三维可视化算法教学在程序设计课程中的应用

徐丽娟

摘 要：在高职院校的非计算机专业程序设计课程教学中，算法教学是常见的一种教学形式，它主要是通过计算机来解决问题的，它的抽象性特点是其教学重点也是其难点所在。要解决这一问题，可以采用三维动画技术和情景教学法相结合的形式，把抽象的算法思想和过程以三维动画形式来进行演示，使学生更好的理解和掌握程序设计的相关知识。

关键词：三维可视化；程序设计课程；算法教学

程序设计课程的教学实践具有知识量大、理解层次深以及实践性强的特点，对于其中的关键知识点理解有一定的难度，尤其是算法教学，学生很容易在理解上产生误区。算法在整个程序设计课程教学中，又是起着关键作用的，它是程序设计有效性的保障，那么要使学生更容易理解算法教学，提高学习效率，就可以采用三维可视化教学形式，利用专业的动画设计软件，将抽象的算法思想和原理进行形象表达和展示，调动学生的视觉和听觉，使其学习积极性得到提高，以饱满的热情参与到算法教学中。

1 三维可视化算法教学的作用

在高职院校的程序设计课程教学中，教学内容有一定的抽象性，如果只是采用单一的教学形式，学生很难真正理解程序设计的知识要点。把动画技术灵活应用在程序设计的算法教学中，通过动画的形式来形象表现出各种算法思想，这样学生在对算法的理解上就会更为形象和直观，对不同算法的执行过程有清晰掌握，最重要的是，学生在课后也可以利用网络课程，借助网络资源和工具来学习和探索新的算法[ 1 ]。

我们以“VB课程”为例来对三维可视化算法教学的应用进行分析，结合已有的应用案例可以总结出它的应用作用：

首先，对于当前很多高职院校中，非计算机专业学生在对程序设计基础教学时所存在的算法难问题，提供了一种十分有效的解决方案，它的应用使学生的学习思维有了新的变化，可以通过新的思路来正确理解算法教学的内涵。其次，培养学生的学习兴趣和逻辑思维能力。动画形式可以使算法思想表达更为形象，使学生可以更好的理解，从而增强对算法的认识和学习兴趣，同时形象化的演示算法的执行过程，降低了它的理解难度，使学生的思维灵活性得到提升，更具有创新性和探索性。第三，转变了程序设计课程的教学理念和教学方式。这种独特的教学方法可以改变原有抽象枯燥的算法课程，学生对于这种算法的印象是生动形象的，会使记忆更为深刻，减少了在理解上的难度，使教学效果更为良好。

2 三维可视化算法的教学实施

2.1 教学资源建设

在对算法基本思想和执行过程熟料掌握的基础上，可以利用动画设计软件设计出形象的三维场景模型，对算法的思想和执行过程形象化表达出，之后再利用专门的软件来添加相应的字幕予以说明，最后输出作品。

2.2 对三维动画技术和程序设计课程进行有机融合

在三维可视化算法动画制作完成之后，要使它的应用效果最大化发挥，就需要教师对课堂教学的内容和过程进行精心设计，按照课堂的内容进行适时和以恰当的方式将它们和程序设计基础课程的原有课堂教学资源的基础上进行有效整合，然后将其应用于教学实践中。

在课前准备阶段，教师要按照编制好的三维可视化算法动画中的情景合理创设情景故事，之后再把算法思想文字说明以PPT形式进行准备，最后把设计好的三维算法动画通过链接来融入到课堂教学的课件中[ 2 ]。

在正式教学过程中，教师要对所教学的算法知识的必要基础知识进行温习，之后顺其自然的把之前准备的情景故事引入到教学内容中。例如对于数组排序的算法教学，教师就可以先引导学生对数组的基本知识进行回顾，例如它的含义、数组的输入和输出，之后再介绍数组的具体应用，然后再对现实生活中排序的情景故事进行利用，此时就可以充分发挥学生的积极性，进行相关讨论，先得到学生的排序方法和排序依据，之后教师再根据学生的意见和方法进行客观点评，最后再明确排序算法的基本概念，同时利用介绍数组排序常用到的选择法和冒泡法来对两种算法和算法思想进行合理排序，在这一过程中可以先采用文字形式来对这两种算法进行讲解，这样可以使同学对算法思想的含义有一个系统的认识，之后再利用动画进一步加深记忆和理解，最后掌握算法的基本思想。

2.3 结合学生的建议进行算法完善和优化

在算法课程教学完成之后，还要对学生的学习效果和意见进行调查和总结，之后再对调查的结果进行分析，再对存在的问题进行改进，从而使算法动画资源更具有可执行性，更能发挥应有的教学效果。

3 总结

高职院校程序设计课程教学具有抽象性特征，采用单一的教学形式和方法很难使学生真正掌握算法教學的内涵和要点，采用三维可视化教学模式，可以通过形象生动的教学形式来调动学生学习兴趣，从而提高课堂教学效果。

参考文献：

[1] 王梅亮.三维可视化算法教学在程序设计课程中的应用研究[J].电脑知识与技术，2014，（14）：3355-3357.

[2] 吴瑰，陶俊.基于VRML和JAVA的计算机图形学课堂教学中三维可视化算法与实现[J].湖北成人教育学院学报，2011，17（5）：140-143.