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以圖形理論應用於數位教材內容的編輯以演算法學習為例 報告人：陳重光 指導教授：鄭淑真 Department of Computer Science, National Tsing Hua University, No. 101 Kuang Fu Road, Hsinchu 300, Taiwan Institute of Information Systems and Applications, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan 1 大綱 1. 簡介 2. 研究背景與動機 3. 研究目的 4. 研究相關背景探討 5. 研究的預期成果與進度 2 簡介 本研究針對演算法課程來設計一個學習網站。 提出了一些有趣的教材與教學模式。 使用人工智慧演算法協助給予適當的學習資源。 利用強大的網頁技術來與學習者進行雙向溝通。 利用圖形理論的原理將演算法運行方式視覺化。 3 研究背景與動機 隨著科技與網際網路的發展快速，使得人們的日常生活 脫離不了網路的使用，因此在教育與學習的方式上，應 該隨之改變，提出能讓人們更快與準確主題的學習，數 位學習就是因此而產生的技術，利用網路的便利，來快 速的傳達資訊，利用強大的網頁技術，來傳達視覺畫面 與使用者的雙向溝通。 給予學習者適當的學習資源，讓學習者在家自行學習時， 也能獲得良好的學習環境，提高學習者學習的興趣與提 升學習成效。 4 研究目的 本研究目的主要是以提高學生對於演算法課程產生學習 的興趣與提升學習的成效。 以圖形理論的概念應用在演算法學習上，將演算法執行 過程中以視覺化呈現，讓學習者更清楚了解演算法的運 行過程。 5 相關背景探討 互動教學系統 關於數位學習 圖形理論 6 互動教學系統 選擇性 2. 系統提供服務回應使用 者的行動 對使用者有回應 非線性存取資訊 個人選擇幫手 監控資訊使用狀態 適應性 促進人際溝通 趣味性 1. 使用者對系統做決定 7 選擇性 使用者在數位學習環境當中能自由選擇多媒體型態與資 訊。 1. 教材設計者 2. 學習者的評比 3. 多媒體類型 使用 者 1. 自己的學習圈 2. 擴充學習圈 8 非線性存取資訊 使用者根據自己的問題和需求，能透過不同的管道取得 需求資訊。 系統處理問題 系統 向系統提問 1. 尋找相關教材 2. 尋找相關文章知識 3. 尋找相關學習者 使用 者 系統回饋訊息 9 監控資訊使用狀態 在數位學習的環境中能收集使用者選擇資訊的所有過程， 讓使用者適時監控自己學習的相關訊息。 系統紀錄學習資訊 使用 者 系統分析資訊 1. 使用者個人資料 系統 2. 使用者學習歷程 演算法分析後回傳資訊 10 促近人際關係 數位學習的環境應提供學習者以非同步與同步的溝通傳 輸方式與他人進行互動。 Time Line、Blog 、 AJAX技術整合提供 即時的網頁溝通 使用 者 系統協助雙向 溝通 其他 使用 者 系統協助雙向 溝通 11 關於數位學習 資訊流通的快速與資訊量的改變，讓授課者可以安排課 程。 授課者與學習者互相討論互動。 藉由非正規式的學習，來找出適合自己的學習，學習者 照著自己的意識學習。 12 圖形理論 將學習教材以視覺化呈現給學習者，讓學習者可以更清 楚演算法的運行原理。 將教材加入視覺的設計與遊戲式的活動達到更好的學習 效果。 13 圖形理論基本概念 圖形結構基本上是由頂點與邊兩個部分所構成，圖形結構 會儲存資料到圖形的頂點，並將頂點與頂點間的關係加以 記錄，以圖形結構而言分成兩大類別無向圖與有向圖。 Data 14 同樣圖形不同畫法 15 圖形的特性 1. 宰制性: 指的是圖形構成中，節點的連結密度較高者， 圖形空間連接關係的程度就越高。 2. 可視性: 指的是在視覺上是可以看見的，但卻不是直 接可以到達終點的主要入口。 3. 涵構性: 指的是在節點上要通過一個特定的節點，必 須通過其它節點才可到達。 4. 可及性: 指的是可直接到達終點的入口。 16 預期成果 將圖形理論應用在演算法教學平台，將演算法的數據與 路徑視覺化。 結合虛擬化的效果，讓學習者在學習時有實際操作的感 覺，可以更了解演算法的運行方式，藉由這個研究可以 提升趣味性與視覺性，也可以提高學習者的學習意願來 提升學習的成效。 研究進度 蒐集與圖形理論和教育理論相關的文章。 去參考網路上教學平台的做法來準備接下來的研究。