《二分法查找数据》教学案例

[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。)

(同学们是如何猜价格,引入二分法查找的算法。) 提出问题 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) 逻辑 (剖析程序,剖析程序中“开始”、“大了”按钮等部分程序) 剖析程序 学生上机动性 (学生上机完成课堂任务) (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) 学习评价 教学小结 (教学小结,知识点梳理,整理学习笔记等) (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) 教学延伸 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A~Z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,并说明游戏规这是一个猜1至100元内的商品价格,程序分“人与“电脑猜”两部分,总分100分,猜错1次扣分,猜对时得分最高者获胜,每次出现的商品价都是随机的。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)

则:猜”10格似

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\’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100 M = (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。 Else

Label1.Caption = \我猜对了!我的得分是:\’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 If End 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-1 If 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。Else

score1 = 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 If End 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P55

2、二分法查找的基本算法思想P55 3、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

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