Python课程第二阶段第十五课：列表元素的排序-Python教学设计

Python课程第二阶段第十五课：列表元素的排序——Python教学设计课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：Python课程第二阶段第十五课：列表元素的排序

2.教学年级和班级：八年级2班

3.授课时间：2022年10月18日

4.教学时数：45分钟二、核心素养目标本节课的核心素养目标包括：提高学生的问题解决能力，培养学生的逻辑思维和数据分析能力，提升学生的信息素养。通过本节课的学习，学生能够运用Python编程语言对列表元素进行排序，培养学生的编程思维和实际操作能力。同时，通过解决实际问题，提高学生运用信息技术分析和解决问题的能力，增强学生的信息时代适应能力。三、重点难点及解决办法重点：

1.列表元素的排序方法

2.Python编程语言的基本操作

难点：

1.理解列表排序的原理及应用

2.掌握Python编程语言的语法规则

解决办法：

1.通过实例演示和练习，让学生掌握列表排序的方法，巩固其应用。

2.通过讲解和练习，让学生熟悉Python编程语言的基本操作，提高编程能力。

3.提供课后习题和编程任务，巩固所学知识，培养学生的实际应用能力。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《Python编程基础》教材，以便跟随课程进度进行学习和复习。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以便在课堂上进行直观演示和解释，提高学生的学习兴趣和理解程度。

3.实验器材：准备电脑、投影仪等设备，确保实验操作的顺利进行。同时，为学生提供Python编程环境的安装和调试指导，确保每位学生都能正常进行编程实践。

4.教室布置：根据教学需要，将教室布置成分组讨论区和实验操作台。在讲台上设置投影仪，以便进行课件演示和讲解。在每个小组讨论区配备电脑和相关的实验器材，以便学生进行分组讨论和实践操作。

5.网络资源：提前准备好相关的在线编程练习平台和教学资源，如LeetCode、牛客网等，以便学生在课后进行自主学习和练习。

6.编程任务：为学生设计具有挑战性和实际意义的编程任务，如编写一个简单的排序算法、实现一个学生管理系统等。这些任务将有助于巩固所学知识，并培养学生的实际应用能力。

7.课后习题：为学生准备一份详细的课后习题，包括选择题、填空题和编程题，以便学生进行复习和巩固。同时，提供解答和解析，帮助学生及时解决问题。五、教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解列表元素排序的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。

设计预习问题，激发学生思考，为课堂学习列表元素排序内容做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确列表元素排序教学目标和重难点。

准备教学用具和多媒体资源，确保列表元素排序教学过程的顺利进行。

设计课堂互动环节，提高学生学习列表元素排序的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入列表元素排序学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的Python编程基础内容，帮助学生建立知识之间的联系。

提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为列表元素排序新课学习打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解列表元素排序的知识点，结合实例帮助学生理解。

突出重点，强调难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕列表元素排序问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

设计实践活动或实验，让学生在实践中体验列表元素排序知识的应用，提高实践能力。

在列表元素排序新课呈现结束后，对知识点进行梳理和总结。

强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对列表元素排序知识的掌握情况。

鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决列表元素排序问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。

引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍与列表元素排序内容相关的拓展知识，拓宽学生的知识视野。

引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合列表元素排序内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。

鼓励学生分享学习列表元素排序的心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的列表元素排序内容，强调重点和难点。

肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的列表元素排序内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。六、知识点梳理本节课主要知识点包括以下几个方面：

1.列表的概念和基本操作：

-列表的定义：列表是Python中的一种数据结构，可以存储多个有序的数据项。

-列表的创建：通过方括号[]来创建列表，例如：my_list=[1,2,3]。

-列表的访问：通过索引来访问列表中的元素，例如：my_list[0]访问第一个元素。

-列表的修改：通过索引来修改列表中的元素，例如：my_list[0]=4将第一个元素修改为4。

-列表的添加：使用append()方法向列表末尾添加元素，例如：my_list.append(5)。

-列表的删除：使用remove()方法删除列表中的元素，例如：my_list.remove(2)。

2.排序算法的基本原理：

-排序算法的目的：将一组数据按照一定的顺序进行排列。

-排序算法的分类：内部排序和外部排序，本节课主要学习内部排序。

-排序算法的要求：时间复杂度和空间复杂度要尽可能低。

3.Python内置的排序方法：

-sorted()函数：对列表进行排序，返回一个新的排序后的列表。

-sort()方法：对列表进行排序，不返回新的列表，而是直接修改原列表。

-排序的原理：sorted()函数和sort()方法都采用了TimSort算法，这是一种结合了归并排序和插入排序的算法。

4.列表元素的排序操作：

-单列排序：对列表的单个元素进行排序，例如：sorted([3,1,4,1,5,9])。

-多列排序：对列表的多列元素进行排序，例如：sorted([('apple',3),('orange',2),('banana',5)],key=lambdax:x[1])。

-反向排序：使用reverse参数进行反向排序，例如：sorted([3,1,4,1,5,9],reverse=True)。

5.列表排序的实践应用：

-学生成绩排序：对学生成绩列表进行排序，实现对学生成绩的排名。

-商品价格排序：对商品价格列表进行排序，实现对商品价格的排序展示。

-数据筛选：通过对列表进行排序，实现对特定数据项的快速查找和筛选。七、重点题型整理1.题型一：列表的基本操作

题目：编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的排序。

答案：

```python

defsort_student_scores(scores):

returnsorted(scores)

```

题目：编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的反向排序。

答案：

```python

defreverse_sort_student_scores(scores):

returnsorted(scores,reverse=True)

```

题目：编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的排序，并按照成绩从高到低进行展示。

答案：

```python

defdisplay_sorted_student_scores(scores):

sorted_scores=sorted(scores,reverse=True)

forscoreinsorted_scores:

print(score)

```

题目：编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的排序，并按照成绩从低到高进行展示。

答案：

```python

defdisplay_sorted_student_scores(scores):

sorted_scores=sorted(scores)

forscoreinsorted_scores:

print(score)

```

题目：编写一个Python函数，实现对商品价格列表的排序，并按照价格从高到低进行展示。

答案：

```python

defdisplay_sorted_product_prices(prices):

sorted_prices=sorted(prices,reverse=True)

forpriceinsorted_prices:

print(price)

```

2.题型二：多列排序

题目：编写一个Python函数，实现对学生信息列表的排序，按照年龄和成绩进行排序。

答案：

```python

defsort_student_info(students):

returnsorted(students,key=lambdax:(x[1],x[2]))

```

题目：编写一个Python函数，实现对商品信息列表的排序，按照商品名称和价格进行排序。

答案：

```python

defsort_product_info(products):

returnsorted(products,key=lambdax:(x[0],x[1]))

```

题目：编写一个Python函数，实现对员工信息列表的排序，按照工资和部门进行排序。

答案：

```python

defsort_employee_info(employees):

returnsorted(employees,key=lambdax:(x[2],x[3]))

```

题目：编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的排序，先按照成绩进行排序，如果成绩相同，则按照姓名进行排序。

答案：

```python

defsort_student_scores(scores):

returnsorted(scores,key=lambdax:(x[1],x[0]))

```

题目：编写一个Python函数，实现对商品价格列表的排序，先按照价格进行排序，如果价格相同，则按照商品名称进行排序。

答案：

```python

defsort_product_prices(prices):

returnsorted(prices,key=lambdax:(x[1],x[0]))

```

3.题型三：排序算法的实现

题目：编写一个Python函数，实现冒泡排序算法。

答案：

```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

```

题目：编写一个Python函数，实现选择排序算法。

答案：

```python

defselection_sort(arr):

foriinrange(len(arr)):

min_idx=i

forjinrange(i+1,len(arr)):

ifarr[min_idx]>arr[j]:

min_idx=j

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

returnarr

```

题目：编写一个Python函数，实现插入排序算法。

答案：

```python

definsertion_sort(arr):

foriinrange(1,len(arr)):

key=arr[i]

j=i-1

whilej>=0andkey<arr[j]:

arr[j+1]=arr[j]

j-=1

arr[j+1]=key

returnarr

```

题目：编写一个Python函数，实现快速排序算法。

答案：

```python

defquick_sort(arr):

iflen(arr)<=1:

returnarr

pivot=arr[len(arr)//2]

left=[xforxinarrifx<pivot]

middle=[xforxinarrifx==pivot]

right=[xforxinarrifx>pivot]

returnquick_sort(left)+middle+quick_sort(right)

```

题目：编写一个Python函数，实现归并排序算法。

答案：

```python

defmerge_sort(arr):

iflen(arr)<=1:

returnarr

mid=len(arr)//2

left=merge_sort(arr[:mid])

right=merge_sort(arr[mid:])

returnmerge(left,right)

defmerge(left,right):

result=[]

whileleftandright:

ifleft[0]<right[0]:

result.append(left.pop(0))

else:

result.append(right.pop(0))

result+=left

result+=right

returnresult

```八、课堂小结，当堂检测1.课堂小结

本节课主要学习了列表元素排序的相关内容，包括列表的基本操作、排序算法的基本原理、Python内置的排序方法、列表元素的排序操作以及列表排序的实践应用。通过本节课的学习，学生能够掌握列表元素排序的方法，并能够运用Python编程语言进行实际操作。

2.当堂检测

（1）请编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的排序。

答案：

```python

defsort_student_scores(scores):

returnsorted(scores)

```

（2）请编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的反向排序。

答案：

```python

defreverse_sort_student_scores(scores):

returnsorted(scores,reverse=True)

```

（3）请编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的排序，并按照成绩从高到低进行展示。

答案：

```python

defdisplay_sorted_student_scores(scores):

sorted_scores=sorted(scores,reverse=True)

forscoreinsorted_scores:

print(score)

```

（4）请编写一个Python函数，实现对商品价格列表的排序，并按照价格从高到低进行展示。

答案：

```python

defdisplay_sorted_product_prices(prices):

sorted_prices=sorted(prices,reverse=True)

forpriceinsorted_prices:

print(price)

```

（5）请编写一个Python函数，实现对商品信息列表的排序，按照商品名称和价格进行排序。

答案：

```python

defsort_product_info(products):

returnsorted(products,key=lambdax:(x[0],x[1]))

```

（6）请编写一个Python函数，实现对学生信息列表的排序，按照年龄和成绩进行排序。

答案：

```python

defsort_student_info(students):

returnsorted(students,key=lambdax:(x[1],x[2]))

```

（7）请编写一个Python函数，实现对员工信息列表的排序，按照工资和部门进行排序。

答案：

```python

defsort_employee_info(employees):

returnsorted(employees,key=lambdax:(x[2],x[3]))

```

（8）请编写一个Python函数，实现对学生成绩列表的排序，先按照成绩进行排序，如果成绩相同，则按照姓名进行排序。

答案：

```python

defsort_student_scores(scores):

returnsorted(scores,key=lambdax:(x[1],x[0]))

```

（9）请编写一个Python函数，实现对商品价格列表的排序，先按照价格进行排序，如果价格相同，则按照商品名称进行排序。

答案：

```python

defsort_product_prices(prices):

returnsorted(prices,key=lambdax:(x[1],x[0]))

```

（10）请编写一个Python函数，实现冒泡排序算法。

答案：

```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

```

（11）请编写一个Python函数，实现选择排序算法。

答案：

```python

defselection_sort(arr):

foriinrange(len(arr)):

min_idx=i

forjinrange(i+1,len(arr)):

ifarr[min_idx]>arr[j]:

min_idx=j

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

returnarr

```

（12）请编写一个Python函数，实现插入排序算法。

答案：

```python

definsertion_sort(arr):

foriinrange(1,len(arr)):

key=arr[i]

j=i-1

whilej>=0andkey<arr[j]:

arr[j+1]=arr[j]

j-=1

arr[j+1]=key

returnarr

```

（13）请编写一个Python函数，实现快速排序算法。

答案：

```python

defquick_sort(arr):

iflen(arr)<=1:

returnarr

pivot=arr[len(arr)//2]

left=[xforxinarrifx<pivot]

middle=[xforxinarrifx==pivot]

right=[xforxinarrifx>pivot]

returnquick_sort(left)+middle+quick_sort(right)

```

（14）请编写一个Python函数，实现归并排序算法。

答案：

```python

defmerge_sort(arr):

iflen(arr)<=1:

returnarr

mid=len(arr)//2

left=merge_sort(arr[:mid])

right=merge_sort(arr[mid:])

returnmerge(left,right)

defmerge(left,right):

result=[]

whileleftandright:

ifleft[0]<right[0]:

result.append(left.pop(0))

else:

result.append(right.pop(0))

result+=left

result+=right

returnresult

```反思改进措施（一）教学特色创新

1.引入实际案例：在教学过程中，引入实际案例可以帮助学生更好地理解列表元素排序的应用场景，提高学生的学习兴趣和实际操作能力。

2.互动式教学：通过小组讨论和课堂提问，鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

3.实践操作：增加实践操作环节，让学生在课堂上