基于Yii2框架的《正常人體功能》課程教育云平臺的設計與實現

李琨 賈立偉 石曉明

摘要：為了解決目前醫學高專院校醫學專業課學習中存在的問題，該文結合“互聯網+教育”的教育模式理念，基于Yii2框架創建滿足醫學生學習需求的《正常人體功能》課程教育云平臺，為積極探索“互聯網+教育”模式的實踐之路提供技術支持。

關鍵詞：Yii2框架；正常人體功能；校園私有云

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）08-0051-03

1引言

由于醫專院校專業課的學習普遍存在著時間緊、任務重、實驗器材不足等問題，致使教學和學習效果難以達到“高水平醫學技能型人才”的培養目標[1]。隨著云計算、虛擬現實等計算機技術的發展和應用，為信息技術與教學模式的深度融合提供了技術支持，為實現“互聯網+教育”模式的廣泛應用提供了可行的解決方法。

近些年來，我國在教育云方面的研究與探索也在積極地實踐著，但適用于醫學專業學生學習的教育云平臺產品比較少。因此，本文結合“互聯網+教育”的教育模式理念，基于Yii2框架創建滿足醫學專業學生需求的《正常人體功能》課程教育云平臺。

2 Yii2框架概述

目前使用PHP語言開發Web應用的主流開源框架有Laravel、Yii等。Yii框架相比于其他框架來說，具有更加高效、簡單的開發流程。它是一個高性能、安全、專業的全棧開源Web開發框架，可以用于快速開發各種使用PHP語言構建的中大型Web應用。

Yii框架實現了MVC設計模式，每個應用都通過唯一的一個入口腳本web/index.php文件接受Web 請求并創建控制器實例，該控制器實例創建相應的動作實例，在該請求通過系統驗證之后，則執行該動作實例。該動作實例再執行過程中會加載相應的數據模型并渲染相應的視圖組件返回給相應的請求用戶。Yii當前包括1.1和2.0這兩個版本，本文采用2.0版本中的basic版本作為系統的開發框架。

3基于Yii2框架的正常人體功能課程教育云平臺的設計

3.1教育云平臺的基本需求

1）系統中擁有DBA、教師、學生三類用戶。系統管理員是擁有最高操作權限的教師，可對數據庫中的所有表進行CRUD操作。

2）教師用戶擁有對開課學生信息和所開設的課程所有管理權限，如開課學生信息的CRUD操作、設置課程章節、發布課程章節教學視頻和資源、回復學生提問、發送通知等功能。

3）學生用戶除了可以學習課程內容以外，還擁有教學資源下載、收藏課程、發表課程評論和提問的權限。

4）由DBA承擔此評論或問題審核功能任務。學生對課程發表的評論或問題先通過審核后才能發布。

3.2 教育云平臺的功能模塊設計

根據需求分析和對系統的整體設計，該教育平臺主要可分為用戶和權限管理、課程管理、評論/提問管理以及通知管理四個功能模塊（如圖1所示）。

1） 用戶管理模塊包括DBA信息管理、教師信息管理、學生信息管理和用戶權限管理四個子模塊。其中權限管理模塊使用Yii2框架自身提供的基于角色的權限管理模塊，通過給三類用戶分配不同的操作角色來獲得相應的操作權限。

2） 課程管理模塊包括課程信息管理、課程章節管理、選課信息管理、開課信息管理以及課程資源管理等子模塊。其中課程章節管理模塊除可以對課程章節的組織結構進行管理以外，還包括在線學習視頻或三維圖形文件的CRUD操作。

3） 評論/提問管理模塊包括評論/問題管理以及評論/問題回復管理兩個管理子模塊。其中DBA可對學生提交的課程問題或評論進行審核；而評論/問題回復管理是對教師針對評論/問題回復信息的管理。

4） 通知管理模塊的主要功能是對教師所發布的通知進行集中管理的子模塊，用以實施通知信息的CRUD操作。

3.3教育云平臺的概念模型和邏輯模型設計

根據需求分析和功能模塊的設計結果設計教育云平臺的概念模型（如圖2所示）。由于Yii2框架提供了基于角色的存取控制機制，只需配置參數后進行數據庫的數據遷移即可自動生成權限管理的關系模型。根據教育云平臺的概念模型，將其轉換為對應的關系邏輯模型。本系統的關系邏輯模型設計如下（此處僅列出關鍵屬性）：

l學生（學生ID，姓名，密碼，Email，添加時間，…）

l教師（教師ID，姓名，密碼，職稱，Email，添加時間，部門ID，…）

l課程（課程ID，課程名，課程信息，…）

l部門（部門ID，名稱，描述，…）

l教學資源（資源ID，名稱，存放地址，…，課程ID）

l章節（章節ID，名稱，…，課程ID）

l媒體（媒體ID，名稱，存放地址，…，章節ID）

l角色權限（角色權限名，類型，描述，…）

l授權（角色權限名，用戶ID，創建時間，…）

l通知（通知ID，學生ID，教師ID，通知內容，是否已讀，…）

l評論（評論ID，學生ID，課程ID，評論內容，是否審核，…）

l選課（學生ID，課程ID，選課時間，…）

l收藏（學生ID，課程ID，收藏時間，…）

l講授（課程ID，教師ID，開課時間，…）

l提問（問題ID，學生ID，課程ID，教師ID，是否審核，問題內容，回復內容，…）

4 《正常人體功能》課程在教育云平臺中的部署

4.1 WebGL技術在《正常人體功能》課程中的應用

由于各課程大部分都采用章節教學視頻的方式來組織，故在進行數據庫設計時，在“媒體”關系模式中僅使用“播放地址”字段來指明某一章節教學視頻所存放的位置。可是對于《正常人體功能》這門課程來說，除了可以使用視頻來組織教學以外，還可使用WebGL技術[2]所創建的三維人體虛擬模型進行教學，但此類教學資源需要用到3D模型文件、材質文件和貼圖文件三類文件。所以為處理一個字段指明三類文件存放位置的問題，本平臺在該類教學資源文件上傳時，自動按章節將這三類文件存放在同一個目錄中，并使用同一主文件名命名，利用文件擴展名區分各文件。在后臺數據庫中，“媒體”關系模式的“播放地址”字段存放的是3D模型文件的位置地址，瀏覽器在對模型文件渲染時首先找到對應的3D模型文件，再在該文件所在的目錄中，根據文件名搜索其他兩類文件，找到后完成3D模型文件在網頁端的渲染顯示任務。由于在網頁端顯示視頻和3D模型文件這兩類教學資源的方式不同，故前臺課程學習頁面要根據相應的文件資源類型進行判斷。若文件類型是教學視頻資源文件，則可利用播放器插件直接讀取視頻資源，否則按上述渲染三維虛擬人體模型的方法在網頁中顯示。

4.2 《正常人體功能》課程在教育云平臺中的部署應用

此外，該教育平臺是部署在基于OpenStack框架實現的私有云平臺上的實例，為減輕重裝系統給DBA所造成的麻煩。在該教育平臺在部署上線之前，先為其制作操作系統環境鏡像。本實例采用CentOS-7-x86_64-Minimal版操作系統、Apache服務器和Mariadb數據庫的LAMP組合方案制作系統環境鏡像。其手動制作系統鏡像步驟如下：

1）下載CentOS-7-x86_64-Minimal鏡像文件到OpenStack控制器節點中。

2）使用qemu-img命令創建一個格式為qcow2的空鏡像文件。

3）使用virt-install命令并使用CentOS-7-x86_64-Minimal鏡像文件啟動虛擬機安裝，通過設置name、disk、network、os-type、location等參數指明虛擬機系統名、磁盤類型、虛擬機網絡、操作系統類型和CentOS-7-x86_64-Minimal.iso鏡像文件位置。

4）按照CentOS操作系統的安裝步驟依次完成網絡服務配置、默認的LVM分區設置、root用戶密碼設置等內容，待系統安裝完成后重啟系統。在重啟之后，在OpenStack控制器節點中運行virsh命令彈出磁盤鏡像并再次重啟系統。

5）為了使OpenStack管理程序能夠重啟或關閉實例，需在鏡像主機中安裝acpid服務并設置開機自啟動。

6）一個實例在啟動時必須與元數據進行交互才能啟動執行多個任務（比如實例需要獲取ssh公鑰和用戶的數據腳本），因此需要在鏡像主機中安裝cloud-init服務。

7）安裝cloud-utils-growpart軟件包以使得root分區可以調整到合適的大小。

8）為了使實例能夠訪問元數據服務，鏡像主機必須使用“echo "NOZEROCONF=yes" >> /etc/sysconfig/network”命令禁用zeroconf路由，并將網卡設置為開機自啟和動態分配IP地址。

9）為了能夠讓nova console-log命令在CentOS7上正常工作，需要在鏡像主機上編輯/etc/default/grub文件，并對GRUB_CMDLINE_LINUX選項進行配置，然后運行“grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg”命令保存更改。

10）在鏡像主機中使用virt-sysprep程序刪除MAC地址引用，以保證每次鏡像啟動時，虛擬網卡都具有不同的MAC地址。

11）在鏡像主機中安裝httpd服務、mariadb服務器、php環境并設置它們開機自啟，設置防火墻開啟22、80端口并關閉selinux設置。

12）在取消定義libvirt域并關閉系統之后，使用virt-sparsify命令對鏡像文件進行壓縮后，即可將該鏡像上傳至glance服務的鏡像服務中使用。

在系統環境鏡像制作完成之后，使用該活動鏡像創建虛擬機實例。使用FileZilla客戶端通過22端口連接到虛擬機實例中，將教育平臺上傳至/var/www/html文件夾下并設置項目文件夾的使用權限，隨后在mariadb服務器中導入數據庫定義文件，即可完成教育云平臺在私有云平臺上的部署。

5總結

本項目基于Yii2的PHP開發框架創建滿足醫專院校學生學習需求的《正常人體功能》課程教育云平臺，該平臺是一套集備課、授課、資源分享、三維人體仿真于一體的教育云平臺。目前該平臺仍屬實驗階段，待后期硬件設備采購完成之后，再將其進行大規模部署，真正實現線上、線下雙學習的“互聯網+教育”教育模式。

參考文獻：

[1] 李琨， 賈立偉， 賈福運. “互聯網+”時代下Web3D技術給醫學高職高專教學改革帶來的機遇與挑戰[J]. 甘肅科技， 2017（20）：48-50.

[2] 李琨， 賈立偉， 石曉明. 基于WebGL技術的醫學虛擬實驗室的設計與實現[J]. 電腦知識與技術， 2017（23）.

【通聯編輯：光文玲】