数据结构辅助教学系统开题报告

1、精选文档 中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：专 业：嵌入式软件工程设 计 题 目：数据结构辅助教学系统指导教师: 2013年12月23日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文

2、献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述前言社会的发展和技术的进步都需

3、要教育事业做出相应的调整。随着技术的发展与应用的普及，出现了一种全新的学习形式网络教育，并越来越得到了广大求学者的支持。教育市场对结合了网络技术和教学传播业务的新型远程教学传播和管理软件的需求越来越强烈。可以说网络教育是现代教育的一种重要的形式，是教育发展的一个重要的方向。基于全球交互、协作学习和终身教育的网络教育，提供了一个增强信息交流，创造新的工作、学习和问题解决方式的新方案，网络教育为人们提供了在任何时间、任何地方学习的机会。网络教育在我国有着重要的经济意义，在教育投入不足的情况下，发展网络教育是我国大力推进教育信息化、实现教育事业跨越性发展最有效、最现实的选择1。网络教育是依靠着发达互

4、联网技术，提供基于Web的支持和管理教学过程，实行教学分离，以学生为主体的自主学习、交互式答疑和讨论环境，以扩大教育规模的一种新型教育方式。在这种新型教育方式下，一方面要求学习者要以自主学习的方式进行学习；另一方面要求教育者必须提供完善的学习服务系统。自主学习的实现必须依托网络教育管理系统的支持，网络教育管理系统在网络教育中占有很重要的地位2。网络教育管理系统以计算机网络以及卫星数字通讯技术为支撑，具有时空自由、资源共享、系统开放、便于协作等优点。世界各国在发展网络远程教育时深刻认识到，学习资源的可共享性和系统的互操作对于网络远程教育的实用性和经济性具有决定性意义3。数据结构辅助教学系统正是依

5、据建构主义学习理论、人本主义学习理论而设计的。在每一个教学环节上，应能充分体现和运用学习理论，把它们的基本观点进行优化组合，发挥整体的理论优势，以促进学习过程的完成。在设计和开发本网络教学平台的各个教学要素中，应充分考虑各种因素：如何帮助学生在独立条件下完成学习任务，如何刺激学习兴趣，如何优化教与学的过程，如何建立优良的学习资源并方便有差异的学生学习等4。开发本系统的目的是共享教学场所、教学课程、师资力量等教育资源；运用现代教育理论特别是建构主义教育理论，创设“资源利用-主题探索-合作学习模式等”，探索信息化环境下教学模式的改变：鼓励学生自觉利用网络资源提出问题、收集信息、进行学习评测，开展基

6、于网络资源的学习(Resource-based Learing)、基于问题的学习（Problem Solving）以及协作学习（Collaborative Learing）等等5。本网络教学平台把传统的以“教”为主的教学形式，改变为以“学”为主的形式。它可以针对每一个学习者，按最有效的个人化原则来组织学习，更注重培养学习者的独立自主的学习能力、调动学习者的学习积极性、及时反馈和调整学习内容，体现因材施教、因人而异的教学规律。主题 一、数据结构辅助教学系统概述数据结构辅助教学系统就是通过网络技术，建立一个基于Web的支持和管理教学过程、提供共享学习资源和各种学习工具的虚拟学习环境，为数据结构教学

7、的实施提供基础性通信与学习管理服务。数据结构辅助教学系统提供了学习者、教师等用户的管理，数据结构课程的创作、存储与发布，数据结构课程学习过程的支持工具6。可以说，数据结构课程教学支撑平台是实施数据结构课程教学实践的基础与核心。2、 数据结构辅助教学系统提出的背景近年来计算机网络技术的突飞猛进，已经宣告人类进入了“信息时代”7。“地球村”的说法已被绝大部分人所接受。伴随着多媒体技术与网络技术的飞速发展，网络化学习已成为可能。它打破了传统校园的界限，可以创造不受时空限制的更广阔的多元化学习环境，网络能使学习者更主动地参与并提升学习兴趣，同时还能实现非实时教学传授方式。因而利用网络科技的发展，建立数

8、据结构辅助教学的网络教学平台是行之有效的工具，是达到资讯交流与资源共享的最佳途径5。面对教育发展对网络教育的需要，开发一个比较有个性的数据结构辅助教学系统是很有必要的。现代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式，它是知识经济时代构筑终身学习体系的主要手段。网络教学作为现代远程教育的重要形式之一，使教学和学习活动不再受时间和空间条件的限制，为教师和学生提供了更加自由的环境，更加丰富的资源，拓展了教学的时空。网络教学的出现，适应了现代社会对教育手段现代化的要求，是现代教育技术的主要发展方向之一。由于网络教学的独特优势，网络教学受到了国家、教育部门和相关企业的广泛关注，也是国内外研

9、究和应用的热点之一，并逐渐成为教育发展的又一个新增长点。数据结构辅助教学系统的正常进行，需要网络教学平台的支持。网络教学平台可以在网络教学环境下，实现师生在线学习以及教学活动的有效管理。网络教学平台可为广大师生提供丰富的学习资源，构建开放型学习社区、形成智慧共同体，从而弥补了现实课堂教学中发言受局限、交流不广泛的不足等等9。国内外开发的教学平台形式多样，功能各异，各有特色，这些大型网络教学系统面向不同学科的不同课程，可以提供相对全面的通用功能。然而由于实际教学工作中的具体情况差异较大，大型网络教学平台一般由学校集中管理，很难满足每位任课教师的个性化需求。因此，大型网络教学系统有时会显得灵活性和

10、个性化不足。大型网络教学系统购买价格较高，一般不会提供系统的源代码，因此布恩那个根据本校的需要进行一些二次开发，不能根据本校的教学实际增删一些功能。使用一定时间之后，随着技术的发展和需求的变化，对于使用者来说，系统的升级要原公司来进行，需要再次投入。因此，没有自主知识产权的产品，可扩展性差，难以控制维护升级成本。自主设计、开发的网络教学平台是从具有不同授课特点的实际教学需求的角度出发，可以较好满足具体课程的需求，同时系统的升级和功能扩展比较方便，可以有效的控制成本，具有较好的灵活性和实用性。为了适应学校教学的需要，进一步提高学校信息化教学的水平，设计与开发了更具针对性的数据结构课程的网络教学平

11、台。利用数据结构课程的网络教学平台，使学生变被动的学习转变为在网络环境下随时进行主动学习的过程。在这个平台上，学生是教学的中心，血速升进行个性化学习，使师生在交流过程中突破时间和地点的局限。在网络化教学中，较好地解决了学时少与大幅增加课程教学信息量的矛盾，解决了学生数量的大幅度增加与师资队伍薄弱的矛盾。通过大学计算机基础课程网络平台，能够培养学生运用网络获取知识的能力又促进学生独立精神和协作精神的培养。3、 国内外网路教学研究发展状况和分析国外研究现状Java设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编写的、代码设计经验的总结。使用Java设计模式是为了可

12、重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的10。设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大夏的一块块砖石一样，国外的CTO在设计大型项目时的基本设计思想是按照组件的开发模型，同时他们非常注重Java设计模式的使用11。从本世纪七十年代起至今，计算机辅助教学经历了一个由尝试、兴起到蓬勃发展的过程，这无疑是教育技术和教学手段的一个巨大进步和质的飞跃。经历过二十年的发展，CAI已经取得了非常的成绩，尤其在发达国家。由于计算机技术兴起、发展于斯，计算机在教学中的运用尝试也较早，在各级种类的学校中，都进行了程度、形式不同的计算机辅助

13、教学，获得较好成效；并取得一定的实践经验和一整套开展CAI的理论体系。同时，全世界范围的高新技术的日新月异和教育现代步伐的加快，各国的CAI都将跃上一个新的台阶。全世界都非常重视计算机辅助教学的发展。无论是发达国家还是发展中国家，各国政府都不遗余力地支持本国CAI的发展。通过制定各种法令法规，以及各种倾斜性政策和措施来保护和扶持CAI的健康发展12。数据结构是公认的计算机专业核心课程，数据结构的教学内容因其具有一定的抽象性而使学生不易理解，特别是数据结构中的链、表、栈等对于初学者而言，最难学的原因在于指针的操作、存储方式过于抽象等等。由此，国外采用了一些可视化的教学软件来提高教学效果，实践证明

14、动画比文字叙述更有助于学生了解和记忆，尤其当学生可以通过参数的输入去观察不同的动画展示时，最为明显13,14。数据结构的可视化教学软件在国外获得了很好的效果。国内研究现状在我国，近年来，大家都开始注意Java设计模式。如今随着时代的发展，国内设计领域也在不断发生翻天覆地的变化15。Java设计模式由原先基本模式正在一步步转变的更加成熟。我国CAI的研究起步较晚，比国外晚了10-20年。大体上经历了3个阶段15。第1个阶段是从1960年代开始，到1970年代结束，由于国内的具体情况，当时从事这项工作的人数很少，主要进行探索，也没有走出实验室的范围。第2个阶段是1980年代，计算机辅助教育有了较大

15、的发展，大学、中学、小学的教师对此很感兴趣。我国的CAI研究、开发、应用、发展十分迅速，取得了很大进步，并推出一批具有中国特色的优秀教学课件和软件。1987年，成立了全国计算机辅助教学学会。这个时期研制出的一些教学软件，起点还比较，水平也不够高，低水平重复的状况比较多。在此期间，计算机辅助教育开始引起我国教育主管部门的重视。第3个阶段是1990年代开始以后，计算机辅助教育在国内引起各个方面的兴趣。教育界、学术界、出版界和一些相关的公司都对此密切关注，尤其是教育行政部门更加予以重视。数据结构作为计算机专业公认的核心课程，受到重视的同时，此课程的学习却一直是学生能够感到复杂和困难的。数据结构的可视

16、化教学软件尽管在国外获得了很好效果，各种产品丰富多彩；然而，国内在这方面的工作做得很少。本课题切入点数据结构是公认的计算机专业核心课程。然而，数据结构受到重视的同时，此课程的学习却一直是学生感到复杂和困难的。数据结构中的链、表、栈等对于初学者而言，最难学的原因在于指针的操作、存储方式过于抽象；递归算法概念都在生活试验找那个缺乏可供模拟的例子17，当学生面对抽象概念而无法在心中产生具体的影像时，则容易在学习过程找那个遭遇困难。许多计算机教师感到可视化软件的难以取得，自己开发周期太长，技术要求也高；我的毕业论文课题就将从这个角度入手，利用Java设计模式来开发一个数据结构的辅助教学系统来解决老师和

17、学生的这个困扰。数据结构教学的复杂和困难最主要因素来源于学生无法实际看到或想象到教师在课堂上用口头所教授的算法，而必须通过脑海中执行静态的程序代码来了解数据结构的动态变化。虽然，教师有时也会使用黑板及投影片，通过图解或举例的方式来帮助学生。但在问题或观念越复杂时，便越难以图解或举例说明。基于这些，我设计的这个数据结构辅助教学系统将会：*将图像、声音、文字、动画等媒体引入教学中，丰富了教学内容，刺激了学生的注意力里，使单调乏味的理论讲述生动起来。*利用多媒体技术把抽象的概念，难以观察清楚的现象，跨越时空的事务，通过动画、录像、投影等形式展示给学生，降低了学生对知识理解的难度，有利于培养学生的形象

18、思维能力，也有利于提高学生的抽象思维能力。*教师把相关教学资源如教案、课件、练习题、虚拟实验等放在网络上，学生通过自身的探索加深对知识的理解和掌握，在形、色、声、情之中愉快地学习。*学生可以在网络上提出问题，与教师或同学共同探讨。参考文献：1 刘成新，王焕景编著网络教育应用，北京：电子工业出版社，2009.2 张园林，张志雄.基于Internet的网上辅助教学系统的设计J.微机发展，2003.3 郑刚强著毕业论文指导杭州：浙江大学出版社，2009.4苑红晓，杨静，董纳，常立立.多媒体远程教育平台系统的设计方案J.北京：计算机工程与设计，2006.5 Ron Owston.The Teachin

19、g Web:A Guide to the World Wide Web for all Teachers.http:.yorku.ca.6 李芝兴.Java程序设计之网络编程M.北京：清华大学出版社，2007.7 卜令国，温艳著计算机英语西安：西安电子科技大学出版社，2000.8 蔺素珍.高等教育网络辅导系统设计与建设J.华北工学院学报：社会科学版本，2004.9应卫勇等著现代远程教育学习概论上海：华东理工大学出版社，2011.10 李芝兴.Java程序设计之网络编程M.北京：清华大学出版社，2007.11 求是科技.Java信息管理系统开发实例导航M.北京：人民邮电出版社，20

20、05.12陈明.软件工程实用教程.北京：电子工业出版社，200413 严蔚敏，吴伟民编著数据结构（第二版），北京：清华大学出版社，1997.14 严蔚敏，吴伟民编著数据结构题集（C语言版），北京：清华大学出版社，1999.15 袁建洲,尹喆.JavaScript编程宝典M.北京：电子工业出版,2006.16 郑世珏，杨青编著多媒体CAI课件制作技术及应用，北京：清华大学出版社，2011.17 蔡明志著数据结构（C语言），北京：科学出版社，1997. 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、以产品为中心的教学设计过程与CAI软件设计、开发过程伯格曼（

21、R.E.Bergman）和穆尔（T.V.Moore）曾提出的以产品为中心的教学设计过程模式中包含六个主要阶段的活动：分析、设计、开发、生产、创作和批推合法。其中，开发阶段制定的生产文件包括情节顺序板、音频材料的稿本、图像的分镜头稿本、美工与图形的草案和管理制作的数据库等；生产阶段是在生产文件基础上分别制作相应的声音序列和图象序列材料、图表图形和文字教材；创作阶段是通过编码、试验和调整三个子活动把已制作好的单个媒体材料整合进完整的产品当中：批准合法阶段要把完成的产品与预定的目标相比较、找出问题作最后的修改。对于CAI软件的开发，可以将整个过程分为四个阶段，分析阶段、设计阶段、开发和调试阶段以及评

22、价和修改阶段。如下图所示。很显然，开始软件的创意和设计之前，首先应当分析软件的使用对象和学科特点等问题，这就是教学设计系统方法中所阐述的学习需求分析、学习内容分析和学习者分析。教学单元和目标分析。将课程内容细分成分多个单元，对每一个教学单元进行分析，明确要达到的目标。教学内容分析。在明确教学目标的情况下，通过教学内容分析，明确使能性目标，即为达到目标预先应具备的知识和技能，从而明确CAI课件应包括的内容：或者应用CAI软件在整合中所要扮演的角色。制定教学策略。根据已确定的教学目标和教学内容，选择适当的CAI模式，即在CAI中使用的教学方法。根据教学目标和教学内容以及媒体的特性，选择适当的媒体，

23、以便收到更好的效果。结构设计。以上几个方面的因素确定之后，即可对软件的整体结构进行设计，即教学流程，此时可画出表示软件结构的流程图。编写脚本。通过以上的分析和设计，设计者对课件要包括的教学内容、教学目标、教学方法、选用的媒体，以及课件的整体结构都已十分清楚，接下来应进行脚本的编写工作。制作阶段的工作是将脚本从纸面上转换成学生使用的实际材料。具体工作包括：素材准备、素材采集、界面设计、媒体编辑、编写文字材料。最后，进行测试和调整软件、进行评价和修改。在这一阶段，产生计算机程序，生成一个或一套CAI课件，这些课件应能实现预先制定的目标。二、重点研究的几个模块的以及该软件实际应用问题栈的应用递归算法

24、（汉诺塔）双链表的创建冒泡排序基数排序二分法查找二叉树遍历以上是几个模块，也就是说要先了解数据结构相关的知识，主要是了解算法的研究，这个对于开发研究是一种基础，在开发中经常遇到回溯算法问题。回溯算法也叫试探法，它是一种系统地搜索问题的解的方法。回溯算法的基本思想是：从一条路往前走，能进则进，不能进则退回来，换一条路再试。用回溯算法解决问题的一般步骤为： 定义一个解空间，它包含问题的解； 利用适于搜索的方法组织解空间；利用深度优先法搜索解空间；利用界限函数避免移动到不可能产生解的子空间。问题的解空间通常是在搜索问题的过程中动态产生的，这是回溯算法的一个重要特性。3、 系统功能框架教学文件教学文件

25、是日常教学生活中的必备材料。教师根据课程进度及时的制作教学文件，规划教学任务是教师教学生活的必须工作。同时教师可发布自己编写的教学文件与其他同科目的教师进行教学交流，有助于提高教学质量和手段。学生也可根据自身学习的情况选择性的查看相关的教学文件。实验指导在实验开始之前，相关教师或管理员上传实验指导资料并做详细说明，由学生下载查看以了解实验内容、流程及方法，指导学生快速而准确的进行实验，避免不必要的失误。习题解答学生留言请教的难题，布置作业中多数学生容易错的题目，或教师认为具有代表性的题型，由相关专业教师作详细解答予以发布，方便众多学生查看。自我测试由管理员或教师添加相应题目，为学生提供检验知识

26、掌握程度的平台；同时，学生通过自我测试能认识到自己的不足，并努力加以改善。作业下载教师在班级布置相关作业发布后，由该班级学生下载查看，完成后提交，教师可查看学生完成情况。会员中心普通的浏览为游客模式。会员注册是对学生身份进行的一个验证，学生在通过注册登记之后可以提交作业，并发表留言。互动交流一个留言板类型的交流平台，浏览者可发表留言，等待其它浏览者答复或关于具体科目问题则由相关教师给予解答，未登录则名称现实为游客。管理登录系统的后台程序。管理或被授权的教师可登录对系统中所有资源进行管理，同时回复学生问题。 四、脚本的编制明确教学目的和各教学单元的教学目标；根据教学目标，使用的教学内容应准确无误

27、；根据教学目标和教学内容，选择适当的教学方法CAI模式和传递教学信息的媒体；学习理论的应用，无论采用什么样的模式，都必须注意学习理论的应用，以提高软件的教学效果；应考虑计算机的输出和显示能力。 五、系统数据库实现所需要构建的开发平台 数据库设计是对于一个给定的应用环境提供一个确定最优数据模型与处理模式的逻辑设计，以及一个确定数据库存储结构与存取方法的物理设计。数据库的设计应能够达到操作方便、布局合理、利用率高、维护及扩充方便、数据冗余度小的要求。根据系统的目标和任务、结构和功能，仔细研究系统的主要功能模块和数据需求，采用 Windows 7的操作系统作为开发环境，数据库采用SQL_server,编程语言采用JAVAScript。利用JSP+SQL_server技术开发本应用程序，可以降低对机器的需求。JSP可以封装大部分逻辑代码，可以做到最大代码重用。数据库使用