基于云計算的高校LMS系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

趙亮　胡樹煜　韓冠英

[摘 要]近年來，隨著計算機(jī)信息技術(shù)在醫(yī)療、教育等各個行業(yè)的廣泛應(yīng)用，我國各個高校也紛紛開展LMS（Learning Management System，學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)）的設(shè)計和實驗研究。本文針對醫(yī)學(xué)高校課程和醫(yī)學(xué)專業(yè)教育特點闡述了一種基于云計算的LMS系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)方法，用先進(jìn)的云計算服務(wù)保障了LMS系統(tǒng)的高性能、高穩(wěn)定性和高安全性，用豐富的功能設(shè)計滿足多種醫(yī)學(xué)課程的教學(xué)需求，旨在在推進(jìn)醫(yī)學(xué)高校信息技術(shù)教育建設(shè)，促進(jìn)信息化教學(xué)改革。

[關(guān)鍵詞]醫(yī)學(xué)高校；云計算；LMS；教學(xué)研究

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.14.061

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

LMS（Learning Management System，學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)）是隨著計算機(jī)信息技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展而產(chǎn)生的。LMS一般提供教學(xué)過程中的學(xué)生管理、課程設(shè)定、學(xué)習(xí)資源發(fā)布、學(xué)習(xí)過程追蹤、師生交流互動和學(xué)習(xí)績效評價等功能，提供了一套革命性的教學(xué)框架，為實施靈活的教學(xué)和學(xué)習(xí)策略、開展適應(yīng)性學(xué)習(xí)提供了一種可行性方案，最先在國外的多門類學(xué)科的教學(xué)中得到應(yīng)用。

云計算是一種計算模式，計算資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用和服務(wù)等，是可配置的，具備資源統(tǒng)一管理、快速部署、靈活服務(wù)、按需服務(wù)和高安全性等特征。為醫(yī)學(xué)高校構(gòu)建基于云計算的LMS系統(tǒng)，在多專業(yè)、多學(xué)科開展全方位、立體化的信息化教學(xué)模式，有利于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的科學(xué)思維，有利于知識的融會貫通，有利于學(xué)生建立循證醫(yī)學(xué)理念和培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。這樣的教學(xué)模式與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合，能夠顯著提高學(xué)生的自主性、參與性，突出學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的主體地位。

1 國內(nèi)外LMS系統(tǒng)的研究概況

國外很早就開始在教學(xué)中應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，催生了多種具有代表性的教學(xué)案例和教學(xué)模式，從2007年美國兩位化學(xué)老師開設(shè)的“顛倒的課堂”（The flipped classroom），直至2013年加州大學(xué)伯克利分校計算機(jī)科學(xué)教授阿曼多·?？怂箘?chuàng)設(shè)的SPOC（Small Private Online Course），中文譯作小規(guī)模私有在線課程。隨著這些依托計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)模式盛行，LMS系統(tǒng)的開發(fā)和研究被提上日程，誕生了Blackboard等收費系統(tǒng)，也有Moodle、eFront、Sakai等開源系統(tǒng)。這些LMS系統(tǒng)功能豐富，但在我國的教學(xué)應(yīng)用卻有些“水土不服”，主要是國內(nèi)外教學(xué)模式、教學(xué)手段和常用教學(xué)資源格式的差異化造成的。

國內(nèi)計算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用研究相對較晚，但近幾年來國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展非常迅猛，中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心（CNNIC）在2017年1月22日發(fā)布的《第39次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》顯示，中國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)7.31億，互聯(lián)網(wǎng)普及率為53.2%，其中手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模95.1%。得益于互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展和相關(guān)教育工作者的重視，國內(nèi)的微課、慕課、SPOC課程建設(shè)陸續(xù)開展，也進(jìn)行了部分相關(guān)LMS系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用研究，但研究多集中在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。在云計算基礎(chǔ)上將傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，開發(fā)適合國內(nèi)教學(xué)需求的LMS系統(tǒng)，服務(wù)當(dāng)代醫(yī)學(xué)高校大學(xué)生們的學(xué)習(xí)需求，符合現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展與當(dāng)代教學(xué)改革的發(fā)展方向。

2 醫(yī)學(xué)高?；谠朴嬎愕腖MS系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)設(shè)計

學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)設(shè)計包括需求分析、系統(tǒng)總體設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計3部分。

2.1.1 需求分析

醫(yī)學(xué)高校的課程具有專業(yè)性強(qiáng)、學(xué)習(xí)科目多、知識點龐雜的特點，醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)通常需要在不同時間、不同地點、隨時隨地進(jìn)行，這就要求LMS系統(tǒng)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(tǒng)的用戶入口及信息發(fā)布平臺。而對比C/S和B/S的軟件架構(gòu)模式，醫(yī)學(xué)高校基于云計算的LMS系統(tǒng)更適合采用B/S模式設(shè)計，學(xué)習(xí)者只需打開瀏覽器即可訪問云端服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。

2.1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

運用軟件工程理論基于PHP的Socket Framework框架進(jìn)行LMS系統(tǒng)總體設(shè)計，服務(wù)器架設(shè)在云端，醫(yī)學(xué)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(wù)器的數(shù)據(jù)接口訪問服務(wù)器資源，實現(xiàn)獲取微課資源、查看和完成作業(yè)、進(jìn)行測驗和考試、參與投票和問卷調(diào)查以及與教師和其他學(xué)生交流的功能。管理員和教師通過瀏覽器管理和訪問服務(wù)器，實現(xiàn)課程設(shè)置與管理、發(fā)布教學(xué)資源、發(fā)布作業(yè)測試和考試、設(shè)置投票和問卷調(diào)查以及與學(xué)生交流的功能。其總體架構(gòu)如圖1所示。

2.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

基于MySql進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計和數(shù)據(jù)表設(shè)計，設(shè)計時要注重數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)合理性、數(shù)據(jù)獨立性、數(shù)據(jù)安全性以及保證數(shù)據(jù)擴(kuò)展性，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)庫概念E-R圖設(shè)計，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)庫表設(shè)計。

2.2 學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)實現(xiàn)

學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)包括了LMS系統(tǒng)云端運行環(huán)境構(gòu)建和微信平臺實現(xiàn)兩個部分。

2.2.1 LMS系統(tǒng)云端運行環(huán)境構(gòu)建

因為LMS系統(tǒng)采用B/S軟件架構(gòu)，所以系統(tǒng)的云端運行環(huán)境采用LAMP（Linux+Apache+MySql+PHP）模式構(gòu)建，作為LMS系統(tǒng)的Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其中Web服務(wù)器提供瀏覽器訪問服務(wù)以及與微信網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，MySql構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供平臺數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)服務(wù)。然后依據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計來規(guī)劃開發(fā)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)功能模塊，提供管理員模塊、教師模塊以及學(xué)生模塊，并分別設(shè)計開發(fā)對應(yīng)模塊功能。

2.2.2 微信平臺實現(xiàn)

登錄騰訊官網(wǎng)注冊微信公眾平臺賬號，在云端搭建微信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，然后基于微信公眾平臺功能規(guī)劃模塊，以及依據(jù)通用接口規(guī)范實現(xiàn)與Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換，提供面向醫(yī)學(xué)生的多種功能服務(wù)。在系統(tǒng)實現(xiàn)的不同階段完成功能測試、數(shù)據(jù)壓力測試、性能測試，保障系統(tǒng)質(zhì)量。

3 教學(xué)應(yīng)用研究

面向不同學(xué)科的醫(yī)學(xué)高校LMS系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用一般可采用兩種模式，混合學(xué)習(xí)模式與線上學(xué)習(xí)模式。

3.1 混合學(xué)習(xí)模式

在教師講授為主的解剖學(xué)、組織胚胎學(xué)等醫(yī)學(xué)課程中可采用混合學(xué)習(xí)模式，讓LMS系統(tǒng)作為傳統(tǒng)課堂的有益補(bǔ)充，更多地發(fā)揮傳遞教學(xué)資源、布置課后習(xí)題、課堂教學(xué)效果交流反饋等輔助作用，同時也為學(xué)生檢驗教室聽課效果、課前預(yù)習(xí)與課后自測提供了一個方便快捷的途徑。

3.2 線上學(xué)習(xí)模式

在學(xué)生操作為主的文獻(xiàn)檢索、計算機(jī)基礎(chǔ)等課程中可以采用完全線上學(xué)習(xí)模式，教師在線上通過發(fā)布教學(xué)資源、組織教學(xué)活動、布置作業(yè)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(xué)生通過觀看教學(xué)資源、參與教學(xué)活動、完成線上作業(yè)的方式來完成“學(xué)”的過程。每個醫(yī)學(xué)生依據(jù)LMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)搜集功能完成教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)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(jié)與展望

在國家大力倡導(dǎo)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的背景下，在云計算服務(wù)基礎(chǔ)上將傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)管理平臺與移動互聯(lián)網(wǎng)的微信公眾平臺有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)行醫(yī)學(xué)高?；谠朴嬎愕腖MS系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)與教學(xué)研究，有助于逐步推進(jìn)信息時代“以學(xué)生為中心”的教育理念，符合當(dāng)代醫(yī)學(xué)教育培養(yǎng)具備較強(qiáng)主動學(xué)習(xí)能力、知識結(jié)構(gòu)全面的高素質(zhì)人才的需求。

主要參考文獻(xiàn)

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