交互式计算机算法学习平台设计
夏征华，胡保坤，刁湾湾，黄玉钱
(杭州师范大学信息科学与技术学院，浙江 杭州 311121)
信息科技教育是素质教育的重要组成部分.算法编程教育可优化青少年逻辑思维模式，掌握计算机算法对运用计算机解决工程问题具有重要意义.传统板书和幻灯投影授课方式的计算机算法教学很难展示算法内部过程，缺少教育理念和学习策略的指导，难以将复杂抽象的算法逻辑进行形象具体化地表现，基本都以外显学习的方式来传递知识[1]，教学效果不是很理想[2].
目前，国内代表性的可视化算法学习平台有LeetCode Animation，国外可视化算法学习平台有VisuAlgo、Data Structure Visualizations以及Algorithm Visualizer.这些平台虽各具特色，但仍然无法满足实际课程的需要：1)缺乏交互性.VisuAlgo与Data Structure Visualizations平台未提供与用户交互的功能，只是单纯对算法进行演示，算法的动态演示与算法的代码脱节.2)编程方式复杂.Algorithm Visualizer平台允许用户编写代码创建算法进行演示，但采用了复杂的文本编程方式.3)编程语言选择有局限性.LeetCode Animation、VisuAlgo以及Data Structure Visualizations平台虽然提供了较多的算法动画模块，但未提供选择编程语言的功能.Algorithm Visualizer虽然提供了选择编程语言的功能，但只支持JavaScript语言.因此开发具有编程语言多样性、编程方式图形化、算法教学可视化等特点的交互式计算机算法学习平台非常有必要.
本研究以算法流程为重点，突出算法编程的趣味与创意，以提供提高分析解决问题和算法编程能力的学习环境为目标，基于Google的可视化图形编程工具 Blockly和ngx-blockly库，研发交互式计算机算法学习平台.平台主要特点包括可视化编程、可视化动态演示算法步骤、交互式学习计算机算法理论知识等.教师可以使用此平台将 Blockly 图形化、搭积木式教学融入到计算机算法课程中，通过堆叠法将繁琐的知识点图形化，降低算法学习难度[3]，帮助学生尽快掌握计算机算法的相关知识.
1.1 系统架构
本学习平台采用云架构，不仅为用户提供良好的交互体验，还因其良好的前后端工作分离模式而降低系统开发的难度，提高系统的可扩展性，平台的系统架构如图1所示.本学习平台基于Blockly和ngx-blockly库进行了二次开发，在逻辑层面上完成了变量类型定义和模块的生成功能.针对交互式学习[4]计算机算法的需要，平台提供了如图1所示的一系列重要功...
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