高校MOOC在线教学管理平台建设方案.docx
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高校MOOC在线教学管理平台建设方案
高校MOOC在线教学管理平台
建设方案
1.项目概述
1.1.项目名称
项目名称：
高校MOOC在线教学管理平台
1.2.项目背景
大型开放式网络课程（MassiveOpenOnlineCourse，MOOC，即慕课）作为一种新型的在线教育模式，颠覆了传统的课堂教学模式，改变了既有的教育理念，转变了师生之间的角色，引起高校管理者及教育机构的广泛关注。
伴随信息技术和互联网行业的快速发展，社会化学习及开放式的教育理念得到社会各界人士的认可。
MOOC作为一种全新的网络教育形式，平台以学生的自主学习为主，注重教师和学生间的互相交流，有相对完善的认证考核环节，对传统的课堂教学模式及教育形态造成巨大冲击。
MOOC是一种开放共享的在线教育模式，不仅能促进传统教学模式的改革，也加剧了高校之间的竞争。
因此，高校在这场MOOC风暴中如何结合高校MOOC平台功能需求，探究其建设的整体思路和解决建设过程中出现的问题，并给出积极的对策建议，对促进我国高校MOOC教育的应用和发展具有积极意义。
通过网络，向学习者提供在线课程，扩大高等教育的机会，深化高校的课程与教学改革，提升人才培养的质量，这是高校当前面临的重要课题。
因此，高校应立足学校实际需求，准确定位在线教育的发展方向，认真规划MOOC平台的建设思路，搭建具备展现学校学科特色、专业优势、办学水平及师资水平的高质量在线教育平台，在平台的建设中进一步提高学校的办学实力和社会影响力。
1.3.建设依据
本项目软件系统设计和建设严格遵循国家及地方标准规范，以及工信部相关的规范与标准，具体如下：
网络标准：
IEEE802.3，IEEE802.3u，IEEE802.3ab，ANSI/IEEE802.3N，IEEE802.3x，IEEE802.3af，IEEE802.3az,IEEE802.11b/g
1）《计算机软件开发规范》（GB8566-88）
2）《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB8567-88）
3）《软件工程术语》（GB/T11457—89）
4）《计算机软件配置管理计划规范》（GB/T12260-90）
5）《计算机软件质量保证计划规范》（GB/T12504-90）
6）《计算机软件需求说明编制指南》（GB9385-88）
7）《计算机软件测试文件编制指南》（GB9386-88）
8）《软件维护指南》（GB/T14079-93）
9）《计算机软件可靠性和可维护性管理》（GB/T14394-93）
10）《大学信息标准与规范国家及教育部代码集》
11）《大学信息标准与规范校内自编代码集》
12）《大学信息标准与规范信息系统建设规范》
2.总体设计
2.1.总体目标
MOOC在线教学管理平台采用计算机技术、多媒体技术、网络通信技术、数字技术、虚拟现实技术等现代信息技术手段构建的一种新型教学模式，是融合现代教育理念、教学内容和现代信息技术的具有多种功能的开放式的教与学交互系统。
主要功能模块由平台门户、学生端、教师空间、督学统计及后台管理组成。
①平台门户。
在平台门户界面，所有用户可以查看平台上学分课程、资源共享课程、精品课程、教学名师简介、新闻推送及个人中心等模块内容，并且可以进行资源高级检索，浏览校内网上资源。
②学生端。
学生通过登录界面登录后，可以查看、下载教师上传的相关教学资源，进行在线学习，并在教师指定的时间完成在线考试。
在线论坛模块可实现教师与学生的互动交流。
③督学统计。
大数据分析主要为学校教务管理人员、教师及学生提供详细的教学活动分析：
学生可查看个人学习进度、视频观看情况及个性化推荐信息;教师可掌握学生学习情况，监控教学进度及分析教学难点等信息;教务管理人员可进行教学体系分析并规划课程和专业开设情况。
④教师空间。
作为在线课程资源的主要发布和管理者，教师通过平台页面的教师端登录界面进入独立的空间，可以完成课件、习题上传以及课程内容编辑;支持拷贝历史开课，进行翻转课堂教学;也可以发布教学任务，如在线测试题、讨论题，对任务进行进阶式控制，关注学生学习情况，回复留言信息等。
⑤后台管理。
MOOC平台支持独立的管理人员登录界面，管理人员可对平台进行系统后台管理。
2.2.设计原则
2.2.1.标准化原则
系统建设充分考虑工作现状，满足管理工作的程序化、规范化要求。
系统建设过程中对管理进行规范统一，形成本项目的标准规范，结合国家已有的相关标准和技术规范，指导本项目系统设计与应用。
2.2.2.稳定性原则
系统采用成熟和高度商品化的开发平台以及公司多年的技术成果，在系统设计阶段就充分考虑系统的稳定，采用科学的有效的设计方案进行设计。
另外，在系统开发有特定的流程和规范，比如系统开发流程规范，代码编写规范，测试规范，质量保证计划等，系统开发过程中按照已有的规范进行，确保系统的质量。
2.2.3.安全性原则
系统的安全性是用户特别关心的事情，也是系统设计的根本。
系统的安全包括三个方面的内容：
物理安全，逻辑安全和安全管理。
物理安全是系统设备及相关设施受到安全保护，避免破坏和丢失。
安全管理包括各种安全政策和机制，逻辑安全是指系统中的信息安全，主要分为保密性，完整性和可用性。
系统在设计阶段充分考虑信息安全，包括各种安全验证，数据存储的安全，敏感信息的加密，数据传输中的加密，数据访问的验证等确保了系统运行的安全性。
通过各种安全技术手段，保障系统运行的安全。
遵守现行的各项保密制度和规定，尚未公开或不宜公开的数据与信息采取严格的安全保护措施。
用户的商业秘密不得开放给XX的用户。
系统外部安全：
系统的安全性充分考虑网络的高级别、多层次的安全防护措施，包括备份系统、防火墙和权限设置等措施，保证政府部门的数据安全和政府机密；同时考虑系统出现故障时的软硬件恢复等急救措施，以保障网络安全性和处理机安全性。
系统要形成相对独立的安全机制，有效防止系统外部的非法访问。
系统内部安全：
在保证系统外部安全的同时，系统也能确保授权用户的合法使用。
系统本身具有容错功能，包括出错提示、原因，并能自动或通过人工操作，使出错的系统恢复到正常状态。
系统还提供严格的操作控制和存取控制。
系统运行安全：
在逻辑上，系统具有抵御对系统的非法入侵的能力；在物理上，系统保证不存在可能的单点故障，提供资源数据的备份能力。
系统支持定期的自动数据备份和手工进行数据备份，能够在数据毁坏、丢失等情况下将备份数据倒回，实现一定的数据恢复。
2.2.4.先进性原则
在系统总体设计上，借鉴国内己有的相关经验。
在技术上，采用国际上先进、成熟的技术，使得设计更加合理、先进。
在注重系统实用性的前提下，尽可能采用先进的计算机软、硬件环境；在软件开发思想上，严格按照软件工程的标准和面向对象的理论来设计，保证系统的先进性。
2.2.5.易用性原则
易操作性是指用户操作和运行控制软件的难易程度的软件属性。
该特征要求软件的人机界面友好、界面设计科学合理以及操作简单等。
易操作的软件让用户可以直接根据窗口提示上手使用，无需过多的参考使用说明书和参加培训；
各项功能流程设计的很直接，争取在一个窗口完成一套操作；
在一个业务功能中可以关联了解其相关的业务数据，具有层次感；
合理的默认值和可选的预先设定，避免了过多的手工操作；
如果软件某操作将产生严重后果，该功能执行是可逆的，或者程序给出该后果的明显警告并且在执行该命令前要求确认；
如果一旦出现操作失败，及时的信息反馈是非常重要的，没有处理结果或者是处理过程的信息反馈不是一个好系统；
流畅自然的操作感觉，来源于每一次操作都是最合理的。
在页面和流程上浪费用户的鼠标点击，也是在挥霍用户对于软件的好感。
清晰、统一的导航要贯穿系统的始终；操作按扭、快捷键等遵循一致的规范、标准是必须的，不要给操作者额外记忆的负担。
2.2.6.可扩展性原则
系统的扩展性是测量系统设计好坏的一个重要的标准，良好的扩展性可以使系统有健壮的生命力，也为系统的升级和将来的维护打下良好的基础。
系统在需求调研阶段就充分考虑用户的用途以及将来的发展方向，在概要设计阶段充分考虑系统的使用和发展，为系统的可扩展性提供重要保障。
采用面向对象、面向服务的设计思想，按不同的网络、不同的功能、不同的职能划分成各种功能组件，各功能组件既可以独立形成系统又可以组成一个综合系统，方便实现从子系统到综合系统，从综合系统到独立系统的升级过渡，保护用户的投资。
良好的扩充性和可维护性，实现在快速搭建总体框架的基础上分业务，分任务的逐渐充实整个系统，使系统具备可持续升级的基础。
功能扩展：
为了满足用户今后系统扩容和扩大应用范围的需求，系统充分考虑从系统结构、功能设计、管理对象等各方面的功能扩展。
软硬件升级：
系统充分考虑软硬件平台的可扩展性及软、硬件的负载平衡机制。
随着关键软件和硬件的发展以及管理功能的增加，系统具有灵活和平滑的扩展能力。
关键软件和硬件的发展以及管理功能的增加，系统具有灵活和平滑的扩展能力。
2.2.7.可维护性原则
可维护性是在软件交付使用后进行的修改，修改之前必须理解待修改的对象，修改之后进行测试，以保证所做的修改是正确的。
系统在设计时充分考虑可维护，尽量做到系统在尽可能少的维护动作下，完成系统功能修改。
在系统功能文档中做到完全的解释，使用户在理解功能时轻松完成系统的维护。
2.3.总体架构
系统主要由“1个规范、1个数据库、1个系统”构成。
“一个规范”即数据标准规范，根据MOOC教学要求，基于国家、省、市相关技术标准规范编制一套适应MOOC教学管理建设要求和实际情况的标准规范体系。
；
“一个数据库”即“MOOC资源基础信息资源库”，作为整个项目的基础数据支撑；
“一个系统”面向MOOC教学工作，实现高校MOOC在线教学管理平台，主要包括：
教学空间、课程建设、题库管理、教学互动、作业管理、过程管理、资源库等。
总体架构主要包括基础层、网络层、数据层、服务层、平台层、应用层、政策法规、安全标准等层面。
项目建设基于信息标准，实现信息数据的集中部署，要做到以下四个方面的统一:
●统一数据标准（数据系统架构、数据库结构、数据表）；
●统一基础信息（文字、图片、音视频、虚拟素材等）；
●统一交换接口（内部数据交换接口规范、开放数据接口规范）；
●统一技术平台（硬件、软件、网络、安全）。
基础层：
通过各类数据采集和感知技术，如：
RFID、条形码等，实现数据采集和存储，为整个系统应用体系提供基础数据的支撑；
网络层：
构建应用级感知、互联、通信网络，为数据信息的传输流通起到支撑作用；
数据层：
建立以基础地理信息服务、基础设施服务为一体的空间数据服务体系，为平台建设奠定空间信息基础与数据支持；
统一服务平台：
系统业务处理的逻辑平台，它通过对数据核心层的调用访问业务数据，实现不同的功能模块，满足不同的业务需求；所有业务功能在此统一平台上得到良好的封装和定义，以Web、手机终端服务的形式，运作在平台上，为用户提供各类信息服务；
应用层：
对于应用层，提供多样化的界面逻辑，实现对业务逻辑的应用；主要提供核心服务、导师服务、任课教师服务、学生服务、数据服务等功能。
2.4.应用架构
高校MOOC在线教学管理平台的应用架构主要包括数据采集、平台数据、应用支撑、应用系统等。
用户包括管理人员、教师、学生等。
1.采用B/S多层体系结构：
系统需要采用B/S多层体系结构实现。
三层结构包括表示层、业务逻辑层、数据访问层；
2.采用面向服务的架构（SOA）：
为了降低服务架构模块之间的耦合度，增强系统的可扩展性；需要采用面向服务的构架（SOA），各个功能模块分别提供不同的服务，通过服务总线集成为用户提供一体化的服务；
3.基于J2EE体系：
为了保证系统的兼容性，高可用性、高可靠性和可扩展性，系统必须沿用前期项目的技术路线，要选择支持强大的企业级计算的成熟的J2EE企业标准；
4.基于Web服务（WebService）：
为了让地理上分布在不同区域的计算机和设备一起工作，以便为用户提供各种各样的服务。
用户可以控制要获取信息的内容、时间、方式，而不必像现在这样在无数个信息孤岛中浏览，去寻找自己所需要的信息，系统对外接口统一需要采用WebService服务的方式定义；
5.采取XML数据交换：
系统的外部接口需要采用XML数据交换格式，用XML作为数据定义和交换的中介。
2.5.数据库设计
2.5.1.历史数据库设计
历史数据库用来存储实时数据库的历史数据。
实时数据库中只有各种设备的当前值（状态），而以前的实时数据要存储在历史数据库中，以备日后查询。
为了可以精确获取每个数据采集仪的任何时候状态，历史数据库中要保存所有节点的全部采样数据。
历史数据库系统采用大型商用关系型数据库。
历史数据库系统是整个应用程序的数据层。
它为各种客户提供所需要的历史数据。
历史数据库系统采用双机备用方式。
历史数据服务库系统的功能包括：
采样历史数据的存储；计算各种分析所需的统计数据；记录变位、SOE等随机性数据；记录用户对应用程序的操作的日信息；存储用户权限等安全信息；提供Web发布所需的各种历史数据。
历史数据库系统的数据源由实时数据库系统提供，在实时数据库系统中，已经对数据质量、数据一致性、完整性作了处理，因此由实时数据库系统提供给历史数据库系统的数据均为有效数据。
实时数据库系统负责定时的将有效数据送给历史数据库系统的代理程序，随机数据在产生的时候送给代理程序，代理程序负责将数据写入历史库中。
同时代理程序负责定时对采样数据进行统计、计算并将结果存入数据库中。
历史数据系统示意图
2.5.2.历史数据
由实时数据库提供的采样数据存储在历史数据库中。
这些数据按类别、时间存储在数据库不同的历史表中。
I数据表命名规则
历史数据表名称按照一定的命名规则：
类型名称+时间。
如：
2001年7月10日的模拟量采样数据表应命名为SmpAna20010710，这张表将存储这一天的所有的模拟量采样数据。
以上设计主要基于对采样数据的查询方式，主要是要某一个量在某一段具体时间内的数据。
数据不存放在一个数据表中，可以大减少检索的次数。
当检索一个数据的时候，是先从系统数据表中检索出这张表的位置，然后定位这张表，再检索需要的数据。
而不必从一个大表中反复的检索、查找和定位。
这种检索方式也近似于字典查找的算法理论。
对于计算、统计数据也采用近似的处理方式。
II数据表索引（Index）
数据库的索引是一个B型树的数据结构。
当写入一记录时，数据库会对记录产生一个索引值，并在系统索引表（Sysindexes）中产生一条索引记录。
在检索一条记录时，从树的根节点到树叶的搜索方式进行，从而对有索引的记录加快检索速度。
但同时也降低了写入的速度。
对于采样数据，主要是记录值，因此可以考虑用没索引的表来表示。
III数据压缩存储
采样数据可能是一些不断重复的量。
重复记录会加大存储的空间和记录的行数。
因此可考虑数据变化时才存储，记录一个状态（值），并记录这个状态（值）重复的次数。
也就是：
数值—变化的压缩方式。
具体设计如下例：
如有一个模拟量，前一次的值如果和本次的值相同，则在记录中的次数计数器加1，否则添加一条记录。
2.5.3.统计数据
历史数据的存储方式同样是将数据按类分散在不同的表中，表要具有统一的命名规则。
数据统计是将各种采样数据计算生成所需要的一些统计数据。
数据统计与采样数据记录是同步进行的。
也就是说，当从实时数据库中取得采样数据并写入到采样记录表中的时候，就会触发一系列的统计和计算工作。
有一系列的中间结果产生出来，当在时间上满足要求的时候，就会将这个中间结果记录到相应的统计数据表中。
统计计算工作用ORACLE的触发器（Trigger）来完成，当采样数据更新时，会触发一系列的事件产生，事件驱动一系列的处理程序来处理是否写入数据库，更新统计数据的中间结果等。
这项工作在ORACLE后台为处理，使用大量的存储过程来加以实现。
2.5.4.临时表
临时表具有与普通表完全一样的属性，所不同的是它存储在Tempdb中而不放在当前数据库中，当用户连接并创建使用时它存在，当用户断开后临时表也会自动删除。
全局性临时表（以##开头作为标识）：
会各所有连接到数据库的用户开放，每一个用户均可以访问，只有当所有的用户都断开后，全局性临时表才会自动删除。
临时表的设计主要是为了考虑提高对报表、查询速度的要求。
通过组态的报表或定制的某个查询，是对固定的一些参数进行数据检索，这些量使用的频率最高。
考虑减少在无关的数据堆中检索的次数，因此想把这些用户最关心的数据量的记录放在一个专门的地方。
由于数据源的记录本来已在数据库中存在，而同样的数据在数据库中不应该重复，所以考虑将这样的数据放在临时表中，且为全局性临时表，为所有的数据连接用户开放。
临时表中的记录是最近一个时间段的数据和最近使用过的数据。
处理临时表中记录的算法应是先进先出的原则和最久不使用原则。
新数据将最老的数据并且最久没有使用过的数据覆盖。
临时表中的数据始终保持最新和最新使用过的数据。
这些数据也是用户使用频率最高的数据，这样可以提高报表、查询的检索数据速度。
2.5.5.数据冗余处理
数据冗余采用磁盘阵列的方式来实现。
数据冗余示意图
2.5.6.数据库安全
数据库安全性问题一直是系统安全的关键。
数据库安全性问题应包括两个部分：
（1）数据库数据的安全
它应能确保当数据库系统DownTime时，当数据库数据存储媒体被破坏时以及当数据库用户误操作时，数据库数据信息不至于丢失。
数据安全的解决，主要有系统双机热备份、数据库的备份和恢复等办法，本系统的数据安全，纳入信息中心的系统安全体系，共享一些硬件设施，实现数据的备份等。
（2）用户角色的管理：
这是保护数据库系统安全的重要手段之一。
它通过建立不同的用户组和用户口令验证，可以有效地防止非法的Oracle用户进入数据库系统，造成不必要的麻烦和损坏；另外在Oracle数据库中，可以通过授权来对Oracle用户的操作进行限制，即允许一些用户可以对Oracle服务器进行访问，也就是说对整个数据库具有读写的权利，而大多数用户只能在同组内进行读写或对整个数据库只具有读的权利。
在此，特别强调对SYS和SYSTEM两个特殊账户的保密管理。
为了保护Oracle服务器的安全，应保证$ORACLE_HOME/bin目录下的所有内容的所有权为Oracle用户所有。
为了加强数据库在网络中的安全性，对于远程用户，应使用加密方式通过密码来访问数据库，加强网络上的DBA权限控制，如拒绝远程的DBA访问等。
2.6.标准化体系设计
标准化工作是组织、协调项目顺利发展的重要手段，也是本项目的重要组成部分。
通过制定和贯彻执行各类技术标准，就能从技术上、组织管理上把各方面有机的联系起来，形成一个统一的整体，保证项目有条不紊的进行。
国内外信息化的实践证明，信息化建设必须有标准化的支持，尤其要发挥标准化的导向作用，以确保其技术上的协调一致和整体效能的实现。
因此，标准体系建设在系统实施过程中具有非常重要的意义，是系统设计和工程建设的重要基石。
为保证标准体系建设的顺利进行，制定以下总体目标：
1.本项目的标准化建设将与国家信息化建设标准保持一致性；
2.建立并不断完善系统标准体系；
3.制定系统关键基础标准，为系统互联互通、信息共享、信息安全打好基础；
4.建立系统标准贯彻实施机制，为标准的实施提供有效服务。
为了完成标准体系建设目标，本着“统筹规划、面向应用、突出重点、分工协作”的方针，依托现有资源和信息化工作的基础，坚持自主制定与采用国际标准相结合，加强与示范应用的有机结合，强化标准实施与监督力度。
系统标准体系主要由六个体系构成：
（1）应用系统体系
应用服务体系是由业务应用系统组成，是面向用户服务的。
（2）应用支撑服务体系
支撑服务体系由系统基本功能服务模块构成，为业务应用系统提供基础性的基本功能服务（例如数据交换（共享）、日志服务、消息服务、表单服务、短信、视频、电子地图引擎等）。
根据业务需求，系统通过数据交换平台实时或定期采集其他业务系统的数据，并对数据进行分类过滤处理。
（3）资源数据体系
资源数据体系为系统提供业务数据（例如基础信息数据、主题数据、目录资源数据、教学资源数据等）支持服务。
（4）基础设施体系
基础支持体系为系统运行提供硬件和系统软件基础环境支持，由系统基础网络、服务器主机等系统硬件组织和操作系统、应用服务器系统、数据库管理系统等基础软件组织组成。
（5）安全保障体系
系统安全保障体系为系统各层提供安全运行保障。
例如包括认证、系统防火墙系统、病毒系统、数据备份系统、入侵检测系统等。
（6）运维保障服务体系
运维保障服务体系为系统建设提供运行维护，保障系统正常运行，业务连续，不断优化系统功能等。
3.系统设计
慕课平台作为课程资源建设与管理、教师教学、学生学习的主要平台，为学生提供动态、交互、个性化的学习内容与学习体验，为教师、管理人员提供全面的可视化数据分析，为教学改革与决策管理提供支持，慕课平台嵌入综合管理平台，平台底层数据互通，平台间无缝衔接，学院学生、教师、管理人员构成完整的、相对独立的学习和交互生态圈。
3.1.教学空间
教师端提供个人基本信息管理、毕业课程审核以及基于课程的课程通知、题库、作业、答疑、讨论、资源库、学生管理、教师团队管理、统计等功能。
提供成绩录入功能，提供进度统计功能、成绩统计并支持报表导出。
3.2.课程建设
（1）通过“选择模板、编辑课程信息、编辑课程章节”等简单步骤进行三步建课。
（2）教师建设课程可以根据导入的视频结构生成课程知识点（章节）、链接结构，视频可以批量上传。
（3）课程封面编辑页面操作简单、灵活方便、原位编辑、所见即所得。
可以发布通告、课程资料、任务、教学资源链接、教师简介等信息。
可以任意修改栏目。
（4）教师可通过平台上传课程所需要的教材、参考书、参考文献、视频等资源。
课程的内容建设，参考资料，课程介绍等任何位置都可以使用平台提供的海量图书、图片、视频的资源一键式搜索插入，插入的资源可以直接点击在线播放查阅，也支持自己上传资料，支持引用图书馆资源。
（5）支持慕课制作和慕课教学模式，实现课程知识单元化，每个知识单元聚合丰富的富媒体教学资源，并在同一个页面中进行显示。
每个课程单元还可以设置多个标签页。
（6）支持直接将从word中将内容复制粘贴到富媒体编辑器内，并完整保留里面的文字和图片等内容。
（7）支持rmvb、3gp、mpg、mpeg、mov、wmv、asf、avi、mkv、mp4、flv、vob、f4v等高清和网络格式视频上传，视频上传后自动转码，无需下载可以直接在线进行播放。
（8）支持多种文档格式的上传，包括DOC、PPT、PDF、TXT等，上传后自动转码，无需下载可以直接在线阅读。
（9）支持视频中任意时间点插入测验：
上传视频后，可以在任意时间点插入测试题，包含单选题、多选题和对错题。
（10）支持视频中任意时间点插入图片或PPT：
可以在任意时间点插入图片或PPT，同时支持对插入的内容在时间轴上随意拖动。
插入的PPT可以任意拖动位置，并可以跟视频窗口进行切换。
（11）提供可视化的公式编辑器，可以在线进行公式的录入与编辑。
（12）支持在线录音功能，录完的声音可以直接在线播放。
（13）知识点拓展阅读功能，可以根据一个关键词自动生成相关知识点的知识树，插入到课程单元中，并自动推送知识点相关的图书、期刊、论文等资料。
（14）支持课程管理，设置试读范围、设置学生导航栏目、克隆与映射课程等。
3.3.题库管理
教师可以创建课程试题库，对试题库进行管理，包括添加、修改、删除、查询、浏览等功
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