WebCMS:一个基于Web的课程管理系统外文翻译资料

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WebCMS:一个基于Web的课程管理系统

摘要：本文描述了描述了WebCMS（基于Web的课程管理系统）的发展和原始经验。WebCMS是一个由新南威尔士大学（UNSW）的计算机科学与工程学院（CSE）开发的一个教务管理系统。该系统用来促进已有的课程管理系统实践，并超越已有的课程管理系统工具的极限，进化成了普适的在线的课程管理系统。这也为单个开发者用一些开源工具来开发在线学习系统提供了一些思路。

关键词：WebCMS ，开源工具

1. 介绍

新南威尔士大学（UNSW）的计算机科学与工程学院（CSE）有相当多的注册学生。一个课程班级往往有超过300个学生（在五年制大班超过900个）。管理和评价如此大的班级群体是个艰巨的任务。

上个世纪，CSE开发了一个轻度整合的基于Unix的工具集，用以帮助如此大规模的学生群体。SMS（学生管理系统）包含有班级列表并提供学生成绩单，一个报告生成器，和一个最终成绩打分系统。Give系统允许学生在线提交作业（尤其对于编程项目）并且让提交过程通过一个预设的测试结果集来运行。Xmark系统让允许教师获取学生提交的作业，并且将获取结果传回给SMS。Sirius系统让学生让学生能够选择他们想要选择的教师和想上的实验课程。因为在1995年，每个CSE课程都有一个网页，其中包含一个公告板（发布管理通知）和课程资料

例如课程讲义，这变得十分普遍。

尽管SMS/Give/Sirius和Web网页结合起来给每个课程都做了在线预览，仍然存在许多问题让这个系统称不上理想。问题包括：系统集成度有限，高的维护成本，校外访问困难等。本文的一个目标就是提出一个能够解决这些问题并且大体上不破坏已有的CSE教学实践经验。

下一部分，我们细化当前存在的CSE教务系统问题，并解释我们为何要实行支持数据库的Web解决方案来解决这些问题。第三部分介绍了WebCMS系统的作用。第四部分介绍了WebCMS系统的软件架构。第五部分介绍了我们对这个系统的测试实验。第六部分总结了我们的实验并展望该系统的未来发展方向。

2. 背景

CSE课程的网站用很多种方法生成，例如：用HTML修改器手动修改HTML页面，Web创建程序（如Dreamweaver）或更加商业化的Web课程开发工具（如WebCT），这取决于讲师的背景、经验和爱好。一个典型的CSE课程Web网站包含课程概述，通知栏，课程讲义作业，项目，讲师信息，到外部资源的链接等。

没有一个标准的课程Web网站架构（尽管需要课程概述）。但是，一个事实上的课程Web网站标准已经出现。

维护一个课程Web网站是一项很枯燥并且耗时的工作，即使使用HTML编辑器也是如此。SMS系统的维护成本也相当之高，这是因为，它使用了一个中央大学注册数据库的快照，这必须手动下载。从数据库的相容性的角度来看，快照的使用也是非常糟糕的选择（例如，每学期末讲师们需要手动把所有的已不在课程注册名单中的学生从SMS数据库中移除）。并且，档案存储数据库依赖于当前学期讲师不从之前学期移除或重写快照数据库。

第二个问题是，在Web网站和SMS/Give系统之间没有一个有效的集成。如果来自SMS的数据需要发表到网上，必须手动传输到Web页面。从Web网站上向SMS/Give传输数据不是一个简单的问题，因为Web网站上的数据大部分是只读的（即，它们不收集任何需要上传到SMS/Give上的数据），

第三个问题与从UNSW校外访问可达性相关。课程Web网站从校外无法访问，SMS/Give系统用Tcl/Tk/X-Windows来实现，并且不用标准调制解调器连接是不可行的。这给讲师和学生们带了很大的不便（例如，学生们没有办法在家查看他们的课程分数）。

即使当在UNSW校园内使用，SMS/Give系统仍然远远难以满足使用需求。该系统需要深思熟虑的手动操作来实现简单的任务（例如，创建报告是个非常枯燥的过程）。一个特别值得注意的使用问题是部分系统（例如最终分数）每学期只使用一次，在一个学期到下一学期的过程中人们容易忘记一些重要的细节，这导致一些相当的挫败感。

为了找出这些问题所在，本研究试图用一个支持数据库的课程管理系统，它使用Web作为中间界面。采用一个中央数据库来管理所有课程信息，解决了上面提到的相容性和存档问题。Web前端的使用解决了向外访问的可达性问题，并且如果使用得当，还可以定位使用问题。在这里的讨论着眼于CSE系统的应用，该系统考虑了灵活性并且应该可以很便捷地访问其他教育网站。

这里产生了一个很明显的问题：像BlackBoard和WebCT这样的系统已经存在并且提供上述大部分功能。为什么不简单地使用它们呢？WebCT和BlackBoard都是商业产品，因此很昂贵。WebCT由Perl/CGI实现，并且，直到最近，也没有支持数据库。Prometheus是一个免费开源的系统但是顶层在商业平台ColdFusion上实现。

我们由于下列原因对于构建我们自己的系统感兴趣：

• 尝试在可能的其他平台上（Apache/PHP/mSQL）实现的想法
• 观察在构建这个系统需要花费的代价
• 观察开发一个基于目的开发的系统相对于简单实用一个通用系统会带来的收益

3. 基于Web的课程管理系统

WebCMS允许教师们通过一个基于Web的中央数据库支持的应用来创建课程和管理学生相关或课程相关的问题。对于教师们来说，WebCMS的目的是最小化创建一个与大多数当前CSE课程Web网站样式类似的课程Web网站所花费的时间和精力。对学生们而言，WebCMS创建一个熟悉的CSE课程Web网站页面，这可以帮助学生明确网站导航并对于去哪里获取信息一目了然。图1展示了一个基于WebCMS的典型课程Web页面。注意所有在WebCMS页面中的Web页面（除了像讲义这样的内容页面）都是由数据库中的信息动态生成的。

图1 课程主页

3.1 特点

这个部分介绍了学生和教师共同使用的WebCMS使用的工具和特色。一个WebCMS课程Web页面由一系列的通过侧边工具栏访问的工具和内容元素组成（见图1）。每个工具都有许多功能，只有一部分提供给用户使用。例如，学生不可以修改分数或查询其他学生的分数，但教师可以。有若干种用户类型，每种都有不同的权限，这些在3.2中讨论。

3.1.1 教师工具

课程浏览和感受。WebCMS提供了基于需求创建Web页面的界面。例如，Web页面的颜色样式可以从调色板选择或由用户自定义。在Web页面的侧边工具栏上提供了一个默认的工具集。教师可以基于需求添加或移除工具。

课程内容管理。CSE课程有数种课程资料，例如，课程讲义，辅导栏和解答，实验等。这些和其他种类的资料可以以三种方式集成到系统中。第一种是教师可以上传课程相关的资料到WebCMS服务器中。第二种是教师可以提供到外部课程资源链接。第三种教师可以使用系统提供的模版来创建课程内容并将它保存在数据库中。目前，模板工具正在创建课程概述的过程中被使用。

通知栏。这让教师来发布班级感兴趣的消息。通知栏在学生访问课程Web页面首页出现在主框架中。

日程表。日程表允许教师发布关于课程任务的信息（包括任务名和日期）。WebCMS展示一个任务列表，前面是每个任务的剩余天数。这让学生可以跟上课程日程安排，并查看过去和将来的任务事件。

学生管理。这是WebCMS的其中一个主要特色，可以让教师管理和追踪学生评价。在这个功能中有四个主要组件：

Student组件为教师提供在课程中添加/删除学生工具。WebCMS还为教师提供在CSE中搜索学生的搜索工具。教师可以以多种结构和顺序查看课程的班级清单。

Course Assessment Item组件让教师能够为课程相关的条目创建分数部件，例如，作业，项目，测验，实验等等。条目可以以很多种不同的格式保存，包括数字标示、列举（例如分数）和任意的文本等方式。这些条目可以设置不同的约束，以便系统在教师更新学生评定时验证教师输入的数值。通过定义评定条目集，教师本质上是在制定课程评定标准。

Assessment组件让教师在课程条目中更新学生的评定结果。学生评定结果可以一次输入一个学生，也可以通过简单预定义的格式上传多个学生。每种模式中，WebCMS都根据教师指定的约束检查输入值。

Final Mark组件让教师在课程中能够评定最终分数并回馈给每个学生。教师输入一个公式，WebCMS自动根据公式计算最终分数。这个工具也提供限定范围功能，这可以让教师为任何课程限定分数段，通过图表的方式来显示该条目的班级整体表现情况。

群组管理。许多CSE课程包含群组项目。WebCMS让教师可以指定课程中的组数和组别的人数限定。当学生们建立小组后，教师可以控制和跟踪小组的进展。可以获得小组参与指示器例如消息条数和组Web页面的通知发表数。教师可以通过WebCMS群组邮件工具给小组发送评论。

工具合并。一个工具是WebCMS提供的特色（例如留言板或群组管理）合并进任何课程。一个特定的工具可能不会再所有课程中都可用，因此WebCMS提供允许教师添加/删除这些工具的功能。

3.1.2 学生工具

留言板。一个异步线程讨论板可以给学生提供参与关于课程单元的合作性交流和允许同学讨论不同问题的功能。它以一种一对多的交流方式促进了一项课程中学生和教师的交流。

评价。WebCMS允许学生产看自己的作业和测验分数以及统计（例如每项课程的评价条目中的最低分，最高分）。另外，会展示一个显示每项课程评价条目的班级成就的图表。

群组管理。如上所述，群组项目作业在CSE课程中很常见。WebCMS为每组学生提供私有空间来组织和跟踪合作。WebCMS允许学生组建项目组，一旦注册完成，就会自动生成小组Web页面。在小组Web页面下，有很多工具来协助组员之间的交流和合作，例如通知栏，日程表，待办事项，留言板，会议时间，WebCVS（一个通过Web管理组CVS知识库的工具），等等。另外，小组成员经过允许也可以上传文件到服务器或从服务器下载文件。而且，小组成员也可以自己定制小组Web页面，例如改变颜色样式，创建导航栏链接等等。

表1 每个用户群的权限

3.2 用户群

WebCMS实现了基于用户类型接入控制，通过基于用户身份分配不同的权限等级给用户。在WebCMS中有六种用户类型：System Administrator（SAM）管理学生、教师和WebCMS上的课程。SAM的其中一个主要任务是从中央UNSW数据库上传学生信息。Lecturer-In-Charge（LIC）负责在WebCMS上创建并维护课程。LIC管理和最终评定学生课程分数。Lecturer（LEC）和Course Administrator协助LIC运维课程。他们拥有相同的权限，但因为展示方面的缘故拥有不同的权限名。Tutors（TUT）协助教师管理课程。他们维护在指导或实验小组的学生分数。Students（STU）是在特定课程登记的学生。他们可以使用类似于查看自己分数和发送消息到留言板的功能。General Public（PUB）是那些没有在该课程、教师中登记的学生或其他无关人员。

每当登入进系统，WebCMS基于用户权限等级展示课程概览。图1展示了当用户jas（一个SAM）登录进课程Web页网站时的首页。表1总结了每个用户群对课程Web网站的可访问层级。系统的不同层级由权限控制，包括：课程的Global Properties例如颜色样式，登记注册学生的列表，工具合并和评价条目（班级模式）。Course Content，包括课程讲义、和实验、评价详情，并链接到外部资源。Assessment Item Values代表评价条目。Group Web Pages是为每组学生提供的私有空间。Message Board是班级的公共讨论板。

4. 系统架构

这个部分概述了WebCMS的实现，包括平台、总体系统架构、模块架构和用户界面。

4.1 平台

WebCMS用PHP3来实现，这是一种HTML植根于其中的的服务端编程语言，其语法与C和Perl很相似。PHP在Apache服务器的模块中很常见，可以控制Apache的使用。使用的数据库是miniSQL，也称为mSQL，是一个轻量级的数据库引擎，提供SQL的子集作为访问接口。

选择PHP和mSQL主要是因为它们都是开源的，在网上很容易获得。PHP还因为其简单易用并拥有丰富的库函数来提供对大多数RDBMS的数据库访问而被选择。PHP拥有众多数据库接口非常实用，因为这让WebCMS可以实现于其他数据库之上。

图2 WebCMS的模块架构

4.2 模块架构

WebCMS使用基于模块的框架构建。一个WebCMS模块就是一个独立的子系统，例如留言板，通知栏，日程表，等等。从用户的角度来看，一个模块就是一个课程工具，发送一项用户可见的服务。从一个程序员的角度来看，一个WebCMS模块包含一个SQ

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