第3章数据结构基本类型3.2操作受限的线性表——栈 教案（表格式）-高中教学同步《信息技术-数据与数据结构》（人教-中图版2019）

《信息技术-数据与数据结构》教案 课 题 第3章数据结构基本类型3.2操作受限的线性表———栈 课 型 班课 课 时 1 授课班级 高一1班 学习目标 知识与技能目标 理解栈的概念和特性，包括栈顶、栈底、入栈（push）、出栈（pop）等基本操作，以及“后进先出”（LIFO）的原则。 掌握栈的顺序存储实现方式，包括顺序栈的初始化、获取栈顶元素、入栈和出栈等操作的实现方法。 了解栈的链式存储实现方式，包括链栈的初始化、获取栈顶元素、入栈和出栈等操作的实现原理。 能用代码实现顺序栈和链栈的基本操作，并能够进行简单的错误处理，如栈空或栈满的情况。 了解栈在实际应用中的重要作用，如文档编辑软件的撤销操作、数制转换等。 过程与方法目标 通过实际案例（如变脸表演、放碗取碗、数制转换等）引入栈的概念，培养学生的观察力和联想能力。 通过课堂讲授和示例演示，使学生了解栈的特性和基本操作。 指导学生动手实践，通过编写代码实现栈的顺序存储和链式存储，提高学生的编程能力。 通过小组讨论和案例分析，引导学生思考栈在实际应用中的价值和作用，培养学生的分析能力和解决问题的能力。 情感态度与价值观目标 激发学生对数据结构和算法学习的兴趣，培养学生的探索精神和创新精神。 通过合作学习和互动交流，增强学生的团队合作能力和沟通协作能力。 培养学生的逻辑思维能力和严谨的科学态度，提高学生解决实际问题的能力。 帮助学生理解数据结构和算法在计算机科学领域的重要地位，为今后的学习和工作奠定坚实基础。 学习重难点 教学重点 栈的概念： 栈的定义：栈是一种操作受限的线性表，只能在一端（称为栈顶）进行插入（入栈）和删除（出栈）操作。 栈的特点：“后进先出”（LIFO，Last In First Out）或“先进后出”（FILO，First In Last Out）。 栈的基本操作：入栈（push）、出栈（pop）、获取栈顶元素（getTop）和判断栈是否为空（isEmpty）。 栈的顺序存储实现： 顺序栈的定义：使用连续的内存空间存储栈元素，并使用一个变量（如top）来标识栈顶的位置。 顺序栈的基本操作实现：包括初始化、入栈、出栈、获取栈顶元素等。 栈的链式存储实现： 链栈的定义：使用链表作为栈的存储结构，其中链表的头部（头节点之后的位置）作为栈顶。 链栈的基本操作实现：包括初始化、入栈、出栈、获取栈顶元素等。 栈的应用： 栈在计算机科学中的应用实例，如文档编辑软件的撤销操作、网页浏览器的后退操作、数制转换等。 教学难点 栈的抽象概念理解： 学生可能难以从直观上理解栈的“后进先出”特性以及它在实际问题中的应用。 顺序栈和链栈的实现细节： 顺序栈在实现时需要注意数组边界的处理，以及当栈满时如何进行扩容的问题。 链栈在实现时需要注意链表的创建、节点的连接以及节点内存的管理（如何时释放节点内存）。 栈的应用案例分析： 学生可能难以将栈的抽象概念与其在具体应用中的实现方式相联系，需要通过实际案例来分析栈在解决问题中的作用。 错误处理和异常机制： 在实现栈的基本操作时，需要考虑对错误情况（如栈空时执行出栈操作）的处理，以及如何在代码中实现异常机制。 算法复杂度分析： 分析栈的基本操作的算法复杂度，特别是顺序栈在栈满时扩容的复杂度，以及链栈在动态分配内存时的复杂度。 教学方法 类比教学法： 通过变脸表演和放碗、取碗的生活实例来类比栈的“后进先出”特点，帮助学生形象理解栈的基本操作和工作原理。 直观演示法： 使用图示（如图3.2.4、图3.2.5等）来直观展示栈的结构、入栈和出栈的过程，帮助学生构建空间想象能力，更好地理解栈的工作原理。 示例讲解法： 通过顺序栈和链栈的具体实现过程（包括初始化、取栈顶元素、入栈、出栈等操作）的详细讲解，结合具体的Python代码示例， ... ...