數據結構中的複雜錯誤可視化調試虛擬仿真實驗是電子科技大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：數據結構中的複雜錯誤可視化調試虛擬仿真實驗
- 課程負責人：韓宏
- 建設院校：電子科技大學
- 授課教師：吉家成、周益民
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
傳統實驗難以建立數據結構直觀形象，特別是建立隨程式執行，代碼邏輯和數據變化之間的形象關聯。而這種關聯對培養數據可視化能力和計算思維非常重要。本實驗基於真實數據可視化虛擬技術解決了此問題：在純網頁的程式開發環境下，在調試中讓學生直觀地觀察數據記憶體圖例，如二叉樹、鍊表，隨程式執行變化的過程。實驗以項目為驅動、復現了相關項目場景：接手他人工作，理解並修改代碼，上線出錯，復現bug，跟蹤解決錯誤。
教學目標
本實驗教學目標定位以下三個方面，包括複雜工程問題解決能力、數據可視化能力和計算思維培養、課程思政。
（一）通過構建複雜工程背景和過程，培養學生運用數據結構知識解決複雜工程問題的能力，彌補傳統實驗的短板。
以小說和遊戲化的方式，復現了在公司中開發一個網路購物系統中，為完成購物車、收藏夾合併和搜尋任務，經歷了代碼閱讀、修改、新功能添加、隨機錯誤復現和跟蹤、解決第三方bug等場景。
通過一系列虛擬的過程，培養學生在真實複雜軟體工程中所需要的以下能力：
（1）在缺乏幫助文檔下，閱讀理解他人代碼的能力。
（2）在團隊合作中，修改他人的代碼，並開發新功能的能力。
（3）處理複雜工程問題，復現並排查生產環境隨機性程式錯誤的能力，調試跟蹤查找複雜數據結構算法的錯誤並修正的能力。
學生通過實驗掌握如下知識點：
（1）鍊表添加、遍歷與合併算法，以及相關邊界條件。
（2）平衡二叉樹生成算法。
（3）調試基本技能，斷點、單步、查看等。
（二）傳統數據結構教學中，很難培養學生的數據可視化能力和計算思維。
因為傳統教學和實驗方式難以建立數據結構的直觀形象，特別是建立隨程式執行，代碼邏輯和數據變化之間的形象關聯。
教學中只能依賴課件動畫來模擬數據結構的變化過程，這和代碼沒有任何關聯。而由這種關聯所培養的數據可視化能力不僅能幫助學生很好掌握數據結構課程內容，對培養計算思維也非常重要。
所以，開發了專門的基於純網頁的程式集成開發環境（IDE），通過獨創的程式調試和數據可視化聯動技術，實現了數據結構隨代碼執行的可視化，能在代碼調試的過程中，看到樹、鍊表的圖逐步建立，培養數據可視化能力和計算思維能力。
（三）無縫引入課程思政
在小說和遊戲化的方式下，通過實驗內容情節的推進，自然融入了古詩，激發學生對中國傳統文化的熱愛。
