基于moodle数据结构算法在线学习交流平台的设计和实现大学学位论文.docx

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基于moodle数据结构算法在线学习交流平台的设计和实现大学学位论文

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

Designandimplementationofdatastructurealgorithms

ofonlinelearningplatform

Abstract

Nowadays,Withthepopularityandrapiddevelopmentofthenetwork.Moreandmorepeoplecantakeadvantageofnetworktraffictomaketheirownlivesandlearningmoreconvenientandefficient.Theonlineeducationisthemodelinthisregard.Asabreakthroughintimeandspaceoflearning.Chinainrecentyearsmoreandmoreattentiontoonlineeducation.WhichisthedevelopmentofmorematureMoodleonlineeducationplatform.

Specificcontentandresultsofthispaperareasfollows.Firstofall,Educationandonlineeducationplatformdevelopmentandcurrentstatusofthenetworkathomeandabroadwillbeexplained.Bycontrasttheadvantagesanddisadvantagesofeachplatform.Finally,selecttheMoodleplatform.Secondly,BasedonthefeasibilityandoperabilityofdatastructurealgorithmsMoodleplatformcommunicationplatformrequirementsanalysis,functionaldesign.Coursesarerealizedandmanagement,Jobsubmissionandfeedback,Developmentandinteractiveforums,Andotherdatauploadandmanagementfeatures.Finally,Completeandpractice-baseddatastructurealgorithmsMoodleplatformplatformfunctionmodulesandeffectanalysis.Implementtheteachermanagementcurriculumandaddingresources,Changejobs,andteachingtasksadjustaccordingtothefeedbackinformationandotherfunctions.Achievestudentlearningcurriculum,Homework,Downloadandfeedbacklearningfunction.

Dataexchangeplatformstructureistoassisttraditionalteaching,intendedtomakeupforthelackofthetraditionalteachingofcommunication,Designedtocompensateforlackofthetraditionalteachingofcommunication,learningtosolveproblemssingleform.

Keywords:

datastructure,moodleplatform,onlineeducation

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ModularObject-OrientedDynamicLearningEnvironment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，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（theNorthAmericanCouncilforOnlineLearning，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MichaelHorn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SecondLife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：

表1-1中国知网研究成果分布

年份

硕士论文

期刊论文

2007

37

61

2008

103

122

2009

90

152

2010

108

191

2011

99

185

2012

144

200

2013

113

213

2014

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

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。

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。

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、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2-1Blackboard和Moodle的比较

Blackboard

Moodle

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。

2.3Moodle平台

2.3.1Moodle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。

MartinDougiamas对Moodle项目的开发始于90年代，那时的他是CurtinUniversityofTechnology的网站管理员，同时也是那里使用的WebCT系统的管理员，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。

2.3.2Moodle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。

图2-1基本三层构架图

2.3.3Moodle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：

图2-2Moodle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：

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：

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