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    浙教版(2019)高中信息技术选修1-5.3.2:排序算法的程序实现教学设计
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    高中信息技术浙教版 (2019)选修1 数据与数据结构5.3 数据排序教学设计

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    这是一份高中信息技术浙教版 (2019)选修1 数据与数据结构5.3 数据排序教学设计,共5页。

    课程标准

    教学目标
    排序算法的程序实现
    教材内容:5.3 排序算法的程序实现
    适应的课程标准:
    1.7 通过实现数据的排序和查找,体验迭代和递归的方法,理解算法与数据结构的关系。
    教学目标:
    ●掌握常用的冒泡排序的基本程序结构。
    ●能够编程实现冒泡排序。
    指向的核心素养:
    ●信息意识:学生能够结合生活中的实例描述数据的内涵与外延,能够将有限制条件的、复杂生活情境中的关系进行抽象,有意识地选择恰当的数据结构表达数据的逻辑关系。
    ●计算思维:能够从数据结构的视角审视基于数组、链表的程序,解释程序中数据的组织形式,描述数据的逻辑结构及其操作,评判其中数据结构运用的合理性;能够针对限定条件的实际问题进行数据抽象,运用数据结构合理组织、存储数据,选择合适的算法(排序、查找、迭代、递归)编程实现、解决问题。
    ●数字化学习与创新:学生较为熟练地运用数据结构解决生活中的真实问题,并在此过程中自主或协作探究;能够评估常见的数字化资源与工具对学习数据结构的价值,根据需要合理选择。
    ●信息社会责任:能够分析数据与社会各领域间的关系,自觉遵守相应的伦理道德和法律法规。
    学习环境:有教学控制软件的多媒体机房,pythn编程环境。
    建议课时:1课时
    教学活动设计
    教学环节
    教学过程
    设计意图
    情境导入
    回顾旧知:
    请同学们写出冒泡排序第一趟的基本过程。
    设计意图:巩固旧知,联系新知。
    学习任务一
    ●学习任务一:冒泡排序的基本过程与规则
    问题:冒泡排序应该对任意排列的n个数据都能实现最终的排序,这里面是否有规则,规则在哪里?引导学生思考并回答问题。
    引导学生总结:排序的最少遍数为n-1,每遍进行的基本过程。
    第一遍,对n个元素冒泡,加工完毕,最大值23“下沉”至数组最后第一个元素的位置;
    第二遍,对n-1个元素冒泡,加工完毕,最大值20“下沉”至数组最后第二个元素的位置;
    ……
    第n-1遍,对2个元素冒泡,加工完毕,最大值13“下沉”至数组最后第n-1个元素的位置;
    排序完成。
    以升序、“最大元素下沉”为例,提炼出一般规则:
    设问:再仔细观察某一遍里面的加工步骤,这种方法是否通用?
    教师引导学生总结:排序过程中,按下面的方式使用变量i和j:
    i:记录正进行的处理遍数,第1遍处理时值为1,第2遍处理时值为2,依次类推。
    j:记录当前数组元素的下标。每遍处理过程中,j值总是从第一个数组元素的下标值0开始,按每次加1的方式,直至j=n-i-1为止。每当j取定一个值后,当前数组元素d[j]将与它的后一个元素d[j+1]进行比较,若d[j] >d[j+1],则互换这两个数组元素中的数据。
    设计意图:按照由粗到细、逐步求精的策略,推动学生加深对冒泡排序的深刻认识。
    学习任务二:冒泡排序的程序实现
    学生自主编写程序,教师及时跟踪、辅导、点评、总结
    1.先研究冒泡排序的第一遍的程序实现
    仍以这些数据为例,回顾冒泡排序第一遍的加工过程:
    冒泡排序算法对数组d的第一遍加工过程
    设问:经过第一遍加工,是否能够确保数据中的最大元素下沉到最下面?如何使用程序实现?
    fr j in range(0,length-1):
    if L[j]>L[j+1]:
    temp=L[j]
    L[j]=L[j+1]
    L[j+1]=temp
    j代表数组元素的下标,试问j从0开始,是否可以达到length-1?为什么?
    设计意图:从第一遍加工的实现中可以发现规律,进而引导学生概括出全部算法过程。
    2. 设计算法
    设问:上一步中,我们编写了第一遍加工的程序代码,如何修改一下,完成第i遍(i = 1 , 2, 3, ……)的加工过程?
    对于n个元素,第一遍加工将最大元素下沉到第n个位置
    对于剩下的n-1元素,反复使用该规则,直到最后余下两个元素进行比较和交换
    冒泡排序完成
    fr j in range(0,length-i):
    if L[j]>L[j+1]:
    temp=L[j]
    L[j]=L[j+1]
    L[j+1]=temp
    设计意图:重点在于第一遍加工处理,这个过程清楚了,那么对于后面的每遍加工,遵循同样的规则,以此类推,即可实现数据的完整排序。此处在于引导学生意识到对第i遍加工来说,只需要将一个参数略微修改一下即可。
    3. 学生动手编写冒泡排序的程序
    def bubble_srt(L):
    length=len(L)
    #序列长度为length,需要执行length-1遍加工
    fr i in range(1,length):
    fr j in range(0,length-i):
    if L[j]>L[j+1]:
    temp=L[j]
    L[j]=L[j+1]
    L[j+1]=temp
    设计意图:由第一遍加工的代码,概括出第i遍加工代码,是一种抽象思维的过程,最后将整个过程,进一步概括出一个外层循环和内层循环的程序结构,这是一个难点。可以多花些时间,鼓励学生多思考、多动手、多验证。
    设计意图:从第一遍加工的实现中可以发现规律,进而引导学生概括出全部算法过程。
    设计意图:重点在于第一遍加工处理,这个过程清楚了,那么对于后面的每遍加工,遵循同样的规则,以此类推,即可实现数据的完整排序。此处在于引导学生意识到对第i遍加工来说,只需要将一个参数略微修改一下即可。
    设计意图:由第一遍加工的代码,概括出第i遍加工代码,是一种抽象思维的过程,最后将整个过程,进一步概括出一个外层循环和内层循环的程序结构,这是一个难点。可以多花些时间,鼓励学生多思考、多动手、多验证。
    拓展学习
    冒泡排序算法的每一遍加工中,最小的元素“上浮”和最大的元素“下沉”这两种方式在程序实现时有何区别?
    建议在上节引入“选择排序”的基本思想与方法基础上。鼓励学生探索“选择排序”的程序实现。
    设计意图:根据学生的不同层次水平设置相应的教学任务
    课堂小结
    知识梳理:
    1. 冒泡排序的基本过程和结构;
    2. 冒泡排序的程序实现。
    作业布置
    课后练习
    选择排序算法是在参加待排序序列的所有元素中找出最小(或最大)数据的元素,使它与第一个元素中的数据相互交换位置。然后再在余下的元素中找出最小(或最大)数据的元素,与第二个元素中的数据相互交换位置。以此类推,直到所有元素成为一个有序的序列。请根据该排序算法的思想,编程实现对数据序列[23,20,13,18,14,11,98,4] 的升序排列。
    课后作业是课堂学习的延伸,是巩固和升华知识点的有效途径。
    教学设计思路
    本课内容为排序算法的程序实现。建议分配1课时完成。
    首先,引导学生回顾旧知,与前面所学的冒泡排序基本思想与方法建立联系,学生可以较熟悉地对若干个数据进行冒泡排序。
    其次,引导学生能够从抽象的角度概括出冒泡排序的基本规则,并能以合适的数字化学习工具呈现出其每遍加工的基本过程。
    再次,在学生有了一定认知基础上,可以引入自然语言、流程图,帮助学生理解冒泡排序的基本程序结构,从而实现对程序实现这个难点的突破。
    本节主要内容为排序算法的核心模块。
    针对
    核心素养培养的
    设计考虑
    本节侧重于计算思维的训练。程序语言是表达算法思想的工具,为了实现冒泡排序,在数据组织形式上选择较为简单的整数,并从中概括出冒泡排序的基本过程和算法步骤。这是一个逐步求精的过程。为了照顾普通学生的需要,可以从分析冒泡排序的第一遍加工入手,然后再就其程序实现进行展开,这是一个由抽象到具体的过程;然后再从第一遍的实现,推广到第i遍加工,这是一个思维泛化的过程;再由此出发,抽象出冒泡排序的整体程序结构,并通过简洁的代码实现,提炼出了冒泡排序的基本算法。这个基本过程,是一种思维螺旋式上升的提升过程,较好地实现了教学意图。
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