“数据结构”虚拟课堂的设计与实现.doc

“数据结构”虚拟课堂的设计与实现 　　摘要:“数据结构”是软件专业课程中难教、难学的一门课程,本文针对高职学生特点,设计实现了用于辅助教学的虚拟课堂,重点探讨了Authorware动画的实现、Agent的加入和Java中的多线程技术。 　　关键词:数据结构;虚拟课堂;Agent;多线程 　　中图分类号:G642文献标识码:B 　　 　　1引言 　　 　　“数据结构”课程是计算机学科非常重要的专业理论课程。这在ACM多次提出的计算机课程建议报告书中得到了充分体现。通过本课程的学习,使学生掌握如何把现实世界的客观问题变换为在计算机内的表示形式;学会组织数据、选择算法、养成良好的程序设计风格;提高逻辑思维和抽象思维的能力,为以后有关的计算机课程的学习和从事软件开发奠定坚实的基础。 　　不同层次的院校,根据要求不同,在“数据结构”课程教学的侧重点上有所分别,针对高职学生,主要是培养学生算法的应用能力,所以在教学内容选择上,应以“理论够用,广而不深”为原则;教学方法的选择上,注重培养学生对理论成果的应用能力;教学手段上尽可能生动形象,帮助学生理解掌握概念理论。 　　为了达到上述要求,仅仅通过课堂上的传统方式讲解数据结构,教学上存在难度,学生也容易失去兴趣。多媒体课件是计算机多媒体技术在教育领域中应用的典型范例,本文针对高职学生的特点,尝试使用多媒体技术构建一个学生能够自主学习的虚拟课堂,帮助学习、理解和巩固这些算法。 　　 　　2系统设计 　　 　　2.1虚拟课堂设计思想 　　虚拟课堂主要由自主学习环境和算法交互环境两部分组成,其中自主学习环境主要是让学生进行算法的自学习,以讲解和演示为主;算法交互环境提供学生动态产生数据,学习和验证算法,交互性要求高,所以采用Java语言实现。如图1所示。 　　 　　2.1.1自主学习环境 　　该环境对用户的交互性要求不高,所以针对这部分内容,系统使用Authorware软件进行制作,在算法的教学过程中,采用“实例引入→动画演示→实战练兵”的教学模式,由浅入深,并由特殊到一般的方式辅助学生学习算法本质,并利用Microsoft Agent技术构建的Merlin老师,在教学过程中指导学生进行算法的学习。每个算法的教学按照上述模式进行自主学习。如图2所示。 　　“实例引入”模块主要通过一个实例演示算法的操作过程;并在演示过程中,讲解算法的主要思想;“算法思想”通过对“实例引入”的学习,通过归纳、总结的方式表达出该算法的思想;“动画演示”模块通过动画技术和程序可视化相结合技术,将宏观的运行和微观的算法执行相对照,理解算法程序的代码;“实战练兵”模块通过互动的方式测试前面阶段学习的基本算法知识;“交互环境”模块主要是算法的运行的可视化环境,在该环境下,学生能够利用该工具互动加强算法的理解,并能检测自己对算法的掌握程度。 　　 　　在以上模块中“课程导入”、“实例引入”、“算法思想”、“动画演示”、“实战练兵”几个模块都是采用递进的方式组织教学内容,以讲授为主,主要以声音、动画等形式展现教学内容,同学可以按照上面的组织过程进行学习,也可以自己根据自己的进度,选择相应的模块进行学习。 　　2.1.2算法交互环境 　　在该环境中,采用程序可视化和动画动态演示技术相结合的手段来演示算法的运行,对于算法本质的理解有积极作用,辅助教师进行课堂的算法教学,并提供测试环境,并能根据测试的数据,产生正确演示效果。 　　(1) 二叉树前、中、后序遍历演示界面 　　在上面环境中,遍历演示主要由三块组成,画板区、代码显示区和演示提示区。其中画板区显示遍历的动态效果,代码显示区显示代码的同步执行情况,演示提示区显示遍历过程中关键性的提示信息。用户可以随机建立一个二叉树,并能调节演示的速度,如图3所示。 　　 　　(2) 二叉树前、中、后序遍历演测试界面 　　通过点击1号按钮开始进行测试,点击初始数据按钮,能够在手动建树区域进行二叉树的建立,在答案区域,选择前、中或后序遍历中的一种,然后在编辑框内输入响应遍历的结果,结点与结点间用英文状态下的逗号隔开,单击检验数据按钮,检验输入的答案是否正确,并给予相应的提示,单击正确数据按钮,程序进入演示状态。 　　2.2系统功能和特点 　　2.2.1交互性强的人机交互界面 　　系统的特点是:较强的交互能力、动态的算法演示、形象的图形设计、充分应用动画和色彩体现算法的细节、运用Microsoft Agent充当课件的虚拟教师,贯彻教学策略,增加学习的兴趣,突出教学内容的重点。 　　2.2.2程序可视化和动画动态演示技术相结合 　　使教师脱离黑板和粉笔,采用程序可视化和动画动态演示技术相结合的手段来演示算法的执行过程,对于算法本质的理解有积