數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多媒體教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)

摘 要：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是大學(xué)本科計(jì)算機(jī)教育中的一門核心課程，對(duì)奠定學(xué)生的計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)具有重要的意義。隨著信息時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的面對(duì)面教育方式開始顯得力不從心，因此結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)特點(diǎn)以及現(xiàn)代教育發(fā)展的新趨勢(shì)，設(shè)計(jì)開發(fā)了本門課程的多媒體教學(xué)軟件。目的在于滿足教師課堂教學(xué)或者學(xué)生課下自學(xué)時(shí)的不同需求。本論文主要包括教學(xué)平臺(tái)方案的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，介紹了整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的思路和所用到的技術(shù)，整個(gè)軟件系統(tǒng)以.NET平臺(tái)下的WPF為編程語(yǔ)言，與ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，體現(xiàn)了交互性的原則，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)制作了大量的交互性實(shí)驗(yàn)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。軟件系統(tǒng)具備安全、穩(wěn)定、安裝便捷的特點(diǎn)。教師和學(xué)生都可以很方便的利用本軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；多媒體教學(xué)軟件；.NET；WPF；ACCESS

中圖分類號(hào)：TP311.52

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多媒體教學(xué)軟件是依據(jù)人本主義學(xué)習(xí)理論而設(shè)計(jì)的。在設(shè)計(jì)和開發(fā)本軟件教學(xué)平臺(tái)的各個(gè)教學(xué)要素時(shí)，充分考慮了各種因素。包括如何幫助學(xué)生在獨(dú)立的條件下完成學(xué)習(xí)任務(wù)、如何刺激學(xué)習(xí)興趣、如何優(yōu)化教與學(xué)的過程、如何建立優(yōu)良的學(xué)習(xí)資源并方便有差異的學(xué)生學(xué)習(xí)等。本軟件把傳統(tǒng)的以“教”為主的教學(xué)形式，改變?yōu)橐浴皩W(xué)”為主的形式?？梢葬槍?duì)每一個(gè)學(xué)習(xí)者，按最有效的個(gè)性化原則來組織學(xué)習(xí)，更注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力、調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性、及時(shí)反饋和調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容，體現(xiàn)因材施教、因人而異的教學(xué)規(guī)律。

1 本課題的切入點(diǎn)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的復(fù)雜和困難主要因素來源于學(xué)生無(wú)法實(shí)際看到或想象到教師在課堂上用口頭所教授的算法，而必須通過腦海里執(zhí)行靜態(tài)的程序代碼來了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。雖然，教師有時(shí)也會(huì)使用黑板和投影，通過圖解或舉例的方式來幫助學(xué)生。但在問題或觀念越復(fù)雜時(shí)，便越難以圖解或舉例說明。基于這些，我設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多媒體教學(xué)軟件將會(huì)實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）將圖像、文字、動(dòng)畫等多媒體引入教學(xué)中，豐富了教學(xué)內(nèi)容，刺激了學(xué)生的注意力，使單調(diào)乏味的理論講述生動(dòng)起來。

（2）利用多媒體技術(shù)把抽象的概念，難以觀察清楚的現(xiàn)象，跨越時(shí)空的事務(wù)，通過交互式的動(dòng)畫、投影等形式展示給學(xué)生，降低了學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的難度，有利于培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力，也有利于提高學(xué)生的抽象思維能力。

（3）把相關(guān)教學(xué)資源如教案、課件、練習(xí)題、虛擬實(shí)驗(yàn)等加在軟件中，學(xué)生通過自身的探索加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握，在形、色、聲、情之中愉快的學(xué)習(xí)。

（4）學(xué)生可以思考軟件中的提問，與教師共同探討。

（5）學(xué)生可以利用軟件中的課程測(cè)試，根據(jù)得分，自主測(cè)驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。

（6）添加了追蹤記錄學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的功能，使學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)掌握學(xué)習(xí)的情況。

2 多媒體軟件功能

多媒體軟件主要分為五大功能模塊，分別是同步課堂、算法演示、練習(xí)思考、課堂測(cè)驗(yàn)和學(xué)習(xí)幫助。

這五個(gè)模塊的功能如下：

（1）“同步課堂”是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程的教學(xué)課件，共包含課程十章的全部教學(xué)內(nèi)容，以及學(xué)習(xí)的目的，每章的重點(diǎn)、難點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)。

（2）“算法演示”包含了課程的18個(gè)經(jīng)典算法，并采用了交互式的動(dòng)畫演示方法。

（3）“練習(xí)思考”包含了十章內(nèi)容的同步練習(xí)題，學(xué)生可以自主答題，并且具有判斷顯示答案對(duì)錯(cuò)和顯示標(biāo)準(zhǔn)答案的功能。

（4）“課堂測(cè)驗(yàn)”采取模擬化試題的形式，可以用來測(cè)試整門課程的學(xué)習(xí)效果，同樣具有判斷答案對(duì)錯(cuò)和顯示標(biāo)準(zhǔn)答案的功能，并且還可以給出答題的總成績(jī)。

（5）“學(xué)習(xí)幫助”提供給學(xué)習(xí)者參考資料、學(xué)習(xí)方法等多種幫助性說明。

3 多媒體系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

開發(fā)環(huán)境采用Windows 操作系統(tǒng)，主要開發(fā)工具使用.NET開發(fā)平臺(tái)的WPF語(yǔ)言，結(jié)合ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)和FLASH二維矢量動(dòng)畫軟件。開發(fā)環(huán)境硬件配置如下：

（1）Intel奔騰處理器2.8G。

（2）2.0G內(nèi)存。

（3）250G硬盤。

根據(jù)系統(tǒng)的平臺(tái)性無(wú)關(guān)原則，開發(fā)過程中的易于測(cè)試和維護(hù)等特點(diǎn)。運(yùn)行環(huán)境操作系統(tǒng)均采用Windows sp3及以上32位版本操作系統(tǒng)，按照運(yùn)行環(huán)境安裝說明中的步驟安裝后，即可安全使用。學(xué)習(xí)完成以后，可以通過“控制面板”的“添加刪除程序”進(jìn)行卸載。

主體界面決定了軟件的整體風(fēng)格，是整個(gè)軟件的導(dǎo)航界面，共包含“同步課堂”、“算法演示”、“練習(xí)思考”、“課程測(cè)驗(yàn)”、“學(xué)習(xí)幫助”以及“退出”六個(gè)按鈕，為了增強(qiáng)美觀性，每個(gè)按鈕都添加了動(dòng)態(tài)觸發(fā)效果，如圖1所示：

同步課堂教學(xué)內(nèi)容，共分為十個(gè)章節(jié)，循序漸進(jìn)的對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程進(jìn)行講解，學(xué)習(xí)者已經(jīng)點(diǎn)擊過的章節(jié)按鈕，會(huì)換個(gè)顏色顯示，可以起到提醒學(xué)習(xí)進(jìn)度的作用，界面上設(shè)有“目錄”按鈕，可以用來返回主體界面，方便用戶導(dǎo)航。并設(shè)有“退出”按鈕，可以用來退出軟件。每一章的內(nèi)容都設(shè)有記憶功能，學(xué)習(xí)者如果中斷學(xué)習(xí)退出軟件，下一次打開軟件的時(shí)候，可以定位到上一次學(xué)習(xí)到的位置，具備追蹤記錄學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)度的功能。每一章開頭都標(biāo)有學(xué)習(xí)目標(biāo)、重點(diǎn)和難點(diǎn)、以及這章的知識(shí)點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容新穎，并設(shè)有思考題和答案，通過設(shè)問的形式，啟發(fā)學(xué)生思考，鞏固知識(shí)點(diǎn)。每一頁(yè)都設(shè)有導(dǎo)航按鈕，可以通過點(diǎn)擊按鈕實(shí)現(xiàn)返回上一頁(yè)，進(jìn)入下一頁(yè)、返回主體頁(yè)面和返回同步課堂主目錄的功能。

算法演示模塊中共有18個(gè)算法的演示操作，涵蓋了課程的全部重點(diǎn)算法，通過互動(dòng)性的動(dòng)畫演示方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)也具備追蹤學(xué)習(xí)者訪問記錄和導(dǎo)航的功能。

練習(xí)思考模塊里的每一章都提供了大量的練習(xí)思考題，在學(xué)習(xí)完一章的內(nèi)容之后，可以及時(shí)的進(jìn)行練習(xí)測(cè)驗(yàn)，每一道題都有判斷答案是否正確的功能，并且會(huì)給出正確的答案。同時(shí)還會(huì)顯示學(xué)習(xí)者是否進(jìn)行過此單元測(cè)試，具備追蹤學(xué)習(xí)進(jìn)度的功能。

課堂測(cè)驗(yàn)?zāi)K是綜合性的模擬試題訓(xùn)練，學(xué)生通過答題，可以檢驗(yàn)課程的知識(shí)掌握情況，并且測(cè)驗(yàn)試題能夠自動(dòng)評(píng)分。

學(xué)習(xí)幫助模塊提供給學(xué)習(xí)者課程介紹、參考資料，以及學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)方法的建議。對(duì)于整體學(xué)習(xí)具有導(dǎo)向作用。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多媒體教學(xué)軟件是通過.NET平臺(tái)下的WPF編程語(yǔ)言，以及與ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合而開發(fā)的學(xué)習(xí)環(huán)境，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)的實(shí)施提供了平臺(tái)，并且針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特性，利用FALSH開發(fā)了大量的交互性實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫，是實(shí)施數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)與核心。

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作者簡(jiǎn)介：王靜（1981.05-），女，北京人，教師，講師，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

作者單位：長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院—信息工程分院，長(zhǎng)春 130012