信息學(xué)競賽七年級(jí)培訓(xùn)課程（課后延時(shí)課）教學(xué)設(shè)計(jì)

信息學(xué)競賽七年級(jí)培訓(xùn)課程（課后延時(shí)課）教學(xué)設(shè)計(jì)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為《信息學(xué)競賽七年級(jí)培訓(xùn)課程》中的“第二章算法基礎(chǔ)——排序與查找”。具體內(nèi)容包括冒泡排序、選擇排序和二分查找等基本算法的原理與實(shí)現(xiàn)。這些內(nèi)容與學(xué)生在六年級(jí)學(xué)過的簡單邏輯結(jié)構(gòu)和編程基礎(chǔ)有直接聯(lián)系，同時(shí)為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法打下基礎(chǔ)。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系在于，學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中掌握了基本的編程概念和順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等邏輯結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將幫助學(xué)生理解排序與查找算法的重要性，學(xué)會(huì)運(yùn)用這些算法解決實(shí)際問題，提高編程能力和問題解決能力。教學(xué)內(nèi)容與課本緊密關(guān)聯(lián)，符合教學(xué)實(shí)際需求。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括信息意識(shí)、計(jì)算思維和問題解決能力。通過學(xué)習(xí)冒泡排序、選擇排序和二分查找等基本算法，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息處理和分析的能力，提升他們?cè)趯?shí)際情境中運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)解決問題的計(jì)算思維。此外，課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐，增強(qiáng)對(duì)算法流程的控制和優(yōu)化意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力，進(jìn)一步提高他們面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)的問題解決能力。這些目標(biāo)與課本內(nèi)容緊密相連，旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息學(xué)核心素養(yǎng)，符合新教程的要求。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已掌握了基本的計(jì)算機(jī)操作技能，理解編程中的順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等邏輯控制語句，并具備初步的程序設(shè)計(jì)能力。

2.學(xué)生對(duì)信息學(xué)競賽具有濃厚興趣，尤其在解決實(shí)際問題時(shí)表現(xiàn)出較高的積極性和探索精神。他們具備一定的邏輯思維能力，但在算法優(yōu)化和創(chuàng)新方面有待提高。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，部分善于理論學(xué)習(xí)，部分偏好實(shí)踐操作。

3.學(xué)生在掌握排序與查找算法時(shí)可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：理解算法原理和實(shí)現(xiàn)過程，尤其是冒泡排序和選擇排序的效率問題；在二分查找中，正確設(shè)置查找范圍和遞歸過程；將算法應(yīng)用到具體問題時(shí)，可能難以把握問題本質(zhì)，導(dǎo)致程序設(shè)計(jì)偏差。針對(duì)這些情況，教學(xué)過程中需重點(diǎn)關(guān)注并給予適當(dāng)引導(dǎo)。教學(xué)方法與策略本節(jié)課采用講授與討論相結(jié)合、案例研究及項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)為主的教學(xué)方法。首先，通過講授和討論，引導(dǎo)學(xué)生理解排序與查找算法的基本原理和實(shí)現(xiàn)步驟。接著，設(shè)計(jì)具體的教學(xué)活動(dòng)，如角色扮演編程任務(wù)，讓學(xué)生模擬不同算法的角色，增強(qiáng)理解；開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生在編程環(huán)境中實(shí)際操作，加深對(duì)算法過程的認(rèn)識(shí)。此外，設(shè)計(jì)相關(guān)算法游戲，如排序挑戰(zhàn)賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高問題解決能力。在教學(xué)媒體使用方面，利用多媒體課件、編程軟件和在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)，輔助教學(xué)，實(shí)時(shí)反饋學(xué)生編程結(jié)果，提升教學(xué)效果。以上方法與策略均與課本內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián)，旨在提高學(xué)生的參與度和互動(dòng)性，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

-教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，發(fā)布關(guān)于排序與查找算法的預(yù)習(xí)資料，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞算法的基本原理，設(shè)計(jì)問題，如“冒泡排序和選擇排序有何不同？”引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過平臺(tái)數(shù)據(jù)，跟蹤學(xué)生預(yù)習(xí)情況，確保預(yù)習(xí)效果。

-學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照要求，閱讀資料，初步理解排序與查找算法。

思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)問題進(jìn)行思考，記錄疑問。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將筆記、思維導(dǎo)圖等預(yù)習(xí)成果提交至平臺(tái)。

-教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享和進(jìn)度監(jiān)控。

-作用與目的：

幫助學(xué)生提前接觸算法概念，為課堂學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問題意識(shí)。

2.課中強(qiáng)化技能

-教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過一個(gè)實(shí)際生活中的排序問題，引入新課內(nèi)容。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解冒泡排序、選擇排序和二分查找的原理和實(shí)現(xiàn)。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)編程挑戰(zhàn)游戲，讓學(xué)生分組實(shí)踐排序算法。

解答疑問：及時(shí)解答學(xué)生在實(shí)踐中遇到的問題。

-學(xué)生活動(dòng)：

聽講并思考：學(xué)生專注聽講，積極思考算法的應(yīng)用場景。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生通過編程實(shí)踐，體驗(yàn)算法的具體應(yīng)用。

提問與討論：針對(duì)難點(diǎn)，學(xué)生提出問題，參與小組討論。

-教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過實(shí)例講解，幫助學(xué)生深入理解算法原理。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過編程實(shí)踐，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)算法的理解和應(yīng)用。

合作學(xué)習(xí)法：通過小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-作用與目的：

加深學(xué)生對(duì)排序與查找算法的理解，掌握編程實(shí)現(xiàn)。

通過實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和問題解決能力。

培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

-教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：根據(jù)課堂內(nèi)容，布置相關(guān)編程作業(yè)，鞏固算法應(yīng)用。

提供拓展資源：推薦相關(guān)書籍和在線教程，供學(xué)生深入學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予反饋和指導(dǎo)。

-學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生獨(dú)立完成編程作業(yè)，鞏固課堂所學(xué)。

拓展學(xué)習(xí)：利用拓展資源，進(jìn)一步探索算法的更多應(yīng)用。

反思總結(jié)：學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)措施。

-教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)，拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生通過反思，促進(jìn)自我提升。

-作用與目的：

鞏固學(xué)生對(duì)算法的理解和應(yīng)用能力。

拓寬學(xué)生知識(shí)視野，激發(fā)深度學(xué)習(xí)興趣。

培養(yǎng)學(xué)生自我反思和自我管理的能力。拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《算法導(dǎo)論》（原書第3版）：該書中詳細(xì)介紹了各種排序算法的原理、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，以及算法復(fù)雜度的分析，有助于學(xué)生更深入地理解排序算法的內(nèi)在機(jī)制。

-《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》第3卷：這本書中包含了對(duì)查找算法的深入探討，尤其是二分查找的變體和應(yīng)用，適合對(duì)查找算法感興趣的學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》：提供了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法分析的綜合介紹，包括排序和查找在內(nèi)的多種算法實(shí)現(xiàn)，有助于學(xué)生建立起算法學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-算法實(shí)踐：鼓勵(lì)學(xué)生課下嘗試編寫更多種類的排序算法（如插入排序、快速排序等），并對(duì)比它們的性能和適用場景。

-算法優(yōu)化：探討如何優(yōu)化已學(xué)的排序和查找算法，例如如何減少冒泡排序中的比較次數(shù)，或者如何提高二分查找的效率。

-算法應(yīng)用：學(xué)生可以嘗試將排序和查找算法應(yīng)用到實(shí)際問題中，如數(shù)據(jù)排序、查找特定元素等，通過解決實(shí)際問題加深對(duì)算法的理解。

-算法競賽：推薦學(xué)生參加線上的算法競賽或挑戰(zhàn)，如LeetCode、Codeforces等，通過競賽鍛煉自己的編程能力和算法思維。

-研究性學(xué)習(xí)：鼓勵(lì)學(xué)生選擇一個(gè)特定的算法主題（如排序算法的演變歷史、查找算法在不同編程語言中的實(shí)現(xiàn)差異等），進(jìn)行深入研究，并撰寫研究報(bào)告。內(nèi)容邏輯關(guān)系①重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-排序算法：冒泡排序、選擇排序的原理與實(shí)現(xiàn)。

-查找算法：二分查找的原理、實(shí)現(xiàn)及適用條件。

-算法性能分析：比較不同排序算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。

②關(guān)鍵詞：

-排序：算法、效率、穩(wěn)定性。

-查找：算法、二分、遞歸。

-性能分析：時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度。

③重點(diǎn)語句：

-"冒泡排序通過相鄰元素的比較和交換來實(shí)現(xiàn)排序。"

-"選擇排序通過選擇最小（或最大）元素并交換到序列前端來實(shí)現(xiàn)排序。"

-"二分查找基于有序數(shù)組，通過不斷折半查找目標(biāo)元素。"

板書設(shè)計(jì)：

1.排序算法

-冒泡排序：比較、交換

-選擇排序：選擇、交換

2.查找算法

-二分查找：有序、折半、遞歸/迭代

3.算法性能分析

-時(shí)間復(fù)雜度：O(n^2)、O(nlogn)等

-空間復(fù)雜度：O(1)

板書設(shè)計(jì)注重條理清晰，突出重點(diǎn)，通過簡潔明了的方式呈現(xiàn)，幫助學(xué)生理解和記憶本節(jié)課的核心知識(shí)點(diǎn)。教學(xué)反思與總結(jié)首先，在教學(xué)方法上，我采用了講授、討論和實(shí)踐相結(jié)合的方式。通過講授，我?guī)椭鷮W(xué)生理解了排序和查找算法的基本原理；通過討論，我引導(dǎo)學(xué)生思考和分析了不同算法的特點(diǎn)和適用場景；通過實(shí)踐，我讓學(xué)生親自動(dòng)手編程，體驗(yàn)了算法的應(yīng)用。這種綜合教學(xué)方法取得了較好的效果，學(xué)生的參與度和積極性都很高。

其次，在策略上，我注重啟發(fā)式教學(xué)，通過設(shè)計(jì)一些具有啟發(fā)性和探究性的問題，激發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和問題解決能力。同時(shí)，我還注重個(gè)別化教學(xué)，針對(duì)不同學(xué)生的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，給予個(gè)性化的指導(dǎo)和幫助。

然而，在教學(xué)過程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。例如，部分學(xué)生在編程實(shí)踐中遇到了困難，對(duì)算法的理解不夠深入；部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，對(duì)算法的重要性認(rèn)識(shí)不足。針對(duì)這些問題，我需要進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法，例如增加一些趣味性的編程挑戰(zhàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的個(gè)別指導(dǎo)，幫助他們解決實(shí)際問題。

在教學(xué)總結(jié)方面，我認(rèn)為本節(jié)課的教學(xué)效果是積極的。大部分學(xué)生對(duì)排序和查找算法有了深入的理解，能夠熟練地編寫相關(guān)程序。同時(shí)，通過實(shí)踐，學(xué)生的編程能力和問題解決能力也得到了提高。在情感態(tài)度方面，學(xué)生對(duì)信息學(xué)競賽的興趣更加濃厚，對(duì)算法的重要性有了更深刻的認(rèn)識(shí)。

然而，教學(xué)中仍存在一些不足。例如，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，對(duì)算法的重要性認(rèn)識(shí)不足。針對(duì)這些問題，我將在今后的教學(xué)中進(jìn)行改進(jìn)。例如，增加一些趣味性的編程挑戰(zhàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的個(gè)別指導(dǎo)，幫助他們解決實(shí)際問題。課后作業(yè)1.編寫一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)冒泡排序算法，對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。

2.編寫一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)選擇排序算法，對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。

3.編寫一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)二分查找算法，在一組有序數(shù)據(jù)中查找一個(gè)特定的元素。

4.編寫一個(gè)程序，對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，并計(jì)算排序過程中比較的次數(shù)。

5.編寫一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)二分查找算法，并計(jì)算查找過程中的查找次數(shù)。

答案：

1.冒泡排序算法實(shí)現(xiàn)：

```python

defbubble_sort(arr):

n=len(arr)

foriinrange(n):

forjinrange(0,n-i-1):

ifarr[j]>arr[j+1]:

arr[j],arr[j+1]=arr[j+1],arr[j]

returnarr

data=[64,34,25,12,22,11,90]

sorted_data=bubble_sort(data)

print("Sortedarray:",sorted_data)

```

2.選擇排序算法實(shí)現(xiàn)：

```python

defselection_sort(arr):

n=len(arr)

foriinrange(n):

min_idx=i

forjinrange(i+1,n):

ifarr[min_idx]>arr[j]:

min_idx=j

arr[i],arr[min_idx]=arr[min_idx],arr[i]

returnarr

data=[64,34,25,12,22,11,90]

sorted_data=selection_sort(data)

print("Sortedarray:",sorted_data)

```

3.二分查找算法實(shí)現(xiàn)：

```python

defbinary_search(arr,x):

l,r=0,len(arr)-1

whilel<=r:

mid=(l+r)//2

ifarr[mid]==x:

returnmid

elifarr[mid]<x:

l=mid+1

else:

r=mid-1

return-1

arr=[2,3,4,10,40]

x=10

result=binary_search(arr,x)

ifresult!=-1:

print(f"Element{x}ispresentatindex{result}")

else:

print("Elementnotfound")

```

4.排序過程比較次數(shù)計(jì)算：

```python

defbubble_sort(arr):

n=len(arr)

count=0

foriinrange(n):

forjinrange(0,n-i-1):

ifarr[j]>arr[j+1]:

arr[j],arr[j+1]=arr[j+1],arr[j]

count+=1

returnarr,count

data=[64,34,25,12,22,11,90]

sorted_data,compare_count=bubble_sort(data)

print("Sortedarray:",sorted_data)

print("Numberofcomparisons:",compare_count)

```

5.二分查找過程查找次數(shù)計(jì)算：

```python

defbinary_search(arr,x):

l,r=0,len(arr)-1

count=0

whilel<=r:

count+=1

mid=(l+r)//2

ifarr[mid]==x:

returnmid,count

elifarr[mid]<x:

l=mid+1

else:

r=mid