“二分法查找数据”教学案例.doc

高中信息技术“二分法查找数据”教学案例一、教学设计教学分析：程序设计中经常需要进行数据的查找与存储，设计查找算法时，往往要考虑算法的实现是否方便、快捷，而引入数组的使用，及在数组中查找数据的基本方法，即顺序查找与二分法查找等。本课是教科版算法与程序设计选修第三章算法的实现的第3节第2课时，主要要求学生在理解什么是数组，如何定义数组及给数组赋值，掌握在使用顺序法在数组中查找数据的基础上继续学习二分法查找，并比较两种基本方法查找数据的特点，由于本课是本章的学习难点，为了激发学生的学习兴趣，更好掌握二分法的算法思想，本人设计了一个“人与电脑竞猜商品价格PK”的游戏，通过该游戏让学生学习什么是二分法算法，并通过上机实现该游戏的程序，完成了本课的教学。建议使用1课时。教学目标：1. 知识目标：理解二分法查找算法思想，学会使用二分法查找解决问题。2. 能力目标：通过学习二分法查找数据及应用，提高学生分析与解决问题的能力。3. 情感态度与价值观：通过上机完成“人与电脑竞猜商品价格PK”等VB程序设计，让学生体验编程快乐、感受成功的喜悦。教学重难点：重点：二分法的算法基本思想及相关的程序实现。难点：如何使用二分法在数据组中查找数据，及解决一些实际的的问题（如使用二分法求数学方程的近似解等）。教学策略：“任务驱动”教学法、讲授法、讨论法、游戏体验法、案例分析法等多种教学方法的有机结合，并整合多媒体网络教学手段、课程学习网站，组织学生自主探究学习、合作交流等完成本节课的教学。学情分析： 通过上一节课的学习，学生学会VB中数组的声明及与使用及顺序查找的算法思想，由于本校的学生全部来自于农村，以前从未接触程序设计，在上一节课的学习时，本人使用教材中的“英文字母的加密与解密”例子引导学生学习顺序查找算法，学习效果不甚理想，因此，本课的二分法查找的学习，本人决定不使用教材中的“英文字母的加密与解密”的例子，而采用自己设计的“人与电脑竞猜商品价格PK”的实例，让学生从玩到程序的实现及相关知识的梳理完成了本课的学习。教学流程复习旧知识更新 （复习数组的声明及使用） 运行程序 （运行事先设计的“人与电脑竞猜商品价格PK”VB程序，是一 个猜1至100元内的商品价格，程序分“人猜”与“电脑猜”两部分，总分100分，猜错1次扣10分，猜对时得分最高获胜。）提出问题 （同学们是如何猜价格，引入二分法查找的算法。）讲解算法 （结合课本P55二分法的流程图，讲解二分法查找的算法）剖析程序逻辑 （剖析程序，剖析程序中“开始”、“大了”按钮等部分程序）学生上机动性 （学生上机完成课堂任务）学习评价 （学生课堂任务完成情况评价，及本课学习目标完成情况进行反思）教学小结 （教学小结，知识点梳理，整理学习笔记等）教学延伸 （在数学中如何使用二分法求方程的近似解，试用VB编程实现）课外作业 （布置课外作业）二、教学过程实录复习旧知识（2分钟）师：同学们好，上节课我们学习了数组及顺序查找的算法，那么什么是数组呢？如果有一组元素包括大、小写字母及空格共 53 个，如何定义一个数组表示（数组名称为 zifu ）？（课件展示问题，请两名学生回答）生1：数组（Array）是一组相同类型的变量集合，集合中的每个元素都是独立的变量，它们能够通过数组序号被引用。生2：dim zifu(52) as string师：下面这段程序的执行结果是什么？（课件展示问题，请学生回答）Dim i As Integer Dim zifu(25) As String For i=0To 25 zifu(i)=chr(65+i) Next i 生3：分别将AZ赋值给zifu数组的每个元素。创设情境、引入新课：（10分钟）师：同学们掌握得不错，大家经常看到电视上一些商品猜价节目吧。（学生争着回答：“购物街”、“幸运52”等），好今天我们设计一个类似的VB程序，叫做“人与电脑竞猜商品价格PK”。（学生很想知道这个程序的游戏规则）教师活动：教师演示本程序，并说明游戏规则：这是一个猜1至100元内的商品价格，程序分“人猜”与“电脑猜”两部分，总分100分，猜错1次扣10分，猜对时得分最高者获胜，每次出现的商品价格都是随机的。程序界面如图。师：明白游戏规则后，大家想不想玩玩生：（异口同声）想！师生活动：教师请两名同学进行“人猜”部分的猜价，比较两名同学的成绩。并让同学简单讨论为什么另外一名同学会获胜，如何让你猜你会怎么猜得分才会高呢？（学生议论纷纷，讨论如何才能得高分，为下面问题的提出做铺设。）师：好，我们先静静，大家思考一下，如何用最笨的方法来猜商品价格，那将怎样猜？生：从1一直猜到100师：好，这种猜价的方法也就是我们上节课学到的（故意停顿，学生争着回答：顺序查找）师：非常好，大家都知道这种方法很笨，但最简单保证能猜得到。（引导学生意识到顺序查找算法的特点）师：刚才我在听大家交流讨论，如何猜价才能获得高分，哪位同学来说说你会怎么猜才能获得高分？（请同学回答，学生争着举手回答）生4：从10开始猜，每次增加10，直到电脑出现“大了”，再往前猜。师：这有点类似于顺序查找，这种方法是最好吗？生：不是！生5：我从1到100元的中间值50元开始猜，如果大了，我就猜1到50元的中间值25，同理，利用这种折半的方法进行猜价格。（这个答案就是本课要讲的二分法查找算法）师：大家说这种方法好吗？（多数的同学认为这种方法不错）师：说这种方法好，我们可要拿出证据，现在我们做一个活动。师生互动活动：请3名同学进行猜价，把同学猜到的价格再分别让电脑猜，进行人机PK，看谁获胜。（学生的兴趣被推到高潮）人机PK的结果：分别猜到的商品价格是98元、52元、55元，3名同学的得分分别是：40、40、30，电脑的得分分别是：60、40、40，结果是机胜2平1。师：看到这个结果，大家知道电脑是2胜1平，那么电脑是怎样猜的呢？（学生很想知道）师：其实电脑使用的方法正是前面那位同学所说的方法，即折半查找法也叫二分法查找，根据刚才我们所完成的活动，大家一起说说二分法查找的算法思想。（学生讨论）新课的学习：（8分钟）师：下面我们翻开课本P52，一起学习二分法查找的算法流程。（前面的引入及相关游戏活动虽然所花时间较多，10分钟左右，但学生已经通过活动基本理解什么二分法查找算法，教师再结合课本P55的二分法查找流程进行讲解，便显得游刃有余，学生很容易接受。）师：理解二分法查找算法的思想后，大家思考一下，二分法查找对查找的数据有何要求？生：数据应该是有序的。师：这一点非常重要，它决定我们在查找数据时是否能使用二分法查找。师：通过对二分法算法的学习，大家想知道这个游戏程序是怎样使用二分法来实现其算法呢？然后通过学习，自己上机编程实现？学生：想师：好,下面我们剖析该程序“电脑猜”部分的“开始”、“大了”按钮的程序代码。师生共同剖析程序：“通用”部分声明：Dim P1%, P2%, M%, score1% 声明价格的下限P1、上限P2、电脑猜价M及得分score1。“开始”按钮的程序剖析：Private Sub Cmdok_Click()If Cmdok.Caption = 开始 Then 如果Cmdok按钮的Caption为“开始”score1 = 100 得分最高分为100分Cmdok.Caption = 正确 让Cmdok按钮的Caption为“正确”P1 = 1: P2 = 100 一开始价格的下限为1，上限为100M = (P1 + P2) / 2 电脑猜价为下限与上限中间值。Label1.Caption = M 在label1显示电脑的猜价。ElseLabel1.Caption = 我猜对了!我的得分是: & score1 在label1显示电脑猜对了及得分。Cmdok.Caption = 开始 让Cmdok按钮的Caption为“开始”以便下次再猜。End IfEnd Sub“大了”按钮的程序剖析：Private Sub cmdbigger_Click()P2 = M 1 价格上限为上次的猜价-1If P1 P2 Then 如果价格下限大于上限 Label1.Caption = 猜不到商品的价格！ label1显示猜不到商品的价格Cmdok.Caption = 开始 让Cmdok按钮的Caption为“开始”以便重新再猜。Elsescore1 = score1 10 得分扣10分M = (P1 + P2) / 2 电脑重新猜价，价格同样为下限与上限的中间值。Label1.Caption = M 在label1显示电脑的猜价End IfEnd Sub师：通过程序的剖析，同学理解“电脑猜价”的程序含义，下面大家有没有信心通过自己的学习，完成“小了”按钮的程序代码？并最终完成该程序，体验自己制作的程序呢？生：有，我们想做。师：下面我们来完成今天的课堂任务。课堂任务：（15分钟）1、在课程学习网站上，下载并运行“人与电脑竞猜商品价格PK”程序，理解其代码的含义，试写出其“小了”按钮的程序代码。（在学生操作过程中，教师对基础较差的学生进行个别辅导，及时发现与解决学生上机过程存在的问题，并鼓励基础好的学生参与帮助辅导，促进学生之间互助与关爱，争取所有的同学都完成任务。）2、思考应用二分法查找有什么优点和缺点？顺序查找有哪些优点和缺点？（学生讨论）（二分法：优点是减少了查找的次数，提高了查找效率。缺点是必须是在有序数组中才能使用。顺序查找：优点是 算法简单，对数组的结构无任何要求。缺点是查找效率低，当数组的元素个数较多时不宜采用该方法查找。）学习评价：（3分钟）1、对自己完成的作品进行评价及他人互评与分享。2、教师随机让个别学生演示其作品，师生共同进行简单点评。3、检查本节课学习目标的掌握情况，通过本课的学习你是否能理解什么是二分法查找，及如何使用二分法查找算法解决一些实际的问题。课堂小结（学习笔记）（2分钟）教师与学生共同归纳本课学习内容及知识梳理，并整理相关学习笔记。二分法查找1、什么是二分法P552、二分法查找的基本算法思想P553、顺序查找与二分法查找的特点：（1）二分法：优点是减少了查找的次数，提高了查找效率。缺点是必须是在有序数组中才能使用。（2）顺序查找：优点是 算法简单，对数组的结构无任何要求。缺点是查找效率低，当数组的元素个数较多时不宜采用该方法查找。教学延伸：（4分钟）师：学以致用，本课我们学习二分法算法及二分法在“人与电脑竞猜商品价格PK”游戏程序的实现，并较好完成相应课堂任务。但是二分法作为一种重要的算法，它有广泛的应用，我们如何利用二分法来解决实际的问题呢？如数学中，可用二分法查找算法求方程的近似解。举例：利用二分法求函数y=lnx+2x-6在区间（2，3）内零点的近似值（精确度0.1）。附代码及运行结果：求函数y=lnx+2x-6在区间（2，3）内零点的近似值（精确度0.1）Private Sub command1_Click()Dim p1, p2, x, y As Singlep1 = 2: p2 = 3 p1,p2为区间的上界及下界。Do While p2 - p1 0.1 精确度为0.1。x = (p2 + p1) / 2 x从p1,p2取中值。y = Log(x) + 2 * x - 6If y 0 Thenp2 = x - 0.01 y0时表示x落在左半部Else 调整上界p2 否则落在右半部，调整下界p1。通过不断重复缩p1 = x + 0.01 小p1,p2的区间，直到p2-p10.1的精确度，这时的（p1,p2） End If 为所求的近似解的区间。LoopLabel1.Caption = 方程的近似解为区间： & vbCrLf & & p1 & , & p2 & 的任一值End Sub课外作业：（1分钟）1、复习本课的内容。2、上网查找并学习二分法查找相关VB知识。（课外教学延伸）3、尝试使用二分法算法求其它数学方程的近似值（如y=3x-7x-8等方程），思考生活学习中还有哪些问题可使用二分法算法解决，试着编程实现。三、教学反思：本课在教学中并没有什么新的创意，但教学过程中能紧扣课标，从学生的认识特点和实际能力出发，考虑本校学生全部是农村学生，以前从未接触程序，对编程有较大恐惧，如何消除这种心理，让他们树立信心。因此本课教学时没有采用教材提供的“英文字母的加密与解密”例子，而用教师自己设计的例子“人与电脑竞猜商品价格PK”，让学生在游戏活动中，自然从上节课的顺序查找的引导到二分法查找的算法学习。这样引入自然、流畅，既复习上节课的知识，更让学生在从顺序查找引导到二分法查找算法的学习时，已经基本了解到两种基本查找算法的特点，并通过相关游戏活动中建构学习，自己归纳二分法查找算法的思想并加以理解。整节课通过“人与电脑竞猜商品价格PK”例子，以“观察玩分析做评价总结”为主线展开教学的。通过教学实践证明，本课受到了学生的欢迎，很好地完成相应教学目标。本节课的教学中本人感到比较成功的地方有：1、“玩”是孩子的天性，本课让学生深深地感受到 “在学中玩，在玩中学”的快乐课堂气氛。2、以学生为本，紧扣课标，教材处理恰当，通过游戏激发学习兴趣，不仅让学生玩，更让他们通过分析算法及编程实现程序，感受比玩更快乐的成功喜悦。3、课堂任务设计合理，通过让学生完成“小了”按钮的程序代码，进行半成品加工，能从学生的实际出发，既让学生能够体验编程的乐趣，学习相应二分法算法的程序实现，又减轻操作难度，尽量使每个同学都能完成任务。4、学科的渗透与整合：信息技术新课程强调全面提高学生的信息素养，信息技术素养的一个重要方面也就是很好的利用信息技术，强调学以致用，对中学生来说，特别是如何将信