三維可視化算法教學在程序設計課程中的應用

徐麗娟

摘 要：在高職院校的非計算機專業程序設計課程教學中，算法教學是常見的一種教學形式，它主要是通過計算機來解決問題的，它的抽象性特點是其教學重點也是其難點所在。要解決這一問題，可以采用三維動畫技術和情景教學法相結合的形式，把抽象的算法思想和過程以三維動畫形式來進行演示，使學生更好的理解和掌握程序設計的相關知識。

關鍵詞：三維可視化；程序設計課程；算法教學

程序設計課程的教學實踐具有知識量大、理解層次深以及實踐性強的特點，對于其中的關鍵知識點理解有一定的難度，尤其是算法教學，學生很容易在理解上產生誤區。算法在整個程序設計課程教學中，又是起著關鍵作用的，它是程序設計有效性的保障，那么要使學生更容易理解算法教學，提高學習效率，就可以采用三維可視化教學形式，利用專業的動畫設計軟件，將抽象的算法思想和原理進行形象表達和展示，調動學生的視覺和聽覺，使其學習積極性得到提高，以飽滿的熱情參與到算法教學中。

1 三維可視化算法教學的作用

在高職院校的程序設計課程教學中，教學內容有一定的抽象性，如果只是采用單一的教學形式，學生很難真正理解程序設計的知識要點。把動畫技術靈活應用在程序設計的算法教學中，通過動畫的形式來形象表現出各種算法思想，這樣學生在對算法的理解上就會更為形象和直觀，對不同算法的執行過程有清晰掌握，最重要的是，學生在課后也可以利用網絡課程，借助網絡資源和工具來學習和探索新的算法[ 1 ]。

我們以“VB課程”為例來對三維可視化算法教學的應用進行分析，結合已有的應用案例可以總結出它的應用作用：

首先，對于當前很多高職院校中，非計算機專業學生在對程序設計基礎教學時所存在的算法難問題，提供了一種十分有效的解決方案，它的應用使學生的學習思維有了新的變化，可以通過新的思路來正確理解算法教學的內涵。其次，培養學生的學習興趣和邏輯思維能力。動畫形式可以使算法思想表達更為形象，使學生可以更好的理解，從而增強對算法的認識和學習興趣，同時形象化的演示算法的執行過程，降低了它的理解難度，使學生的思維靈活性得到提升，更具有創新性和探索性。第三，轉變了程序設計課程的教學理念和教學方式。這種獨特的教學方法可以改變原有抽象枯燥的算法課程，學生對于這種算法的印象是生動形象的，會使記憶更為深刻，減少了在理解上的難度，使教學效果更為良好。

2 三維可視化算法的教學實施

2.1 教學資源建設

在對算法基本思想和執行過程熟料掌握的基礎上，可以利用動畫設計軟件設計出形象的三維場景模型，對算法的思想和執行過程形象化表達出，之后再利用專門的軟件來添加相應的字幕予以說明，最后輸出作品。

2.2 對三維動畫技術和程序設計課程進行有機融合

在三維可視化算法動畫制作完成之后，要使它的應用效果最大化發揮，就需要教師對課堂教學的內容和過程進行精心設計，按照課堂的內容進行適時和以恰當的方式將它們和程序設計基礎課程的原有課堂教學資源的基礎上進行有效整合，然后將其應用于教學實踐中。

在課前準備階段，教師要按照編制好的三維可視化算法動畫中的情景合理創設情景故事，之后再把算法思想文字說明以PPT形式進行準備，最后把設計好的三維算法動畫通過鏈接來融入到課堂教學的課件中[ 2 ]。

在正式教學過程中，教師要對所教學的算法知識的必要基礎知識進行溫習，之后順其自然的把之前準備的情景故事引入到教學內容中。例如對于數組排序的算法教學，教師就可以先引導學生對數組的基本知識進行回顧，例如它的含義、數組的輸入和輸出，之后再介紹數組的具體應用，然后再對現實生活中排序的情景故事進行利用，此時就可以充分發揮學生的積極性，進行相關討論，先得到學生的排序方法和排序依據，之后教師再根據學生的意見和方法進行客觀點評，最后再明確排序算法的基本概念，同時利用介紹數組排序常用到的選擇法和冒泡法來對兩種算法和算法思想進行合理排序，在這一過程中可以先采用文字形式來對這兩種算法進行講解，這樣可以使同學對算法思想的含義有一個系統的認識，之后再利用動畫進一步加深記憶和理解，最后掌握算法的基本思想。

2.3 結合學生的建議進行算法完善和優化

在算法課程教學完成之后，還要對學生的學習效果和意見進行調查和總結，之后再對調查的結果進行分析，再對存在的問題進行改進，從而使算法動畫資源更具有可執行性，更能發揮應有的教學效果。

3 總結

高職院校程序設計課程教學具有抽象性特征，采用單一的教學形式和方法很難使學生真正掌握算法教學的內涵和要點，采用三維可視化教學模式，可以通過形象生動的教學形式來調動學生學習興趣，從而提高課堂教學效果。

參考文獻：

[1] 王梅亮.三維可視化算法教學在程序設計課程中的應用研究[J].電腦知識與技術，2014，（14）：3355-3357.

[2] 吳瑰，陶俊.基于VRML和JAVA的計算機圖形學課堂教學中三維可視化算法與實現[J].湖北成人教育學院學報，2011，17（5）：140-143.