甘教版信息技术七年级下册 第三章 第三节 认识数据结构 教学设计.docx

信息科技第3课认识数据结构教学设计课题认识数据结构单元第三单元学科信息科技年级七年级教材 分析教材介绍了抽象生活中的数据，数据的逻辑结构，数据结构表格设计。学习完本课，学生可 以举例说明生活中抽象的数据，知道数据的逻辑结构，可以设计数据结构表格。教材给出了 丰富的示例，学生学习起来比较容易。教材知识结构清晰，学生自主探究任务数量合适，符 合初中生的认知特点。学习 目标1 .认识抽象生活中的数据；2 .了解数据的逻辑结构；3 .学会设计数据结构表格。重点本课重点是让学生设计数据结构表格，在自己设计表格的过程中加深对数据结构的认识。难点难点是数据结构表格设计的思路。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课教师：你知道什么是数据结构吗？教师：数据结构是计算机存储、组织数据的方式， 也可以将其看成有着特定关系的数据元素的集合。 通常情况下，合理的数据结构可以带来更高的运行 或者存储效率。教师：人类主要依赖视觉和听觉获取数据。声、光 信号是人的感官所能识别和接受的信号，但这种信 号往往是模糊的、不精确的。计算机的特点是精准， 高速，但计算机是采用二进制语言运行的机器，只 会执行预定的指令。我们要做的就是把复杂的现实 世界转换为抽象的数据，再将数据转换为计算机语 言，从而充分利用计算机来为人类服务。学生：积极思 考数据结构是 什么？并尝试 回答。学生：了解认 识数据结构的 意义。通过提问，导入 本课学习内容。讲授新课一、抽象问题中的数据教师：随着计算机应用领域的扩大，非数值计算问 题显得越来越重要。据统计，当今处理非数值计算 问题占用了计算机90%以上的时间。这类数据无法 用数学方法进行简单描述，因此，我们必须学会寻 找实际问题的主要特征和属性，并将其进行数学抽 象。学生：了解计 算机应用领域 非数值计算的 重要性。通过示例让学生 认识现实生活中 抽象问题所蕴含 的数据。自主探索教师：介绍如下案例。某校每个年级有12个班，分为三个层次：创新班、 特长班和普通班。H常学生管理项目主要有跑操管 理、早读检查、眼保健操检查、课堂表现评价、升 旗仪式检杳、安全教育检查、口常卫生检查、班级 节能检查和常规考勤等，每天都有大量的数据产 生。收集、分析这些数据给学校管理工作带来了巨 大的压力。教师：针对这一案例，请同学们相互讨论一下，寻 找问题的主要特征和属性，将其进行数学抽象，提 出解决办法。教师：在上述案例中，学校的口常管理项目多，记 录的数据多，管理低效。通过分析，我们可以理清 问题的主要特征和属性，如表3-3-1所示。表3-3-1案例中问题的主要特征及属性学生：细致分 析案例情况。在同学之间讨 论的基础上， 寻找问题的主 要特征和属 性，将其进行 数学抽象，提 出解决办法。主要特征属性管理项目 多、数据 多、分析数 据难度大班级管理、跑操管理、早读检查、 眼保健操检查、课堂表现评价、升 旗仪式检查、安全教育检查、日常 卫生检查、班级节能检查、常规考 勤管理等表3-3-2抽象问题中的数据解决的办法需抽取的数据成立学生自主管理委 员会学生自主管理委员会 人数、项目权重设计学生自主管理示 范班评比办法，利用计 算机进行数据处理跑操分、早读分、眼保 健操分、课堂表现分、 升旗仪式分、安全检查 分、卫生检查分、节能 检查分、考勤分等教师：根据问题的主要特征和属性，通过抽象问题中的数据，我们可以提出如表3-3-2所示的解决办 法：一是成立学生自主管理委员会；二是制定自主 管理示范班评比办法：三是采用计算机进行数据处学生：听取教 师的案例分析 和案例中问题 的主要特征及 属性。学生：对比自 己的解决办法 和教师提出的 解决办法，完理。二、分析数据关系教师：在现实世界中，数据之间存在复杂的关系。最基本的关系有三种，即线性关系、层次关系和网 状关系。1 .线性关系。教师：线性关系比较简单，每个数据有一个直接前 驱和一个直接后继（第一个数据仅有后继，最后一个 数据仅有前驱）。例如每个年级12个班就是一个 简单的线性问题，如图3-3-1所示。2 .层次关系。教师：层次关系上的每个数据有且仅有一个前驱 （根除外）。有任意多个后继。这些数据间具有的 一对多的关系称为层次关系。具有层次关系的数据 看起来像一棵倒立的树，因此我们在数据结构中将 其称为树形结构。例如：学生自主管理委员会、三 个年级、36个班级、自管小组和组员间就构成了层 级关系，如图3-3-2所示。3 .网状关系。教师：数据间的关系是多对多的，每个数据既有多 个前驱，也有多个后继。例如：学生自主管理委员 会管理年级部，年级部管理各班，各班管理小组， 小组成员又兼任学生自主管理委员会委员，年级部 干部也同时兼任班级干部等，彼此之间构成一张复 杂的网状关系。三、建立数据结构教师：数据结构具体指相互之间存在一种或多种特 定关系的数据元素的集合。教师：数据元素之间的关系包括：善自己的解决 方案。学生：认知数 据之间的基本 关系类别。学生：思考生 活中有哪些线 性关系。学生：思考生 活中有哪些层 次关系。学生：思考生 活中有哪些网 状关系。学生：了解数 据元素之间的让学生通过简单 的例子认识数据 之间的基本关 系。通过建立数据结 构，将具体问题 数据化，便于后 期使用计算机处 理数据，实现数1.逻辑关系，即数据的逻辑结构。主要指数据元素逻辑关系。据的价值。之间的前后关系。主要有以下四种基本结构，如图 3-3-3所示。（1）集合：数据结构中的元素之间除了“同属一个 集合”的相互关系外，别无其他关系；（2）线性结构：数据结构中的元素存在一对一的 相互关系；（3）树形结构：数据结构中的元素存在一对多的相互关系；（4）图形结构：数据结构中的元素存在多对多的 相互关系。扩展：线性结构与非线性结构的特点。学生：了解线让学生从具体的教师：线性结构特点如下。性结构的特数据结构了解各线性表：典型的线性结构，如我们经常填写的个人 信息表。栈和队列：具有特殊限制的线性表，数据操作只能 在表的一端或者两端进行。字符串：数据元素仅由一个字符组成，也是特殊的 线性表。数组：是线性表的推广，它的数据元素就是一个线 性表。广义表：是线性表的推广，它的数据元素是一个线 性表，但是不同构（即或者是单元素，或者是线性点。自的特点。表）。学生：了解非教师：非线性结构特点如下。线性结构的特树：具有多个分支的层次结构。二叉树：具有两个分支的层次结构。有向图：是一种图结构，边是顶点的有序对。点。无向图：是另一种图结构，边是顶点的无序对。学生：了解数2.物理关系，即数据的存储结构。主要指数据元据元素之间的素及其关系在计算机存储器中的存储方式。在计算物理关系。机中，数据元素都以二进制的形式进行存储。数据 的存储方式主要分为顺序存储和链式存储两种。拓展：如果把数据对象存储到计算机中，一般的要求是：> 存储各数据元素的数据。> 存储数据元素之间的逻辑关系。在计算机内，数据元素用一个结点表示。与逻辑结 构相似，存储结构也有两种基本的存储结构，分别 是：顺序存储结构和链式存储结构。顺序存储结构：借助元素在存储其中的相对位置来 表示数据元素之间的逻辑关系，通常借助程序设计 语言的数组类型进行描述。链式存储结构：顺序存储结构要求所有的元素依次 存放在一片连续空间内，而链式存储结构无需占用 一整块存储空间。尽管如此，为了链接各个存储 节点（即表示节点之间的关系），需要给每个节点 附加指针字段，用于存放后续元素的存储地址（参 考：链表）。所以，链式存储结构通常借助于程序 设计语言的指针类型来描述。教师：数据结构主要指数据的逻辑结构，是由客观 事物本身的逻辑关系确定的，比较容易组织。在前 面的案例分析中，我们主要用到集合、线性结构和 树形结构来设计表格，确定数据之间的关系。图 3-3-4为某校学生自主管理委员会设计的“中学生自 主管理示范班评比表自主探索教师：以小组为单位，分析图3-3-4所示表格中的 数据分别是哪些结构。在小组内交流和讨论。学生：了解物 理存储中顺序 存储和链式存 储的含义。学生：小组讨 论图3-3-4所 示表格中的数据。通过拓展，进一 步认知数据的物 理存储。通过分析数据表 格，让学生分析 表格蕴含的数据 结构。作业布置1.列举你身边遇到的有关数据应用方面的问题，提 取问题的主要特征和属性，并做关系分析，在小组学生：按照题目要求完成生通过作业，检测 学生对本课学习课堂小结学生自己总结学 习内容是一种学 习方法，每次课 可以梳理出学习 了哪些知识、技 能方法和思维方内分享你的分析心得。活中有关数据内容数据结构的2.上网搜索相关资料，与同学们讨论为什么数据结应用方面的问理解。构要设计存储结构。设计的好处是什么？题，做关系分析。上网收集 数据结构设计 存储结构的原 因。组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代在小组讨论基 表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。 础上，推选代 表总结本课学 习内容。其他 小组作补充总 结。式，在头脑中形 成本课程的学科 结构。板书伏识油傥生活中的敬配学生从板书中形成本课的知识结构，内化学习成果。体现本课的设计思路，让学生明白本课学习了哪些内容。