余久久，張繼山，吳寧，胡雪，解雪楊，劉麗，張錯玲

（1.安徽三聯(lián)學院計算機工程學院，安徽 合肥 230601；2.上海源谷實業(yè)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(jīng)濟學院文法學院，安徽 合肥 230031）

0 引言

智慧校園是高校“互聯(lián)網(wǎng)+”建設的必然產(chǎn)物。其利用“互聯(lián)網(wǎng)＋”思維模式將各種現(xiàn)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(xié)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(wǎng)絡化、個性化的服務支持［1］。智慧校園已成為數(shù)字校園和校園信息化建設的研究熱點，“人為本、數(shù)據(jù)為核心、開放為前提、服務與應用為主旨”是其建設內(nèi)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(lián)網(wǎng)技術（例如以感知層、網(wǎng)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(xié)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(xiàn)。

基于此，本文以當前智慧校園基于業(yè)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(tǒng)的敏捷設計過程，為學生實現(xiàn)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(tài)網(wǎng)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(tǒng)為該平臺最底層提供基本的操作系統(tǒng)支持，采用Apache網(wǎng)絡服務器與MySQL數(shù)據(jù)庫，PHP為后臺服務實現(xiàn)相應的用戶功能。LAMP當前已成為中、小Web系統(tǒng)的主流開發(fā)環(huán)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(shù)據(jù)中心和應用數(shù)據(jù)中心讀取數(shù)據(jù)，通過建立的表單服務，用戶可以自行填報數(shù)據(jù)直接進入應用數(shù)據(jù)中心，不依賴于具體的業(yè)務部門，為后期的微應用開發(fā)提供數(shù)據(jù)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(nèi)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(tǒng)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(fā)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(xiàn)代軟件開發(fā)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(fā)，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(fā)過程，已被廣泛運用于各類輕量級軟件開發(fā)項目中，已成為當前的主流的軟件敏捷模型。

圖3 敏捷開發(fā)模型Scrum［13］

Scrum模型中，產(chǎn)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(fā)（迭代）周期，通常不超過4周。當每一個Sprint結束后，必須發(fā)布（產(chǎn)生）一個基于原軟件產(chǎn)品基礎上的、可運行的、可用的、能夠實現(xiàn)用戶價值的軟件產(chǎn)品增量（版本）［12］。從整體來看，以迭代形式完成一個軟件產(chǎn)品的開發(fā)全過程通常會歷經(jīng)多個Sprint周期。

2 在線考試系統(tǒng)需求提取

2.1 用戶故事劃分

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

圖4 在線考試系統(tǒng)業(yè)務流程圖

結合本系統(tǒng)敏捷開發(fā)實際，根據(jù)在線考試系統(tǒng)流程圖與用戶實際需求，采用Scrum開發(fā)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(xiàn)的功能需求及其所對應開發(fā)任務，并以用戶故事列表形式呈現(xiàn)出來，如表1所示。同樣，在本次Sprint中開發(fā)所涉及的數(shù)據(jù)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(xù)時間為2周。

表1 用戶故事列表

2.2 Sprint迭代發(fā)布

本次Sprint迭代開發(fā)中，要求Scrum開發(fā)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(xiàn)表1所示的各項開發(fā)任務，快速發(fā)布一個簡單的在線考試系統(tǒng)。此外，要求在本次Sprint中同時定義了系統(tǒng)的各個數(shù)據(jù)表結構，形成一個快速的、可運行的系統(tǒng)（版本），及時上線發(fā)布［12］。

2.3 數(shù)據(jù)庫設計

作為本地智慧校園教務系統(tǒng)微服務的一個典型應用，在線考試系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)共享校園應用數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫統(tǒng)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(guī)范應用系統(tǒng)的用戶認證方式，如本考試系統(tǒng)中的試卷表（表1）與監(jiān)考教師表（表2）。

表2 試卷表

3 在線考試系統(tǒng)快速實現(xiàn)

本在線考試系統(tǒng)的客戶端頁面采用PHP工具完成開發(fā)。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(tǒng)進行答題，教師可以通過登錄系統(tǒng)設置考題及批改學生的試卷，管理員則負責系統(tǒng)賬號的管理、系統(tǒng)公告管理等。教師成功登錄后，系統(tǒng)主頁（圖5）主要顯示試卷總數(shù)、題目總數(shù)及答題總數(shù)，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(tǒng)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(tǒng)（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(tǒng)自動提交。提交后則可以看見有些題目系統(tǒng)已經(jīng)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(tǒng)，在考試系統(tǒng)主頁面上通過點擊“卷題管理”菜單，則通過系統(tǒng)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(fā)頁面部分核心代碼如下：

。

4 應用評價及后續(xù)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(tǒng)的一個子系統(tǒng)，該在線考試系統(tǒng)（V1.0 版）采用敏捷Scrum開發(fā)模型，在2個月內(nèi)快速開發(fā)完畢。在充分而有效共享校園各職能部門、教學院（部）數(shù)據(jù)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(tǒng)，系統(tǒng)性能穩(wěn)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(xù)的工作中，本在線考試系統(tǒng)在以下方面需要改進。

4.1 建立統(tǒng)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(yè)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(yè)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(tǒng)。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(tǒng)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(tǒng)，從而提高用戶體驗［14］。

4.2 構建基于云計算的移動互聯(lián)“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(xiàn)智慧校園，部分校園應用及服務程序后臺還是按照傳統(tǒng)數(shù)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(xiàn)響應用戶超時現(xiàn)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(yè)流程服務云平臺）開放架構，形成一個開放、可擴展、可持續(xù)發(fā)展的移動互聯(lián)“辦事大廳”，可以實現(xiàn)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(tǒng)及其他各業(yè)務系統(tǒng)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(fā)展趨勢。校園日常的信息交互方式發(fā)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(fā)模型所設計出的基于LAMP的在線考試系統(tǒng)，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。