基于云计算的高校LMS系统设计与实现

基于云计算的高校LMS系统设计与实现赵亮胡树煜韩冠英摘 要近年来，随着计算机信息技术在医疗、教育等各个行业的广泛应用，我国各个高校也纷纷开展LMS（Learning Management System，学习管理系统）的设计和实验研究。本文针对医学高校课程和医学专业教育特点阐述了一种基于云计算的LMS系统设计与实现方法，用先进的云计算服务保障了LMS系统的高性能、高稳定性和高安全性，用丰富的功能设计满足多种医学课程的教学需求，旨在在推进医学高校信息技术教育建设，促进信息化教学改革。关键词医学高校；云计算；LMS；教学研究doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.14.061中图分类号TP311.52 文献标识码A 文章编号1673-0194（2018）14-0-02LMS（Learning Management System，学习管理系统）是随着计算机信息技术在教学领域的发展而产生的。LMS一般提供教学过程中的学生管理、课程设定、学习资源发布、学习过程追踪、师生交流互动和学习绩效评价等功能，提供了一套革命性的教学框架，为实施灵活的教学和学习策略、开展適应性学习提供了一种可行性方案，最先在国外的多门类学科的教学中得到应用。云计算是一种计算模式，计算资源包括网络、服务器、存储、应用和服务等，是可配置的，具备资源统一管理、快速部署、灵活服务、按需服务和高安全性等特征。为医学高校构建基于云计算的LMS系统，在多专业、多学科开展全方位、立体化的信息化教学模式，有利于培养医学生的科学思维，有利于知识的融会贯通，有利于学生建立循证医学理念和培养自主学习能力。这样的教学模式与传统课堂相结合，能够显著提高学生的自主性、参与性，突出学生在整个学习过程中的主体地位。1 国内外LMS系统的研究概况国外很早就开始在教学中应用计算机技术与互联网技术，催生了多种具有代表性的教学案例和教学模式，从2007年美国两位化学老师开设的“颠倒的课堂”（The flipped classroom），直至2013年加州大学伯克利分校计算机科学教授阿曼多福克斯创设的SPOC（Small Private Online Course），中文译作小规模私有在线课程。随着这些依托计算机与互联网的教学模式盛行，LMS系统的开发和研究被提上日程，诞生了Blackboard等收费系统，也有Moodle、eFront、Sakai等开源系统。这些LMS系统功能丰富，但在我国的教学应用却有些“水土不服”，主要是国内外教学模式、教学手段和常用教学资源格式的差异化造成的。国内计算机技术和互联网技术的教学应用研究相对较晚，但近几年来国内互联网发展非常迅猛，中国互联网信息中心（CNNIC）在2017年1月22日发布的第39次中国互联网络发展状况统计报告显示，中国网民规模达7.31亿，互联网普及率为53.2%，其中手机网民规模95.1%。得益于互联网的飞速发展和相关教育工作者的重视，国内的微课、慕课、SPOC课程建设陆续开展，也进行了部分相关LMS系统的设计与应用研究，但研究多集中在传统互联网领域。在云计算基础上将传统互联网、移动互联网结合起来，开发适合国内教学需求的LMS系统，服务当代医学高校大学生们的学习需求，符合现代教育技术发展与当代教学改革的发展方向。2 医学高校基于云计算的LMS系统设计与实现2.1 学习管理系统设计学习管理系统设计包括需求分析、系统总体设计、数据库设计3部分。2.1.1 需求分析医学高校的课程具有专业性强、学习科目多、知识点庞杂的特点，医学生的学习通常需要在不同时间、不同地点、随时随地进行，这就要求LMS系统提供一个快捷且易于操作的接入方式。腾讯公司的微信软件是一款流行度非常高的即时通讯软件，微信及微信公众平台非常适合作为系统的用户入口及信息发布平台。而对比C/S和B/S的软件架构模式，医学高校基于云计算的LMS系统更适合采用B/S模式设计，学习者只需打开浏览器即可访问云端服务器获取数据。2.1.2 系统总体设计运用软件工程理论基于PHP的Socket Framework框架进行LMS系统总体设计，服务器架设在云端，医学生通过微信软件接入微信公众平台，通过微信公众平台与云端服务器的数据接口访问服务器资源，实现获取微课资源、查看和完成作业、进行测验和考试、参与投票和问卷调查以及与教师和其他学生交流的功能。管理员和教师通过浏览器管理和访问服务器，实现课程设置与管理、发布教学资源、发布作业测试和考试、设置投票和问卷调查以及与学生交流的功能。其总体架构如图1所示。2.1.3 数据库设计基于MySql进行系统数据库的概念设计和数据表设计，设计时要注重数据文件结构合理性、数据独立性、数据安全性以及保证数据扩展性，首先进行数据库概念E-R图设计，然后再进行数据库表设计。2.2 学习管理系统实现学习管理系统的实现包括了LMS系统云端运行环境构建和微信平台实现两个部分。2.2.1 LMS系统云端运行环境构建因为LMS系统采用B/S软件架构，所以系统的云端运行环境采用LAMP（Linux+Apache+MySql+PHP）模式构建，作为LMS系统的Web服务器和数据库服务器，其中Web服务器提供浏览器访问服务以及与微信网关之间的数据通信服务，MySql构建的数据库服务器提供平台数据及用户数据服务。然后依据系统总体架构设计来规划开发学习管理系统功能模块，提供管理员模块、教师模块以及学生模块，并分别设计开发对应模块功能。2.2.2 微信平台实现登录腾讯官网注册微信公众平台账号，在云端搭建微信网关服务器，然后基于微信公众平台功能规划模块，以及依据通用接口规范实现与Web服务器的数据交换，提供面向医学生的多种功能服务。在系统实现的不同阶段完成功能测试、数据压力测试、性能测试，保障系统质量。3 教学应用研究面向不同学科的医学高校LMS系统的教学应用一般可采用两种模式，混合学习模式与线上学习模式。3.1 混合学习模式在教师讲授为主的解剖学、组织胚胎学等医学课程中可采用混合学习模式，让LMS系统作为传统课堂的有益补充，更多地发挥传递教学资源、布置课后习题、课堂教学效果交流反馈等辅助作用，同时也为学生检验教室听课效果、课前预习与课后自测提供了一个方便快捷的途径。3.2 线上学习模式在学生操作为主的文献检索、计算机基础等课程中可以采用完全线上学习模式，教师在线上通过发布教学资源、组织教学活动、布置作业及试题资源、线上交流反馈以及线上考试的方式来完成“教”的过程，而学生通过观看教学资源、参与教学活动、完成线上作业的方式来完成“学”的过程。每个医学生依据LMS系统数据搜集功能完成教学过程中的学习评价，再综合教师评价和线上考试成绩得到最终的成绩评定。4 总结与展望在国家大力倡导“互联网+教育”的背景下，在云计算服务基础上将传统互联网的学习管理平台与移动互联网的微信公众平台有机结合在一起，进行医学高校基于云计算的LMS系统设计实现与教学研究，有助于逐步推进信息时代“以学生为中心”的教育理念，符合当代医学教育培养具备较强主动学习能力、知识结构全面的高素质人才的需求。主要参考文献1刘新阳.WebQuest学习管理系统（LMS）设计与实现D.济南：山东师范大学，2005.2李爽，王增贤，喻忱，等.在线学习行为投入分析框架与测量指标研究基于LMS数据的学习分析J.开放教育研究，2016（2）.3陈运非.基于eFront的资源型网络教学平台的设计与实现D.武汉：华中科技大学，2016.