开源网络教学管理系统的体系结构与选择

[摘 要] 结合目前国际上常见的五款开源网络教学管理系统，阐述了该类系统的一般体系结构和主要功能，从基本属性、技术特征、学习工具、开发工具、管理工具、评价工具和应用现状等七个维度入手，对系统进行了较为详尽的分析与比较，评述了这五款开源网络教学管理系统各自的优劣，并提出了系统选择应遵循的若干原则和参考建议，旨在推进教育信息化进程中能有更多的教育机构、管理人员、教师、学生和开发人员全面了解和分享开源网络教学管理软件成果，享受其所带来的经济性、开放性、民主性和可定制等诸多好处，以进一步提高信息化教学的质量。

[关键词] 开源软件； 网络教学管理系统； 体系结构； Moodle； Sakai； Claroline； Dokeos； Ilias

[中图分类号] G434 [文献标志码] A

[作者简介]王咸伟（1965—），男，海南澄迈人。副教授，博士研究生，主要从事教学软件设计与开发、网络教学平台开发与应用、信息技术教育、认知神经科学与媒体学习等研究。E-mail：。

一、引 言

开源软件（Open Source Software，简称OSS）的兴起是计算机软件领域中极具历史意义的事件。与闭源软件相比，开源软件所具有的零许可证费、开放和自由、公开透明、可修改源码、灵活和可定制等特点，打破了一些由于著作权和资金问题造成的壁垒，给软件开发和使用带来了前所未有的经济性、开放性、共享性和民主性。开源网络教学管理系统作为开源软件大家庭中的一朵奇葩，正在受到越来越多用户的青睐，在教育领域中越来越展示出其强大的生命力和发展前景。目前许多教育机构和个人都希望了解开源网络教学管理系统的体系结构、功能、发展程度、优劣和应用现状等，并按自身需求选择一款合适的系统，为课程设计、教学活动组织、E-learning项目实施提供低成本的解决方案和支撑平台。鉴于正在进行中或已达到产品化阶段的开源网络教学管理软件项目已有超过50种，其功能、质量良莠不齐，本着系统性能稳定、社会化程度高和技术可行性好等原则，筛选目前国际上常见的Moodle（http：//）、Sakai（http：//.）、Claroline（http：//）、Dokeos（http：//）和Ilias（http：//www.ilias.de/docu）等五款开源系统来进行研究。

二、系统的体系结构与功能

网络教学管理系统是实施网络教学的技术基础和载体，是体现网络教育优势的关键，在我国有着多种称谓，如网络教学管理系统、课程管理系统（CMS）、学习管理系统（LMS）、数字化教学系统、在线教学平台和E-Learning平台等。它是面向教师、学生和教务管理者，紧密结合教学实际需要而构建的基于互联网的教学管理和服务综合教学支撑平台。

开源网络教学管理系统一般基于B/S 结构模式，遵循 “浏览器+Web 服务器+数据库服务器”三层体系结构。就常见的开源系统来说，大都是基于四层模型的设计架构，[1][2]如图1所示。

表现层：位于系统最外层——客户端，包含系统的显示逻辑，提供浏览器端的可视化界面、交互操作界面及渲染效果，主要负责显示数据和接收用户输入数据等。

应用层：包含系统的事务处理逻辑，提供课程的教学、管理和开发及各种子功能。它通常与表现层结合在一起为用户提供可视化服务。

业务逻辑层：提供系统底层代码的功能实现，实现系统具体业务逻辑的封装，响应应用层中各功能模块，并完成与数据访问层间的数据交互。

数据库层：提供底层一些数据信息和数据处理逻辑，实现物理数据存储和组织、数据库分布式管理、数据库备份和同步以及数据维护。其主要工作是面向设计和创建课程用户库、课程库、知识库、答疑库、习题库、作业库、实践资料库和教学资源库等。

从图1可看出开源网络教学管理系统的各功能模块和扩展接口在整个系统的体系结构中的定位。由此，我们可归纳出该类系统具有以下主要功能：

· 课程设计与开发。该功能可以方便教师设计与开发网上课程，简化教师开发网络课件及备课的过程，降低课件开发对教师计算机技能的要求，主要包括多媒体集成工具、课程内容结构图和课程设计模板等。

· 课程管理。课程管理功能对调配教学资源、组织教学活动、总结教学等起至关重要的作用，主要包括教学管理、教务管理、资源管理和系统管理等功能。

· 课程教学。以网络软件为核心，在网络教学管理系统支持下，合理有效地利用学科教学资源，为实施全方位的现代远程教学提供服务，并将网络软件与学校的远程教学服务乃至与数字化校园有机地集成，通常包括课程中心、交流协作和辅助工具等三部分内容。

与闭源系统相比，开源系统的一大优势就是用户可根据自身需求进行二次开发，通过开发主题包、功能模块以及插件等来扩展系统的功能。

三、系统的比较

根据我们的项目研究与应用实践，[3]并结合国际上著名的网络教学管理系统评估网站Edutools（http：//www.edutools.info）及其相关研究，[4]从超过50款开源系统中筛选出五款（Moodle 2.1、Sakai 2.8.0、Claroline 1.10.4、Dokeos 2.0和ILIAS Release 4.1.6）较为成熟、质量较高、版本较新的系统作为研究样本，拟从基本属性、技术特征、学习支持、内容开发、学习管理、学习评价及应用现状等七个维度进行分析与比较，旨在进一步深入了解各自的主要指标和功能的差异，帮助我们对系统进行综合比较、分析、评价，并选择和应用较为成熟、功能较为完善的开源系统。

（一）基本属性

从基本属性看（见表1），[5]Sakai属于半开源软件，底层代码是封闭的，后期开发与维护成本较高；Dokeos有免费、专业和医疗等三个版本；Sakai遵循Apache License等许可证，它允许将开源产品融入到自己的产品中再重新（Combine with Proprietary）；其余的则遵循GPL协议许可证，均支持英文、中文和德文等多种语言，其中Moodle对中文的支持是最好的；均支持中、小型应用，而Moodle、Sakai和Dokeos还支持大型应用。

（二）技术特征

从技术特征看（见表2）。五款都支持Web2.0、Scorm等规范、跨系统运行、MySQL开源数据库、主流浏览器、二次开发和周期性更新，其中尤以Ilias、Sakai支持的标准更为广泛，且Sakai一直致力于支持Scorm 2004，比Moodle等更重视对现有E-learning标准的支持。除了Sakai（支持Java、JSP、J2EE/Java EE）外，其他四款都支持PHP、LAMP构架、底层代码完全公开，提供很好的开发语言PHP，它比Java易上手，但Java中一些功能强大的JavaBean组件能增强系统功能和软件重用性， 重用性是未来软件开发的趋势。 从这点上看，Java的前景比PHP更为广阔。从开发架构分析，Sakai是面向服务的组件式微内核架构， 从技术角度讲， 它比其他四款的发展前景更为广阔， 可重用性和安全性都更强。五款都对二次开发提供了不同程度的支持，更新速度以Moodle最快、Ilias次之、Sakai则较慢，更新周期较长。

（三）学习支持工具

系统的学习支持工具包括交流工具、效能工具、学生参与工具和辅助工具等四种。[8]从交流工具来看，五款都支持讨论区及其管理、文件交换、电子邮件、实时聊天等功能，但功能强弱有别；Sakai、Dokoes和Ilias要比Moodle和Claroline更优异，Moodle和Claroline不支持在线日记（笔记）；除了Claroline外，其他四款均可通过插件支持白板；Sakai具有博客和播客功能，Dokeos、Ilias可用于创建播客，其余两款尚未具有Blog（播客）功能。从效能工具来看，五款均具有日历/进度回顾和明确的导航（帮助）等功能；仅Ilias具有书签功能；除了Dokeos外，其他四款均具有课程搜索功能；同步、离线工作以Sakai表现最好，Ilias次之，其他三款有所欠缺。从学生参与工具来看，五款均具有小组合作、社会网络功能，但表现有强有弱，其中以Sakai较强，既具有学习小组激励机制，又支持学习与知识协作，Moodle则次之；仅Sakai支持电子档案袋，更重视E-portfolio这个教育技术界的前沿技术，且更能接受“混合学习”模式。从辅助支持工具来看，Moodle、Sakai和Dokeos均支持网页设计或个人站点构建；Moodle和Dokeos均支持在线概念图、幻灯片演示，Dokeos还支持Flash视频会议、集成两种免费虚拟教室方案；Ilias则支持虚拟课室和Google地图。此外，Sakai与Ilias所提供的个人设置比Moodle、Claroline和Dokoes更具人性化；Ilias的导航细节设计显然要比其他的更出色；Moodle支持基于自定义规则建立学习小组、Sakai提供学习小组激励机制、Dokeos支持基于情境测验以及Ilias可自定义测试类型题等功能，均体现了自身的特色。

（四）内容开发工具比较

从内容开发工具看（见表3），五款均支持内容分享与重用、用户界面定制、教学设计；Dokeos不支持内容更新提示；Claroline不支持存储兼容，且与Dokeos一样不支持课程模板。

（五）管理工具比较

从管理工具来看（见表4），五款都支持验证、注册集成、系统管理和主机服务，但各自的功能强弱有所差异，如Moodle和Sakai均具有组件管理功能以方便系统功能扩展，总体表现较优；Dokoes缺少课程授权。

（六）学习评价工具比较

从学习评价工具来看（见表5），五款均支持多种测试类型、自动测试管理、自动测试支持、课程管理和学习追踪，但各自相应的功能强弱有所差异；Claroline不支持在线标记，Ilias则不支持在线成绩簿。

（七）应用现状

表6列出五款系统的应用情况，[39]可见Moodle和Sakai的社区活跃，普及率高，用户众多，且主要集中在高校等大机构；Claroline和Dokeos拥有强大的开发团队，具有国际协作性，主要面向中小学；Sakai对研究和协作的关注度显然要高于其他四款。

四、系统的选择

综上比较并参考相关研究，[40]我们给出以下开源网络教学管理系统的选择原则。

1. 社会化程度。包括全球的普及程度、应用现状，国际国内拥有的用户群体，特别是开源社区的支持力度，拥有积极健康发展的论坛，用户采用此产品的程度，如Moodle和Sakai的网络社区活跃、社会化程度明显较高。而Claroline则具有强大的开发团队后盾，具有国际协作性。

2. 经济可行性。开源网络教学管理系统具有零许可证费，用户可自由地获得一个软件的复制并进行完整的评估。但这并不意味着系统的所有源代码都可以免费使用，如Sakai的底层代码、Dokeos的专业版和医疗版是要收费的。

3. 技术可行性。即用户文档丰富，技术门槛低，易学易用。教师只需短期自学，完全能快速掌握。系统还应具有友好用户界面，编辑效果能“可视化”和“所见即所得”。如Moodle、Claroline对于教师来说都较易入门，而Sakai是采用J2EE/Java EE体系架构，架构复杂，开发入门门槛和成本高，后期维护难度大，但对于开发人员来说，它可用于打造创新性商品化网络教学管理应用平台。

4. 管理可行性。应提供完善的管理工具，具有完备的用户注册管理机制，访问者在成为用户后才能访问系统，管理员和教师可指定课程的访问性和开放程度。

5. 本土化程度。系统应本土化（汉化）程度高，符合我国国情。如Moodle的本土化程度较高，而Claroline开发思维和使用方式与国人的思维方式基本一致，设计思路符合中小学教师的习惯，适合于做教育培训。

6. 对技术理念与规范的支持和整合。支持信息化的国际标准，保证资源的可重用性和互操作性。由于以IMS、ADL Scorm、OKI和AICC等为代表的E-learning规范已经发展成为一种开源的学习系统支持的标准，因此系统应能兼容Scorm。如Moodle和Sakai等对技术理念与规范的支持程度都较高，并可部分替代商品化网络教学管理系统。

7. 工具多样化，支持不同学习模式。应在学习支持、管理、学习评价、内容开发等方面提供多样化的工具。除了E-mail、实时聊天、BBS等基本的互动学习工具外，可以引入博客、播客、微博、同步桌面工具以及社会网络（SNS）工具等；全面支持Office文档格式，并能在系统中动态链接；应能提供丰富的内容集成开发工具，特别是课程模板，并可以添加在线概念图工具等；支持幻灯片播放并支持移动应用等。系统工具应能支持不同学习模式，包括问题解决学习、探究性学习、自主发现学习、协作学习等，并引入学习激励机制。

8. 良好的扩展和二次开发功能。即系统应能支持二次开发以便拓展用户所需的定制功能。

9.可持续性升级并融合、应用新技术与社会软件。在开源社区支持下，系统应可持续性升级；可升级程序要适合完整和简洁安装，并解决用户、内容和功能模块的增加问题；系统应能融合智能技术、移动技术、网络技术、点对点技术，甚至是云计算等新技术，以及Blog、Wiki、实时通信、SNS等社会软件，能够通过电子邮件跟踪内容变化、RSS订阅论坛内容、支持个性化教学、对学习路径实现智能记录、智能检索等，如Moodle可部分支持移动应用。

通过上述多方位的分析与比较可看出，虽然各系统同质化程度较高，但是各有所长。从其主要指标和应用现状的分析与比较结果来看，前四款系统在国内外的知名度较大，国内的应用案例较多，共享资源尤为丰富，且功能较为齐全，可满足一般网络教学管理要求，尤其是Moodle和Sakai，其基本属性较好、技术特征明显、学习、开发、管理和评价工具丰富、功能较强、应用现状良好、优势明显。因此，我们认为用户可根据自身具体需求来选择开源系统。就多数用户来说，我们首推Moodle，其次是Sakai，再次是Dokeos、Claroline和Ilias。对于中小学用户，可以选择Claroline和Moodle；对于高校，可以使用以课程为中心的Moodle；而Sakai与Ilias 则更适合建设大型的学习社区。这里要着重提到的是Moodle。它引入我国后，在高校、中小学校均得到广泛的应用。笔者曾选用它开发了“华南师范大学综合实验班网络教学管理平台” 等教学应用系统，[41][42]均已取得了良好的成效。

五、结 语

本文对当前国际上常见的五款开源网络教学管理系统的体系结构与功能进行了阐述，对其主要指标和应用现状进行了比较和评述，给出了系统选择的若干原则与参考建议。这不仅为不同具体需求下的开源网络教学管理系统的选择和应用提供了依据，而且对开源系统的研究者与开发者也具有一定的指导意义和参考价值。开源软件的推进，开启了教育信息化的新纪元，我们期待能有更多的教育机构、管理员、教师、学生和开发人员全面了解和分享开源网络教学管理软件成果，享受其所带来的经济性、开放性、民主性、可定制性等诸多好处，以提高信息化教学的质量。