多媒體教學在數據結構課程中的應用

和　薇　鄭　鯤

摘要：數據結構是計算機科學與技術專業一門非常重要的專業基礎課，如何上好這門課一直是大家探討的熱門話題。而多媒體課件被廣泛應用于教學之中，在教學工具中擁有獨特的優勢和地位。如何讓二者更好地結合，既能凸現多媒體課件的優點，又能解決數據結構課程難學難教的問題?作者在多年教學工作的基礎上，在精品課程的建設過程中，總結了一些心得和體會。

關鍵詞：數據結構；算法；多媒體教學

中圖分類號：G642文獻標識碼：B文章編號：1672-5913(2009)04-0120-02

數據結構課程是計算機科學與技術專業一門十分重要的專業基礎課，在整個課程體系中處于承上啟下的核心地位，它一方面是離散數學、高級程序設計語言、面向對象程序設計等課程的后續課程，要繼續深化這些基礎課程中學到的基本技術和方法；另一方面是操作系統、編譯原理、數據庫等專業課的先修課程，要為高年級專業課的學習奠定堅實的理論與實踐基礎。而且這門課程理論和實踐并重，既要求掌握基本的數據結構及其算法，又要求將其熟練應用于解決實際問題之中，以提高學生的軟件設計能力和動手能力。很多高校都把數據結構列為考研必考科目，因為它考察的是學生軟件開發方面的綜合能力，很多企業在招工的時候也加入了這個環節的測試。面對這樣一門重要的課程，歷屆學生在學習中起來卻往往不能把握其實質，感到它枯燥難懂，無從下手，結果一學期下來理論知識掌握膚淺，動手能力也沒能得到提高，使得數據結構課程不能起到它應有的作用。因此，找到一種好的教學方法，不斷提高教師的教學水平就顯得尤為重要。

1數據結構課程的特點

從教學環節上看，數據結構課程一般安排在大學二年級，這一階段的學生對計算機只是剛剛入門，運用高級程序設計語言只能開發比較簡單的程序，還沒有達到熟練掌握的程度。以我院為例，數據結構的先修課程之一是c語言，所以采用C語言作為開發工具，但是學生在閱讀算法的過程中，尤其是對掌握不夠精準的指針部分遇到了極大的問題，而數據結構中的大部分算法又恰恰使用到了指針。

從教學內容上看，數據結構課程內容非常豐富，講述了表、樹、圖等主要數據結構的定義及其算法描述和算法分析，概念多且比較抽象、難于理解，算法多且都用類C進行描述，一機調試時需轉化為程序設計語言方可通過，既強調理論知識的學習又注重編程能力的操作。

2多媒體課件的特點

隨著計算機技術的發展，計算機在教育領域的應用日漸廣泛，在教育部的大力倡導下，全國各高校都積極推行了多媒體教學。教學實踐表明，正確運用多媒體教學手段，可以在很大程度上提升教學水平，提高教學質量。通過多媒體對感官的作用，可以輔助課堂教學中抽象的、微觀的概念或過程的描述，提高學生的認知能力，可以以更加新穎獨特的形式，提高學生的學習興趣，同時也大大提高了課堂教學的信息量。

3利用多媒體課件進行數據結構課程的教學

利用多媒體課件的優點，結合數據結構課程的特點，在進行教學設計時應從以下幾個方面考慮：

3.1教學信息組織與結構設計

從認知心理學的角度來看，主體對信息的加工過程是從不斷的接受信息開始的，在工作中不斷的將詞的“節點”聯結起來形成新的命題，從而實現“解碼”。在沒有任務的自然狀態下加工信息，記憶效果服從“趨中效應”，而在明確任務的前提下，記憶效果服從“首尾效應”。

在利用多媒體設計數據結構課件的時候就可以根據這一特點，在每一章節開始的時候明確教學重點或知識點，讓學生有確定的學習目標和學習任務，然后根據記憶保持效果規律安排教學內容。這樣做的另一個好處是，在多媒體教學課堂信息量大的前提下，可以有效避免學生有聽課抓不住重點的感覺。

3.2抽象概念的形象化設計

數據結構課程和數學聯系緊密，很多概念及定理比較抽象，這時可以結合多媒體豐富的表現手法，突出教學內容中已有的具新穎特性的信息和對學生情緒有正面激勵作用的信息。比如在講隊列的時候，結合醫院排隊就診、食堂排隊打飯等例子就八隊、出隊的靜態圖形或數據移動的動畫效果進行講解，啟發學生從中抽象出隊列的特點，加深理解，“先知其用再知其理”是很容易被學生接受的。

其次，運用多媒體高效的集成環境，運用色彩，動畫等技術方法，將教學內容中重點但難于理解的關鍵詞句、概念、原理等與其它信息區別開來。生動的視覺表象可啟動學生的情緒機制，有利于知識的內化與深化。

另外，利用多媒體的超鏈接技術，可以使本來是平面展現的知識結構變得立體化，使各知識點之間的上下位概念關系、從屬關系、并列關系等層次清晰的反映出來。比如在算法中反復出現了對于存儲空間的動態分配問題，為了使學生更靈活的運用指針，可利用鏈接復習高級語言程序設計中關于malloc和free的使用，或者面向對象程序設計語言中關于new和delete的使用。擺脫這些基礎問題的困擾，使學生能夠更快的了解算法的含義。再比如講到某處時，還可以鏈接引入后續的部分內容，再把學生的視線拉回到所講內容，讓學生學會帶著問題學習。用這種方式，學生能自主靈活的學習，學習順序可根據需要任意改變，以時間和空間為主要線索反映知識的結構。

3.3算法的動態演示設計

算法的難于理解和實現往往是學生感覺數據結構難學的一個重要原因，以嚴蔚敏清華版教材為例，全書涉及到的各種算法有近百例，課堂中用來精講或驗證的算法也有五、六十例，由于學生對高級程序設計語言的運用不夠熟練，所以在學習起來有畏難情緒，從而導致學習熱情不高，或因為程序多次調試不成功而失去學習興趣。另外教師在課堂上大段的講解算法也容易造成課堂氣氛不活躍，學生積極性不高的局面?；A好思維敏捷的學生能夠跟得上教師的節奏，而基礎薄弱的學生很容易因為聽不懂而放棄。

這時就可以充分利用多媒體課件靈活、動態、可交互、可重復的優點，創造圖解使用圖示，降低理解問題的復雜性。比如在講解二叉樹的建樹操作中，在學生對遞歸調用掌握比較模糊的情況下，可以按照算法的執行順序，一邊動態演示從根節點出發建立每一個葉子節點，而后連接到根節點左右子樹的過程，一邊輔以動態棧演示中間的變化過程。使學生暫時擺脫代碼的約束，很形象的了解算法所表示的內容，待有直觀的感受后再來理解算法。

3.4板書+多媒體的教學設計

現代教學模式強調，教師是教學活動的主導，學生是教學活動的主體，所以在運用多媒體進行課程教學的過程中要充分體現教師和學生的這種教和學的關系。盡管多媒體技術有諸多的優點，在課堂教學中也不能一味的依賴多媒體課件，教師是知識傳授者，而不是課件的播放者。尤其是在數據結構的講授過程中，算法中核心代碼的提出，關鍵點的強調，如果恰當的結合板書會起到事半功倍的效果。比如在進行二叉樹性質的介紹中，這些性質的證明過程往往是很多計算題的解題過程，如果在用屏幕顯示出結果的基礎上，結合板書帶領學生進行推導，就會使學生更加主動的參與驗證，理清思路，從而加深理解和記憶。“眼過十遍不如手過一遍”就是這個道理。

另外，適當的利用板書，可以使學生從緊張的瀏覽大容量信息的視覺疲勞中暫時解脫出來，調整節奏，有時間來思考教師提出的問題，變被動接受為主動思考。

3.5多媒體課件風格的設計

運用多媒體課件進行教學的目的是輔助教學，利用感官的刺激，調動學生的積極性，激發學生的學習興趣。但是這也要掌握一個度，比如不能把課件制作的色彩過于豐富，圖片和動畫運用的花里胡哨，或者插入華而不實的聲音效果，這樣非但不會幫助教學，還會喧賓奪主，分散學生的注意力。教學信息應該很藝術、很和諧、很科學地包含于多媒體課件內部，從字體字號的選擇，到前景背景顏色的設置，再到每一個技術技巧的運用，都要圍繞著教學內容來設計。

4結語

《學記》中說：“君子之教，喻也。道而弗牽，強而弗抑，開而弗達”，而多媒體技術在教學中的正確運用恰好可以起到錦上添花的作用，能更好的激發學生的學習興趣，使學生不畏難、有勇氣去克服困難；同時明確教學目的，使學生掌握正確的學習方法。當然，將多媒體教學合理地運用于數據結構課程決不是一件容易做到的事，還需要經過長時間的不斷完善和提高，這對每一位從事計算機教學的教師都提出了更高的要求。