基于認知負荷理論的算法教學動畫設計與開發(fā).pdf

1、《數(shù)據(jù)結構與算法》是計算機科學與技術專業(yè)課程體系中的核心課程，教學難點在于它們的抽象性和動態(tài)性。然而，當前算法動畫雖然在一定程度上解決了學習者在學習算法時面臨的抽象性和動態(tài)性問題，相比傳統(tǒng)教學方式卻并沒有取得明顯的教學優(yōu)勢。究其原因，通過文獻分析可以發(fā)現(xiàn)當前算法動畫的研究側重于算法動畫技術層面上的探討，忽視了算法動畫在教學層面存在的缺陷。其中尤為突出的是，由于算法本身的復雜性，算法動畫通常具有豐富的信息，并且各個信息單元之間的關系比較復

2、雜，在學習過程中施加在學習者工作記憶上的認知負荷會較高，使其可視特性和動態(tài)特性不能轉化為學習者的有效學習。本文首先介紹了課題研究的背景和相關理論基礎(學習理論和認知負荷理論)，以及算法可視化的由來、常用動畫技術和國外有代表性的算法可視化教學軟件；在此基礎上著重探討了有效控制學習者認知負荷的算法動畫教學設計策略，以及在該策略指導下的教學設計框架；在教學設計策略框架的指導下，通過架設合適的算法動畫設計模型，詳細探討模型中各模塊的功能以及各個