基于三层结构模型的算法可视化教学研究与实践的中期报告一、研究目标本研究旨在探究基于三层结构模型的算法可视化教学在大学计算机教育中的应用和效果，具体目标包括：1.设计并实现基于三层结构模型的算法可视化教学系统，能够呈现数据结构、算法、程序实现之间的关系，并提供交互式学习体验；2.基于系统实现的算法可视化教学，评估其在学生对计算机算法的理解和应用能力上的效果，比较算法可视化教学与传统教学方法的差异；3.在教学过程中暴露出学生容易出现的困难和问题，并针对性地改进算法可视化教学系统。二、研究过程1.系统设计本研究基于HTML、JavaScript和CSS等前端Web技术，使用D3.js等可视化库和Bootstrap等UI库，设计并实现了基于三层结构模型的算法可视化教学系统。该系统包括以下三个模块：（1）数据结构模块：该模块呈现了常见的数据结构，如队列、栈、链表等，使用可视化图形直观展示数据结构的基本操作和特性。（2）算法模块：该模块将常见的算法进行可视化展示，如排序、查找等，结合数据结构模块，通过动态演示算法具体逻辑，帮助学生掌握算法的核心思想。（3）程序实现模块：该模块提供了程序实现的相关学习资源，包括代码示例、实验报告等，帮助学生深入理解算法的实现过程和实现细节。2.评估方法本研究将采用问卷调查和实验对算法可视化教学进行评估。先进行前测，通过问卷调查了解学生在算法方面的掌握程度和学习方法偏好。然后进行算法可视化教学实验，实验分为两组，分别采用传统的教学方法和算法可视化教学方法。学生在两种教学方法下进行实验，并在实验结束后进行后测。通过问卷调查和实验结果统计，评估算法可视化教学的效果。3.创新点（1）设计了基于三层结构模型的算法可视化教学系统，强调数据结构、算法和程序实现之间的关系。（2）采用问卷调查和实验相结合的评估方法，探究算法可视化教学的有效性。（3）在教学过程中针对学生的困难和问题，改进算法可视化教学系统，提高学生的学习效果和体验。三、预期结果和贡献预期结果：本研究预期设计并实现基于三层结构模型的算法可视化教学系统，在大学计算机教育中得到推广和应用。通过问卷调查和实验，验证算法可视化教学的效果，与传统教学方法相比，能够有效增强学生对计算机算法的理解和应用能力。贡献：（1）本研究在大学计算机教育中应用了新型的算法教学方法，提供了一种新的思路和手段。（2）本研究基于问卷调查和实验评估了算法可视化教学的效果，为算法教育领域提供了可参考的研究成果。（3）本研究在算法可视化教学系统实现过程中，针对学生的困难和问题完成了系统的优化和改进，提高了学生的学习效果和体验。