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【摘要】本文系统的阐述了MCAI在《数据结构》教学中的应用，使学生能更好的、更直观的领悟、掌握数据之间的抽象关系，并介绍教学过程中应如何开展实验教学，使学生能达到学以致用的效果。
【关键词】数据结构 MCAI 教学方法 实验教学
一、引言
《数据结构》是计算机领域中重要的一门专业基础课程。它涉及数据在计算机外和计算机内的表示和组织，以及在相应的存储结构上的算法设计和算法性能分析技术，该课程具有抽象性和动态性。如何使学生更好地掌握最常用的数据结构，理解数据间内在的逻辑关系、物理关系以及在这些数据结构上可实施的运算和实际的执行算法，如何培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，是这一门课程的目的和宗旨。
二、MCAI教学原则
利用网络进行MCAI（Multimedia Computer Assisted Instruction多媒体计算机辅助教学）课件辅助课程教学业已成为高等教育体制改革的一个重要环节。现代国内外有影响的教学模式主要有：（1）掌握学习模式（2）发现学习模式（3）范例教学模式（4）最优化教学模式，但传统的教学方法和手段，制约了这些教学模式的推广应用，而网络MCAI系统的建立和以可视化为特征的多媒体技术的应用，有利于综合这些教学模式的长处。
MCAI教学有很多优点：它集讲课、习题课、演示算法为一体，具有生动、形象、直观的特点，所显示的版面规范、文字精练、形式多样，具有多重感官刺激，极大地调动了学生听课的积极性，有助于学生很好地理解和掌握所学内容。
MCAI教学在讲具体的算法实现方面显得特别优越。如图的深度遍历算法，完成此算法需借助于栈结构实现。遍历完一个结点，将该结点入栈，当一个结点遍历完后，与其邻接的所有结点都已被访问，应如何回退去找其它未被访问的结点，这时应该从栈里弹出元素，看与这个结点相邻接的结点是否有未被访问的。若没有，再从栈里弹出元素，直到有为止或栈为空。在讲算法前，利用动画演示执行的过程，学生有了一种直观的印象，再讲算法时就不抽象、不枯燥了。
MCAI教学中需要引起注意的一点是教学主体没有变。在教学过程中始终要把握好学生的主体地位，发挥教师的主导作用，避免课件的喧宾夺主。
三、MCAI教学方案设计
1.教学内容的组织
以教学大纲为依据，从学生的实际情况出发，结合从事该课程多年教学的教师的教学经验，分析本课程的特性。从数据结构的逻辑结构、存储结构和数据的运算三个方面去组织线性表、栈、队列、串、数组、广义表、树、图和文件等常用的数据结构，对教学内容进行精排和优化。运用多种教学内容展现学习内容以激发学生的学习兴趣，帮助学生对学习内容进行理解。在习题的选择上必须广度和难度兼顾，要覆盖所学全部内容。
2．教学内容的展现形式
由于数据结构涉及从简单的线性表到复杂的树、图等多种数据结构，具有一定的难度和复杂性，对算法思想的理解成为数据结构这门课程的一个重点，所以，如何将抽象的算法执行过程以浅显易懂的形式展现在学生面前，是决定这门课MCAI教学成败的一个关键。利用程序可视化思想，首先，建立数据结构课程中算法的可视化动态执行模型；然后，从数据的可视化和算法过程的可视化两个角度去实现算法演示，力求生动、形象，将算法执行的动态过程表现得淋漓尽致。
MCAI课件主要包括课程内容、算法演示、在线测试、在线讨论以及资源中心五部分功能。不仅可以提供交互式环境供学生学习，并能自动根据操作过程进行实时评价，让学生通过网络学习，自己掌握学习进度，提高学习的积极性和主动性。
四、实验环节的教学设计
1.实验目的
数据结构是实践性很强的一门课，培养学生的实践能力是教学的首要目的。实验教学的目的是：（1）紧密配合理论教学，通过相关实验，帮助和加深对数据的逻辑结构、存储结构、算法思想和具体实现等各个环节的整体理解；（2）通过实验可以将各门课程学到的知识融会贯通，思考与发现利用数据结构解决实际应用问题的有效方法，从而使学生分析和解决问题的能力得到锻炼和提高；（3）通过实验，强化学生“结构——算法——编程”三者密切相关的意识。
2.实验选题
依据实验教学的目的并考虑学生的个体差异，将实验设置成不同的类型：（1）必做和选做实验，这两类实验都是结合相关课程的教学需要由授课教师设计的。前者目的在于帮助学生掌握基础知识和实验研究方法，后者则在于培养和鼓励学生的学习兴趣、扩大知识面以及培养学生的应用能力和创新意识。（2）允许学生结合本人的兴趣，从实际应用中选择有具体应用背景的实验题目，充分发挥学生的主动性。
3.实验结果提交
实验开始之前，要安排集中上课讲解；实验中安排教师现场辅导；实验课结束之后组织交流讨论。对基础实验要求学生单独完成，一些综合实验则分组完成。实验成果包括学生按照实验的具体要求所开发的所有源程序、源程序的说明文件；撰写课程设计报告，包括算法的主要思想、主要数据结构、算法的基本实现、调试过程、结论及心得。
五、结束语
MCAI是一种优秀的教学媒体，我们在教学过程中必须把网络MCAI和教师课堂讲授有机地结合起来，积极改变自己的教学方法，使讲授与多媒体教学相辅相成，便于学生的理解、领悟以及学生分析能力的培养，最终达到学以致用的目的。
参考文献：
[1]吴伟民.数据结构和算法的可视化教学研究与实践.高等教育研究学报,1999,3(72):35-37.
[2]范惠林,赵思宏.研究性教学模式在专业课程中的应用.现代教育科学,2002,(11):44-46.
[3]陈丽娟.算法执行过程的可视化在CAI中的应用.计算机工程,1999,25(9).
[4]严蔚敏.数据结构[M].北京:清华大学出版社,1996.
(作者单位：吉林长春理工大学光电信息学院）
【关键词】数据结构 MCAI 教学方法 实验教学
一、引言
《数据结构》是计算机领域中重要的一门专业基础课程。它涉及数据在计算机外和计算机内的表示和组织，以及在相应的存储结构上的算法设计和算法性能分析技术，该课程具有抽象性和动态性。如何使学生更好地掌握最常用的数据结构，理解数据间内在的逻辑关系、物理关系以及在这些数据结构上可实施的运算和实际的执行算法，如何培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，是这一门课程的目的和宗旨。
二、MCAI教学原则
利用网络进行MCAI（Multimedia Computer Assisted Instruction多媒体计算机辅助教学）课件辅助课程教学业已成为高等教育体制改革的一个重要环节。现代国内外有影响的教学模式主要有：（1）掌握学习模式（2）发现学习模式（3）范例教学模式（4）最优化教学模式，但传统的教学方法和手段，制约了这些教学模式的推广应用，而网络MCAI系统的建立和以可视化为特征的多媒体技术的应用，有利于综合这些教学模式的长处。
MCAI教学有很多优点：它集讲课、习题课、演示算法为一体，具有生动、形象、直观的特点，所显示的版面规范、文字精练、形式多样，具有多重感官刺激，极大地调动了学生听课的积极性，有助于学生很好地理解和掌握所学内容。
MCAI教学在讲具体的算法实现方面显得特别优越。如图的深度遍历算法，完成此算法需借助于栈结构实现。遍历完一个结点，将该结点入栈，当一个结点遍历完后，与其邻接的所有结点都已被访问，应如何回退去找其它未被访问的结点，这时应该从栈里弹出元素，看与这个结点相邻接的结点是否有未被访问的。若没有，再从栈里弹出元素，直到有为止或栈为空。在讲算法前，利用动画演示执行的过程，学生有了一种直观的印象，再讲算法时就不抽象、不枯燥了。
MCAI教学中需要引起注意的一点是教学主体没有变。在教学过程中始终要把握好学生的主体地位，发挥教师的主导作用，避免课件的喧宾夺主。
三、MCAI教学方案设计
1.教学内容的组织
以教学大纲为依据，从学生的实际情况出发，结合从事该课程多年教学的教师的教学经验，分析本课程的特性。从数据结构的逻辑结构、存储结构和数据的运算三个方面去组织线性表、栈、队列、串、数组、广义表、树、图和文件等常用的数据结构，对教学内容进行精排和优化。运用多种教学内容展现学习内容以激发学生的学习兴趣，帮助学生对学习内容进行理解。在习题的选择上必须广度和难度兼顾，要覆盖所学全部内容。
2．教学内容的展现形式
由于数据结构涉及从简单的线性表到复杂的树、图等多种数据结构，具有一定的难度和复杂性，对算法思想的理解成为数据结构这门课程的一个重点，所以，如何将抽象的算法执行过程以浅显易懂的形式展现在学生面前，是决定这门课MCAI教学成败的一个关键。利用程序可视化思想，首先，建立数据结构课程中算法的可视化动态执行模型；然后，从数据的可视化和算法过程的可视化两个角度去实现算法演示，力求生动、形象，将算法执行的动态过程表现得淋漓尽致。
MCAI课件主要包括课程内容、算法演示、在线测试、在线讨论以及资源中心五部分功能。不仅可以提供交互式环境供学生学习，并能自动根据操作过程进行实时评价，让学生通过网络学习，自己掌握学习进度，提高学习的积极性和主动性。
四、实验环节的教学设计
1.实验目的
数据结构是实践性很强的一门课，培养学生的实践能力是教学的首要目的。实验教学的目的是：（1）紧密配合理论教学，通过相关实验，帮助和加深对数据的逻辑结构、存储结构、算法思想和具体实现等各个环节的整体理解；（2）通过实验可以将各门课程学到的知识融会贯通，思考与发现利用数据结构解决实际应用问题的有效方法，从而使学生分析和解决问题的能力得到锻炼和提高；（3）通过实验，强化学生“结构——算法——编程”三者密切相关的意识。
2.实验选题
依据实验教学的目的并考虑学生的个体差异，将实验设置成不同的类型：（1）必做和选做实验，这两类实验都是结合相关课程的教学需要由授课教师设计的。前者目的在于帮助学生掌握基础知识和实验研究方法，后者则在于培养和鼓励学生的学习兴趣、扩大知识面以及培养学生的应用能力和创新意识。（2）允许学生结合本人的兴趣，从实际应用中选择有具体应用背景的实验题目，充分发挥学生的主动性。
3.实验结果提交
实验开始之前，要安排集中上课讲解；实验中安排教师现场辅导；实验课结束之后组织交流讨论。对基础实验要求学生单独完成，一些综合实验则分组完成。实验成果包括学生按照实验的具体要求所开发的所有源程序、源程序的说明文件；撰写课程设计报告，包括算法的主要思想、主要数据结构、算法的基本实现、调试过程、结论及心得。
五、结束语
MCAI是一种优秀的教学媒体，我们在教学过程中必须把网络MCAI和教师课堂讲授有机地结合起来，积极改变自己的教学方法，使讲授与多媒体教学相辅相成，便于学生的理解、领悟以及学生分析能力的培养，最终达到学以致用的目的。
参考文献：
[1]吴伟民.数据结构和算法的可视化教学研究与实践.高等教育研究学报,1999,3(72):35-37.
[2]范惠林,赵思宏.研究性教学模式在专业课程中的应用.现代教育科学,2002,(11):44-46.
[3]陈丽娟.算法执行过程的可视化在CAI中的应用.计算机工程,1999,25(9).
[4]严蔚敏.数据结构[M].北京:清华大学出版社,1996.
(作者单位：吉林长春理工大学光电信息学院）