数据结构辅助教学系统开题报告

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“参考文献”的书写，应按照国标GB7714—87《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/T7408—94《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，开展基于网络资源的学习(Resource-basedLearing)、基于问题的学习（ProblemSolving）以及协作学习（CollaborativeLearing）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。二、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。三、国内外网路教学研究发展状况和分析①国外研究现状Java设计模式（Designpattern）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。②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。③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