1、I数据结构算法在线学习交流平台的设计和实现摘 要现今，随着网络急速的普及和发展，越来越多的人能够利用网络通信来使自己的生活和学习更加方便和高效，而网络教育（E-Learning）就是这方面的典范。作为一种突破了时间和空间的学习方式，网络教育在国外的发展已趋于完善，近几年我国也越来越重视网络教育，越来越多的高校重视和搭建自己的网络教育平台，其中 Moodle 就是发展比较成熟的网络教育平台。本文的具体内容和成果有以下几点。首先，对国内外的网络教育及网络教育平台的发展和现状进行说明。通过对比各个平台的优缺点，最后选择了 Moodle 平台。其次，对基于 Moodle 平台的数据结构算法交流平台的可
2、行性及操作性进行需求分析、功能设计。实现了课程的开设和管理，作业的提交和反馈，论坛的开发与交互，资料的上传与管理等功能。最后，完成并实践基于 Moodle 平台的数据结构算法交流平台的功能模块并进行效果分析。实现了教师管理课程和添加资源，批改作业以及根据反馈的信息进行教学任务的调整等功能;实现了学生学习课程，完成作业，下载资料和反馈学习信息等功能。数据结构交流平台是为了辅助传统的教学，旨在弥补传统教学的交流不足，解决学习形式单一等问题。关键词：数据结构，Moodle 平台，网络教育IIDesign and implementation of data structure algorithms
3、of online learning platformABSTRACTNowadays,With the popularity and rapid development of the network.More and more people can take advantage of network traffic to make their own lives and learning more convenient and efficient.The online education is the model in this regard.As a breakthrough in tim
4、e and space of learning.China in recent years more and more attention to online education.Which is the development of more mature Moodle online education platform.Specific content and results of this paper are as follows.First of all,Education and online education platform development and current st
5、atus of the network at home and abroad will be explained.By contrast the advantages and disadvantages of each platform.Finally,select the Moodle platform.Secondly,Based on the feasibility and operability of data structure algorithms Moodle platform communication platform requirements analysis,functi
6、onal design.Courses are realized and management,Job submission and feedback,Development and interactive forums,And other data upload and management features.Finally,Complete and practice-based data structure algorithms Moodle platform platform function modules and effect analysis.Implement the teach
7、er management curriculum and adding resources,Change jobs,and teaching tasks adjust according to the feedback information and other functions.Achieve student learning curriculum,Homework,Download and feedback learning function.Data exchange platform structure is to assist traditional teaching,intend
8、ed to make up for the lack of the traditional teaching of communication,Designed to compensate for lack of the traditional teaching of communication,learning to solve problems single form.KEY WORDS:data structure,moodle platform,online educationIII目 录摘要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 课题背景介绍 .11.2 国内外发展现状
9、.11.3 课题研究的目的数据结构和意义 .31.4 可行性分析 .31.5 论文结构 .52 相关技术简介 .62.1 网络教育概念与特点 .62.1.1 网络教育的概念 .62.1.2 网络教育的特点 .62.2 网络教育平台的介绍与选择 .72.3 Moodle 平台 .72.3.1 Moodle 背景 .72.3.2 Moodle 平台系统结构 .82.3.3 Moodle 平台的主要功能 .82.3.4 Moodle 的使用 .113 需求分析 .133.1 需求分析概述 .133.2 系统功能需求分析 .143.3 性能需求分析 .173.4 本章小结 .174 系统设计 .184
10、.1 软件架构 .184.1.1 总体架构 .184.1.2 用户界面 .194.1.3 服务端 .194.1.4 数据库 .204.2 用户构架 .224.2.1 管理员 .224.2.2 教师 .23IV4.2.3 学生 .234.3 数据结构平台模块架构 .244.3.1 视频学习 .244.3.2 算法的 Flash 演示 .244.4.3 交流互动 .254.4 本章小结 .255 系统实现 .265.1 系统环境 .265.2 数据结构课程 .265.2.1 课程的开设与管理 .265.3.2 选择课程 .295.3.3 作业 .325.3 多媒体教学 .345.3.1 视频教学
11、.345.3.2 Flash 播放 .365.4 交流与互动 .385.4.1 论坛系统 .385.4.2 互动交流 .405.5 本章总结 .416 系统测试 .426.1 测试目的 .426.2 测试对象及目标 .426.3 测试环境 .426.4 测试用例 .426.4.1 用户登录测试用例 .426.4.2 开设课程测试用例 .436.4.3 发布作业测试用例 .436.4.4 完成作业测试用例 .446.4.5 Linux 系统运行测试用例 .446.5 测试情况分析总结 .457 总结 .46致 谢 .47参考文献 .48陕西科技大学毕业设计说明书 01 绪论1.1 课题背景介绍现
12、今，随着网络急速的普及和发展，越来越多的人能够利用网络通信来使自己的生活和学习更加方便和高效，而网络教育（E-Learning）就是这方面的典范。作为一种突破了时间和空间的学习方式，网络教育在国外的发展已趋于完善，近几年我国也越来越重视网络教育，越来越多的高校重视和搭建自己的网络教育平台。作为传统教育的延续，网络教育有更有效的利用资源，学习的方式更加灵活，多样化的教学形式，以及管理的自动化等优点，在欧美等发达国家，很早就开始应用网络教育，并开发很多优秀的教育平台，其中 Moodle 以开源，免费等原因对于教育者有着巨大的吸引力。Moodle 教学管理平台促进了师生之间、学生之间的交流。投票、讨
13、论区和问卷调查是对学生的心得、成绩、学习情况的反馈最好的形式，用这些方式，学生不会感觉到压力，也不会紧张和害羞，这也是在网络上教学互动的一大好处。这些互动活动中，学生和老师是在平等的条件下对话的，虽然不是面对面，但更可以增进了解。Moodle教学管理平台还有一个很大的功能就是让每个学生充分发表自己的想法，和同学进行交流。数据结构作为高校计算机系的基础课，是同学们学习和了解后续课程的基础，在信息化的今天， 数据结构显得愈发的重要，为此各个高校对于数据结构都具有足够的重视，而且信息化的今天，企业对面试者的计算机基础都具有一定的要求，而对与有一定数据结构知识的应聘者来说就更加的具备竞争力。然而数据结
14、构是一门逻辑性很强的课程，对于不同的人理解起来可能会有差异，同学们理解和消化也需要一定的时间，同时学习数据结构在交流中也能扬长避短，使同学们更快的理解。传统的教育可能会遇到种种的限制。所以开设一个数据结构网络课程交流平台来对传统教育进行补充和延续，是十分有必要的。综上所述，基于 Moddle 开设一个数据结构交流平台是教育的需要。 1.2 国内外发展现状 Moodle 是一个开源的学习管理系统，也被出称作虚拟学习系统或者课程管理系统。Moodle 是 Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment 的缩写，他表示如果想起来什么，就做出来
15、什么，它的诞生和发展不仅仅是一个学习系统，更是一种学习的的态度。目前，利用网络进行教学在发达国家日渐普及，面对发展迅猛的在线学习需求，他们更加关注提高课程质量，避免教学质量下降的风险。据北美在线学习委员会（the 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 1North American Council for Online Learning，NACOL)的统计：2007 年美国注册在线虚拟课堂的学生达一百万之多，是 2000 年的 20 倍。在线教育专家 Michael Horn 认为：“这还仅仅是一个开始。我们计划到 2019 年，全美将会有 50%的高中生通过网络授课进行学习。而现在这个数
16、据仅为 1%。 ”该协会在 2007 年 11 月的报告中呼吁，在美国有30 多个州的网上学习在过去 6 个月迅速发展，如果这种增长继续下去，需要进一步加强监督和课程质量的保障，为此，NACOL 在 2007 年底正式颁布了在线教学课程标准，指导全国各州建设网络在线课程。由于开源软件 Moodle 是免费的，而且其功能强大。 UOPX 凤凰城大学是美国在校生规模最大的私立大学，从 1989 年就开始了提供在线学习模式。现已有 110 个校园与学习中心，分布在美国 21 个州、波多黎各及加拿大。目前，凤凰城大学有近万名在教师和 20 万名学生 1。著名的英国开放大学、都柏林城市大学 Moodle
17、 系统、美国建设的 Moodle 课程学校、泰国建设 Moodle 课程学校等目前全面引入 Moodle 在线学习平台。到现在，有 2000 多个机构在线教育是基于 Moodlede。这包括了近百个国家的网络教育。针对 Moodle 系统现存的不足的研究，如 Moodle 环境下基于论坛的协作方式是一种线性组织方式，但实时协作的实现还存在一定的困难。Cavus (2007)通过实验发现，把 Moodle 和其他协作学习工具结合起来运用于编程语言教学中，能够提髙学习效果Mazza (2007)在 Moodle 中整合了一种学生学习追踪可视化工具，使学生的行为、认知、社会化交往的数据以图形的形式显
18、示出来，实现了对学生学习的实时监控。DeLucia,A等(2009)的 Sloodle 项目，将 Second Life 虚拟校园与 Moodle 整合起来，创建一个三维虚拟学习环境。可见 Moodle 平台在国外的教育领域受到了研究者的广泛关注，从功能开发、平台的适用性到课程教学模式、策略的研究都取得了一系列成就，形成了较为成熟的网络教学管理系统。国外对 Moodle 的研究和实践，为我们使用和研究 Moodle提供了经验。我国上世纪末也开始加大了对网络教育的投入，2000 过后，我国网络教育产业如雨后春笋的发展起来，但是由于大多数的网络管理系统的费用比较大，且管理维护的成本比较高，所以网络
19、教育的发展有一定的局限性，但是 Moodle 恰好解决了这个问题，由于 Moodle 是开源的，并且管理和为何的成本基本可以忽略，所以成为现今我国高校的优先选择，同时国内关于 Moodle 的研究论文和文献也逐渐多了起来，这更为Moodle 的发展铺平了道路，直到现在为止，中国在 Moodle 官网注册的网站已经达到了 240 多个 2，而没在官网发布，但是已经开通站点的网站更是不胜枚举。如表 1-1 所示：表 1-1 中国知网研究成果分布陕西科技大学毕业设计说明书 2年份 硕士论文 期刊论文2007 37 612008 103 1222009 90 1522010 108 1912011 9
20、9 1852012 144 2002013 113 2132014 124 233合计 818 1357全国教师教育技术能力培训开始引入 Moodle 课程管理系统，作为教师培训的学习内容、学习环境、学习平台。Moodle 在国内被形象地比喻为魔灯，意即能为教学带来福音的神灯，是一个开源的学习管理系统，它的出现为连接学生的课内外学习搭建了有力的桥梁，能使教师基于网络管理他们的课堂、课程、作业、活动、测验、考试和资源等等。1.3 课题研究的目的数据结构和意义本课题的目标是从的基础性，以及数据结构的教学方式的多样化，老师和学生学习交流过程中的互动性出发。实现一个在线的数据结构算法学习平台，它允许教
21、师上传算法视频和教案，允许学生观看学习和提问，与其他学生和教师相互交流。学生也可以上传自己关于算法的理解，制作视频，经老师审核后可公开供所有人浏览，或不公开，仅供学生自己学习记录。本课题的意义是针对现今信息时代学习，传统教学资源不足和学习时间分散的问题。通过这个学习平台解决这些问题么，同时支持自主学习和个性化学习。 数据结构作为计算机核科学的核心基础课，其重要性不言而喻，建设适当的在线学习工具，帮助学生掌握数据结构课程中涉及的复杂算法是非常自然的想法。1.4 可行性分析（1）研究内容本课题主要研究 Moodle 平台的搭建、功能模块的增减与修改、课程视频的导入、课程视频的添加与审核、作业的发布
22、及提交、平台的互动、资源的添加（视频、图片、Flash、文档等） 、插件的安装，用户的管理等。（2）设计方案数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 3Moodle 数据结构算法交流平台教师学生系统管理员 管理人员开设课程、上传作业 作业批改、留言回复系统配置网站管理功能增改模块开发作业提交、上传资料论坛互动、在线提问查看作业、资料下载在线学习、信息反馈图 1-2 系统功能图功能说明：教师：录入学习主题发布课程，发布与查看作业，上传视频，查看和解答学生提出的问题，审核学生上传的视频等。系统管理员：系统的配置，网站的管理（用户的权限管理、资料的管理等。开发人员：功能的增加与修改、模块的添加与修改
23、等。学生：在线学习、上传资料、浏览下载文档、论坛互动、作业提交提出问题等。（3）技术路线陕西科技大学毕业设计说明书 4PHP:基本页面都是用 PHP 语言开发的。Moodle 也是 PHP 软件，所以需要学习PHP 语言和相关开发技术3 。XML：Moodle 中的一些插件和配置文件的标准是基于 XML 标准的4，所以必须了解 XML 的相关内容。PHPstudy：综合网页开发工具。（4）技术难点Moodle 资源的插入：为了达到网络学习，所以必须插入一些课程资源，比如PPT、Flash 和视频等。Moodle 测试题和课程包的制作：为了减少教师的工作量，可以事先准备测试题和课程包，然后直接导
24、入到平台上。（5）任务工作量由于 Moodle 是一个比较成熟的平台，所以开发着的主要任务集中在课程包的制作，测试题的制作，内容的更新，以及插件的使用和平台的布局等。由于不进行二次开发，所以任务的工作量比较合理。综上所述，这次的 Moodle 开发是可行的。1.5 论文结构 具体安排如下：（1）课题介绍，可行性分析详细的介绍了网络教育的现状和发展，Moodle 平台的功能和现阶段国内外的发展形势。最后对本系统的开发做了详细的可行性分析。（2）相关技术介绍主要介绍本次设计的理论知识和相关技术。任何实践都需要理论来支持。本节就是以 Moodle 为基础的网络交流学习平台的详细介绍及其中的相关技术支持。（3）需求分析软件需求分析工作是软件生存其中重要的一步，只有通过软件需求分析，才能把软件功能和性能的总体概念描述为具体的软件需求规格说明，从而奠定软件开发的基础。（4）系统设计系统设计是一个软件的灵魂，根据需求分析做出软件的基本规划，同时对基于Moodle 下的数据结构交流平台有一个全面的认识，本章主要从系统的架构和用户的角度进行系统设计。（5）系统实现基于 Moodle 平台实现的数据结构在线学习交流平台课程的开设和管理，作业
