基于Moodle数据结构算法在线学习交流平台的设计和实现毕业设计.doc

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 II Design and implementation of data structure algorithms of online learning platform ABSTRACT Nowadays 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 time 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 status 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 functional 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 teacher 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 intended 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 education III 目 录 摘要 I ABSTRACT II 1 绪论 1 1 1 课题背景介绍 1 1 2 国内外发展现状 1 1 3 课题研究的目的数据结构和意义 3 1 4 可行性分析 3 1 5 论文结构 5 2 相关技术简介 6 2 1 网络教育概念与特点 6 2 1 1 网络教育的概念 6 2 1 2 网络教育的特点 6 2 2 网络教育平台的介绍与选择 7 2 3 Moodle 平台 7 2 3 1 Moodle 背景 7 2 3 2 Moodle 平台系统结构 8 2 3 3 Moodle 平台的主要功能 8 2 3 4 Moodle 的使用 11 3 需求分析 13 3 1 需求分析概述 13 3 2 系统功能需求分析 14 3 3 性能需求分析 17 3 4 本章小结 17 4 系统设计 18 4 1 软件架构 18 4 1 1 总体架构 18 4 1 2 用户界面 19 4 1 3 服务端 19 4 1 4 数据库 20 4 2 用户构架 22 4 2 1 管理员 22 4 2 2 教师 23 IV 4 2 3 学生 23 4 3 数据结构平台模块架构 24 4 3 1 视频学习 24 4 3 2 算法的 Flash 演示 24 4 4 3 交流互动 25 4 4 本章小结 25 5 系统实现 26 5 1 系统环境 26 5 2 数据结构课程 26 5 2 1 课程的开设与管理 26 5 3 2 选择课程 29 5 3 3 作业 32 5 3 多媒体教学 34 5 3 1 视频教学 34 5 3 2 Flash 播放 36 5 4 交流与互动 38 5 4 1 论坛系统 38 5 4 2 互动交流 40 5 5 本章总结 41 6 系统测试 42 6 1 测试目的 42 6 2 测试对象及目标 42 6 3 测试环境 42 6 4 测试用例 42 6 4 1 用户登录测试用例 42 6 4 2 开设课程测试用例 43 6 4 3 发布作业测试用例 43 6 4 4 完成作业测试用例 44 6 4 5 Linux 系统运行测试用例 44 6 5 测试情况分析总结 45 7 总结 46 致 谢 47 参考文献 48 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 1 1 绪论 1 1 课题背景介绍 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 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 陕西科技大学毕业设计说明书 2 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 North 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 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 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 3 表 1 1 中国知网研究成果分布 年份硕士论文期刊论文 20073761 2008103122 200990152 2010108191 201199185 2012144200 2013113213 2014124233 合计8181357 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 陕西科技大学毕业设计说明书 4 Moodle 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 PHP 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 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 5 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 与测试 论坛的实现等具体实现 6 系统测试 只有经过了系统的软件测试 才能避免在使用过程中遇到诸多的问题 7 致谢 感谢那些在大学的生活和学习中给予我帮助和支持的老师 辅导员和同学 陕西科技大学毕业设计说明书 6 2 相关技术简介 本节的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 2 1 网络教育概念与特点 2 1 1 网络教育的概念 所谓网络教育指的是在网络环境下 以现代教育思想和学习理论为指导 充分发 挥网络的各种教育功能和丰富的网络教育资源优势 向教育者和学习者提供一种网络 教和学的环境 传递数字化内容 开展以学习者为中心的非面授教育活动 简单地说 就是在线学习或网络化学习 即在教育领域建立互联网平台 学生通过 PC 上网 通过 网络进行学习的一种全新的学习方式 是利用计算机和网络宽带等硬件环境 依托网络 现场教学平台 实现同时 实时 互动教学和学习的新的教学模式 主要实现手段有 视频广播 Web 教材 视频会议 多媒体课件 BBS 论坛 聊天室 E mail 等 网络教育是信息化今天发展的必然趋势 2 1 2 网络教育的特点 1 网络教育突破了时间和空间的限制 它突破了传统教育的时间和地域限制 使学习者可以在任何时间 任何地点都可 以学习 这极大的提高了学习者的效率 同时学习的人的学习自由也有了极大的提高 2 网络教育具有资源共享性 学习者可以在网络上自主的选择喜欢的课和喜欢的老师 这样便有了极大了选择 自由 学习者能够接触到更多更优秀的机会 3 网络教育具有交互性 网络教育能够使教育者和教育者 教育者和学习者 学习者和学习者跟家自由的 交流心得 这样更加的有利于大家共同的进步 4 网络教育具有自主性 网络教育可以提供以学习者为主体的自主学习环境 充分发挥学习者自主学习的 主动性 积极性和创造性 学习者根据自己的实际情况 自主安排学习时间 地点 自由选择学习内容 自行安排学习计划 随时提出学习中的疑难问题 并能得到及时 的解答 总之 网络教育是一个新型的 交互的 开放的学习系统 它使教育有了巨大 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 7 深刻的变革 它对教与学赋予了新的内涵 改变了很多教育观念 教育思想 教育模 式和教学方式 使得更加先进 高效 2 2 网络教育平台的介绍与选择 一个完整的网络教育平台一般包括软件系统和硬件系统 而软件系统通常又包括 学习管理系统和学习内容管理系统 只有系统间相互兼容才能有较好的网络教育系统 现在主流的网络教育系统主要有 Blackboard 和 Moodle 5 两个网络管理系统各有 优缺点 6 总结如下表 表 2 1 Blackboard 和 Moodle 的比较 BlackboardMoodle 开放性源代码不开放 二次开发较难 源代码开放 利于二次开发 使用费用 8 600 年免费 应用范围大学 高等教育机构 大型机构的培 训部门 中小学 非盈利组织 私人公司 教 师个人 目前市场拥有美国 50 的市场166 个国家的 18303 个注册用户 优缺点优点 1 使用简单 2 学习资源丰富 3 资源管理强大 缺点 1 收费且费用高 2 无法开展学习活 3 对学习的支持不 到位 交互较弱 优点 1 免费 开源 2 学习活动丰富 3 选择空间大 有利于个性化学习 4 强大的 wiki 功能 缺点 1 界面的信息导航混乱 2 没有学生档案袋 不能建立学生个 人主页 Moodle 有开源 免费等优点 所以我们选择了使用 Moodle 2 3 Moodle 平台 2 3 1 Moodle 背景 Moodle 是澳大利亚教师马丁 多基马基于 社会建构主义理论 设计开发的开放源 代码的网络教学平台 Martin Dougiamas 对 Moodle 项目的开发始于 90 年代 那时的 他是 Curtin University of Technology 的网站管理员 同时也是那里使用的 WebCT 系统 陕西科技大学毕业设计说明书 8 的管理员 他希望可以有一个免费的软件 让人们能够把他们的教学能力更好地发挥 到网络上 于是他攻读了教育学的硕士学位和博士学位 掌握相关学习和协作的原理 并被社会建构主义的认识论深深影响 它不仅把学习看作是一个社会活动 更关注在 为他人创造学习资源 例如课本 的过程中所产生的学习效果 他十分的注重 Moodle 的易用性和开源性 在开发和淘汰了很多之后 2002 年 8 月 20 日 他面对着一个充满怀疑的世界 发布了 1 0 版本 这个版本的定位是服务于 小型的 有紧密活动的班级 它做为一个研究性的例子存在 时至今日 Moodle 已经 在全世界有不计其数的开发在在不断的完善和发展它 它最特别的地方就是 moodle org 网站 这为全世界各种各样的开发者提供了一个学习交流的地方 使得 Moodle 能以更快的速度发展 2 3 2 Moodle 平台系统结构 Moodle 的系统结构是最优化的三层 B S 结构如图 2 1 模块化的设计具有很高的 可扩展性 能够独立的运行在 WEB 服务器上 用户界面数据库服务器 图 2 1 基本三层构架图 2 3 3 Moodle 平台的主要功能 Moodle 的管理核心是用户 其中用户主要分为管理员 教师和学生 用户通过模 块来进行所有的活动 可以说 所有用户的需求都是建立在模块的运用上 其中 Moodle 的主要模块功能与系统的关系如下图 2 2 所示 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 9 Moodle 平台主 要模块 网站管理 用户管理 课程管理 资源 作业模块 论坛模块 测试模块 问卷模块 聊天室模块 专题讨论模块 图 2 2 Moodle 功能结构图 1 模块划分功能 1 课程管理 教师可以对课程的形式包括课程 讨论 作业等 同时可以根据课程进度 影响 等自主的决定作业 测试等 可以清楚的看到学生的测试 作业及其反馈的各种信息 同时可以进行自主的统计 这样就可以根据不同的学生进行不同层次的教导和布置任 务等 使得教学更加的有效率 2 作业模块 教师可以自定义作业的上交时间和自由的布置作业 可以根据学生的答题情况给 出分数 同时提出自己的意见 学生可以以很多的形式提交作业 包括文档 表格等 上传到服务器 老师可以详细的了解到学生的作业情况 同时可以对一个班人的成绩 进行统计 能更直观的了解学生的学习情况 3 聊天模块 聊天室是一个同步的文本交互的地方 方便同学能够及时的对于不了解的问题做 出反应 同时支持数据保留 会有日志保留 方便日后查看 4 投票模块 同学们可以面对一件事做出自己的选择 得到反馈后能让老师和管理员能直观的 看到学生的选择 以便能够做出改进 5 论坛模块 用户可以选择多种的论坛模式 如专门为老师开设的论坛 学习交流的论坛 同 学们没有事情可以一起交流的论坛 可以以列表 树状和嵌套方式浏览话题 同时对 陕西科技大学毕业设计说明书 10 于自己感兴趣的论坛可以订阅么 这样更新时就会有 Email 通知 6 资源模块 支持 Word 文字 Flash 等 可以上传文件到服务器 同时也可利用 XML 和各种 格式的转换来管理资源 2 用户划分功能 Moodle 的用户分为管理员 教师和学生 如图 2 3 所示 Moodle 用户管理模块 管理员模块 教师模块 学生模块 图 2 3 用户管理模块图 1 管理员 管理员需要对整个 Moodle 平台进行管理 需要管理网站 对老师 课程管理员等 角色的授权也是由管理员进行管理的 网站管理员在安装的过程中默认用户是 admin 课程 用户信息进行维护 对系统配置进行修改 对站点首页的设置 功能模块的安装 和维护等 由此可知 对网络教学系统的软 硬件环境进行支持搭建 课程体系设置 系统面向对象等都是管理员的主要任务 如表 2 2 所示 表 2 2 管理员权限表 课程管理用户管理系统配置 设置课程类别设置用户注册方式站点信息设置 创建课程管理用户账号参数配置 设置选课设置用户权限插件设置 委派教师角色界面风格设置 2 教师 教师可以为课程添加各种内容 资源通常是静态的 如网页链接 静态文字等等 而活动则是动态的 可以加强学生和老师之间的交互 同时对学生提问进行答疑 平 时的教学管理工作 对学生学习监督等 也都是老师的责任 如图 2 3 所示 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 11 表 2 3 教师权限表 教学设计教学前准备教学实施教学评价及反馈 确定教学目标发布课程公告引导学生自主探讨作业评定 制定教学大纲上传网络课程资源组织讨论论文评定 制定教学计划导入素材专家答疑专题测验 设计教学活动添加讲义在线教师答疑网上活动评定 选择教学策略参加活动测验考试网上学习记录评定 确定评价指标布置作业 3 学生用户 网络教育平台学生是最主要的用户 学生可以浏览知识 同时可以选择课程 有 什么不会的问题也可以通过讨论区向老师提问 得到解答 同时学生也可以自主的交 流 使自己能够更快的进步 如图 2 4 为学生能够使用的功能 表 2 4 学生的功能模块图 学前准备课程学习学习评价 浏览课程简介阅读学习资料查看作业情况 浏览教学团队查看教学资料查看测试成绩 浏览理论教学和实践教学观看教学课件查看个人活动记录 浏览课程考核对课程进行评价查看教师给的评价 浏览算法演示提问 答疑查看别人的留言 浏览课堂作业在线讨论查看课程的学时数 浏览共享资料小组协作查看最近的学习动态 浏览课程信息完成布置的作业 浏览通知公告参加课堂练习 浏览最新消息聊天室对话 浏览最新推荐参与课程活动 浏览日程管理主动发起活动 注册新账号参加调查问卷 查看私人文件参加考试 2 3 4 Moodle 的使用 Moodle 如课程搜索 论坛搜索 消息功能等大多数模块功能是老师和学生都能使 用的 比如搜索课程 它的反馈结果会显示出课程的名称 类别 任课教师 课程概 要等信息 同时有消息功能能及时的了解到教师或学生的反馈消息 老师 课程管理员等角色的授权也是由管理员进行管理的 网站管理员在安装的 陕西科技大学毕业设计说明书 12 过程中默认用户是 admin 课程 用户信息进行维护 对系统配置进行修改 对站点首 页的设置 功能模块的安装和维护等 由此可知 对网络教学系统的软 硬件环境进 行支持搭建 课程体系设置 系统面向对象等 教师可以为课程添加各种内容 资源通 常是静态的 如网页链接 静态文字等等 而活动则是动态的 可以加强学生和老师 之间的交互 同时对学生提问进行答疑 平时的教学管理工作 对学生学习监督等 学生可以浏览知识 同时可以选择课程 有什么不会的问题也可以通过讨论区向老师 提问 得到解答 同时学生也可以自主的交流 使自己能够更快的进步 基本如图 2 4 所示 学习内容 界面风格统一 导航清晰 多元认知 教师 学习者分析 起点水平 学习需求 学习风格等 教学过程 辅导答疑 跟踪学习过程 布置作业等 教学评价 过程性评价 小组评价 多元评价 Moodle 平 台 学生 自由交流 协作讨论 集体创作 作品展示 情感沟通 图 2 4 Moodle 平台基本功能图 2 4 本章总结 本章对网络教育的概念 现状和发展进行了总结 以及 Moodle 在网络教育平台中 的优势 最后就利用 Moodle 平台进行数据结构课程的设计的基本的功能进行了说明 详细的讲解了利用 Moodle 构建的数据结构学习交流平台对于传统教育不足的改进 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 13 3 需求分析 3 1 需求分析概述 软件需求分析工作是软件生存其中重要的一步 也是决定性的一步 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 软件需求分析工作也是一个不断认识和逐步细化的过程 该 过程将软件计划阶段所确定的软件范围 工作域 逐步细化到可详细定义的程度 并 分析出各种不同的软件元素 然后为这些元素找到可行的解决方法 制定软件的需求规格说明不只是软件开发人员的工作 用户也起着至关重要的作 用 用户必须对软件功能和性能提出初步要求 并澄清一些模糊概念 而软件分析人 员则要认真了解用户的需求 细致地进行调查分析 把用户的要求最终转换成一个完 全的 精细的软件逻辑模型并写出软件的需求规格说明 准确地表达用户的要求 本系统是为了弥补传统教育的不足 所以系统具体需求如下 1 学习的交互性 传统课堂教学的教师和学生是面对面的交流 是一种单向的交流 往往局限在教 师和学生之间 而网络教学过程 学生可能通过多种渠道与教师沟通交流 如 视频 音频 Email BBS Blog 等 还可以和同学们或其他的专家学者进行异地交流 极大 的拓宽了交流范围 2 教学的个性化 传统的课堂教学很难进行因材施教和个性化教学 只能照顾到大多数学生的需求 而网络教学的优势就在于学习者可以根据自己的特点 兴趣 选取合适自己的教学资源 进行自主学习 充分体现因材施教和个性化教学 3 学习的协作性 传统课堂教学 由于教学时间 地点的限制 很难在课堂上开展协作性学习 而 网络教学为学习者提供了一个良好的网络协作学习环境 使得师生 生生之间可以相 互协作 共同学习 4 学习资源 目前网络课程在自主学习方面只是体现学生自己学习这一点上 并没有为他们提 供丰富的学习资源以有利于自主学习 7 网络课程的学习者来源广泛 使教师可能无法 预测网上学生的原有认知结构 但网络课程是按一定的教学目标和教学计划引导学生 有计划的完成学习 学生要在师生相对分离的条件下完成学习任务 网络应能为学生 提供教学素材 教学案例 练习等大量教学资源 8 陕西科技大学毕业设计说明书 14 3 2 系统功能需求分析 对于软件系统的设计和分析来讲 首先要正确地把握客户需求中的功能实现 以 便确定系统中需要创建何种对象 我们这里以用例图的方式给出了不同角色在系统中 的操作权限 如图 3 1 所示 图 3 1 用户需求功能图 1 管理员用户 管理员的任务主要有管理课程 用户权限 用户管理 系统维护等 如下图示 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 15 管理员 登录 系统权限 课程管理 用户权限 学生权限 教师权限 图 3 2 管理员功能权限图 1 课程管理 能够开一门课 同时对课程的自定义设置 也能够对教师进行授权 开设或修改 一门课 2 系统维护 管理员可以对系统数据库进行管理 如系统数据备份 升级等 可以发布 修改 删除系统公告 同时 管理员也可以查看教师的课程公告 可以删除某一条课程公告 3 用户权限 可以查看用户的注册申请 并对其进行授权或者不通过授权 可以查看已注册用 户的信息 修改用户的个人信息 也可以将某用户从系统中删除 同时可以批量的添 加和操作用户 方便管理 2 教师用户 教师的主要任务是开设课程 以及对教学资源的管理 根据学生的反馈信息做出 相应的调整 以及解答学生提出的问题等 主要如下图所示 教师用户 登录 调查问卷 信息反馈 资源更新 在线交流 教学实施 解答问题 作业评价 陕西科技大学毕业设计说明书 16 图 3 3 教师的功能权限图 1 教学实施 教师可以根据学生学习情况反馈的情况有针对性的给不同的学生不同的提出学习 的方法 同时针对学生的问题 也可以及时的回答 在和学生的交流中帮助学生快速 的理解所学的知识 2 在线交流 Moodle 中的交流是多样化的 老师和学生 学生和学生之间可以通过聊天室来沟 通 是自己不会的问题可以及时的解决 同时对于教师所布置的任务 作业等也能呢 个够比较详细的认识 3 资源更新 教师能对课程的资源进行添加 修改 删除等 数据结构 是一门信息化的课程 对于相关联的知识资料等必须有更新 4 信息反馈 传统教育的交流是很少的 而这个教学平台解决了这个问题 增强的师生之间的 交流 教师可以根据学生的反馈信息来确定学生对知识的掌握情况 以便做出更有针 对性的教育 3 学生用户 网络教育平台学生是最主要的用户 学生可以浏览知识 同时可以选择课程 有 什么不会的问题也可以通过讨论区向老师提问 得到解答 同时学生也可以自主的交 流 使自己能够更快的进步 主要如下图所示 图 3 4 学生的功能权限图 1 课程学习 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 17 在线选择课程 也可以由教师批量加入课程 在课程学习中看一查看学习资料 Flash 算法演示 教学方式等和课程相关的信息等 2 完成作业 按时完成教师布置的作业和教师安排的测验 以便教师能够根据反馈的消息来确 定 学习的掌握情况 3 交流进步 主要的任务就是改进传统教的教师与学生 学生与学生之间的交流不足的问题 所以本系统拥有论坛和聊天室两种交流工具 方便大家能够根据不同的需要来交流 使问题快速的解决 能达到更好的学习效果 4 查看活动 为了增进教师与学生 学生与学生之间的交流 是大家在学习间隙能够放松 同 时统计出数据方便教师做出更有针对性的方法 本系统有调查统计 投票等活动 更 多的增强大家的交互性 3 3 性能需求分析 本站点是基于 Moodle 平台搭建的 釆用三层 B S 结构 目的是构建一个具有稳定 性 易扩展性的 数据结构 学习园地 下面对网络教学系统性能需求进行分析 1 可操作性 为使所有用户都能在短时间内掌握本系统的操作流程 所以用户的界面操作尽可 能的简单 釆用人机交互方式 用户只需按菜单提示步骤进行操作即可 而且还有帮 助提示 最大限度方便用户 2 可靠性 储着教师 学生的基本信息 若用户信息丢失 就有可能给学校或教师带来不必 要的损失 还有大量的课程资源 若这些数据丢失将给全校师生带来很大的损失 所 以 系统设定有权限的用户才能进入 必须强制密码 而且密码必须复合复杂性规则 3 可扩展性 系统的过程中 必须考虑学校未来的扩展需求 如遇到课程的变动和学生的需求 以及教学方式的改革 系统需要满足变化的需求 本系统是基于 Moodle 搭建的 所以 可扩展性非常好 可以任意添加不同的模块 3 4 本章小结 本章对基于 Moodle 的 数据结构 进行了需求分析 Moodle 平台是一个多功能 的 非常具有可操作性 可靠性以及具有良好扩展性的教育平台 根据学生和老师的 需求 可以总结出 开发一个基于 Moodle 平台的 数据结构 交流平台是可行切必须 陕西科技大学毕业设计说明书 18 的 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 4 1 软件架构 4 1 1 总体架构 为了实现软件可靠性 可操作性以及可扩展性 本系统釆用当前流行的三层 B S 结构 实现了用户界面 业务逻辑和数据访问的分离 使用面向对象方法和高内聚 低耦合的模块化结构相结合的设计思想来构建灵活 可扩展的学习系统 系统由 Windows 操作系统 Apache 服务器 MySQL 数据库和 PHP 语言组成 9 系统实现稳 定 安全 以及跨平台等 基本架构如图 4 1 所示 图 4 1 数据结构平台架构图 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 19 4 1 2 用户界面 用户界面是用户使用功能的直接媒介 所以精良简洁明了 让用户能够明白基本 的操作规则 1 登录 登录系统在主页最醒目的位置 因为 Moodle 出于安全考虑所以如课程选择 投票 讨论区等都需要有权限的用户 如果用户不登陆访问这些内容 系统会自动跳转到登 陆页面 2 师生交流 本系统的需求就是为了弥补传统教育的教师与学生 学生与学生之间的交流问题 所以交流就是十分重要的 网站首页分别设立问卷调查 投票 讨论和聊天室 分别 针对不同的需求 学生可以就不明白的问题直接在聊天时向教师提问等待解答 当老 师不在的时候 也可以通过论坛向老师留言 系统会通过 Email 向教师发出提醒 3 课程选择 因为主要的需求是 数据结构 算法 所以课程设置较少 可以在主页直接选择 课程 当课程较多找不到的时候 可以通过课程搜索来发现课程 方便有针对性的选 择课程和学习 4 算法演示 数据结构 是一门逻辑性非常强的课 所以用直观的 Flash 能更快的理解明白算 法的意义和作用 4 1 3 服务端 服务是本站的的核心 Moodle 是由不同的模块的组合来完成整个服务器的运行的 由于 Moodle 的高扩展性 实际上 Moodle 模块就是一个一个的插件 这都是基于 PHP 的 10 网站所有的服务实际上都是基于模块管理的 1 网站管理 网站的管理实际上就是模块的增加 修改和删除 在 Moodle 平台下实际上就是插 件的管理 如系统配置网站信息 参数配置 插件设置 主题设置 首页设置 外观 设置 语言设置 服务器设置等 2 课程管理 课程管理的就是课程的开设 充实资料和课程的关闭 课程的开设需要管理员或 教师 教师确定教学大纲 教学目标 教学计划 教学活动等 需要发布课程公告 上传和设计课程内容 导入素材会课件等 还需要引导学生自主学习 组织在线讨论 在线答疑等 11 3 学习管理 陕西科技大学毕业设计说明书 20 学生需要阅读学习资料 观看课件和教学资料 完成课堂练习 参加在线考试等 不会的可以直接通过教师来解答 4 1 4 数据库 数据库是本系统的灵魂 数据库的结构直接影响的整个网站 通过需求分析可以 看到需要的数据库的基本结构 12 就可以得出一些数据表以及它们之间的关系 即是 系统的逻辑结构 后续的编码都是在对数据库进行操作 所以构建一个合理的数据库 结构是十分有必要的 13 基本的数据库 E R 如图 4 2 所示 用户 作业 权限表课程 用户名 权限 ID 密码ID 号码姓名邮箱 角色 ID 用户 ID 课程编码 ID 课程名 课程分类 ID 编号排序 选课密码 成绩作业类型作业名称课程 ID 开设选择 发布上传 赋予权限 的 ID 课程资料 作业描述 图 4 2 数据库 E R 图 如下列举一些重要的逻辑结构表 1 用户信息 mdl user 表内主要字段及解释 如表 4 1 所示 数据结构算法在线学习交流平台的设计与实现 21 表 4 1 用户信息表 字段名称字段类型长度字段解释 usernamevarchar100用户名 passwordvarchar32密码 idnumbervarchar64ID 号码 firstnamevarchar100姓 lastnamevarchar100名 emailvarchar100邮箱 2 课程信息 mdl course 表内主要字段及解释 如表 4 2 所示 表 4 2 课程信息表 字段名称字段类型长度字段解释 categorybigint19 0课程分类 ID sortorderbigint19 0排序编号 passwordvarchar50选课密码 fullnamevarchar254课程名全称 shortnamevarchar100课程名简称 idnumbervarchar100课程编码 ID summarytext65535课程概要 3 权限指派 mdl role assignments 如表 4 3 所示 表 4 3 权限指派 字段名称字段类型长度字段解释 roleidbigint19 0角色 ID contextidbigint19 0权限 ID useridbigint19 0用户 ID modifieridbigint19 0赋予权力的 ID 4 作业资料 mdl assignment 如表 4 4 所示 表 4 4 作业资料表 字段名称字段类型长度字段解释 coursebigint19 0课程 ID namevarchar255作业名称 descriptiontext65535作业描述 assignmenttypevarchar50作业类型 gradebigint19 0成绩 陕西科技大学毕业设计说明书 22 4 2 用户构架 本系统基于权限实际上有三个大的权限级别 分别是管理员 教师和学生 因为 是基于 Moodle 的教学平台所以用户的核心地位愈发的重要 实际上系统的主要模块功 能就是围绕着用户来实现的 基本的功能权限如图 4 7 所示 4 7 用户基本权限图 4 2 1 管理员 管理员需要对整个 Moodle 平台进行管理 需要管理网站 对老师 课程管理员等 角色的授权也是由管理员进行管理的 网站管理员在安装的过程中默认用户是 admin 课程 用户信息进行维护 对系统配置进行修改 对站点首页的设置 功能模块的安装 和维护等 具体如下 1 系统维护 管理员可以对系统数据库进行管理 如系统数据备份 升级等 可以发布 修改 删除系统公告 同时 管理员也可以查看教师的课程公告 可以删除某一条课程公告 2 课程管理 可以添加 删除一门课程 可以修改某门课程的属性信息 可以对教师提交授课 请求进行授权 可以查看系统中的所有课程的属性信息 3 教师管理 可以注册一个教师或多个教师 可以查看教师的注册申请 并对其