圖示教學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘 要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法是基于計(jì)算機(jī)程序理論的重要技術(shù)基礎(chǔ)，尤其在分析復(fù)雜的算法時(shí)，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法原理往往具有較高的抽象性，不宜初學(xué)者理解學(xué)習(xí)。另一方面，由于現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)的門(mén)檻較低，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的理論知識(shí)必要性遭受到其他第三方軟件的削弱，使得學(xué)生無(wú)法重視學(xué)習(xí)這門(mén)課程。本文旨在指出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的意義，并淺析圖示教學(xué)在期課程中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：圖示教學(xué)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法；應(yīng)用

一、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與圖示教學(xué)的理論概念

1.結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與算法的概念本質(zhì)

結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與算法是計(jì)算機(jī)技術(shù)，軟件技術(shù)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的必修基礎(chǔ)課，同時(shí)也是程序編寫(xiě)與操控的基礎(chǔ)之一，其重要性在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中屬核心內(nèi)容。它的主要任務(wù)是針對(duì)計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)邏輯進(jìn)行討論以及通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)非數(shù)值運(yùn)算，從本質(zhì)上來(lái)看，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的任務(wù)并不復(fù)雜，但由于其本身的概念及數(shù)據(jù)具有多樣性與復(fù)雜性的特點(diǎn)，使《結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與算法》的課程不易理解。例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的先修課程《離散數(shù)學(xué)》中，在討論邏輯結(jié)構(gòu)與運(yùn)算算法的同時(shí)，需考慮到離散結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)程序上的處理，學(xué)生很難從直觀(guān)的角度理解教學(xué)內(nèi)容。因此在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，老師需幫助學(xué)生利用發(fā)散思維模式，理解抽象內(nèi)容。

結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與算法的教學(xué)需要教師運(yùn)用圖文結(jié)合等多種方法，引領(lǐng)學(xué)生理解并掌握算法的本質(zhì)。根據(jù)資料顯示，人們對(duì)于同樣的內(nèi)容，視頻與圖像的記憶要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于文字的記憶，教師需要通過(guò)圖示教學(xué)與可視化教學(xué)的方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生掌握抽象理論并運(yùn)用于實(shí)踐中。

2.圖示教學(xué)的概念及意義

圖示教學(xué)即在理解抽象理論的過(guò)程中，通過(guò)圖示，圖表等方式幫助教師教學(xué)與學(xué)生理解的高校教學(xué)方法。在中國(guó)教育改革中，視覺(jué)化教學(xué)已代替?zhèn)鹘y(tǒng)板書(shū)教學(xué)方法成為學(xué)生掌握知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化系統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)的主要學(xué)習(xí)方法。通過(guò)結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)與教材可發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教育缺乏層次感與立體感，對(duì)于深?yuàn)W的理論講解死板書(shū)面化，而圖示教學(xué)法可運(yùn)用可視化原理，靜動(dòng)化原理，視腦反饋原理等，注重抽象理論的直觀(guān)化與系統(tǒng)性，有效提高授課效率與學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。

圖示教學(xué)需要根據(jù)課程的特點(diǎn)變換結(jié)構(gòu)內(nèi)容，教師在設(shè)計(jì)圖示教案時(shí)必須考慮教案的邏輯系統(tǒng)，將教材內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要的展現(xiàn)給學(xué)生。同時(shí)，可根據(jù)“遺忘曲線(xiàn)規(guī)律”為學(xué)生合理安排理論知識(shí)的鞏固課程，減輕學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)算法學(xué)習(xí)的壓力。

二、圖示教學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法中的實(shí)踐方法

1.圖表化教學(xué)

將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖表化，系統(tǒng)化是圖表化教學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)進(jìn)程的重點(diǎn)，是以圖表的實(shí)用性為媒介，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的抽象邏輯轉(zhuǎn)換為具象化數(shù)據(jù)理論的手段，也被稱(chēng)為“圖文示意”教學(xué)法。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中，通過(guò)教師的圖表畫(huà)圖將問(wèn)題的描述更直觀(guān)地展現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)“視腦”的分析反饋得出結(jié)論，增強(qiáng)其對(duì)知識(shí)概念的理解記憶。例如使用圖示教學(xué)的方法，將最小生成樹(shù)算法使用圖片表示，將每個(gè)頂點(diǎn)用圈與數(shù)字做標(biāo)注代表城市，而頂點(diǎn)與頂點(diǎn)之間可用直線(xiàn)做連接，表示城市間的距離（即邊），如此一來(lái)，通過(guò)繪圖可看出若兩頂點(diǎn)間無(wú)直線(xiàn)連接，則表示這兩個(gè)城市之間不宜搭建線(xiàn)路。

通常在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的第一節(jié)課中，圖表式教學(xué)在對(duì)學(xué)生傳達(dá)課程的重要性與提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣起到重要作用。

2.思維導(dǎo)圖教學(xué)

思維導(dǎo)圖作為發(fā)散性思維表達(dá)方式，既可呈現(xiàn)知識(shí)概述，又可呈現(xiàn)思維過(guò)程，是圖示教學(xué)的應(yīng)用中最常使用的方法之一。20世紀(jì)60年代的著名心理學(xué)家東尼·博贊曾在研究達(dá)芬奇的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)他的筆記使用方法是通過(guò)不同的圖形連線(xiàn)方式，挖掘出大腦的潛能的。由此，思維導(dǎo)圖便不斷被引入到各個(gè)領(lǐng)域，成為一種風(fēng)靡世界的思維引導(dǎo)方式。它基于對(duì)人腦的模擬，將思維碎片由樹(shù)狀圖的方式不斷具象化，引導(dǎo)人們對(duì)知識(shí)的自我構(gòu)建。

在思維導(dǎo)圖的教學(xué)應(yīng)用當(dāng)中，教師往往通過(guò)課堂預(yù)習(xí)的方法來(lái)要求學(xué)生根據(jù)自身理解構(gòu)建思維導(dǎo)圖，并通過(guò)學(xué)生構(gòu)建的知識(shí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)圖了解到學(xué)生理解的誤區(qū)，幫助老師在講課時(shí)更具備針對(duì)性。由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程的線(xiàn)性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其授課方式也要求教師在不斷增加的課程內(nèi)容中建立聯(lián)系，對(duì)學(xué)生不同的思維導(dǎo)向因材施教，將“學(xué)”與“教”放到同一水平上，根據(jù)問(wèn)題的求解構(gòu)造激活學(xué)生記憶，增強(qiáng)課堂效率。

3.可視化教學(xué)課程建設(shè)

教育改革除教學(xué)方法的創(chuàng)新之外，還需借助現(xiàn)有教學(xué)工具進(jìn)行課程建設(shè)調(diào)整，以達(dá)到圖示教學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的教學(xué)運(yùn)用中得以良好發(fā)揮。教師可根據(jù)自己的教學(xué)思路，錄制相關(guān)視頻，幫助學(xué)生課后復(fù)習(xí)與總結(jié)。視頻課程的教學(xué)要求主體明確，符合課程整體架構(gòu)，這樣的微教學(xué)資源能為學(xué)生提供有效的學(xué)習(xí)環(huán)境，利于學(xué)生通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)鍛煉高階思維，幫助學(xué)生算法訓(xùn)練模擬。其次，圖示教學(xué)也包括在線(xiàn)MOOC課程模式，學(xué)生可掌握主動(dòng)權(quán)，根據(jù)自身薄弱部分集中學(xué)習(xí)，打破了傳統(tǒng)灌輸型學(xué)習(xí)模式的局限。

三、圖示教學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)踐教學(xué)中的成果分析

通過(guò)圖示教學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程中的探索研究，以及其應(yīng)用方式可發(fā)現(xiàn)，圖示教學(xué)在課堂教育中能有效幫助教師梳理計(jì)算機(jī)算法的知識(shí)框架，科學(xué)有效的建立計(jì)算機(jī)算法的教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在圖示的理解下加強(qiáng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法的邏輯結(jié)構(gòu)討論，提高教學(xué)質(zhì)量，并將課程化繁為簡(jiǎn)，吸引學(xué)生主動(dòng)分析問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維與邏輯思維，能夠促進(jìn)學(xué)生建立自身的知識(shí)框架與理解方式。

四、總結(jié)

綜上所述，“教學(xué)有法，貴在得法”的教育理念能夠良好的詮釋圖示教學(xué)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教育中運(yùn)用。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)軟件行業(yè)遭到質(zhì)疑，其抽象的邏輯理論與教育方法使得學(xué)生無(wú)法理解，圖示教育法將線(xiàn)性表與算法排序通過(guò)圖表的方式展現(xiàn)，讓學(xué)生的思想占據(jù)主導(dǎo)，從而產(chǎn)生動(dòng)靜結(jié)合的高效學(xué)習(xí)方法。這種視覺(jué)刺激對(duì)于抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程起到輔助作用，從而改善課程，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

陳時(shí)珍（1982.07—），性別：女；籍貫：廣東省肇慶市；工作單位：廣東省肇慶市技師學(xué)院；職務(wù)：教師；職稱(chēng)：中級(jí)職稱(chēng)；學(xué)歷：本科；研究方向：計(jì)算機(jī)。