浙教版 (2019)选修1 数据与数据结构5.4 数据查找教学设计

这是一份浙教版 (2019)选修1 数据与数据结构5.4 数据查找教学设计，共3页。

课程标准
和
教学目标
二分查找算法的思想
教材内容：5.4.2 常见的查找算法中的二分查找
适应的课程标准：
1.6通过列举实例，认识到抽象数据类型对数据处理的重要性，理解抽象数据类型的概念，了解二叉树的概念及其基本操作方法。
教学目标：
●通过对生活实例的分析和描述，理解二分查找的概念和基本方法。
●能根据数据是否有序，选择不同的查找方法。
●能根据二分查找的思想和特点，通过分步解析获取二分查找的解题结构。
指向的核心素养：
●信息意识：能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。
●计算思维：针对给定的问题情境进行问题分析，抽象问题的基本特征，设计算法与数据结构，编程解决问题。
●数字化实践：能够较为熟练地运用数据结构解决生活中真实问题，并在解决问题的过程中进行选择合适的数字化资源与工具进行自主学习与小组协作探究。
学习环境：有教学控制软件的多媒体机房。
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
引入1：师生一起玩猜数字游戏。教师在纸上写下一个数字，让学生来猜这个数字，学生根据教师提示“大了”或是“小了”猜出纸上的数字。师生共同讨论游戏中蕴含的算法。
引入2：观看视频“如何迅速的找到东西”，了解二分查找算法的基本思想。
通过让学生完成猜数字的游戏以及观看视频，自然地进入课堂，让学生初步体验二分查找算法，对该算法有初步感性认识。
知识讲解
1. 通过分析上述视频，讨论二分法查找算法是怎样查找的？它的实现有没有什么条件？比较顺序查找和二分查找算法的区别。
2. 教师以教材中规模为11的数组d为例，讲解二分查找的过程。在数组d的11个元素中，已按升序存储了11个数据，要寻找的数据为12（已存储在变量key中）。
有了对两种查找算法的对比分析后，学生对二分查找算法有了进一步的理解，从而实现知识的内化。
通过教师的讲解，帮助学生进一步理解二分查找算法的基本过程。
自主学习
1.让学生自主学习教材中“二分查找的基本方法”，讨论如何确定查找区间中点m的位置？
2.学生根据上述实例数据，小组合作讨论查找范围（i,j）的变化情况。
3.教师根据学生的回答，总结归纳：
①首先确定查找区间的中点位置：
m= （表示小于等于的最大整数）
②然后将查找键key值与d[m]比较，结果必然是如下三种情况之一：
A. keyB. key=d[m] 找到了需要的数据。
C. key>d[m] 根据数组d中的数据递增性，可以确定新的查找范围为（m+1，j）。
4. 学生将上述实例数据改为递减，写出用二分查找算法在递减数组d查找时，查找键key值与d[m]比较的三种情况。
帮助学生通过分析实例数据来理解查找范围（i,j）的变化情况，而不是机械地记住抽象枯燥的结果。
通过对升序、降序数组查找范围（i,j）变化情况的分析总结，帮助学生加深对二分查找算法的理解。
课堂小结
知识梳理：
1.总结二分查找算法的基本思想，比较顺序查找和二分查找的区别；
2.总结二分查找算法的特点及适用范围；
3.总结二分查找的基本方法，确定查找区间中点m的位置；
4.总结查找键key值与d[m]比较的三种情况。
通过分析实例，培养学生对二分查找算法的感性认识，为深刻理解算法提供事实基础；有了事实基础和体验过程，还需要对知识进行归纳和总结，纳入原有知识结构，实现知识的升华。
教学设计思路
本课通过让师生一起玩猜数字游戏引入，师生共同讨论游戏中蕴含的算法。通过观看视频“如何迅速的找到东西”，了解二分查找算法的基本思想。让学生初步体验二分查找算法，对该算法有初步感性认识。
通过分析视频，讨论二分法查找算法是怎样查找的？它的实现有没有什么条件？比较顺序查找和二分查找算法的区别。有了对两种查找算法的对比分析后，学生对二分查找算法有了进一步的理解，从而实现知识的内化。
教师以教材中规模为11的数组d为例，讲解二分查找的过程。在数组d的11个元素中，已按升序存储了11个数据，要寻找的数据为12（已存储在变量key中）。通过教师的讲解，帮助学生进一步理解二分查找算法的基本过程。
学生通过自主学习教材中“二分查找的基本方法”，讨论确定查找区间中点m的位置。分组讨论查找范围（i,j）的变化情况。教师根据学生的回答，进行总结归纳。
课堂小结对二分查找算法的知识进行归纳和总结，纳入原有知识结构，实现知识的升华。
本节课的内容总体难度不大，教师提供适量的生活实例启发学生思考，学生比较容易理解掌握二分查找的基本思想。在给予学生足够的时间自主学习后，通过分组讨论，掌握二分查找的基本方法。
针对
核心素养培养的
设计考虑
核心素养的培养不可能泛泛而谈，而应落实在每一次引导、每一个活动之中。本条例各个核心素养的具体落点分析如下：
信息意识：落点在“能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息”。本条目通过不同的应用场景，让学生在熟悉的例子中进入二分查找算法的学习，唤起学生的兴趣，引导学生在熟悉的真实情境中理解二分查找算法的概念，分析在不同的情境中可以恰当地运用不同的查找方法达到最快速度的查找。
计算思维：落点在“针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题”。本条例通过小组交流讨论，使学生从抽象到具体地理解二分算法的基本方法和适应范围，体验从问题到算法的思维历程，提炼二分查找算法的步骤与方法，在讨论中总结查找键key值与d[m]比较的三种情况，提升学生的计算思维。
数字化学习与创新：落点在“能够较为熟练地运用数据结构解决生活中真实问题，并在解决问题的过程中进行选择合适的数字化资源与工具进行自主学习与小组协作探究”。在拓展学习任务时，鼓励学生根据实际解决问题的需要，使用数字化工具开展自主学习和协同工作，并能在解决问题的过程中优化算法思想，提升创新能力。