5.3 数据排序 教学设计（3课时，表格式）

排序的概念、排序算法的思想教学设计 课程标准 和 教学目标 排序的概念、排序算法的思想 教材内容：5.3　排序的概念、排序算法的思想 适应的课程标准： 1.7 通过实现数据的排序和查找，体验迭代和递归的方法，理解算法与数据结构的关系。 教学目标： ●了解排序的主要作用，掌握排序的基本概念，知道常用的排序算法。 ●熟练掌握冒泡排序的基本思想，并能应用。 指向的核心素养： ●信息意识：学生能够结合生活中的实例描述数据的内涵与外延，能够将有限制条件的、复杂生活情境中的关系进行抽象，有意识地选择恰当的数据结构表达数据的逻辑关系。 ●计算思维：能够从数据结构的视角审视基于数组、链表的程序，解释程序中数据的组织形式，描述数据的逻辑结构及其操作，评判其中数据结构运用的合理性；能够针对限定条件的实际问题进行数据抽象，运用数据结构合理组织、存储数据，选择合适的算法（排序、查找、迭代、递归）编程实现、解决问题。 ●数字化学习与创新：要使学生较为熟练地运用数据结构解决生活中的真实问题，并在此过程中自主或协作探究；能够评估常见的数字化资源与工具对学习数据结构的价值，根据需要合理选择。 ●信息社会责任：能够分析数据与社会各领域间的关系，自觉遵守相应的伦理道德和法律法规。 学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，python编程环境。 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 导入：在一次电视节目上,谷歌总裁施密特提出问题:“如何才能更有效地对一百万个32位长整数进行排序 ”同在现场的奥巴马总统立刻响应道:“肯定不能用冒泡排序法。”施密特评价说:"天哪!他是从谁那里听说这个的。” 通过有趣的故事，涉及术语“冒泡排序”，激起学生对排序的兴趣，对排序概念形成初步认识，同时对“冒泡排序”是什么产生强烈好奇心。 学习任务一 ●学习任务一：什么是排序 问题：我们在日常生活中会经常经历排序的场景，比如体育课上按身高排列等等熟悉的生活体验。这种熟悉的经验，在计算机中的排序又有哪些？引导学生思考并回答问题。 可以让学生列举一些计算中经常使用到排序实例。如：文件夹中图片文件可分别按名称、大小、类型、修改日期等方式进行排序；电子邮件列表一般按照日期排序，最新的邮件被放置在最顶端；购物网站上搜索到的某类商品可按价格、销量、信用等方式进行排序。 设问：计算机要对数据排序，先要考虑数据的组织形式。如果有一组数（23，20，13，18，14，11）分别存储以数组、链表的形式，排序有什么不同呢？ 设问：为了分析问题方便，我们以后假设数据以数组形式存储，然后讨论它的排序算法。排序的基本要求是什么？ 对上面的数组d进行按升序排序后，数组d中数据的存储情况变为如图所示。 排序后的数据存储情况 教师总结：排序（sorting）就是整理数据的序列，使其中元素按照某个值的递增（或递减）的次序重新排列的操作。在排序的过程中，序列里的数据元素的值保持不变，但其排列顺序可能改变。 设计意图：尽管学生对排序并不陌生，但如何严谨地定义排序，并与数据在计算机中存储形式结合起来思考问题，还需要进一步清晰化。通过三个问题，串起排序的作用与意义、数据排序的组织形式、排序的概念与要求等等。 学习任务二 前面奥巴马总统提到的“冒泡排序”，它是如何进行的呢？ 1. 冒泡排序的一般过程动画演示。 使用现成的数字化学习工具，直观展示“冒泡排序”的动画。 考虑一般情形，讲解冒泡排序第一遍的加工过程： 冒泡排序算法对数组d的第一遍加工过程 设问：经过第一遍加工，是否能够确保数据中的最大元素下沉到最下面？ 2. 设计算法 ( 对于 n个元素， 第一遍加工将最大元素下沉到第 n个 位置 对于剩下的n -1元素，反复使用该规则， ... ...