMS）設計與實現[D].濟南：山東師范大學，2005.

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[3]陳運非.基于eFront的資源型網絡教學平臺的設計與實現[D].武漢：華中科技大學，2016.