思维导图
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在算法设计与
分析
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教学中的应用探讨 戴彩艳丁有伟胡孔法摘要：在算法设计与分析的教学过程中，教师作为算法教学的引导者，应该巧妙引导学生积极主动的研究各种算法的自身的特点以及与其它算法之间存在的差别，思维导图可以有效快速的帮助学生进行知识点的归纳，清晰明了的掌握多种算法的使用。本文主要对思维导图在算法设计与分析教学中的应用进行和探讨。从各个算法的自身特点以及各个算法之间的差异介绍如何建立思维导图。以此提高在算法设计与分析教学过程中，有效提高课堂教学质量和效率，提高学生自主学习的积极性，帮助学生系统深入地掌握算法相关知识。Key：算法设计与分析;思维导图;知识点的归纳;自主学习的积极性一、背景算法设计与分析是在普通本科学生掌握数据结构和基础编程语言基础上开设的一门选修课。对算法知识的有效学习可以提升学生本身的能力，使得他们在众多的算法比赛中取得好成绩，并在机器学习发展大趋势下，增强学生的就业优势。算法的主要内容包含了五大主要部分，分别是：递归与分治、动态规划、贪心算法、回溯法以及分支限界法。种类不多，但是很多学生在学习过程中，往往会分不清各种算法的特点和算法之间存在的区别，在遇到正式比赛的时候会弄不清楚用什么
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解决。本人尝试在教学过程中使用分小组讨论、对同一个问题使用不同算法进行求解，但是效果不是很好。本研究就是在这个背景下产生的。二、相关研究思维导图又叫做心智导图、脑图或者思维地图。采用不同颜色的符号、图形或者文字相结合的方式沿用方向与人类思维相同，简单有效的对相关内容的知识点进行归纳总结。从众多使用思维导图辅助教学的情况来看，通过教师的引导，学生自身的学习积极性会得到提高，能够提升自身的逻辑思维、创新思维。国外学者从多个角度展开了思维导图的研究[1]，包括思维导图功能探索、思维导图教学以及思维导图教学评价等。Remigio等[2]研究了思维导图作为评估工具的应用。研究比较了使用两种思维导图评分
方法
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的评分者之间的置信度，并将这些方法的评分与其他年终结果相关联。国内学者对思维导图的研究范围也很广泛[3，4]，涉及到各个层次的语文、数学、英语等科目。王奎[5]等人对思维可视化课堂教学进行了研究，发现采用这种方式可以帮助学生掌握文章的整体结构，帮助学生提高阅读技巧。孙玲[6]研究了C语言教学过程中使用思维导图可以将在知识点分门别类的区别开来，使得学生对知识点的理解条理清晰，增强学习的逻辑能力。三、算法设计与分析的思维导图构建本研究拟在算法设计设计与分析教学过程中使用思维导图，使用三步走策略引导学生自主全面的学习。分别是：第一步：给出课前预习的思维导图，引导学生围绕重要知识点去自主研究下次课要讲的算法的要点;第二步：课堂上围绕着重要知识点进行讲解，对同类算法中不同类型的题目进行讲解，并对算法使用的数据结构以及时间复杂度进行系统性的学习。学生在此过程中可以对没有预习的漏洞进行查找和弥补;第三步：课后归纳，对各个算法的思想以及对应类型的题目进行总结。在各个网站或者比赛中遇到同种算法不同类型的题目时，也方便记录和复习。思维导图可以通过手工绘制也可以通过不同软件绘制，对算法设计与分析这门课，绘制过程大体如下：（一）画出最大范围，如：算法，字样或者相应图片;（二）将范围内的各个主题描述出来，本研究主要包括五个方面：递归与分治、动态规划、贪心算法、回溯法以及分支限界法;图1算法設计与分析教学过程中思维导图的大体框架（三）在每个主题后衍生出分支，各个分支可以用一个Key或者图片表示，其中包含了各个算法的关键特点，采用的数据结构、不同类型经典算法，留出部分空白，以便后续遇到问题时进行添加;（四）可以用不同箭头连通不同算法，在连通线上采用方法生动表示出不同算法之间存在的区别。（五）对同一算法不同类型的题目进行类型概括，比如贪心算法的不同题目，可以归纳为三大类：背包问题、日程安排问题、图问题）。回溯法可以归纳为：背包问题、装载问题以及图问题等。按照上述描述，算法设计与分析教学过程中思维导图的大体形式如图1所示。四、总结在算法设计与分析教学过程中使用思维导图可以对不同算法的知识点进行概括，并能有序的对各个算法的思想，经典算法进行形象的记忆。以便于学生牢牢的掌握相关知识点，在以后的算法比赛中能够灵活运用相应的算法去解题。Reference：[1]Pérez-Jiménez，Paul.CooperativeLearningACurrentSnapshot：Before，DuringandAfterImplementation.ComparativeProfessionalPedagogy.2018.[2]RemigioZvauya，ShilpaPurandare，NicolaYoung，MirandaPallan.TheUseofMindMapsasanAssessmentToolinaProblemBasedLearningCourse.CreativeEducation，2017，8（11）：1782-1793.[3]王娟，基于Scratch的创意计算思维可视化研究[D].上海：上海师范大学，2015.[4]张晓雯，三年级画图教学中运用思维导图培养逻辑思维的研究[D]，南京师范大学，2019.[5]王奎，在信息技术课堂中培养学生的逻辑思维能力[J].中国信息技术教学，2016（16）：74-76.[6]孙玲，C程序逻辑思维训练支持系统构建与应用[D]，陕西师范大学，2014. -全文完-
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