圖示教學在數據結構與算法教學中的應用研究

摘 要：數據結構與算法是基于計算機程序理論的重要技術基礎，尤其在分析復雜的算法時，其數據結構的算法原理往往具有較高的抽象性，不宜初學者理解學習。另一方面，由于現代軟件開發的門檻較低，數據結構與算法的理論知識必要性遭受到其他第三方軟件的削弱，使得學生無法重視學習這門課程。本文旨在指出數據結構與算法的意義，并淺析圖示教學在期課程中的運用。

關鍵詞：圖示教學；數據結構與算法；應用

一、結構數據與圖示教學的理論概念

1.結構數據與算法的概念本質

結構數據與算法是計算機技術，軟件技術等相關專業的必修基礎課，同時也是程序編寫與操控的基礎之一，其重要性在計算機領域中屬核心內容。它的主要任務是針對計算機中的數據邏輯進行討論以及通過算法實現非數值運算，從本質上來看，數據結構的任務并不復雜，但由于其本身的概念及數據具有多樣性與復雜性的特點，使《結構數據與算法》的課程不易理解。例如數據結構的先修課程《離散數學》中，在討論邏輯結構與運算算法的同時，需考慮到離散結構在計算機程序上的處理，學生很難從直觀的角度理解教學內容。因此在教學實踐過程中，老師需幫助學生利用發散思維模式，理解抽象內容。

結構數據與算法的教學需要教師運用圖文結合等多種方法，引領學生理解并掌握算法的本質。根據資料顯示，人們對于同樣的內容，視頻與圖像的記憶要遠遠高于文字的記憶，教師需要通過圖示教學與可視化教學的方法，提高學生學習積極性，幫助學生掌握抽象理論并運用于實踐中。

2.圖示教學的概念及意義

圖示教學即在理解抽象理論的過程中，通過圖示，圖表等方式幫助教師教學與學生理解的高校教學方法。在中國教育改革中，視覺化教學已代替傳統板書教學方法成為學生掌握知識結構，強化系統知識學習的主要學習方法。通過結合相關文獻與教材可發現，我國的數據結構與算法教育缺乏層次感與立體感，對于深奧的理論講解死板書面化，而圖示教學法可運用可視化原理，靜動化原理，視腦反饋原理等，注重抽象理論的直觀化與系統性，有效提高授課效率與學生學習質量。

圖示教學需要根據課程的特點變換結構內容，教師在設計圖示教案時必須考慮教案的邏輯系統，將教材內容簡明扼要的展現給學生。同時，可根據“遺忘曲線規律”為學生合理安排理論知識的鞏固課程，減輕學生對數據算法學習的壓力。

二、圖示教學在數據結構與算法中的實踐方法

1.圖表化教學

將數據結構圖表化，系統化是圖表化教學貫穿整個教學進程的重點，是以圖表的實用性為媒介，將數據結構與算法的抽象邏輯轉換為具象化數據理論的手段，也被稱為“圖文示意”教學法。在數據結構教學中，通過教師的圖表畫圖將問題的描述更直觀地展現給學生，學生通過“視腦”的分析反饋得出結論，增強其對知識概念的理解記憶。例如使用圖示教學的方法，將最小生成樹算法使用圖片表示，將每個頂點用圈與數字做標注代表城市，而頂點與頂點之間可用直線做連接，表示城市間的距離（即邊），如此一來，通過繪圖可看出若兩頂點間無直線連接，則表示這兩個城市之間不宜搭建線路。

通常在數據結構與算法的第一節課中，圖表式教學在對學生傳達課程的重要性與提高學生學習興趣起到重要作用。

2.思維導圖教學

思維導圖作為發散性思維表達方式，既可呈現知識概述，又可呈現思維過程，是圖示教學的應用中最常使用的方法之一。20世紀60年代的著名心理學家東尼·博贊曾在研究達芬奇的過程中發現他的筆記使用方法是通過不同的圖形連線方式，挖掘出大腦的潛能的。由此，思維導圖便不斷被引入到各個領域，成為一種風靡世界的思維引導方式。它基于對人腦的模擬，將思維碎片由樹狀圖的方式不斷具象化，引導人們對知識的自我構建。

在思維導圖的教學應用當中，教師往往通過課堂預習的方法來要求學生根據自身理解構建思維導圖，并通過學生構建的知識結構導圖了解到學生理解的誤區，幫助老師在講課時更具備針對性。由于數據結構與算法課程的線性結構特點，其授課方式也要求教師在不斷增加的課程內容中建立聯系，對學生不同的思維導向因材施教，將“學”與“教”放到同一水平上，根據問題的求解構造激活學生記憶，增強課堂效率。

3.可視化教學課程建設

教育改革除教學方法的創新之外，還需借助現有教學工具進行課程建設調整，以達到圖示教學在數據結構與算法的教學運用中得以良好發揮。教師可根據自己的教學思路，錄制相關視頻，幫助學生課后復習與總結。視頻課程的教學要求主體明確，符合課程整體架構，這樣的微教學資源能為學生提供有效的學習環境，利于學生通過基礎知識鍛煉高階思維，幫助學生算法訓練模擬。其次，圖示教學也包括在線MOOC課程模式，學生可掌握主動權，根據自身薄弱部分集中學習，打破了傳統灌輸型學習模式的局限。

三、圖示教學在數據結構與算法實踐教學中的成果分析

通過圖示教學在數據結構與算法課程中的探索研究，以及其應用方式可發現，圖示教學在課堂教育中能有效幫助教師梳理計算機算法的知識框架，科學有效的建立計算機算法的教學設計，使學生在圖示的理解下加強數據結構算法的邏輯結構討論，提高教學質量，并將課程化繁為簡，吸引學生主動分析問題，培養學生的發散性思維與邏輯思維，能夠促進學生建立自身的知識框架與理解方式。

四、總結

綜上所述，“教學有法，貴在得法”的教育理念能夠良好的詮釋圖示教學在數據結構與算法教育中運用。數據結構課程在快速發展的計算機軟件行業遭到質疑，其抽象的邏輯理論與教育方法使得學生無法理解，圖示教育法將線性表與算法排序通過圖表的方式展現，讓學生的思想占據主導，從而產生動靜結合的高效學習方法。這種視覺刺激對于抽象的數據結構課程起到輔助作用，從而改善課程，促進學生發展。

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作者簡介：

陳時珍（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院；職務：教師；職稱：中級職稱；學歷：本科；研究方向：計算機。