资源描述
2007届毕业设计(论文)
论文题目:
《数据结构》网络课程设计与开发
学
院:
信息与电子工程学院
专
业:
教育技术学
班
级:
2003级 A1班
学
号:
103111029
学生姓名 :
刘祖爱
指导教师 :
马伟锋
二○○七 年 六 月
承诺书
我谨在此郑重承诺:
本毕业设计(论文)是本人在指导老师指导下,独立撰写完成的。凡涉及他人观点和材料,均依著作规范作了注释。如有抄袭或其他违反知识产权的情况,我愿接受学校处分。
承诺人(签名):
年 月 日
浙江科技学院本科毕业设计论文 《数据结构》网络课程设计与开发
摘 要
《数据结构》课程为计算机专业及相关专业的重要计算机课程,其概念性强、算法复杂,不易为学习者所掌握等因素,使得开发一套具有良好界面、个性化学习环境、生动形象的算法描述的网络课程显得很有意义,它的建设和管理至关重要。根据教学大纲的要求和结合现代网络课程交互性设计的理念,设计和开发《数据结构》网络课程培养学生的自主学习能力,不仅有助于我们对知识的回顾和加深巩固,更能给初学者提供一个学习平台。
关键词:数据结构、网络课程、自主学习、设计开发
Design and Development of the network course------"Data Structure"
ABSTRACT
"Data Structure" course for computer professionals and associated professionals critical computer courses, conceptual strong, complex algorithm, Learners are not easy to master, and other factors, have made the development of a good interface, personalized learning environment, vivid description of the algorithm is very significant network programs, and its construction and management. According to the curriculum requirements and courses with modern interactive network design philosophy, design and development of the "data structure" network that foster student self-learning ability, not only help us to recall knowledge and deepening consolidation, but also to provide a beginners learning platform.
Keywords:Data structure, Network courses, Independent Study, Design and development
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 引言 1
1.1 研究选题意义 1
1.2 研究现状 1
1.3 研究内容 2
第二章 《数据结构》网络课程总体设计 3
2.1 需求分析 3
2.1.1 《数据结构》课程概述 3
2.1.2 网络课程意义 3
2.2 课程总体设计思想 4
2.3 技术选型 4
2.4 开发原则 5
2.5 关键技术与问题 6
2.5.1 界面风格统一 6
2.5.2 页面设计合理 6
2.5.3 内容前后一致 6
第三章 网络课程功能设计 7
3.1 教学内容 7
3.2 实验部分 7
3.3 测试板块 8
3.4 作业板块 8
3.5 论坛 8
3.6 下载 8
3.7 管理后台 8
第四章 《数据结构》网络课程的实现 9
4.1 素材的收集准备 9
4.1.1 文字资料的收集 9
4.1.2 图像资料的收集 9
4.2 网页制作要领 9
4.3 导航实现 10
4.4 网络课程实现 11
4.4.1 网站首页制作 11
4.3.2 教学内容 12
4.3.3 阿赖目录树制作的章节导航 13
4.3.4 实验及作业响应下拉菜单 15
第五章 结 论 17
参考文献 18
致 谢 19
19
第一章 引言
1.1 研究选题意义
随着计算机网络、现代通信及多媒体技术的迅猛发展,教育信息化逐步成为当今世界教育改革的热点。网络课程作为课程的教学资源和学习资源,是通过网络进行有效组织的一种课程形式。在互联网技术的日益成熟,远程教育资源库建设成为现代远程教育和网络教育一个新热点的形势下,网络课程的建设被视为现代远程教育资源建设的一个重中之重[2,9]。
《数据结构》课程作为计算机专业学生学习的专业基础课,由于其概念性强、算法复杂,不易为学习者所掌握等因素,使得开发一套具有良好界面、个性化学习环境、生动形象的算法描述的网络课程显得很有意义[2]。《数据结构》课程为教育技术学专业的重要的计算机课程,它的建设和管理至关重要,设计和开发《数据结构》网络课程不仅有助于我们对知识的回顾和加深巩固,更能给初学者提供一个学习平台。
1.2 研究现状
数据结构是计算机科学与技术专业、计算机信息管理与应用专业,电子商务等专业的基础课,是十分重要的核心课程。所有的计算机系统软件和应用软件都要用到各种类型的数据结构。因此,要想更好地运用计算机来解决实际问题,仅掌握几种计算机程序设计语言是难以应付当前众多复杂的课题。要想有效地使用计算机、充分发挥计算机的性能,还必须学习和掌握好数据结构的有关知识。打好《数据结构》这门课程的扎实基础,对于学习计算机专业的其他课程,如操作系统、数据库管理系统、软件工程、编译原理、人工智能、图视学等都是十分有益的。
现代远程开放教育是区别于传统教育以及远程教育中第一代函授教育和第二代广播电视教育的一种充分利用计算机网络技术和多媒体技术的新的教育形式。随着多媒体技术和计算机网络技术的高速发展及广泛应用带动了现代教育技术的迅猛发展,引起了远程教育领域的深刻变革,给教育观念、教学方法和教学组织形式等方面带来了深远的影响。网络课程的研发与应用日益成为现代远程开放教育教学过程中不可替代的部分。
1.3 研究内容
《数据结构》网络课程的设计要包含的基本内容:
(1) 课程属性信息的网络化
综合应用现代网络技术,如音频、视频、动画、电子门板等为学生创造一个良好的学习情境。灵活运用多媒体进行展示。以文字、图形、动画、音频和视频等多种媒体表现形式将《数据结构》抽象的算法过程以浅显易懂、形象直观的形式展现给学生,从而降低学习难度,有助于学生的理解和提高学习兴趣和效果。
(2) 课程资源网站的开发
系统由四个子系统组成:管理子系统、学习子系统、资源子系统、访客留言子系统。
(3) 师生交流平台的实现
充分体现教与学的互动。采用网上答疑、电子邮件、在线测试等网上互动手段营造一个良好的交互学习环境,让教师和学生在网上以宽松的心情来学习。学生提问题后,老师可以当时也可以稍后进行答疑。学生也可以在适当的时间利用网络上的试题进行自测,并在论坛上发表学习心得和对问题的看法。教师可以及时跟踪、获取反馈信息,调整教学以适应学生,而学生也可通过双向交流及时有效地调整自己的学习策略。
(4) 作业与信息的发布平台
在网站的设计规划中,每个章节后面增加习题练习,可以给老师提供作业依据,也可以给学员提供检查自己学习的进度及复习学过的知识。信息平台的发布主要是公布一些实时的信息,比如新增加课程的安排及讲座等教学信息[6]。
第二章 《数据结构》网络课程总体设计
2.1 需求分析
2.1.1 《数据结构》课程概述
本课程是一门综合的专业基础课。它的研究不仅涉及到计算机硬件的研究范围,而且与计算机软件的研究有密切的关系。
(1) 教学目标
学会分析研究计算机的数据对象的特性,以便选择适当的数据结构和存储结构以及相应的算法,并初步掌握算法的时间分析及空间分析的方法。
(2) 教学内容重点、难点
重点:线性表的建立、插入及删除等基本操作的算法;栈及其操作;二叉树的遍历及其应用;最小生成树、有向无环图及其应用;一般查找方法概念及算法;插入排序、快速排序、选择排序及基数排序的算法。
难点:算法的理解、编写。
(3) 使用的媒体形式
文字——字体、大小、对齐方式、颜色、缩进、列表以及各种格式。
图片——支持gif、jpeg以及bmp格式。
动画——支持avi、swf以及gif格式。
声音——支持背景音乐和声音对象,以及au和wav格式。
视频——支持avi、rm以及wmv格式。
(4)教学指导
通过网络学习的学生必须首先全面系统地学习各章内容,弄懂各种概念、方法、结论的内涵和外延,注意区分相仿而相异的概念、方法和结论,掌握它们之间的联系。在此基础上深入学习重点章节,攻克难点,切忌在没有全面学习教材的情况下孤立地去抓重点和难点。
先修课程:C语言(或“PASCAL”)、离散数学。
后续课程:编译原理、操作系统、软件工程、数据库概论。
2.1.2 网络课程意义
(1) 在课程讲授、实验、习题、测试等方面实现电子化与网络化。
(2) 通过计算机技术、网络技术以及各种软件的开发,充分发挥各项技术的优势及其相互间的最大兼容性,实现网络教学内容、教学手段及方式方法的最优化组合。
(3) 建立层次分明,结构合理,方便快捷,交互性好,智能性强,适于推广的网络技术支撑体系。达到网络课程应具备的操作简单、适应性强的目标。
2.2 课程总体设计思想
本课程结合实际的网站建设经验和功能模块的设计需要,将网络课程所要规划的具体内容分成四大子功能模块:管理子系统、资源子系统、学习子系统、访客留言系统,再将具体的实现设计分别在各模块中罗列开来,使得网站的设计有条有理,而且具备齐全的功能。具体的设计结构如图2-1所示[6]:
图2-1课程结构设计图
2.3 技术选型
系统采用Browser/Server体系结构,利用WWW上的应用系统,实现课程的网络化。
Web语言HTML和XML:在XML中数据搜索可以简单高效地进行,而XML和HTML的互操作就能使Web页可以传递任意类型的文档、显示高度结构化的信息和实现排序、过滤、重新排列、查找及管理信息的功能。使用级联样式表、DOM脚本、XSL样式表根据不同的需求动态显示XML文档。在测试篇的基础题、数据结构的算法、教学篇的教学内容中均采用XML,达到了高效、扩展性能好、索引查询准确、快捷的优点。
Web动态技术ASP:在Web应用中常见的几种技术有CGI、IDC、ISAPI、ASP等,本网站采用的是ASP技术。ASP是一种动态网页技术标准,利用ASP可以使用服务器端脚本(JavaScript)产生和运行动态的、交互的、高性能的Web服务应用程序,方便地实现多种功能。
数据库访问技术SQL:通过ODBC直接访问数据库,可以提供面向连接的通信。其特点是支持交互式的查询和复杂的数据库事物处理,并支持任何Web服务器。本网站采用了Microsoft SQL SERVER 2000作为后台数据库,在库记录检索中,采用了简单查询、多条件组合式查询和基于内容的搜索式查询;在记录集显示中,采用了记录集多页显示技术[5]。
2.4 开发原则
(1) 趣味性
借助电脑的多媒体特性,分析程序执行过程,较好地解决了抽象概念具体化,复杂现象条理化,繁琐内容精炼化的矛盾,使学生改变了《数据结构》内容多、记忆难、枯燥乏味的传统看法。激发使用者的学习热情,使使用者在学习的同时获得了乐趣。
(2) 交互性
本课程可以让使用者直接参与到学习过程当中,并且可以在模拟的操作环境中进行实际演练,这对增强使用者的感性认识帮助很大。交互性在远程教育中更是体现得淋漓尽致,网络上有无尽的资源可以利用,有数不清的良师益友可以交流、讨论,并且还可以通过网络随时提出疑问,及时得到解答,这时的交互性已经跨越了人—机交流的范畴。
(3) 可控性
在传统的课堂教学中,教师很少会专门为某一位学生加快或者减慢进度,并且课堂教学有严格的考勤制度。而使用本课程则不存在这方面的问题,学习的进程完全由使用者控制,既可以反复学习某一难点,也可以跳过自己已经理解的部分,或者选择不同的难度,还可以在任意时间里选择学习还是休息,这样就可以避免因为请假导致落下课程的情况发生,还可以充分利用自己状态比较好的时间段。
(4) 实用性
本课程结合教学大纲的要求,紧紧把握住学生学习的范围,不仅是为了应付考试和实验的需要,更多的是将知识平面化,更让学生能把知识充分运用到其他课程相关的学习中。
(5) 灵活性
在可控性中已经提及时间的可控性,学生在内容的选择中也增强更多的灵活性,可以多花时间去钻研较难的知识,略过一些基础的知识,或者根据自己的选择学习部分知识。
2.5 关键技术与问题
2.5.1 界面风格统一
一门课程的网页要有一个统一的界面风格,这有利于学习者对课件的适应,不至于因网页风格紊乱或内容结构复杂而影响学习情绪。统一的界面设计还有利于学习者将注意力集中于新的信息内容,避免了因屏幕格式的变化对学习过程的干扰。所有网页应采用简单实用的界面风格和易于浏览的课程结构。《数据结构》课件的网页主要采用框架结构,教学内容采用XML格式存储,利用同一个CSS文件,直接在网页上显示,因而各页面的风格是一样的。
2.5.2 页面设计合理
本课程采用弹出式窗口方式进行链接,因而界面上不可能产生过多的页面,最多就一个主页面和一个窗口,链接层次少,学生容易掌握,不会造成学习迷航,影响学习效果。
2.5.3 内容前后一致
网络课程在链接方面的优点,也容易造成前后描述不一致等弊端,因而本课程在设计前充分酝酿,决定采用XML技术,所有内容从XML中提取,由于内容取之同一文件,解决了前后内容不一致的问题,且修改方面,只要修改对应的XML文件,所有展示的相关内容会自动变化,使网络课件便于维护。
第三章 网络课程功能设计
实现根据课程内容知识点和学生学习进度、能力的导航,内容包括教学、习题、实验、课堂练习、阶段性测试、索引等。网站的功能如图3-1所示:
网站框架
教学内容
实验部分
测试板块
作业板块
论 坛
下 载
管理后台
图3-1 网站功能
3.1 教学内容
利用文件、图片、动画和音频等手段,多元化展示本课程的教学内容、难点、重点。每个页面虽然是统一设计,但是在整体排放的位置随内容而变化。
利用阿赖目录树设计制作章节导航,然后每个章节对应跳转一个页面。在页面排版时将阿赖目录树位置放在右侧,符合学生学习的习惯,而且操作简单,将教学内容放在网站主要框架中。
学习子系统。主要有以下部分:相关教学文件:如教学大纲、考试大纲、教学进度安排等;课程基本内容:进一步较详细的介绍《数据结构》各章的教学要求、教学内容、教学重点和难点,并给出文字等的讲解;资料与参考书:这一模块提供了大量的该课程的学习资料、考研资料和参考书目,帮助学生学习[6]。
3.2 实验部分
在主页中设置“实验”导航,并在导航中添加下拉菜单,链接容易操作,点击后跳转入一个页面,实验内容在页面中单独显示出来,整个页面不添加任何背景,页面内容突出。同时在该页面中设置其他实验的链接,给有需要的学生做准备。
3.3 测试板块
供网上测试系统,将试题储存在数据库中,然后自动生成试卷,学生在测试后可以检查分数,并指出错误的题目,可以查询正确的答案。方便学生对学习进度的测试。
3.4 作业板块
根据每个章节的学习内容布置一些学习后的检查作业。作业题目在导航条中超链接过来后,检查对应章节的作业,当然在网页设计中将相关章节的作业链接,以方便不时之需,功能模块设计跟实验部分是类同的。
3.5 论坛
学生可以通过论坛输入框中提出疑问寻求老师解答,并在消息查阅获得相应解答,学生在登陆后同样可以查询其他学员发表的疑问,并能发表消息,促进大家之间交流。整个界面设计追求规范整洁,分类清楚。访客留言用于记录访问者对该系统的评价以及提出的意见,使管理员和教师能够更好地完善该系统。
3.6 下载
资源子系统此系统的功能是提供资料下载并链接到相关网站,在网站增加重要资源下载浮动图标,点击图标后即可以下载到本地。
3.7 管理后台
管理子系统功能。这一系统主要是对系统的进行维护和管理,有教学内容的发布、修改及更新,教师对学生提交的疑问及时答疑,管理学生注册信息,及试题库的管理和维护。该子系统由具有一定权限的教师和系统管理员进行管理。
第四章 《数据结构》网络课程的实现
4.1 素材的收集准备
素材的收集准备包括文字资料、图像、动画、声音等资料的收集。
4.1.1 文字资料的收集
根据教学大纲,编写相应文字脚本,内容要求简明扼要,以每一具体知识点分别编写。除了教科书上的内容外,还应加入相关的国内外新进展的介绍。由于有以前制作的PowerPoint的基础,因而文件收集工作比较容易。
4.1.2 图像资料的收集
软件所需素材的收集有多种途径。由于《数据结构》课程的特殊性,许多图像若经过扫描则图像的清晰度不够,因而专门重新绘制,并利用Ulead GIF Animator 4.0进行优化处理,使得做出来的图像占用容量小且清晰度高,只是这部分工作量较大。
4.2 网页制作要领
网页设计制作过程必须把握住的要领:
(1) 主题鲜明,富有创意
主题明确是一个网络课程成功的关键,网页制作必须围绕一个主题进行,不应有多个主题。网页要做到图文并茂,要有创意。《数据结构》课件几乎每一网页都有图片或动画。动画经过精心设计,表达教学意图。网页中的文字经过概括归纳,把课本中主要的内容与动画有机地联系起来。
(2) 页面朴实,易于修改
利用XML技术,使网页的代码量小;利用CSS技术,使页面的布局、色彩更改方便,只要更改一个CSS,就可使所有网页具有另一种风格,使网页既简洁又不失精美。利用FLASH和GIF动画,使网页既有动感,又有活力,同时还解决了网页浏览速度的问题。只有美观、简洁、布局合理、快速传输的页面,才能吸引学生的视线。
(3) 内容丰富,排序有序
只有具有丰富和排列有序的内容才能吸引学习者的注意,进而产生浓厚的兴趣。
(4) 算法演示,交互性强
经典算法采用JAVA插件进行演示,具有单句演示、连续演示等一系列功能,演示所需元素也由学生自行设定,交互性强,激发了学生的学习兴趣。
(5) 结构合理,导航灵活
网页的结构采用树型结构来组织知识点,它能使表达方式层次分明。每个网页之间还应根据页面内容逻辑关系建立适当的链接,链接宜精不宜多。
4.3 导航实现
网页是展示教学信息的一个重要组成部分,是传递信息的界面。能否有美观、友好的人机交互界面,简洁、清晰的导航设计就显得特别重要了。下面介绍《数据结构》网络课程的导航设计。
《数据结构》的教学篇主要采用框架式结构,左帧作为导航和菜单区域,采用树形目录式,可方便地导航到本课程中的任一知识点,上帧作为功能导航,有前后翻页功能,还可根据知识点选择对应的实验、测验、作业,右下帧作为展示教学内容的区域,利用XML和CSS技术实现,画面美观、统一、使用方便,点击其中的超链接还要弹出对应小窗口进行动态演示等。
在《数据结构》的标签上还有一个隐藏菜单,鼠标移动到标签上就会出现对应菜单,通过它用户可直接导航到首页、将本课程网址设为主页或收藏本网址,还可以通过EMAIL和我们取得联系。
4.4 网络课程实现
4.4.1 网站首页制作
图4-1网站首页
主页中结构简洁明了,并不像门户网站一样内容丰富,作为一个单独科目的网络课程,把握住本课程的主要内容,力求把课程相关的主题都关联进去达到教学大纲教学和学生学习的需求相统一。而且主页中条目导航突出,一目了然,对于初试网络学习者也是很容易上手操作的网站。整个主页颜色搭配并不是很突出,根据学习者的学习视觉角度出发,能保持长久的学习效果,采用绿色为主,是整体看上去比较清晰,不会产生视觉疲劳。
4.3.2 教学内容
图4-2网站中教学计划表格
在表格中增加超链接,方便学生选择自己要学习的章节。
算法的一些应用
图形并用
在整个网络课程设计开发中,素材的整理工作量比较大,所以很多图片在处理时效果还是有些粗糙,以后有机会还需再改进下。
4.3.3 阿赖目录树制作的章节导航
图4-3章节导航结构图
这部分是比较有难度的程序,经过很多次调试才使得阿赖目录树功能得以应用,但是有些效果并未添加,有待改进。
<script language="javascript">
function SetCookie(name,value){
var argv=SetCookie.arguments;
var argc=SetCookie.arguments.length;
var expires=(2<argc)?argv[2]:null;
var path=(3<argc)?argv[3]:null;
var domain=(4<argc)?argv[4]:null;
var secure=(5<argc)?argv[5]:false;
document.cookie=name+"="+escape(value)+((expires==null)?"":("; expires="+expires.toGMTString()))+((path==null)?"":("; path="+path))+((domain==null)?"":("; domain="+domain))+((secure==true)?"; secure":"");
}
function GetCookie(Name) {
var search = Name + "=";
var returnvalue = "";
if (document.cookie.length > 0) {
offset = document.cookie.indexOf(search);
if (offset != -1) {
offset += search.length;
end = document.cookie.indexOf(";", offset);
if (end == -1)
end = document.cookie.length;
returnvalue=unescape(document.cookie.substring(offset,end));
}
}
return returnvalue;
}
function menu(tid,mid)
{SetCookie("tid",tid);
SetCookie("mid",mid);
trid = eval(tid);
imid = eval(mid);
if(trid.style.display!='block')
{
trid.style.display='block';
}else
{
trid.style.display='none';
}
}
</script>
而后在文字的链接中添加onclick对应id响应跳转和显示,及添加 style="display:none"做隐藏处理。
4.3.4 实验及作业响应下拉菜单
图4-4实验板块下拉菜单
下拉菜单是在程序中添加行为,使用JavaScript语言
function mmLoadMenus() {
if (window.mm_menu_0507092819_0) return;
window.mm_menu_0507093538_0 = new Menu("root",98,18,"",12,"#000000","#FFFFFF","#CCCCCC","#CC9933","left","middle",3,0,1000,-5,7,true,false,true,0,false,true);
mm_menu_0507093538_0.addMenuItem("实验一 顺序表","window.open('lab/lab1.asp', '_blank');");
mm_menu_0507093538_0.addMenuItem("实验二 链接","window.open('lab/lab2.asp', '_blank');");
mm_menu_0507093538_0.addMenuItem("实验三 二叉树","window.open('lab/lab3.asp', '_blank');");
mm_menu_0507093538_0.addMenuItem("实验四 查找","window.open('lab/lab4.asp', '_blank');");
mm_menu_0507093538_0.addMenuItem("实验五 排序","window.open('lab/lab5.asp', '_blank');");
mm_menu_0507093538_0.hideOnMouseOut=true;
mm_menu_0507093538_0.bgColor='#FDFBFA';
mm_menu_0507093538_0.menuBorder=0;
mm_menu_0507093538_0.menuLiteBgColor='#FCFBFA';
mm_menu_0507093538_0.menuBorderBgColor='#777777';
而后在图片链接去添加id="image1" onMouseOver="MM_showMenu(window.mm_menu_0507093538_0,0,20,null,'image1')" onMouseOut="MM_startTimeout();"响应下拉菜单及做隐藏处理
作业部分做同样处理添加行为即可以了
图4-5作业板块下拉菜单
在整个制作过程,学习到的知识比较丰富,相当于对学习过的知识一次重大的温故。
网络教育是一种以现代教育思想为理论基石的新型的教育模式,在网络课程建设相关教学理论、学习理论的指导下,本着教学性、科学性、技术性、开放性和艺术性相结合的原则,充分发挥网络时代所带来的优势,顺利地完成了对《数据结构》网络课程的设计和开发工作。整个系统体现了个性化的学习环境、良好的自我测试、方便的网上交流和友好的交互界面[2]。
第五章 结 论
花费两个月的设计工作,终于完成了毕业设计《数据结构》网络课程构建开发的任务,其功能基本符合设计需求,学生可以自主学习教学内容,选择习题和实验进行知识检查,并能在论坛上发表意见及寻求解决,跟其他学生进行交流。
由于毕业设计时间较短,所以该系统有许多不尽如人意的地方,但网络课程开发出来,在投入实际的教学实践中才能获得更多的意见反馈,并能在二次开发中得到改进。结合我校学生对知识掌握的情况,对学期初所订的教学进度进行适当调整,并给学生准备了测试题,放在网上让学生利用课外时间进行学习。
参考文献
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致 谢
应学校及信息学院毕业要求,在短短的三个月时间内,兼着背负毕业找工作的重任,努力完成毕业设计的硬性任务。在整个毕业设计的过程中,首先我感谢指导老师马伟锋老师,他对我的严格要求及循循教导,对毕业作品设计提出了详细的任务要求及时间安排,使得我能如期完成;再者感谢支持和帮助我的同学们,在我精神状态不佳和遇到技术上问题的时候,他们不计耐烦地鼓舞我并给予技术上的支持;再者感谢我的工作单位提供了宽松的工作氛围和相关的技术培训。
刘祖爱
2007.5.30
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