基于Flash動畫演示的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》在線開放教學(xué)資源建設(shè)與共享研究

姚婷婷

【摘要】本文分析了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)過程中存在問題的原因。并根據(jù)分析結(jié)果有針對性地提出了開發(fā)基于基于Flash動畫演示的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》在線開放教學(xué)資源的解決方案。

【關(guān)鍵詞】《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》 ?Flash動畫 ?教學(xué)資源建設(shè)

【中圖分類號】G64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2015）11-0041-01

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系中處于承上啟下的核心地位。該課程試圖讓學(xué)生深刻理解數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表現(xiàn)、存儲形式以及操作模式，進(jìn)而讓學(xué)生掌握如何利用計(jì)算機(jī)解決一些簡單的實(shí)際問題（排序、尋找最短路徑等）。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將深刻理解數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示以及相關(guān)操作，邏輯思維能力以及分析解決問題的能力進(jìn)一步加強(qiáng)。該課程的最優(yōu)結(jié)果是，學(xué)生能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)社會中的問題進(jìn)行分析，根據(jù)自身對待解決問題和計(jì)算機(jī)內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制的理解就該問題進(jìn)行計(jì)算機(jī)內(nèi)部建模。

但一直以來，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是歷屆計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生反映最難聽懂的課程之一。從本校該課程考試成績的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，及格率在55%到65%之間徘徊，優(yōu)秀率基本都在個位數(shù)。從該課程在整個課程體系中的地位來看，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》將是各種操作型軟件平臺以及程序開發(fā)類平臺的重要基礎(chǔ)，對學(xué)生的專業(yè)可塑度將有深遠(yuǎn)影響。鑒于上述情況，計(jì)算機(jī)專業(yè)教師試圖從教學(xué)方法和手段、教學(xué)資源等幾個方面做了諸多教學(xué)改革的嘗試，收到了一定的效果，但本課題組認(rèn)為隨著隨著多媒體技術(shù)的不斷推陳出新，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門課程的教學(xué)改革也不能停止向前探索。

基于多年一線《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可知，學(xué)生學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》的難點(diǎn)分為兩個部分。

第一部分是邏輯層面的內(nèi)容。即學(xué)生需要理解數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的常用表現(xiàn)和組織形式，這一部分可以完全脫離先導(dǎo)語言層面來教學(xué)。然而，從認(rèn)知規(guī)律來講，這部分的難點(diǎn)在于學(xué)生從未接觸甚至想象過關(guān)于數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的組織形式問題（工程化的問題）。這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時內(nèi)存于用戶是一個無法觀察的黑匣子，人們對它的詳細(xì)運(yùn)作一無所知。因此，本文認(rèn)為，可以試圖通過簡潔而直觀的畫面引導(dǎo)學(xué)生逐步接受計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)組織形式，以期從根本上降低《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程理解的抽象程度。所以，計(jì)劃編制一套flash動畫集，該動畫集將解決學(xué)生對計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操作沒有直觀印象的難點(diǎn)。學(xué)生在腦海里面有了連續(xù)的動畫畫面，便于學(xué)生透徹理解并掌握程序。

第二部分是利用先導(dǎo)程序語言表達(dá)程序邏輯的問題。在很多關(guān)于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的教改課題中都關(guān)注了先導(dǎo)程序語言的問題（尤其是C語言中結(jié)構(gòu)體、指針）。在那些教改課題中，都強(qiáng)調(diào)了先導(dǎo)程序語言問題對學(xué)校《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的重要性。然而本文發(fā)現(xiàn)，在C語言掌握得比較好的學(xué)生也存在程序語言的表達(dá)的問題。仔細(xì)分析這種現(xiàn)象可以得出除了邏輯上的問題之外，還需要對使用程序語言的能力進(jìn)一步強(qiáng)化的結(jié)論。針對這個問題，在編制的flash動畫中，將以循序漸進(jìn)的方式將程序與內(nèi)存變化聯(lián)動。這樣，學(xué)生就能觀察程序控制著內(nèi)存中數(shù)據(jù)的變化過程，尤其是在復(fù)雜嵌套的循環(huán)過程中，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)變化，將是引導(dǎo)學(xué)生理解每一句程序語言功能的深刻體驗(yàn)。在《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中，如果程序出錯，學(xué)生在邏輯清楚的前提下，觀看flash動畫觀察內(nèi)存隨著程序語句的變化而變化，這將是一個神奇的溫故知新、舉一反三的過程，將語言課中學(xué)習(xí)的規(guī)則完美表現(xiàn)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程中的邏輯過程。

關(guān)于《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程改革的探索從來就沒有停止過。本課題組認(rèn)為先行者們的教學(xué)改革大致可以分為兩類：

第一類著眼于強(qiáng)調(diào)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程與其先導(dǎo)語言課的關(guān)系，夯實(shí)語言基礎(chǔ)以便促進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。此類改革，調(diào)整附加學(xué)習(xí)先導(dǎo)語言課中與《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》聯(lián)系緊密的章節(jié)的內(nèi)容以及延長實(shí)踐時間。然而本課題組認(rèn)為，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程并不是語言課程的延伸，應(yīng)該在先導(dǎo)語言課程里面所解決的問題，不應(yīng)該再次強(qiáng)調(diào);況且，夯實(shí)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的先導(dǎo)語言課的基礎(chǔ)也不能從根本上解決學(xué)生該門課程學(xué)校效果不好的問題——邏輯層面的問題未解決。《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的核心問題應(yīng)該是理解現(xiàn)實(shí)社會中的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的投影。所以，掌握現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)與組織形式，以及基于某種組織形式上的數(shù)據(jù)操作，才是重點(diǎn)。先導(dǎo)語言課只是一種具體語言外化形式，就如語言與思想之間的關(guān)系。正如，一個會寫漢字，會寫優(yōu)美句子的人，卻不一定能夠?qū)懗鼋Y(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，言之有物的文章是一個道理。

第二類可以歸納為面向CDIO的教學(xué)改革，即“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作”。它的指導(dǎo)思想是：以誠信、職業(yè)道德培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以工程設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)個體能力（包括終生學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力）、團(tuán)隊(duì)能力和系統(tǒng)的適應(yīng)于調(diào)控能力為主要目標(biāo)，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。筆者認(rèn)為，該類方法以工程為驅(qū)動，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)效果是不可詬病的。但，學(xué)生如果沒有經(jīng)過專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，掌握必備的基礎(chǔ)知識和技能，是沒有辦法完成以工程為單位的學(xué)習(xí)目標(biāo)的。正如一個還走都走不穩(wěn)的孩子，你安排其去打醬油，任務(wù)雖小，但對于蹣跚學(xué)步的孩子，但太過于高大上而失去實(shí)際意義。

綜上，本文提出根據(jù)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程自身特點(diǎn)，編制配有合理劇情的flash動畫，將數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示、組織形式以及各經(jīng)典算法執(zhí)行的內(nèi)存改變透明化，讓學(xué)生在動畫劇情中直觀領(lǐng)會。通過這種方式，以期對學(xué)生的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》學(xué)習(xí)過程有所幫助。

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