首页 -> 2008年第9期
表象训练引入数据结构教学之探讨
作者：邓 锐
借助图像和动画，可以克服教师教学与教材内容呈现上所面临的困境。而通过表象训练，可以帮助学生加强形象思维能力，加深了解“算法的设计建立于逻辑结构、算法的实现依赖于物理（存储）结构”，更好地掌握数据结构相关知识。
与此同时，为表象训练所设计的大量实例也为数据结构教学中的“任务驱动”和“课题激励”提供了实验实习素材。
（二）表象训练的根本目的是学会思维
学生在学校里，首先是学会做人，其次是学会思维，然后才是掌握必要的知识和技能。这一观点已成为共识。计算机教育提倡走内涵发展的道路，按照学科根本特征的要求，需要加强基础理论教育，并由此强化学生“计算机思维能力”的培养。教育重要的不是着眼于实用性、传播知识和技能，而是要开发学生的潜能，培养其自我性、主动性、抽象的归纳力和理解力，这是为了使学生更好地适应社会发展和未来工作，实现终身教育。
“数据结构”的整个教学过程由认识到实践分三个环节：理解算法和逻辑结构、设计存储结构和实现建立在存储结构之上的算法。所以，思维训练也理所当然地成为“数据结构”课程教学的目标。
“数据结构”是大学计算机专业16门核心课程之一。然而，在教学过程中，我们在讲到高级语言编程时，比如在Framework.net中涉及String类和由BuildString类时，许多学生却不能理解两者的区别。又比如在C#.net中调用HashCode时，许多学生不知所措，都显示出他们学习数据结构没有掌握好。针对二年级已完成“数据结构”课程的学生进行的调查显示，原因有三：其一，近75%的学生学习目标不明确，学生在学习“数据结构”时，不知有什么用；其二，近60%的学生认为学习“数据结构”之前C语言或C++没学好（教材用的是C语言版或C++版），不能理解代码是造成“数据结构”没学好的原因；其三，75%的学生认为“数据结构”较抽象，难学。事实上这是由于数据结构课程本身的抽象性和动态性造成的。
正是“数据结构”课程的抽象性决定了有必要将难点和重点具体化，而其动态性决定了我们可以将难点和重点图形化、动画化。
实验证明，借助动画演示系统，借助表象训练就可以使抽象的“数据结构”变得形象具体，提高学生的理解力。比如，Kaplan，D.E.用实验证明：用动画演示可以增强思维表象力（mental animation），提高推理能力（Reasoning），从而提高学习中的理解能力。他在论文中指出：“实验证明，如果给被试提供了图形图像进行说明的资料，那么他们在测试中比那些只提供了以文本说明的被试表现得出色。而动态画面和可以互动的动画形式又比静态图形的效果要好。这一现象尤其表现在对复杂问题的解决中。在注释中引入图片和动画有利于提高被试对问题的理解。”
针对“数据结构”课的难点和重点，有必要设计一些动画演示系统，并利用前面所介绍的表象训练的三大功能，帮助学生将抽象的算法过程形象内化，从而深入理解记忆所学知识。
显然，正如其他学科中运用表象训练，采用传统有意识的静坐式表象训练肯定能达到帮助学生理解的目的。一旦学生能清晰内现基于物理结构的算法的实现过程，那么也就能充分理解抽象代码的含义，从而提高阅读和理解程序的能力。
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作者简介：
邓锐（1970—），男，湖南祁阳人，硕士，湖南信息职业技术学院高级实验师，主要从事计算机教育。
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