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摘要：本文在一定的教学理论指导下对《哈夫曼树》一节课的教学目标、学习者特征、学习内容及教学策略进行了分析，整理出课件的教学设计方案，以期让学生更好的掌握哈夫曼树一课的内容并为后续的教学安排提供依据。
关键词：哈夫曼树；教学目标；学习者特征；学习内容；教学策略；课件
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）48-0159-02
《数据结构与算法》课程是呼和浩特民族学院计算机专业二年级学生学习的一门重要的必修课程。数据结构与算法的基本内容是讨论数据在计算机中的表示和处理。数据结构的研究范围主要涉及数据的逻辑结构、存储结构和操作的实现，以及常用的查找和排序技术。通过《数据结构与算法》课程的学习，学生不仅能掌握必要的程序的算法而且为学习后续课程《操作系统》、《编译原理》和《数据库原理与应用》等提供必要的知识准备。在《数据结构与算法》中树形结构是一种很重要的非线性结构。树形结构反映了数据元素之间的层次和分支关系，在计算机科学中具有广泛的应用。本课件教学设计选择了树形结构中的哈夫曼树。课件也称为教学软件。利用教学软件即课件进行教学是一种不同于传统教学方式的教学传播方式，它给使用课件者提供了一个传统师生面对面的课堂教学活动无法比拟的人机对话的环境。
一、教学目标分析
教学目标是教师和学生从事教学活动的指南和出发点。从教师角度出发的话是讲授目标，从学生的角度出发的话是学习目标。课件的教学目标必须包含一个学生必须掌握的典型问题，并且课件的教学目标必须是有价值的、可见的和可达到的。著名的教育心理学家加涅根据学习结果的不同特点，概括出五种学习结果即言语信息、智力技能、认知策略、态度和动作技能。根据加涅的学习结果分类理论，哈夫曼树一课中的教学目标主要为智力技能目标。因此在课件的开始部分就以明显的方式呈送了课件的教学目标，即学生学完本课件的内容之后，能利用给定的一组权值构造哈夫曼树从而写出其最短的带权路径长度。
二、学习者特征分析
教学设计的一切活动都是为了学生的学习。因此在课件的教学设计中尤其要重视和知道学习者的特征。学习者特征分析的一个重要组成部分是分析学生的学习准备情况。学习准备的分析又包括两个方面：一是一般特征分析，二是初始能力分析。①一般特征分析。笔者根据自己的实际教学工作设计了本课件，且课件的使用对象就是当前笔者讲授该课程的班级的学生。目的在于让学生在课后自己使用课件巩固和补充课堂上没有理解的内容。本课件所面向的学习者是呼和浩特民族学院计算机二年级学生，在实际的教学过程中发现这批学生思路清晰、逻辑思维强且愿意挑战和接受新鲜事物。②初始能力分析。布卢姆认为，学生对新的学习任务的认知准备状态将决定学习结果的性质。学习者原有知识基础是学习新知识的重要内部条件。课件面向的学习者在学习数据结构与算法这一课程的内容以前已经学习了C 程序设计语言及计算机导论等前导课程的内容，并在学习本节课内容之前已经学习了数据结构课程中的树、二叉树及树和森林的遍历等知识点。因此学生通过学习此前的教学内容以及前导课程的学习已经具备了一定的分析问题、解决问题及编写计算机程序的能力。
三、学习内容分析
学习内容分析是对学生从教学之前具有的相关知识与技能转化成教学目标所规定的能力需要学习的所有从属先决知识、技能和态度以及各项先决知识、技能和态度之间的纵向和横向的关系进行剖析的过程。学习内容有一定的结构，其各组成部分不是孤立存在的，而是具有一定联系的整体。学习内容的内在联系有两种基本形式，一是序列联系，如时间次序、简单到复杂的次序；二是部分与整体的联系。根据当代著名教学技术与设计理论家，教育心理学家梅里尔的学习结果——内容矩阵分析方法进行分析得出“哈夫曼树”一节课中的学习内容可分为概念、原理和过程。其中的概念包括路径、路径长度、树的带权路径长度和哈夫曼树等概念；原理是哈夫曼树的构造算法；过程是利用哈夫曼树的构造算法构造哈夫曼树以求出最短带权路径。“哈夫曼树”课件的教学设计中为了达到课件的总目标，学生必须掌握以下知识点：路径的概念、路径长度、树的路径长度、带权的路径长度、树的带权路径长度、空心二叉树、哈夫曼树的概念和哈夫曼树的构造算法。
四、教学策略设计
教学设计是一个系统过程。如果把教学目标分析、学习者特征分析及学习内容分析当作医生弄清病理、诊断病情，那么，教学策略的选择和制订就是“开处方对症下药了”。依据教学目标分析、学习者特征分析以及学习内容的特点，在“哈夫曼树”课件中设计了如下教学策略。
1.概念的教学策略。本课件中须讲解的概念有：路径、路径长度、树的路径长度、带权的路径长度、树的带权的路径长度、空心二叉树和哈夫曼树等。本课件中的概念的讲解使用了以下组织方式。讲解概念所用的特征：在本课件中使用文本直接呈现了概念所用的特征。使用动画演示了概念的简单实例。讲解完每个概念之后，为了促进所有呈现材料的学习，给出了相关概念的练习题，用以为学生提供练习，进而保持学生对课件的注意。练习题的类型为填空题。学生回答问题之后，课件对学生的应答进行了反馈，对概念题的练习中采用了文本反馈和图形反馈形式。当学生使用课件回答问题时如果发生格式错误，则课件的反馈为提示信息。如果发生错误应答则立即给出出错的信息，同时呈现概念的正确解释。
2.规则的教学策略。本课中的规则为哈夫曼树的构造算法。采用的教学方法是规则——实例的方法。为了使学生能同时看到演示和说明，所以在课件中把图形和文本放到了一个页面上。即先用文本呈现了哈夫曼树的构造算法，接着用动画演示运用构造算法构造哈夫曼树及求哈夫曼树的带权路径长度的过程。讲解完构造算法之后，为了检测学生是否达到教学目标要求，课件最后提供了小测验，小测验的题的类型为填空题。学生回答问题之后，课件会对学生的答案进行检查，如果学生的答题情况很差即没有答对所列题目中的80%以上时，会让课件返回到首页要求学习者重新学习，以此来调整教学进度。
五、教学评价
完整的教学过程必须包括评价。进行教学评价的目的是检测学生是否达到了教学目标。学生是教学活动的关键，因此有必要对学生学业成就进行评价。对与哈夫曼课件来说它所涉及的只有诊断性评价和形成性评价。学习内容发送完之后课件还提供了一些小测验，学生做完测试题之后显示其所得分数，以此对其学习结果进行评价。以上简要说明了“哈夫曼树”课件教学设计。因哈夫曼树一课中的学习内容多且知识点间的关系复杂，所以将这种复杂的非线性关系表示成超文本方式是很困难的，但是在CAI课件页面中编排的图片、动画激发了学生的学习兴趣并优化了教学效果。
参考文献：
[1]杜辉.网络CAI课件的开发设计方案[J].中国科技信息，2005，（12）：1.
[2]孙沛.计算机辅助教学[M].呼和浩特：内蒙古大学出版社，2000.
[3]何克抗.计算机辅助教育[M].北京：高等教育出版社，1997.
[4]施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，2001.
[5]皮连生，朱燕，胡宜.教学设计——心理学的理论与技术[M].北京：高等教育出版社，2000.
关键词：哈夫曼树；教学目标；学习者特征；学习内容；教学策略；课件
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）48-0159-02
《数据结构与算法》课程是呼和浩特民族学院计算机专业二年级学生学习的一门重要的必修课程。数据结构与算法的基本内容是讨论数据在计算机中的表示和处理。数据结构的研究范围主要涉及数据的逻辑结构、存储结构和操作的实现，以及常用的查找和排序技术。通过《数据结构与算法》课程的学习，学生不仅能掌握必要的程序的算法而且为学习后续课程《操作系统》、《编译原理》和《数据库原理与应用》等提供必要的知识准备。在《数据结构与算法》中树形结构是一种很重要的非线性结构。树形结构反映了数据元素之间的层次和分支关系，在计算机科学中具有广泛的应用。本课件教学设计选择了树形结构中的哈夫曼树。课件也称为教学软件。利用教学软件即课件进行教学是一种不同于传统教学方式的教学传播方式，它给使用课件者提供了一个传统师生面对面的课堂教学活动无法比拟的人机对话的环境。
一、教学目标分析
教学目标是教师和学生从事教学活动的指南和出发点。从教师角度出发的话是讲授目标，从学生的角度出发的话是学习目标。课件的教学目标必须包含一个学生必须掌握的典型问题，并且课件的教学目标必须是有价值的、可见的和可达到的。著名的教育心理学家加涅根据学习结果的不同特点，概括出五种学习结果即言语信息、智力技能、认知策略、态度和动作技能。根据加涅的学习结果分类理论，哈夫曼树一课中的教学目标主要为智力技能目标。因此在课件的开始部分就以明显的方式呈送了课件的教学目标，即学生学完本课件的内容之后，能利用给定的一组权值构造哈夫曼树从而写出其最短的带权路径长度。
二、学习者特征分析
教学设计的一切活动都是为了学生的学习。因此在课件的教学设计中尤其要重视和知道学习者的特征。学习者特征分析的一个重要组成部分是分析学生的学习准备情况。学习准备的分析又包括两个方面：一是一般特征分析，二是初始能力分析。①一般特征分析。笔者根据自己的实际教学工作设计了本课件，且课件的使用对象就是当前笔者讲授该课程的班级的学生。目的在于让学生在课后自己使用课件巩固和补充课堂上没有理解的内容。本课件所面向的学习者是呼和浩特民族学院计算机二年级学生，在实际的教学过程中发现这批学生思路清晰、逻辑思维强且愿意挑战和接受新鲜事物。②初始能力分析。布卢姆认为，学生对新的学习任务的认知准备状态将决定学习结果的性质。学习者原有知识基础是学习新知识的重要内部条件。课件面向的学习者在学习数据结构与算法这一课程的内容以前已经学习了C 程序设计语言及计算机导论等前导课程的内容，并在学习本节课内容之前已经学习了数据结构课程中的树、二叉树及树和森林的遍历等知识点。因此学生通过学习此前的教学内容以及前导课程的学习已经具备了一定的分析问题、解决问题及编写计算机程序的能力。
三、学习内容分析
学习内容分析是对学生从教学之前具有的相关知识与技能转化成教学目标所规定的能力需要学习的所有从属先决知识、技能和态度以及各项先决知识、技能和态度之间的纵向和横向的关系进行剖析的过程。学习内容有一定的结构，其各组成部分不是孤立存在的，而是具有一定联系的整体。学习内容的内在联系有两种基本形式，一是序列联系，如时间次序、简单到复杂的次序；二是部分与整体的联系。根据当代著名教学技术与设计理论家，教育心理学家梅里尔的学习结果——内容矩阵分析方法进行分析得出“哈夫曼树”一节课中的学习内容可分为概念、原理和过程。其中的概念包括路径、路径长度、树的带权路径长度和哈夫曼树等概念；原理是哈夫曼树的构造算法；过程是利用哈夫曼树的构造算法构造哈夫曼树以求出最短带权路径。“哈夫曼树”课件的教学设计中为了达到课件的总目标，学生必须掌握以下知识点：路径的概念、路径长度、树的路径长度、带权的路径长度、树的带权路径长度、空心二叉树、哈夫曼树的概念和哈夫曼树的构造算法。
四、教学策略设计
教学设计是一个系统过程。如果把教学目标分析、学习者特征分析及学习内容分析当作医生弄清病理、诊断病情，那么，教学策略的选择和制订就是“开处方对症下药了”。依据教学目标分析、学习者特征分析以及学习内容的特点，在“哈夫曼树”课件中设计了如下教学策略。
1.概念的教学策略。本课件中须讲解的概念有：路径、路径长度、树的路径长度、带权的路径长度、树的带权的路径长度、空心二叉树和哈夫曼树等。本课件中的概念的讲解使用了以下组织方式。讲解概念所用的特征：在本课件中使用文本直接呈现了概念所用的特征。使用动画演示了概念的简单实例。讲解完每个概念之后，为了促进所有呈现材料的学习，给出了相关概念的练习题，用以为学生提供练习，进而保持学生对课件的注意。练习题的类型为填空题。学生回答问题之后，课件对学生的应答进行了反馈，对概念题的练习中采用了文本反馈和图形反馈形式。当学生使用课件回答问题时如果发生格式错误，则课件的反馈为提示信息。如果发生错误应答则立即给出出错的信息，同时呈现概念的正确解释。
2.规则的教学策略。本课中的规则为哈夫曼树的构造算法。采用的教学方法是规则——实例的方法。为了使学生能同时看到演示和说明，所以在课件中把图形和文本放到了一个页面上。即先用文本呈现了哈夫曼树的构造算法，接着用动画演示运用构造算法构造哈夫曼树及求哈夫曼树的带权路径长度的过程。讲解完构造算法之后，为了检测学生是否达到教学目标要求，课件最后提供了小测验，小测验的题的类型为填空题。学生回答问题之后，课件会对学生的答案进行检查，如果学生的答题情况很差即没有答对所列题目中的80%以上时，会让课件返回到首页要求学习者重新学习，以此来调整教学进度。
五、教学评价
完整的教学过程必须包括评价。进行教学评价的目的是检测学生是否达到了教学目标。学生是教学活动的关键，因此有必要对学生学业成就进行评价。对与哈夫曼课件来说它所涉及的只有诊断性评价和形成性评价。学习内容发送完之后课件还提供了一些小测验，学生做完测试题之后显示其所得分数，以此对其学习结果进行评价。以上简要说明了“哈夫曼树”课件教学设计。因哈夫曼树一课中的学习内容多且知识点间的关系复杂，所以将这种复杂的非线性关系表示成超文本方式是很困难的，但是在CAI课件页面中编排的图片、动画激发了学生的学习兴趣并优化了教学效果。
参考文献：
[1]杜辉.网络CAI课件的开发设计方案[J].中国科技信息，2005，（12）：1.
[2]孙沛.计算机辅助教学[M].呼和浩特：内蒙古大学出版社，2000.
[3]何克抗.计算机辅助教育[M].北京：高等教育出版社，1997.
[4]施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，2001.
[5]皮连生，朱燕，胡宜.教学设计——心理学的理论与技术[M].北京：高等教育出版社，2000.