图示教学在数据结构与算法教学中的应用研究

摘 要：数据结构与算法是基于计算机程序理论的重要技术基础，尤其在分析复杂的算法时，其数据结构的算法原理往往具有较高的抽象性，不宜初学者理解学习。另一方面，由于现代软件开发的门槛较低，数据结构与算法的理论知识必要性遭受到其他第三方软件的削弱，使得学生无法重视学习这门课程。本文旨在指出数据结构与算法的意义，并浅析图示教学在期课程中的运用。

关键词：图示教学；数据结构与算法；应用

一、结构数据与图示教学的理论概念

1.结构数据与算法的概念本质

结构数据与算法是计算机技术，软件技术等相关专业的必修基础课，同时也是程序编写与操控的基础之一，其重要性在计算机领域中属核心内容。它的主要任务是针对计算机中的数据逻辑进行讨论以及通过算法实现非数值运算，从本质上来看，数据结构的任务并不复杂，但由于其本身的概念及数据具有多样性与复杂性的特点，使《结构数据与算法》的课程不易理解。例如数据结构的先修课程《离散数学》中，在讨论逻辑结构与运算算法的同时，需考虑到离散结构在计算机程序上的处理，学生很难从直观的角度理解教学内容。因此在教学实践过程中，老师需帮助学生利用发散思维模式，理解抽象内容。

结构数据与算法的教学需要教师运用图文结合等多种方法，引领学生理解并掌握算法的本质。根据资料显示，人们对于同样的内容，视频与图像的记忆要远远高于文字的记忆，教师需要通过图示教学与可视化教学的方法，提高学生学习积极性，帮助学生掌握抽象理论并运用于实践中。

2.图示教学的概念及意义

图示教学即在理解抽象理论的过程中，通过图示，图表等方式帮助教师教学与学生理解的高校教学方法。在中国教育改革中，视觉化教学已代替传统板书教学方法成为学生掌握知识结构，强化系统知识学习的主要学习方法。通过结合相关文献与教材可发现，我国的数据结构与算法教育缺乏层次感与立体感，对于深奥的理论讲解死板书面化，而图示教学法可运用可视化原理，静动化原理，视脑反馈原理等，注重抽象理论的直观化与系统性，有效提高授课效率与学生学习质量。

图示教学需要根据课程的特点变换结构内容，教师在设计图示教案时必须考虑教案的逻辑系统，将教材内容简明扼要的展现给学生。同时，可根据“遗忘曲线规律”为学生合理安排理论知识的巩固课程，减轻学生对数据算法学习的压力。

二、图示教学在数据结构与算法中的实践方法

1.图表化教学

将数据结构图表化，系统化是图表化教学贯穿整个教学进程的重点，是以图表的实用性为媒介，将数据结构与算法的抽象逻辑转换为具象化数据理论的手段，也被称为“图文示意”教学法。在数据结构教学中，通过教师的图表画图将问题的描述更直观地展现给学生，学生通过“视脑”的分析反馈得出结论，增强其对知识概念的理解记忆。例如使用图示教学的方法，将最小生成树算法使用图片表示，将每个顶点用圈与数字做标注代表城市，而顶点与顶点之间可用直线做连接，表示城市间的距离（即边），如此一来，通过绘图可看出若两顶点间无直线连接，则表示这两个城市之间不宜搭建线路。

通常在数据结构与算法的第一节课中，图表式教学在对学生传达课程的重要性与提高学生学习兴趣起到重要作用。

2.思维导图教学

思维导图作为发散性思维表达方式，既可呈现知识概述，又可呈现思维过程，是图示教学的应用中最常使用的方法之一。20世纪60年代的著名心理学家东尼·博赞曾在研究达芬奇的过程中发现他的笔记使用方法是通过不同的图形连线方式，挖掘出大脑的潜能的。由此，思维导图便不断被引入到各个领域，成为一种风靡世界的思维引导方式。它基于对人脑的模拟，将思维碎片由树状图的方式不断具象化，引导人们对知识的自我构建。

在思维导图的教学应用当中，教师往往通过课堂预习的方法来要求学生根据自身理解构建思维导图，并通过学生构建的知识结构导图了解到学生理解的误区，帮助老师在讲课时更具备针对性。由于数据结构与算法课程的线性结构特点，其授课方式也要求教师在不断增加的课程内容中建立联系，对学生不同的思维导向因材施教，将“学”与“教”放到同一水平上，根据问題的求解构造激活学生记忆，增强课堂效率。

3.可视化教学课程建设

教育改革除教学方法的创新之外，还需借助现有教学工具进行课程建设调整，以达到图示教学在数据结构与算法的教学运用中得以良好发挥。教师可根据自己的教学思路，录制相关视频，帮助学生课后复习与总结。视频课程的教学要求主体明确，符合课程整体架构，这样的微教学资源能为学生提供有效的学习环境，利于学生通过基础知识锻炼高阶思维，帮助学生算法训练模拟。其次，图示教学也包括在线MOOC课程模式，学生可掌握主动权，根据自身薄弱部分集中学习，打破了传统灌输型学习模式的局限。

三、图示教学在数据结构与算法实践教学中的成果分析

通过图示教学在数据结构与算法课程中的探索研究，以及其应用方式可发现，图示教学在课堂教育中能有效帮助教师梳理计算机算法的知识框架，科学有效的建立计算机算法的教学设计，使学生在图示的理解下加强数据结构算法的逻辑结构讨论，提高教学质量，并将课程化繁为简，吸引学生主动分析问题，培养学生的发散性思维与逻辑思维，能够促进学生建立自身的知识框架与理解方式。

四、总结

综上所述，“教学有法，贵在得法”的教育理念能够良好的诠释图示教学在数据结构与算法教育中运用。数据结构课程在快速发展的计算机软件行业遭到质疑，其抽象的逻辑理论与教育方法使得学生无法理解，图示教育法将线性表与算法排序通过图表的方式展现，让学生的思想占据主导，从而产生动静结合的高效学习方法。这种视觉刺激对于抽象的数据结构课程起到辅助作用，从而改善课程，促进学生发展。

参考文献：

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[3]吴英杰，王一蕾，王晓东.面向问题求解的实践教学模式——“算法与数据结构”实践教学改革[J].计算机教育，2015，07：29-31.

作者简介：

陈时珍（1982.07—），性别：女；籍贯：广东省肇庆市；工作单位：广东省肇庆市技师学院；职务：教师；职称：中级职称；学历：本科；研究方向：计算机。