MOOC教学平台研究与设计

王忠义，吴金堂

（河南中医药大学，河南 郑州 450046）

MOOC教学平台研究与设计

王忠义，吴金堂

（河南中医药大学，河南 郑州 450046）

MOOC是信息化技术发展到一定程度时必然出现的一种现代教育模式。文章对MOOC教学平台进行研究与设计，本平台应用MVC设计模式和B/S架构，基于PHP和MySQL开发出MOOC学习平台。在平台开发中利用了最新的框架技术和模板技术，为用户快速创建一个方便可靠的自主在线教学平台。

MOOC；教学平台；设计

大规模在线开放课程（Massive Open Online Courses，MOOC）是近年来出现的一种以关联主义原理为基础，将在线学习、社交服务、大数据分析、移动互联网等理念融合为一体的新型教育模式[1]，将优质的教学资源提供给全世界的学习者，被誉为“印刷术发明以来教育最大的革新”。MOOC的理想是做到“任何人、在任何时间和任何地点都能学到任何知识”。国家可以通过MOOC平台的考试测试选拔专业需要的人才，并将他们安排在合适的岗位上，社会才能更迅速地发展[2]。

本平台的研究与设计方便用户在线选课、在线学习、评价课程等；教师可以发布在线课程，对学生进行相关管理；管理员可以负责整个平台的正常运行。平台依据不同用户的角色做出反应，通过Web形式方便快捷地提供服务，具体研究与设计过程如下文。

1 技术研究

本平台应用面向对象的设计思想，使用当前流行的Bootstrap框架，基于PHP和MySQL，并使用Power Designer15软件设计数据库，在编码阶段采用ThinkPHP框架技术，有效地提高设计与开发进度。

2 平台总体设计

2.1 访问控制设计

2.1.1 访问控制

访问控制（Access Control，AC）是指系统对用户身份及其所属的预先定义的策略组，限制其使用数据资源能力的手段[3]。使用访问控制技术可以有效防止未授权用户访问系统资源，防止授权用户对特定资源的非法访问，从而维护系统的安全稳定。通常系统管理员控制用户对服务器、文件、目录等网络资源的访问时会采用这种技术。访问控制的主要目的是约束访问主体对客体的访问[4]，从而保障数据资源在合法范围内有效使用和管理，是系统保密性、可用性、完整性和合法使用性的重要基础，是网络安全防范和网络资源保护的重要策略之一。

2.1.2 权限控制

权限控制是系统安全策略的重要组成部分。目前，基于角色访问控制（Role-Based Access Control，RBAC）技术是项目开发中最常用的权限控制技术之一，其对象分为用户、角色和权限。角色是一定数量权限的集合，是用户和权限的中间层，角色拥有访问系统资源及相关操作的权限，为用户分配角色，这样用户就拥有对应角色的权限。

用户登录系统会对其进行身份验证，如果身份非法则不能进入系统。用户可以通过前台注册或者由管理员添加新用户的方式，将用户信息保存到数据库中，在登录时系统将从数据库中读取信息与用户输入的数据进行匹配，匹配成功，则根据角色进入系统。

2.1.3 基于角色的访问控制

RBAC是对访问角色所进行的控制，使权限与角色相关联，为用户分配适当的角色而赋予其相应的权限，这样简化了权限的赋予和收回，降低了授权管理的复发性和开销，提高了系统的灵活性和安全性。

在该平台中，角色定位比较明确，权限分配也比较清晰。结合对其他MOOC学习平台的研究，并根据实际情况，将用户分成学生、教师（发布者）、系统管理员3类。

2.2 功能设计

2.2.1 用户身份设计

本平台的用户身份分为学习者、发布者和系统管理员3类，分别对应学生、教师和系统管理员3种角色，不同角色的用户拥有的权限不同。MOOC学习平台的用例图如图1所示。

普通游客在本平台上注册成功之后，系统默认分配的角色是学生，学生通过用户名和密码登录平台之后，可以修改完善个人信息，可以选择课程开始学习，在学习过程中可以参与课程相关话题讨论，做笔记，当课程学完之后还可以对课程评价。如果用户需要在平台上开设课程，则要向管理员申请，身份确认之后管理员将会赋予其教师身份，拥有发布课程的权限，这时的用户不仅具有学生的权限还具有课程发布者的权限。教师可以创建课程、上传教学视频、文档等资料，还可以对课程进行管理，回答学生的问题，而且该平台还具有在线测试和考试的功能。最后，系统管理员拥有平台的全部权限，其主要任务就是管理后台，包括用户管理、课程管理、系统管理等。

2.2.2 功能结构设计

本平台分为前台和后台两个部分，前台主要用于课程展示、课程查询以及登录注册，平台的前台结构如图2所示。

图2 MOOC学习平台前台结构

当用户登录平台之后，根据用户身份不同，将会进入不同的页面，学生的功能结构如图3所示，教师的功能结构如图4所示。

3 平台数据库设计

MySQL数据库是一个小型的关系型数据库管理系统，因此，在设计数据库时要考虑关系型数据库的规范化理论。一般情况下，数据库设计只需要满足第三范式（3NF），也就是要求每一个数据表中不再含有已经出现在其他表中的非关键字信息。

3.1 概念数据模型

概念数据模型（Conceptual Data Model，CDM）表示的是数据库的整体逻辑结构。通过建立CDM可以使数据图形化、形象化，方便数据表的合法性校验[5]。通常，CDM采用实体-联系（Entity-Relation，E-R）图来表示。本平台主要的实体有用户（学生、教师、系统管理员）、课程、课时、问题、话题、公告、试卷、分类等。从E-R图中可以清楚地看出各个实体及它们之间的联系。

3.2 物理数据模型

物理数据模型（Physical Data Model，PDM）是以常用的数据库管理系统（Database Management System，DBMS）理论为基础，将CDM建立的现实世界模型生成相应的DBMS的SQL语言脚本[5]。利用该SQL脚本在数据库中生成现实世界信息的存储结构（表、约束等），并保证数据在数据库中的完整性和一致性。PDM与DBMS的关系如图5所示。

根据物理数据模型和需求分析在数据库中设计有25张数据表，如用户表、课程信息表、课时表、话题讨论表、用户认证表、用户安全问题表、课程收藏表、学习表、课程评价表、课程笔记表、学生成绩表、课程分类表、标签表、公告表、消息表、题目表、试卷表等。

4 平台详细设计

4.1 后台管理模块设计

后台管理是本平台的重要模块，主要功能包括系统管理、用户管理、课程管理等。

在用户管理模块，可以添加用户、删除用户、修改用户、查改用户基本信息等。在课程管理模块，管理员可以查询课程信息、修改课程、删除课程、增加课程、增加课时、管理话题、管理笔记等。在后台管理中还有院系管理、私信管理、分类管理、标签管理、公告管理等模块。通过对这些内容的管理，可以很方便地更新平台内容，更好地提供服务。

图3 学生用户功能结构

图4 教师用户功能结构

图5 PDM与DBMS的关系

4.2 前台功能模块设计

本平台的主要目的是为用户提供在线学习，学生用户可以进行登录、注册和密码找回（可以进行密码重置，需要平台向用户邮箱发送链接），根据导航菜单进入不同的页面，可以浏览平台上的课程，并选择课程开始学习，可以修改自己的个人信息，查看属于自己的个人中心（包括真实姓名、头像、电话号码、邮箱、所在院系、自我介绍、安全问题等）；如果是教师，还可以创建课程、管理自己的课程。讨论区的设置有利于学生与教师、学生与学生之间的互动，每一门课程都对应一个讨论区，在这里可以讨论与本课程相关的话题。

在课程信息页面可以查看课程基本信息、任课教师、课时信息、话题讨论、课程评价以及笔记。如果用户身份为教师，则可以创建课程，首先是课程基本信息，然后填写课程详细信息，添加课程图片，最后添加课时。另外，还有添加试题、创建试卷、在线测试等功能。其中，试题有选择题、填空题、判断题、问答题、材料题等5种类型，有简单、一般、困难等3种难度，试卷则由课程所对应的题库随机选题生成。

5 平台功能测试

5.1 测试方法

测试的目的是发现程序中的错误，系统测试有两种方法：黑盒测试法和白盒测试法。黑盒测试是指已经知道了产品应该具有的功能，通过测试检验每个功能是否正常使用；而白盒测试则是知道产品的内部工作过程，通过测试检验内部动作是否按照规定正常运行[6]。在本平台的测试中，我们选择黑盒测试法。

5.2 测试过程与结果

我们测试了平台的所有功能，部分功能测试过程如下。

（1）用户注册：填写邮箱地址、密码及验证码，点击立即注册，注册成功之后，页面跳转到登录界面。用同样的邮箱重复注册时，提示此用户已注册。

（2）登录：填写正确的账号和密码，点击登录，成功登录之后，页面跳转到平台首页。如果账号或密码有错误，则弹出错误提示。

（3）创建课程：用户以教师身份登录平台后，创建课程，完善课程详细信息，然后发布课程。这样，在全部课程页面上就可以看到所创建的课程。

（4）课时管理：选择课程，进入课程管理界面，选择课时管理，添加课时，填写课时名称，上传课时文件，选择发布，然后回到课程页面就可以看到添加的课时。

（5）后台管理：用户以系统管理员身份登录后台，在后台可以设置平台的系统运行信息、正常管理用户、课程等。

通过测试表明，本平台可以实现预期的功能效果，能够满足基本的需求。

6 结语

MOOC的真正发展历程只有几年时间，尽管目前还存在许多问题，但是随着互联网技术的发展，大数据与云计算的应用将会使MOOC更加完善。虚拟现实技术的引入，会使学习更加生动有趣，学习者将会有更好的学习体验。在未来，MOOC教学模式将会更加深入地融入日常教学中，在线学习将会是人们主要的学习方式，最终形成终身学习的习惯。教师将成为一个资源的提供者，教师的任务从传授知识转变为指导学生获得信息的导师，学生将成为知识的探究者，学习的行为将会发生在“任何时间、任何地点”。通过MOOC平台可以分析和挖掘出世界最强大脑，为国家赢得人才的竞争。

[1] 李曼丽，张羽，叶赋桂.解码MOOC大规模在线开放课程的教育学考察[M].北京：清华大学出版社，2013.

[2] 段玲玲.基于MOOC理念的学习平台设计与实现[J].信息与电脑（理论版），2017（13）：111-114.

[3] 韩丽媛.基于MVC的慕课教学平台的设计与实现[J].课程教育研究，2015（8）：49.

[4] 郭晓凯，卫文学，黄海明.基于角色的代理访问控制模型及其实现[J].山东科技大学学报，2011（1）：89-92.

[5] 杨小燕，廖清远.PD建模技术在图书管理系统中的应用[J].中国科教创新导刊，2012（1）：57-58.

[6] 张海藩，牟永敏.软件工程导论[M].北京：清华大学出版社，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

河南省高校重点科研项目；项目编号：15A630039。

王忠义（1984— ），男，河南兰考人，讲师，硕士；研究方向：计算机网络，机器学习，生物进化，图像处理。