智慧校園視域下基于LAMP的在線考試系統敏捷設計與實現

余久久，張繼山，吳寧，胡雪，解雪楊，劉麗，張錯玲

（1.安徽三聯學院計算機工程學院，安徽 合肥 230601；2.上海源谷實業有限公司設計財務部，上海 201611；3.合肥市南門小學語文教研組，安徽 合肥 230001；4.合肥經濟學院文法學院，安徽 合肥 230031）

0 引言

智慧校園是高?！盎ヂ摼W+”建設的必然產物。其利用“互聯網＋”思維模式將各種現代信息技術融合到校園的信息處理中，將分散的教育資源進行整合處理，形成具有高度感知能力與協同處理能力的智慧化信息處理平臺，為高校的教育管理提供智能化、網絡化、個性化的服務支持［1］。智慧校園已成為數字校園和校園信息化建設的研究熱點，“人為本、數據為核心、開放為前提、服務與應用為主旨”是其建設內涵。關于當前智慧校園主流建設體系架構，陳平等［2］提出基于物聯網技術（例如以感知層、網絡層和應用層為基準）構建智慧校園；吳細花［3］提出可以采用面向私有云的IaaS架構設計智慧校園信息化支撐平臺；李英［4］提出了基于WebGIS構建智慧校園，建設面向校園多功能可視化學習和生活的可視化平臺；王曦［5］提出構建“六橫兩縱”的智慧校園立體架構；惠亞蘭［6］則在王曦［5］研究的基礎上把“六橫兩縱”架構實際運用于本地智慧校園建設中。圖1［7］也已成為當前主流智慧校園所應具備的功能體系。

圖1 智慧校園具備的功能體系［7］

可見，構建智慧校園的最終目的是通過移動終端平臺，為校園師生提供更好、更便捷的各類微應用及微服務（學習、教學、科研、管理、生活等方面）。方便用戶、變革教學、協助科研、支撐管理是智慧校園提供相應微應用及微服務的4個主要目的［8］。董茜等［9］基于該視角進一步對智慧校園中的某些移動應用功能（如信息推送、校園導航、點名簽到等）進行微應用研究與實現。

基于此，本文以當前智慧校園基于業務流程重構的微服務與微應用構建為基礎，以智慧教與學的在線考試為典型應用案例，圍繞變革教學中的考試改革，從智慧校園建設所具備的功能體系視角，提出一個基于LAMP（Linux+Apache+MySQL+PHP）的校園在線考試系統的敏捷設計過程，為學生實現在線考試功能。

1 關鍵技術簡介

1.1 LAMP

LAMP（Linux+Apache+MySQL+PHP）是一個常用動態網站搭建的各種工具名稱的縮寫，該組合所用軟件大部分都為開源程序，作為當下比較流行的搭配組合使得其擁有越來越高的兼容度，能夠共同組成一個強大的Web應用程序平臺［10］。Linux 系統為該平臺最底層提供基本的操作系統支持，采用Apache網絡服務器與MySQL數據庫，PHP為后臺服務實現相應的用戶功能。LAMP當前已成為中、小Web系統的主流開發環境。

1.2 微服務與微應用技術架構

在提供微服務與微應用時，同時從本地校園共享數據中心和應用數據中心讀取數據，通過建立的表單服務，用戶可以自行填報數據直接進入應用數據中心，不依賴于具體的業務部門，為后期的微應用開發提供數據支撐［11］。在此基礎上，文獻［11］還提供了一個微服務與微應用技術架構（圖2），目前已被國內很多地方應用型高校智慧校園建設所采用。本文亦采用該技術架構予以在線考試系統架構設計。

圖2 智慧校園微服務與微應用技術架構［11］

1.3 敏捷開發模型Scrum

軟件敏捷方法是一種輕量級的軟件工程方法，強調現代軟件開發過程中各種變化的必然性。以用戶的需求進化為核心，采用迭代（循序漸進）的方式完成軟件開發，其強調快速性及適應性［12］。在軟件敏捷方法中，Scrum模型（圖3）針對迭代式增量軟件開發過程，已被廣泛運用于各類輕量級軟件開發項目中，已成為當前的主流的軟件敏捷模型。

圖3 敏捷開發模型Scrum［13］

Scrum模型中，產品需求列表（backlog）以若干個“用戶故事”的形式予以快速提取與提煉。一個Sprint在Scrum模型中表示一個開發（迭代）周期，通常不超過4周。當每一個Sprint結束后，必須發布（產生）一個基于原軟件產品基礎上的、可運行的、可用的、能夠實現用戶價值的軟件產品增量（版本）［12］。從整體來看，以迭代形式完成一個軟件產品的開發全過程通常會歷經多個Sprint周期。

2 在線考試系統需求提取

2.1 用戶故事劃分

在線考試系統一共分為管理員、教師和學生3個角色。在本系統的第一個上線版本中，學生通過登錄系統進行答題，教師可以通過登錄系統設置考題及批改學生的試卷，管理員則負責系統賬號的管理及系統公告管理等。由于采用敏捷模型Scrum完成開發，一些附加功能將在后續版本中予以迭代實現。圖4從用戶需求角度給出了本系統第一個待開發版本的業務流程圖。

圖4 在線考試系統業務流程圖

結合本系統敏捷開發實際，根據在線考試系統流程圖與用戶實際需求，采用Scrum開發模型，在A高校本地智慧校園架構的微服務與微應用層，提煉出第一個Sprint中所需要快速實現的功能需求及其所對應開發任務，并以用戶故事列表形式呈現出來，如表1所示。同樣，在本次Sprint中開發所涉及的數據庫表還有考生信息表，課程表、試卷表等，這里不予列出。整個Sprint持續時間為2周。

表1 用戶故事列表

2.2 Sprint迭代發布

本次Sprint迭代開發中，要求Scrum開發團隊搭建Apache服務器，能在本地客戶端（如電腦端、移動手機端等）實現表1所示的各項開發任務，快速發布一個簡單的在線考試系統。此外，要求在本次Sprint中同時定義了系統的各個數據表結構，形成一個快速的、可運行的系統（版本），及時上線發布［12］。

2.3 數據庫設計

作為本地智慧校園教務系統微服務的一個典型應用，在線考試系統的后臺數據庫系統共享校園應用數據中心，以認證服務與目錄服務為基礎，在智慧校園平臺下通過MySQL數據庫統一用戶身份管理、授權管理等，將用戶身份信息進行分級授權以及集中認證，較好地規范應用系統的用戶認證方式，如本考試系統中的試卷表（表1）與監考教師表（表2）。

表2 試卷表

3 在線考試系統快速實現

本在線考試系統的客戶端頁面采用PHP工具完成開發。在第一個快速上線版本中，一共分為管理員、教師和學生3個角色。學生通過登錄系統進行答題，教師可以通過登錄系統設置考題及批改學生的試卷，管理員則負責系統賬號的管理、系統公告管理等。教師成功登錄后，系統主頁（圖5）主要顯示試卷總數、題目總數及答題總數，側邊欄分別顯示用戶管理、卷題管理（試卷列表和題目列表）、教育管理（學科列表）、消息中心、日志中心等。

圖5 在線考試系統主頁面

3.1 學生用戶考試

學生通過輸入用戶名和密碼來登錄系統（圖6）。登錄成功后，學生則可以選擇自己所在的年級及考試科目的試卷，點進去則可以進行答題；學生按照考卷題目順序進行答題，同時要注意考卷右上角的時間提示，應按時完成考卷。學生答完考卷后提交試卷，或者考試時間結束系統自動提交。提交后則可以看見有些題目系統已經做出了批改，有些部分題目需要老師進行批改，過幾天可再登錄查看自己考卷得分情況。

圖6 學生用戶登錄頁面

3.2 教師出（組）卷管理

教師用戶登錄系統，在考試系統主頁面上通過點擊“卷題管理”菜單，則通過系統后臺進行試卷的增添、單選題及解答題的增刪改查等操作，如圖7所示。

圖7 教師出（組）卷頁面

其開發頁面部分核心代碼如下：

。

4 應用評價及后續工作

為配合A高校（試點高校）智慧校園建設，作為本地智慧校園智慧應用系統的一個子系統，該在線考試系統（V1.0 版）采用敏捷Scrum開發模型，在2個月內快速開發完畢。在充分而有效共享校園各職能部門、教學院（部）數據中心的基礎上，通過敏捷設計客戶端為師生提供在線考試服務與應用的功能，學生可以通過個人電腦及安卓手機客戶端運行系統，系統性能穩定、操作便捷、在線考試效果良好，受到師生一致好評。目前正針對A高校試點課程及班級開展應用，試點課程超過8門，學生用戶達到500人以上。

通過用戶信息反饋，在后續的工作中，本在線考試系統在以下方面需要改進。

4.1 建立統一的微信公眾號增強用戶體驗

智慧校園基礎支撐平臺是通過服務總線和流程引擎解決校園各種（微）應用與（微）服務，將各個業務應用程序及相關子模塊的用戶角色（權限）抽取出來，形成不同的業務辦理流程，而不是每個用戶獨立地安裝并使用相應的系統。從增強用戶體驗感層面，基礎支撐平臺將為每一個校園應用服務程序申請統一的微信公眾號，為公眾號設置自定義菜單。校園用戶通過“微信認證”獲得自定義菜單接口，為公眾號設置個性化的自定義菜單，通過移動終端平臺直接使用該考試系統，從而提高用戶體驗［14］。

4.2 構建基于云計算的移動互聯“辦事大廳”提升消息響應速度

由于目前A高校尚未完全實現智慧校園，部分校園應用及服務程序后臺還是按照傳統數字校園信息化建設形式部署在有線寬帶的本地服務器上，因用戶訪問量增加會偶爾出現響應用戶超時現象。未來工作中，例如可以通過構建一個基于校園云計算WFaaS（介于公有云與私有云之間的專業流程服務云平臺）開放架構，形成一個開放、可擴展、可持續發展的移動互聯“辦事大廳”，可以實現各個辦公流程移動化高速應用［15］。在本地智慧校園架構的微服務與微應用層把在線考試系統及其他各業務系統的流程有效整合，提升各類應用與服務的消息響應速度。

5 結束語

智慧校園是高校校園信息化建設發展趨勢。校園日常的信息交互方式發生了改變，為在校師生提供了更加高效便捷、豐富多彩和人性化的應用與服務，師生互動的質量與效率都較之以往有了很大提升［16］。在智慧校園視域下，作為一種便捷的本地化學習工具，本文通過敏捷Scrum開發模型所設計出的基于LAMP的在線考試系統，對于指導學生開展“線上與線下”混合學習過程也具有重要的意義。