基於DVR的圖數據結構算法可視化調試和分析系統是江西師範大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：基於DVR的圖數據結構算法可視化調試和分析系統
- 建設院校： 江西師範大學
- 課程負責人： 游珍
- 授課教師：薛錦雲、艾亞瑋、蔣長根、胡啟敏
課程簡介,教學目標,
課程簡介
針對傳統圖算法實驗中存在邏輯性較強、抽象難理解、與實踐脫節和缺少互動性等問題，本課程通過構建廬山三維場景,使用DVR技術將枯燥抽象、晦澀難懂的6類圖算法以具體、直觀、形象的方式展示給學生。該系統支持"WebGL版”和"PC版”種實驗環境，每類算法提供了 ”自動展示”用戶互動”和“多人協作(創新和特色)”三類實驗模式。有利於激發學生的學習興趣，提高學生的編程潛能，挖掘學生的計算思維和創新思維。
教學目標
本系統選取世界文化遺產、中國十大名山之一廬山的8個著名景點，構建出對應圖數據結構的三維場景，實現了6類圖算法的可視化調試和分析，“以虛代實” ，讓學生在虛擬世界裡與現實中無緣看到或難於看到的虛擬事物、三維環境進行互動。以下從三個角度闡述實驗教學目標:
(1)提升高階性
a、培養過算思維能力:堅持知識(算法思想)、能力(算法設計和編程)、素質(算法分析與套用)三者有機融合，培養學生解決復.雜實際問題的綜合能力和高級計算思維.
b、拓展實驗的廣度:突破時空限制，讓學生進入廬山三維虛擬場景，通過互動式的實驗，可以自由修改實驗數據(邊的權值)，也可以自主控制虛擬角色以行走、選邊、答題等方式來探索算法執行流程，實現對算法從懵憧到真懂的跨越。
c、增強實驗的深度:使 用DVR和網路技術的“多人協作”是本虛擬仿真系統的創新之處，體現了實驗的深度。學生完成實驗後，根據成績和用時，更新當前“多人實驗”排行榜;教師在後台監測、統計和分析多人實驗數據，體現“生生互動、師生互動”的教學理念。
(2)突出創新性
a、科研教學有機結合:實驗內容體現了虛擬現實(VR) 、分散式虛擬現實(DVR) 研究領域的前沿性和時代性，尤其是多個虛擬角色同時進入分散式虛擬環境，如何保證環境和多角色的一致性(包括:時間一致性、空間一致性和行為一致性)是當前DVR研究領域亟待解決的關鍵問題，也是本課程負責人目前的主要科研方向。
b、教學方法先進靈活:本實驗採取“理論知識-＞虛擬實驗(包括自動展示、互動操作、多人協作) -＞綜合考核＞實踐創新”四維一體的教學方式。
c、 線下線上互動模式: WebGL版是線上實驗系統，PC版支持線上+線下實驗，靈活的實驗方式有利於引導學生進行探究性與個性化學習。
(3)增加挑戰度
a、激發計算思維能力:通過實驗加強了對算法邏輯結構和執行過程的理解，學生可以選擇某種程式設計語言(Java、 C++、 C#或Python等)編寫程式，將編程運行結果與實驗正確結果進行分析比對，找出並糾正程式的bug.
b、培養解決複雜工程問題能力:啟發式地引導學生將本實驗學習的理論知識和算法用於解決日常實際工程問題(如交通航線、公路網、城市間鋪路、電路分布管道網、計算機通訊網等)。
