慕課MOOC在線教育平臺技術(shù)架構(gòu)研究

摘 要：自2012年美國多家頂尖大學(xué)陸續(xù)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，推出大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程，即MOOC（massive open online courses）以來，引發(fā)了國內(nèi)教育機(jī)構(gòu)的積極討論，在教育主管部門的推動下，國內(nèi)高校、中小學(xué)等教育機(jī)構(gòu)和企業(yè)也加入到MOOC課程中，本文重點分析了國外MOOC平臺的主要功能和技術(shù)架構(gòu)，試圖為國內(nèi)教育機(jī)構(gòu)和企業(yè)開展MOOC平臺和課程開發(fā)提出實現(xiàn)的技術(shù)路徑，為MOOC平臺的實踐提供幫助。

關(guān)鍵詞：MOOC；功能；架構(gòu)；技術(shù)

中圖分類號：G434

自2012年以來，“MOOC”一詞在全球教育領(lǐng)域迅速受到熱捧，它是開放教育資源運動發(fā)展十年的蛻變，不僅由世界范圍內(nèi)的名校名師提供免費的優(yōu)質(zhì)資源，還能夠通過平臺提供完整的學(xué)習(xí)體驗，因此短時間內(nèi)受到大量高校和學(xué)習(xí)者的青睞。MOOC知名度的迅速提升以美國的三大主流平臺為基礎(chǔ)，Coursera、edX和Udacity，先后在2011年11月、2011年12月和2012年1月推出自己的平臺，由此大規(guī)模開放在線課程（MOOC）領(lǐng)域三足鼎立的態(tài)勢初步形成，此后三大MOOC主流平臺進(jìn)入高速發(fā)展階段，在全球范圍內(nèi)引起各國教育界的高度關(guān)注。

在我國，盡管網(wǎng)絡(luò)課程和公開課等發(fā)展迅速，但其互動性不強、學(xué)習(xí)成果反饋差等缺點也暴露無遺，MOOC的出現(xiàn)促進(jìn)了國內(nèi)教育界的反思和認(rèn)識，加速了MOOC在國內(nèi)的興起。MOOC浪潮引起我國高等教育領(lǐng)域的關(guān)注，此后迅速擴(kuò)散到基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育等領(lǐng)域，同時也受到國內(nèi)企業(yè)的關(guān)注，各主體以不同方式展開MOOC的實踐與探索。MOOC在我國已經(jīng)受到了多種領(lǐng)域的重視，MOOC平臺的建設(shè)也是各領(lǐng)域關(guān)注的焦點。

1 MOOC平臺提供的功能分析

相比于傳統(tǒng)視頻公開課，MOOC最大的優(yōu)勢在于對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度運用，MOOC真正實現(xiàn)了在線教育內(nèi)容與技術(shù)并重的核心要求。從技術(shù)層面來看，MOOC具有完全開放、支持海量資源和用戶、多元交互與協(xié)作、全程記錄與評價的功能，它支撐學(xué)習(xí)者的在線自主學(xué)習(xí)模式。本文主要基于大規(guī)模開放在線課程的本質(zhì)屬性，從“大規(guī)?！薄ⅰ伴_放”、“在線”和“課程”的四個角度來論述MOOC平臺應(yīng)具有的功能：

1.1 從大規(guī)模的角度

由于MOOC的免費開放，學(xué)習(xí)者數(shù)量巨大，平臺要能夠承受大量學(xué)習(xí)者在平臺上的一切學(xué)習(xí)行為。對于大規(guī)模學(xué)習(xí)者，在作業(yè)提交和考試高峰期等階段，要能夠保證平臺的安全性和穩(wěn)定性；對平臺上大量的數(shù)字資源，要能夠?qū)?shù)字資源實行標(biāo)準(zhǔn)化處理，滿足多樣化的學(xué)習(xí)內(nèi)容在平臺上的運行；對于大量學(xué)習(xí)者形成的學(xué)習(xí)記錄，平臺要能夠進(jìn)行海量用戶數(shù)據(jù)的行為分析與數(shù)據(jù)挖掘，形成對某門課程或?qū)W習(xí)者的行為分析與預(yù)測，為課程改進(jìn)等提供參考。

1.2 從開放性的角度

MOOC平臺具有開放性，因此首先必須滿足學(xué)習(xí)者隨時注冊、隨時學(xué)習(xí)的需求，簡化學(xué)習(xí)入口，降低進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)；打通賬號，通過社會性第三方工具軟件（QQ、微博等）的嵌入，保證學(xué)習(xí)者能夠快速登錄；同時嵌入其它社交工具，如博客、微博等，方便學(xué)習(xí)者進(jìn)行線上線下交流和討論，讓學(xué)習(xí)交流發(fā)生于實踐社群、個人網(wǎng)絡(luò)中。對于開放式平臺，必須能夠記錄每個學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為，為每個學(xué)習(xí)者提供個人學(xué)習(xí)檔案袋，提供學(xué)生某一時間段的學(xué)習(xí)報告。

1.3 從在線的角度

學(xué)習(xí)者的多數(shù)學(xué)習(xí)是在平臺上以在線形式完成的，包括學(xué)習(xí)活動、課程評價等，因此平臺必須能夠滿足學(xué)習(xí)者的在線自主學(xué)習(xí)，從這個角度來說，平臺必須要能夠提供多種互動方式、評價方式，為學(xué)習(xí)者提供大規(guī)模交流、協(xié)作與互助的機(jī)會，滿足學(xué)習(xí)者及時獲取學(xué)習(xí)信息以及問題解答的需求。一般來說，論壇是MOOC平臺提供的主要交互方式，除了普通的發(fā)帖功能，論壇一般還要提供訂閱、加標(biāo)簽、投票、報錯、排序等功能，提高學(xué)習(xí)者互動的積極性。同時平臺要能夠提供多種評價方式，如學(xué)生自評、同伴互評、系統(tǒng)自動評分等，通過多種評價方式促進(jìn)在線學(xué)習(xí)效果。

1.4 從課程的角度

MOOC課程以微視頻的形式呈現(xiàn)，部分課程視頻還有視頻內(nèi)測、語速選擇、分辨率選擇等功能，要根據(jù)平臺使用對象的需求合理設(shè)置。對于課程教師來說，平臺要能夠滿足教師教學(xué)設(shè)計、課程管理與活動組織的需求，包括課程視頻上傳、作業(yè)、測驗、互動等活動的設(shè)置；同時能夠?qū)φn程學(xué)習(xí)者進(jìn)行監(jiān)控，隨時了解學(xué)習(xí)情況及學(xué)習(xí)需求，及時進(jìn)行教學(xué)調(diào)整。

2 MOOC平臺的技術(shù)特征比較

Coursera、Udacity和edX三大MOOCs平臺現(xiàn)在已經(jīng)有上千萬的注冊學(xué)生。與常見的課程管理軟件Moodle和Blackboard相比較，在技術(shù)特征方面對比，三大MOOC平臺都采用了編程效率較高的Python（Django開發(fā)框架）開發(fā)語言，采用了Linux系統(tǒng)和Apache服務(wù)器，使用了MVC的軟件設(shè)計模式，即模型M，視圖V和控制器C，這種web開發(fā)框架模式具有良好的軟件架構(gòu)、復(fù)用性和較高的維護(hù)性。系統(tǒng)軟件采用Linux、Apache等開源軟件，其成本可以忽略不計。

與開源平臺Moodle相比，三大MOOC平臺在效率方面具有較大的優(yōu)勢，得益于其優(yōu)秀的軟件架構(gòu)設(shè)計。由于Blackboard是一個商業(yè)課程管理軟件，按照注冊學(xué)生收費，在沒有充足的經(jīng)費支持情況下，Blackboard本身的費用以及組件費、定制費將難以承受。此外由于三大MOOC平臺是針對在有大規(guī)模用戶在線學(xué)習(xí)者時開發(fā)設(shè)計的，所以在性能方面、可擴(kuò)展性、用戶體驗、學(xué)習(xí)評價、學(xué)習(xí)支持服務(wù)等方面，較傳統(tǒng)的課程管理平臺具有很大的不同。如Coursera的一門人工智能課，就有十幾萬的注冊學(xué)生學(xué)習(xí)。

3 MOOCs平臺的基本技術(shù)架構(gòu)

從上面的分析可以得出，一個課程開放MOOC平臺最基本的功能包括：

（1）課程設(shè)計。課程設(shè)計包括課程模板、課程組管理、外觀定制、教學(xué)設(shè)計工具（為教師提供的用于設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、過程）等功能；

（2）課程發(fā)布。課程發(fā)布包括課程管理與發(fā)布、教師幫助、學(xué)生跟蹤等；

（3）認(rèn)證與課程管理。身份認(rèn)證、課程權(quán)限設(shè)置、托管服務(wù)、用戶注冊等；

（4）交流。討論區(qū)、課程郵件、日志筆記、電子白板、文件交換、實時聊天、視頻服務(wù)等；

（5）測評與學(xué)生參與。自動測評和評分、在線打分、自評與互評、學(xué)生社區(qū)、學(xué)生檔案、學(xué)生分班（或分組）等；

其他輔助工具。學(xué)習(xí)書簽、日歷任務(wù)、導(dǎo)航幫助、課內(nèi)檢索、異步同步、提醒服務(wù)等。

MOOC平臺與傳統(tǒng)課程管理平臺的最大區(qū)別就在于支持大課程班、較粗放型的學(xué)生自主學(xué)習(xí)。大課程班可以達(dá)到數(shù)十萬人的規(guī)模同時學(xué)習(xí)，這就造成了教學(xué)過程必然是粗放型的，也就是教師沒有辦法進(jìn)行有針對的個人輔導(dǎo)和答疑等，基本依靠學(xué)生自主的登錄到平臺上開展自學(xué)。

一般的MOOCs平臺都包括以下幾層：硬件基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、中間件層、表現(xiàn)層（portal門戶）以及設(shè)備訪問。如圖1所示。

圖1 MOOC體系結(jié)構(gòu)

硬件基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)層都是標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，現(xiàn)在通常采用云計算技術(shù)，通過虛擬化技術(shù)構(gòu)造虛擬資源池，提供動態(tài)彈性的資源擴(kuò)展與配置，這樣在具有數(shù)十萬學(xué)生學(xué)習(xí)一門課程的時候，就可以在短時間內(nèi)完成部署工作?，F(xiàn)在可以采用Openstack或者VMware等的云解決方案。

數(shù)據(jù)層主要用于教學(xué)資源（包括文本、視頻、音頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)）、用戶數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)）等的存儲并提供訪問，因此需要部署結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫做支撐。MOOC由于具有大規(guī)模的學(xué)習(xí)者，因此需要建立數(shù)據(jù)倉庫，為智能化的數(shù)據(jù)分析和商業(yè)智能（BI）決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

中間件層具有WEB服務(wù)器中間件、Cache、應(yīng)用網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)服務(wù)、負(fù)載均衡、平臺監(jiān)控、API接口等主要軟件，用于為MOOCs提供基礎(chǔ)的系統(tǒng)軟件支撐。此外還有備份工具等，實現(xiàn)災(zāi)備。

Portal中集成了LMS和CMS功能，宣傳展示和認(rèn)證登錄管理等工作是一般的portal產(chǎn)品中的基本功能。通過Portal學(xué)生和教師可以實現(xiàn)注冊、登錄、學(xué)習(xí)、教學(xué)組織、測評等核心工作。

隨著智能手機(jī)和移動設(shè)備的迅速普及，除提供個人電腦接入外，MOOCs平臺還需要能夠支持智能手機(jī)和移動設(shè)備的接入訪問，這就需要開發(fā)IOS版的APP和Android版的APP，使用HTML5技術(shù)可以方便的支持移動設(shè)備。

4 結(jié)束語

一個優(yōu)秀的MOOC平臺得益于其優(yōu)秀的架構(gòu)設(shè)計、優(yōu)秀的人機(jī)界面和高質(zhì)量的代碼編寫，同時也要有深刻理解遠(yuǎn)程教育的專家學(xué)者參與設(shè)計LMS。一個MOOC平臺是IT技術(shù)人員和遠(yuǎn)程教育專家共同努力的產(chǎn)物，需要長時間的積累和經(jīng)驗才能產(chǎn)生一款優(yōu)秀的MOOC平臺。配合優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計和高質(zhì)量的課程，才能給學(xué)習(xí)者提供高質(zhì)量的在線學(xué)習(xí)體驗，實現(xiàn)MOOCs的真正價值。

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作者簡介：王鑫（1982-），男，山西晉中人，碩士，副主任，工程師，研究方向：計算機(jī)圖形圖像、指揮自動化、教育信息化；李磊（1975-），男，河南沈丘人，碩士，主任，工程師，研究方向：指揮控制與計算機(jī)應(yīng)用。

作者單位：華北計算技術(shù)研究所，北京 100083