文章編號：1672-5913（2015）07-0043-04

中圖分類號：G642

摘要：介紹數(shù)據(jù)結構課程設計輔助教學平臺的設計過程，說明其構建思路、系統(tǒng)結構和實現(xiàn)方法，闡述該平臺集內(nèi)容提供、多媒體資料庫瀏覽、流媒體播放和交流互動于一身，采用Adobe Flex、PHP、MySQL、Apache和Flash Media Server等技術，以純Flash方式展現(xiàn)，指出使用該平臺可以更好地發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，同時又能充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性和創(chuàng)造性，有利于教師啟發(fā)教學和學生自主建構知識體系。

關鍵詞：數(shù)據(jù)結構；課程設計；教學平臺

0 引 言

數(shù)據(jù)結構是計算機相關專業(yè)的核心基礎課程，根據(jù)教學大綱安排，各章節(jié)安排相應教學內(nèi)容的驗證性上機實驗，還設置針對課程內(nèi)容的綜合設計實驗環(huán)節(jié)，這是考查學生理論聯(lián)系實際動手能力的重要環(huán)節(jié)，對鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力也很有裨益。數(shù)據(jù)結構課程設計實驗步驟如下：需求分析——選擇并構造合適的數(shù)據(jù)結構——功能函數(shù)設計——具體編碼實現(xiàn)——運行測試——完成課程設計說明書。在傳統(tǒng)的教學安排中，實驗過程由學生獨立完成，教師的作用主要是答疑、過程監(jiān)督和成果驗收等方面，這種強調(diào)學生的“學”而忽視教師主導作用的教學過程雖然會涌現(xiàn)出一些優(yōu)秀的作品，但也存在一些問題：一是學生自由度過大，容易偏離課程設計教學目標；二是部分學生由于缺乏專業(yè)訓練，沒有形成正解的思維方法，拿到題目無從下手，只能生搬硬套基本數(shù)據(jù)結構；三是代碼編寫不夠規(guī)范，可讀性差，也不注重文檔的整理；四是存在照抄他人課程設計的現(xiàn)象。

數(shù)據(jù)結構課程設計是個綜合性實踐環(huán)節(jié)，不僅需要數(shù)據(jù)結構知識，還是對計算機程序設計語言、離散數(shù)學和軟件工程等課程的綜合運用。學生的自主學習和教師的主導學習相結合十分重要，為更好地發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，結合當前互聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)的主流技術，我們設計實現(xiàn)了數(shù)據(jù)結構課程設計輔助教學平臺，用于指導和幫助學生完成課程設計。

1 設計過程

1.1 目的與思想

數(shù)據(jù)結構課程設計輔助教學平臺的主要目的包括：①通過優(yōu)化學生自主學習環(huán)境，完善學習策略，充分發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用；②為學生自主建構知識體系創(chuàng)造條件，使學生系統(tǒng)掌握數(shù)據(jù)結構課程內(nèi)容、鍛煉和提高編程能力，充分體現(xiàn)學生的主動性、創(chuàng)造性并得到成就感。設計思想主要體現(xiàn)在：①充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)作用，互聯(lián)網(wǎng)應用已成為學生課余生活的重要組成部分，教師應因勢利導，利用互聯(lián)網(wǎng)對學生進行指導和輔導；②要激發(fā)學生的興趣，興趣是最好的老師，教學平臺的界面要美觀大方和簡潔明朗，注重多媒體組件的選擇和使用；③學習環(huán)節(jié)的設計要貫穿整個課程設計過程，覆蓋不同知識層面的學生；④注重新媒介和新技術的使用，緊跟時代發(fā)展步伐；⑤尊重互聯(lián)網(wǎng)規(guī)律，在知識大爆炸時代，微課堂、“短平快”是主流，注重化繁為簡和突出重點。

1.2 內(nèi)容構建力，規(guī)范編程風格并實踐軟件工程。

（5）注重溝通交流，授人以漁。平臺中開設釋疑解惑欄目和課程設計論壇，預留微信公眾賬號，學生可以提出問題及求解，促進和強化師生間、學生間的互動交流，從點點滴滴中積累學習。

2 實現(xiàn)過程

（1）教師可結合數(shù)據(jù)結構實驗環(huán)節(jié)的特點，挑選綜合性強、涉及知識面廣、適合學生自主創(chuàng)新的經(jīng)典案例，由教師制作成設計分析講解、代碼編寫講解和運行測試講解等分段視頻，學生根據(jù)需要可自主點播。教師通過引導和啟發(fā)，開拓學生思維，鼓勵學生自主構造更合理的數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn)更完善的功能。平臺選取的案例均可用多種數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)，適用于不同層次的學生，同時也考查學生對于算法設計、內(nèi)外排序、文件存取和實現(xiàn)效率等各方面知識點的掌握情況，是對學生綜合能力的考驗。

（2）為了使學生能夠?qū)W以致用，教師可通過咨詢社會上相關領域的工程師、系統(tǒng)分析師和從業(yè)人員并對歷屆畢業(yè)、就業(yè)的學生進行問卷調(diào)查，在資源選擇和案例講解中注重理論聯(lián)系實際，著力從項目管理、軟件工程、測試驅(qū)動開發(fā)等方面?zhèn)魇趶臉I(yè)經(jīng)驗，為提高學生的就業(yè)能力打下堅實基礎。

（3）在教學資源的運用上，教師可提供視頻、音像、文檔、幻燈片、表格、圖形圖像和電子書籍等多種媒體形式，涵蓋數(shù)據(jù)結構課程設計涉及的C語言程序設計、C++語言、算法設計、離散數(shù)學等資源內(nèi)容；尊重原創(chuàng)者的版權，培養(yǎng)學生的版權意識，對所有引用的資源均詳細標明來源及版權信息。

（4）注重有教無類，使不同能力水平的學生都能從中汲取養(yǎng)分。對于初級水平的學生，通過學習視頻講解、參考優(yōu)秀作品和閱讀教師點評，找到完成課程設計的入口，自主完成課程設計；對于能力強、學有余力的學生，通過查看共享資源和在自主探索中挑戰(zhàn)自我，鍛煉駕馭問題的能

2.1 系統(tǒng)架構

數(shù)據(jù)結構課程設計輔助教學平臺的系統(tǒng)架構如圖1所示。

數(shù)據(jù)結構課程設計輔助教學平臺Web服務器采用Apache服務器，以純Flex技術實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫采用MySQL，由PHP從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)形成XML文件提供給Flex使用，用戶通過瀏覽器以HTTP協(xié)議訪問該平臺。媒體播放采用兩種形式：一是普通的媒體文件，均以Flash形式提供，包括幻燈片、課件、文檔和書籍等；二是流媒體，通過FMS（ Adobe Flash Media Server）流媒體服務器以RTMP協(xié)議向客戶端推送。相對于下載后觀看的網(wǎng)絡播放形式而言，流媒體的典型特征是把連續(xù)的音頻和視頻信息壓縮后放到網(wǎng)絡服務器上，用戶可以邊下載邊觀看。采用流媒體方式和流媒體服務器還可以減輕服務器的訪問壓力，使得平臺能夠同時處理更多的用戶視頻點播請求。

2.2 技術特點

（1）平臺是一個典型的富互聯(lián)網(wǎng)應用（richinternet application，RIA），RIA的好處在于比用HTML能實現(xiàn)的接口更加健壯，反應更加靈敏，可視化特性更加出色。RIA的實現(xiàn)技術包括Ajax、Flex和Silverlight等，本平臺使用的是Flex技術。Flex結合了音頻、視頻和實時通訊，用戶體驗極佳，具備桌面應用程序的用戶交互感和傳統(tǒng)網(wǎng)絡應用的部署便利性。

（2）平臺開發(fā)堅持跨平臺、跨瀏覽器的特性，使用技術及組件包括Adobe Flex、Apache、PHP、MySQL、Adobe Flash Media Server等，均具備良好跨平臺特性，后臺服務器支持Windows、Linux和Unix等不同操作系統(tǒng)。平臺以純粹的Flash形式展現(xiàn)，具備良好跨瀏覽器特性，只要裝有Flash Player的瀏覽器都能夠正常瀏覽，支持所有主流瀏覽器，如IE、火狐、UC、Chrome等，客戶端支持Windows、Linux等主流操作系統(tǒng)，同樣也支持移動互聯(lián)網(wǎng)以及基于Android、iOS的平板電腦、手機等便攜設備。

（3）平臺中使用到的視頻、音像、文檔、幻燈片、表格、圖形圖像和書籍等統(tǒng)一轉換為flv格式文件，用戶只需要通過瀏覽器就可以在線查看上述各種形式的媒體資源，不需安裝任何其他插件或應用軟件（如Word、Excel、Powerpoint等），充分考慮了客戶端的跨平臺和多樣性。

（4）視頻點播和視頻直播中采用了FMS（Adobe Flash Media Server）流媒體服務器，該技術是主流的視頻傳播實現(xiàn)技術。通過FMS，流媒體文件將通過RTMP協(xié)議向客戶端推送，圖像壓縮率更高，播放流暢清晰。與下載視頻文件到本地后觀看的網(wǎng)絡播放形式相比，流媒體的典型特征是用戶可以邊下載邊觀看，瀏覽速度快，播放中支持拖拽和定位。此外，F(xiàn)MS還具備良好的可擴展能力，可根據(jù)用戶群規(guī)模增加邊緣服務器（edge server）迅速提高訪問能力。

（5）流媒體視頻講解中充分利用了電子黑板軟件，結合數(shù)位板硬件，在多媒體教學結合“板書”講解，既“現(xiàn)代”又“傳統(tǒng)”，讓教師能夠把握教學的主線，學生有充分的消化時間，彌補了多媒體教學中的不足。

（6）設計細節(jié)上注重界面設計，功能分區(qū)清晰、導航明確、操作簡便、提示信息豐富；而Flash的動態(tài)特點可以增強平臺的動感效果，使得顏色搭配賞心悅目、色調(diào)把握得當并以CSS樣式表統(tǒng)一平臺的風格，提高學生的使用興趣。

2.3 功能模塊

平臺目前具備7個模塊，分別是首頁、影音中心、堂件集萃、資源共享、自主探索、優(yōu)秀作品和釋疑解惑，如圖2所示。

1）首頁模塊。

首頁模塊（如圖3所示）是平臺的門面，介紹平臺的目的和特色，展示最新的信息和媒體介紹。首頁分為4個功能區(qū)域：1是新聞區(qū)，用來發(fā)布最新的通知、相關信息、教師布置的作業(yè)等；2是最新媒體資源展示區(qū)；3是平臺的菜單導航區(qū)；4是網(wǎng)絡資源鏈接區(qū)。

2）影音中心模塊。

影音中心模塊（如圖4所示）集中展現(xiàn)平臺中所有的媒體資源，包括flv形式的流媒體視頻，F(xiàn)lash形式的教學堂件、幻燈片，F(xiàn)lash形式的文檔、表格、書籍、代碼和資料，分為3個功能區(qū)域：1是資源類目區(qū)，以樹型結構展示；2是媒體放映區(qū)，支持各種格式的文檔（如圖5所示），也能進行視頻點播和在線視頻直播；3是資源區(qū)，顯示當前類目對應的視頻、幻燈和文檔資源。

3）堂件集萃模塊。

堂件集萃模塊（如圖6所示）以圖像列表方式展現(xiàn)理論課堂教學和案例視頻教學中的堂件，每個堂件均配有標題、所屬類目、內(nèi)容介紹等文字信息。所有堂件都是以Flash的形式展現(xiàn)，支持聲音、動畫、切換等功能（如圖7所示）。

4）資源共享模塊。

資源共享模塊匯集教師和學生提供的電子書、國內(nèi)外經(jīng)典數(shù)據(jù)結構教材等信息資源和學習輔助材料，每個文檔均注明資源名稱、來源、所屬類目、內(nèi)容介紹、版權信息等情況。該模塊以文字列表形式展現(xiàn)，通過點擊單條記錄可在線閱覽相應文檔。所有文檔資料均采用FlashPaper形式提供在線閱讀，不需安裝其他插件或軟件。

5）自主探索模塊。

自主探索模塊提供一些課程設計實踐環(huán)節(jié)要求之外的、富有挑戰(zhàn)性的課題，方便學生開拓思維、勇攀高峰、鍛煉挑戰(zhàn)自我能力，促進學生自學。

6）優(yōu)秀作品模塊。

優(yōu)秀作品模塊提供歷屆學生的優(yōu)秀作品，這些作品均完成得較為出色且富有創(chuàng)新性，具有參考價值，可供廣大學生下載和學習。每個作品都包含作者信息，詳細注明題目要求和設計內(nèi)容，有些還附有教師點評。

7）釋疑解惑模塊。

釋疑解惑模塊（如圖8所示）是師生之間、學生與學生間互助學習的園地，分為3個功能區(qū)域：1區(qū)顯示既往學生提出的問題及教師的答復；2區(qū)是學生向教師提出問題的區(qū)域；3區(qū)提供“中北大學數(shù)據(jù)結構論壇”的鏈接。

3 結語

數(shù)據(jù)結構課程設計輔助教學平臺已在3屆計算機、網(wǎng)絡工程、軟件工程專業(yè)學生的數(shù)據(jù)結構課程設計過程中使用。通過指導教師和每個學生進行一對一答辯的結果來看，學生的課程設計水平有了明顯提高，對數(shù)據(jù)結構的運用更加靈活，思路也更加開闊，達到了建設該輔助教學平臺的初衷。下一步，我們將設計開發(fā)與該平臺對應的微信公眾賬號，使平臺成為師生課余交流的重要途徑。