【正文】 ................................ 46 致 謝 ........................................................................................................................................ 47 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 48 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法在線學(xué)習(xí)交流平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 1 緒論 課題背景介紹 現(xiàn)今，隨著網(wǎng)絡(luò)急速的普及和發(fā)展，越來(lái)越多的人能夠利用網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)使自己的生活和學(xué)習(xí)更加方便和高效，而網(wǎng)絡(luò)教育 （ ELearning） 就是這方面的典范。 然而 《 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 》 是一門邏輯性很強(qiáng)的課程，對(duì)于不同的人理解起來(lái)可能會(huì)有差異，同學(xué)們理解和消化也需要一定的時(shí)間，同時(shí) 學(xué)習(xí)《 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 》 在交流中也能揚(yáng)長(zhǎng)避短，使同學(xué)們更快的理解。在線教育專家 Michael Horn 認(rèn)為：“這還僅僅是一個(gè)開(kāi)始。著名的英國(guó)開(kāi)放大學(xué)、都柏林城市大學(xué) Moodle 系統(tǒng)、美國(guó)建設(shè)的 Moodle 課程學(xué)校、泰國(guó)建設(shè) Moodle 課程學(xué)校等目前全面引入 Moodle 在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。 我國(guó)上世紀(jì)末也開(kāi)始加大了對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育的投入， 20xx 過(guò)后，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)教育產(chǎn)業(yè)如雨后春筍的發(fā)展起來(lái)，但是由于大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的費(fèi)用比較大，且管理維護(hù)的成本比較高，所以網(wǎng)絡(luò)教育的發(fā)展有一定的局限性，但是 Moodle 恰好解決了這個(gè)問(wèn)題，由于 Moodle 是開(kāi)源的，并且管理和為何的成本基本可以忽略，所以成為現(xiàn)今我國(guó)高校的優(yōu)先選擇，同時(shí)國(guó)內(nèi)關(guān)于 Moodle 的研究論文和文獻(xiàn)也逐漸多了起來(lái)，這更為 Moodle 的發(fā)展鋪平了道路，直到現(xiàn)在為止，中國(guó)在 Moodle 官網(wǎng)注冊(cè)的網(wǎng)站已經(jīng)達(dá)到了 240 多個(gè) [2]，而沒(méi)在 官網(wǎng)發(fā)布，但是已經(jīng)開(kāi)通站點(diǎn)的網(wǎng)站更是不勝枚舉。 《 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 》 作為計(jì)算機(jī)核科學(xué)的核心基礎(chǔ)課，其重要性不言而喻，建設(shè)適當(dāng)?shù)脑诰€學(xué)習(xí)工具，幫助學(xué)生掌握 《 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 》 課程中涉及的復(fù)雜算法是非常自然的想法。 XML： Moodle 中的一些插件和配置文件的標(biāo)準(zhǔn)是基于 XML 標(biāo)準(zhǔn)的 [4]，所以必須了解 XML 的相關(guān)內(nèi)容。最后對(duì)本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)做了詳細(xì)的可行性分析。 （ 7）致謝 感謝那些在大學(xué)的生活和學(xué)習(xí)中給予我?guī)椭椭С值睦蠋?，輔導(dǎo)員和同學(xué)。 網(wǎng)絡(luò)教育的特點(diǎn) （ 1）網(wǎng)絡(luò)教育突破了時(shí)間和空間的限制 它突破了傳統(tǒng)教育的時(shí)間和地域限制，使學(xué)習(xí)者可以在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)都可以學(xué)習(xí)。 現(xiàn)在主流的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)主要有 Blackboard 和 Moodle[5]，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn) [6]總結(jié)如下表： 表 21 Blackboard 和 Moodle 的比較 Blackboard Moodle 開(kāi)放性 源代碼不開(kāi)放， 二次開(kāi)發(fā)較難 源代碼開(kāi)放，利于二次開(kāi)發(fā) 使用費(fèi)用 $8,600/年 免費(fèi) 應(yīng)用范圍 大學(xué)、高等教育機(jī)構(gòu)、大型機(jī)構(gòu)的培訓(xùn)部門 中小學(xué)、 非盈利組織、私人公司、教師個(gè)人 目前市場(chǎng) 擁有美國(guó) 50%的市場(chǎng) 166 個(gè)國(guó)家的 18303 個(gè)注冊(cè)用戶 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)： 到位，交互較弱 優(yōu)點(diǎn)： 、開(kāi)源 ， 有利于個(gè)性化學(xué)習(xí) wiki 功能 缺點(diǎn)： ，不能建立學(xué)生個(gè)人主頁(yè) Moodle 有開(kāi)源，免費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，所以我們選擇了使用 Moodle。它最特別的地方就是 網(wǎng)站，這為全世界各種各樣的開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)學(xué)習(xí)交流的地方，使得Moodle 能以更快的速度發(fā)展。 5）論壇模塊 用戶可以選擇多種的論壇模式，如專門為老師開(kāi)設(shè)的論壇，學(xué)習(xí)交流的論壇，同學(xué)們沒(méi)有事情可以一起交流的論壇。同時(shí) 對(duì)學(xué)生提問(wèn)進(jìn)行答疑，平時(shí)的教學(xué)管理工作，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)監(jiān)督等，也都是老師的責(zé)任。同時(shí) 對(duì)學(xué)生提問(wèn)進(jìn)行答疑，平時(shí)的教學(xué)管理工作，對(duì)學(xué)生學(xué) 習(xí)監(jiān)督等。用戶必須對(duì)軟件功能和性能提出初步要求， 并澄清一些模糊概念。如下圖示 ： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法在線學(xué)習(xí)交流平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 15 圖 32 管理員功能權(quán)限 圖 1） 課程管理 能夠開(kāi)一門課，同時(shí)對(duì)課程的自定義設(shè)置，也能夠?qū)處熯M(jìn)行授權(quán)，開(kāi)設(shè)或修改一門課?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是一門信息化的課程，對(duì)于相關(guān)聯(lián)的知識(shí)資料等必須有更新。 4）查看活動(dòng) 為了增進(jìn)教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間的交流，是大家在學(xué)習(xí)間隙能夠放松，同時(shí)統(tǒng)計(jì)出數(shù)據(jù)方便教師做出更有針對(duì)性的方法。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)軟件的靈魂，根據(jù)需求分析做出軟件的基本規(guī)劃，同時(shí)對(duì)基于Moodle 下的 《 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 》 交流平臺(tái)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，本章主要從系統(tǒng)的架構(gòu)和用戶的角度進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。當(dāng)老師不在的時(shí)候，也可以通過(guò)論壇向老師留言，系統(tǒng)會(huì)通過(guò) Email 向教師發(fā)出提醒。教師確定教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)活動(dòng)等。網(wǎng)站管理員在安裝的過(guò)程中默認(rèn)用戶是admin。同時(shí) 對(duì)學(xué)生提問(wèn)進(jìn)行答疑，平時(shí)的教學(xué)管理工作，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)監(jiān)督等，也都是老師的責(zé)任。并可以制作調(diào)查問(wèn)卷，手機(jī)學(xué)生的反饋意見(jiàn)，然后修改后期的教學(xué)計(jì)劃。而且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一門邏輯性極強(qiáng)的課程呢，單靠自己的理解可能不能完全的理解。這是把抽象的算法制作成 Flash 就能讓人更加清晰準(zhǔn)確的理解算法的意義。 本章 小 結(jié) 本章從系統(tǒng)架構(gòu)和用戶架構(gòu)兩方面對(duì)基于 Moodle 的 《 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 》 交流平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足了預(yù)計(jì)需求，結(jié)合 傳統(tǒng)教學(xué)的缺點(diǎn)，進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。而解決師生間交流不足 的問(wèn)題就是本平臺(tái)的核心任務(wù)。 （ 1） 上傳視頻 教師可以錄制上傳自己的教學(xué)視頻，同時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上優(yōu)秀的教學(xué)視頻同時(shí)可以復(fù)制視頻的鏈接地址。如閱讀學(xué)習(xí)資料、教學(xué)資料和觀看課件，按要求進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)等。 （ 3）在線交流 可以進(jìn)行在線答疑、在線討論。 （ 3） 教師管理 可以注冊(cè)一個(gè)教師或多個(gè)教師，可以查看教師的注冊(cè)申請(qǐng)，并對(duì)其進(jìn)行授權(quán)或者不通過(guò)授權(quán)；可以查看已注冊(cè)教師的信息，修改教師的個(gè)人信息，也可以將某教師從系統(tǒng)中刪除。 數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是本系統(tǒng)的靈魂，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)直接影響的整個(gè)網(wǎng)站。 網(wǎng)站所有的服務(wù)實(shí)際上都是基于模塊管理的。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，安全，以及跨平臺(tái)等。 （ 2） 可靠性 儲(chǔ)著教師、學(xué)生的基本信息，若用戶信息丟失，就有可能給學(xué)?；蚪處煄?lái)不必要的損失；還有大量的課程資源，若這些數(shù)據(jù)丟失將給全校師生帶來(lái) 很大 的損失。 2）完成作業(yè) 按時(shí)完成教師布置的作業(yè)和教師安排的測(cè)驗(yàn)，以便教師能夠根據(jù)反饋的消息來(lái)確定 學(xué)習(xí)的掌握情況。 （ 2）教師用戶 教師的主要任務(wù)是開(kāi)設(shè)課程，以及對(duì)教學(xué)資源的管理，根據(jù)學(xué)生的反饋信息做出相應(yīng)的調(diào)整，以及解答學(xué)生提出的問(wèn)題等。 （ 3）學(xué)習(xí)的協(xié)作性 傳統(tǒng)課堂教學(xué)，由于教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)的限制，很難在課堂上開(kāi)展協(xié)作性學(xué)習(xí)：而網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境，使得師生、生生之間可以相互協(xié)作，共同學(xué)習(xí)。 學(xué)習(xí)內(nèi)容： 界面風(fēng)格統(tǒng)一 導(dǎo)航清晰 多元認(rèn)知 教師： 學(xué)習(xí)者分析 起點(diǎn)水平 學(xué)習(xí)需求 學(xué)習(xí)風(fēng)格等 教學(xué)過(guò)程 輔導(dǎo)答疑 跟蹤學(xué)習(xí)過(guò)程 布置作業(yè)等 教學(xué)評(píng)價(jià) 過(guò)程性評(píng)價(jià) 小組評(píng)價(jià) 多元評(píng)價(jià) Moodle 平臺(tái) 學(xué)生： 自由交流 協(xié)作討論 集體創(chuàng)作 作品展示 情感溝通 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法在線學(xué)習(xí)交流平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13 3 需求分析 需求分析概述 軟件需求分析工作是軟件生存其中重要的一步，也是決定性的一步，只有通過(guò)軟件需求分析，才能把軟件功能和性能的總體概念描述為具體的軟件需求規(guī)格說(shuō)明，從而奠定軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。網(wǎng)站管理員在安裝的陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 過(guò)程中默認(rèn)用戶是 admin。網(wǎng)站管理員在安裝的 過(guò)程中默認(rèn)用戶是admin。 2）作業(yè)模塊 教師可以自定義作業(yè)的上交時(shí)間和自由的布置作業(yè)，可以根據(jù)學(xué)生的答題情況給出分?jǐn)?shù)，同時(shí)提出自己的意見(jiàn)。 他十分的注重 Moodle 的易用性和開(kāi)源性，在開(kāi)發(fā)和淘汰了很多之后， 20xx 年 8月 20 日，他面對(duì)著一個(gè)充滿懷疑的世界，發(fā)布了 版本。 （ 4）網(wǎng)絡(luò)教育具有自主性 網(wǎng)絡(luò)教育可以提供以學(xué)習(xí)者為主體的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。 網(wǎng)絡(luò)教育概念與特點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)教育的概念 所 謂網(wǎng)絡(luò)教育指的是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，以現(xiàn)代教育思想和學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的各種教育功能和豐富的網(wǎng)絡(luò)教育資源優(yōu)勢(shì)，向教育者和學(xué)習(xí)者提供一種網(wǎng)絡(luò)教和學(xué)的環(huán)境，傳遞數(shù)字化內(nèi)容，開(kāi)展以學(xué)習(xí)者為中心的非面授教育活動(dòng)。 （ 3）需求分析 軟件需求分析工作是軟件生存其中重要的一步，只有通過(guò)軟件需求分析，才能把軟件功能和性能的總體概念描述為具體的軟件需求規(guī)格說(shuō)明，從而奠定軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。 （ 5）任務(wù)工作量 由于 Moodle 是一個(gè)比較成熟的平臺(tái)，所以開(kāi)發(fā)著的主要任務(wù)集中在課程包的制作，測(cè)試題的制作，內(nèi)容的更新，以及插件的使用和平臺(tái)的布局等。 開(kāi)發(fā)人員：功能的增加與修改、模塊的添加與修改等。實(shí)現(xiàn)一個(gè)在線的 《 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 》 算法學(xué)習(xí)平臺(tái)，它允許教師上傳算法視頻和教案，允許學(xué)生觀看學(xué)習(xí)和提問(wèn)，與其他學(xué)生和教師相互交流。 Cavus (20xx)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，把 Moodle 和其他協(xié)作學(xué)習(xí)工具結(jié)合起來(lái)運(yùn)用于編程語(yǔ)言教學(xué)中，能夠提髙學(xué)習(xí)效果Mazza (20xx)在 Moodle 中整合了一種學(xué)生學(xué)習(xí)追蹤可視化工具，使學(xué)生的行為、認(rèn)知、社會(huì)化交往的數(shù)據(jù)以圖形的形式顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 由于開(kāi)源軟件 Moodle 是免費(fèi)的，而且其功能強(qiáng)大。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 Moodle 是一個(gè)開(kāi)源的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，也被出稱作虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)或者課程管理系統(tǒng)。投票、討論區(qū)和問(wèn)卷調(diào)查是對(duì)學(xué)生的心得、成績(jī)、學(xué)習(xí)情況的反饋?zhàn)詈玫男问?，用這些方式，學(xué)生不會(huì)感覺(jué)到壓力，也不會(huì)緊張和害羞，這也是在網(wǎng)絡(luò)上教學(xué)互動(dòng)的一大好處。最后，完成并實(shí)踐基于 Moodle 平臺(tái)的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》算法交流平臺(tái)的功能模塊并進(jìn)行效果分析。 I 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法在線學(xué)習(xí)交流平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 摘 要 現(xiàn)今，隨著網(wǎng)絡(luò)急速的普及和發(fā)展，越來(lái)越多的人能夠利用網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)使自己的生活和學(xué)習(xí)更加方便和高效，而網(wǎng)絡(luò)教育 （ ELearning） 就是這方面的典范。實(shí)現(xiàn)了教師管理課程和添加資源，批改作業(yè)以及根據(jù)反饋的信息進(jìn)行教學(xué)任務(wù)的調(diào)整等功能 。這些互動(dòng)活動(dòng)中，學(xué)生和老師是在平等的條件下對(duì)話的，雖然不是面對(duì) 面，但更可以增進(jìn)了解。 Moodle 是 Modular ObjectOriented Dynamic Learning Environment 的縮寫，他表示如果想起來(lái)什么，就做出來(lái)什 么，它的誕生和發(fā)展不僅僅是一個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，更是一種學(xué)習(xí)的的態(tài)度。 UOPX 鳳凰城大學(xué)是美國(guó)在校生規(guī)模最大的私立大學(xué)，從 1989 年就開(kāi)始了提供在線學(xué)習(xí)模式。 DeLucia,A等 (20xx)的 Sloodle 項(xiàng)目，將 Second Life 虛擬校園與 Moodle 整合起來(lái)，創(chuàng)建一個(gè)三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生也可以上傳自己關(guān)于算法的理解，制作視頻，經(jīng)老師審核后可公開(kāi)供所有人瀏覽，或不 公開(kāi)，僅供學(xué)生自己學(xué)習(xí)記錄。 學(xué)生：在線學(xué)習(xí)、上傳資料、瀏覽下載文檔、論壇互動(dòng)、作業(yè)提交提出問(wèn)題等。由于不進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，所以任務(wù)的工作量比較合理。 （ 4）系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)軟件的靈魂，根據(jù)需求分析做出軟件的基本規(guī)劃，同時(shí)對(duì)基于Moodle 下的 《 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 》 交流平臺(tái)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，本章主要從系統(tǒng)的架構(gòu)和用戶的角度進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在線學(xué)習(xí)或網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)，即在教育領(lǐng)域建立互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，學(xué)生通過(guò) PC 上網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種全新的學(xué)習(xí)方式。學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的實(shí)際情況，自主安排學(xué)習(xí)時(shí)間、地點(diǎn)，自由選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，自行安排學(xué)習(xí)計(jì)劃，隨時(shí)提出學(xué)習(xí)中的疑難問(wèn)題，并能得到及時(shí)的解答。這個(gè)版本的定位是服務(wù)于小型的、有緊密活動(dòng)的班級(jí)。學(xué)生可以以很多的形式提交作業(yè)，包括文檔，表格等上傳 到服務(wù)器，老師可以詳細(xì)的了解到學(xué)生的作業(yè)情況，同時(shí)可以對(duì)一個(gè)班人的成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，能更直觀的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。課程 /用戶信息進(jìn)行維護(hù)，對(duì)系統(tǒng)配置進(jìn)行修改，對(duì)站點(diǎn)首頁(yè)的設(shè)置、功能模塊的安裝和維護(hù)等。課程 /用戶信息進(jìn)行維護(hù)，對(duì)系統(tǒng)配置進(jìn)行修改，對(duì)站點(diǎn)首頁(yè)的設(shè)置、功能模塊的安裝和維護(hù)等。軟件需求分析工作也是一個(gè)不斷認(rèn)識(shí)和逐步細(xì)化的過(guò)程。 （ 4） 學(xué)習(xí)資源 目前網(wǎng)絡(luò)課程在自主學(xué)習(xí)方面只是體現(xiàn)學(xué)生自己學(xué)習(xí)這一點(diǎn)上，并沒(méi)有為他們提供豐富的學(xué)習(xí)資源以有利 于自主學(xué)習(xí) [7]。主要如下圖所示： 圖 33 教師的功能權(quán)限 圖 管理員 登錄 系統(tǒng)權(quán)限 課程管理