第一章 数据与数据的组织 项目挑战 网络信息系统的用户角色数据组织 教学设计（表格式）

项目挑战“网络信息系统的用户角色数据组织”教学设计
课程标准与教学目标
适应的课程标准： 结合生活实际，理解数据结构的概念，认识数据结构在解决问题过程中的重要作用，理解数组这一基本数据结构的概念。
所针对的教材内容：第一章 项目挑战 网络信息系统的用户角色数据组织
教室环境：有教学控制软件的多媒体机房
预计课时：1课时
教学目标： 了解网络信息系统中用户角色数据的组织形式 掌握用除二取余法实现十进制数转二进制数的方法。 能用流程图描述十进制转二进制的算法。 所指向的核心素养： 信息意识：针对日常生活中的复杂的信息问题进行分析、综合判断，确定解决问题的路径，学习用算法解决问题。 计算思维：针对较为复杂的任务，能运用形式化方法描述问题，能选择合适的控制结构设计描述算法。 信息社会责任感：对信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度，能运用一定的技术性策略保障信息安全。
评价设计
过程性评价 观察学生们是否认真阅读，积极回答问题。 在学生回答问题过程中，对学生的回答进行评估反馈。 学习结束后，通过反馈便签了解学生的掌握情况。 终结性评价： 对学生完成思考练习的准确程度进行记录。
学习活动设计（1课时）
教学环节 教学过程 设计意图
创设情景 (1’) 通过“互联网未经实名认证不得跟帖”报道引出网络平台用户权限设置问题，进入教师预装的论坛后台讲解各级管理员的权限。 通过网络实名认证入手，引出网络信息系统中的各个不同的角色及权限。
自主学习 (4’) 提问如何管理网络信息系统中用户角色数据？ 学生自主阅读教材第一章项目挑战--网络信息系统的用户角色数据组织 学生阐述第一种和第二种用户角色数据组织形式，并指出相比较第一种方式而言，第二种方式的优点 学生通过自主阅读教材，了解第一种和第二种用户角色数据组织形式，比较后了解第二种方式的优点。
知识讲解 (3’) 教师围绕user_manage_program.py（户管理程序）讲解用“压缩”思想改进数据的组织，用01字符串表示用户角色，实际存储时把01串转换成十进制数作为角色特征值存数据表中。 讲解修改用户角色过程：从数据库中读取该用户的角色特征值，然后将该值修改后转为十进制后存入数据文件。 分析讲解第三种数据组织方式，使学生了解该方式的优点，并理解修改用户角色的实现过程。
提出项目任务(1’) 将某个十进制角色特征值转换为一个对应的二进制数。 引出本节课的学习内容，设计算法与数据结构实现十进制数转二进制数。
自主学习 教师讲解 (8’) 抽象与建模： 学生们自主阅读教材，假定有20个不同的角色，对应20位长短的二进制数据，最终转换成的十进制数存放到角色对应的权限字段。 教师提问：读取的十进制特征值的范围是多少？ 学生思考20个二进制位可表示的十进制数的范围并回答。 教师提问：如何把十进制数Oct转二进制数保存到某一数据结构？ 学生回答阐述用除二取余法实现十进制数Oct转二进制。 通过学生自主阅读教材，分析明确问题已知条件和求解目标。 引导学生思考数据合法性检测。 学生提炼得出计算模型。
自主学习 教师讲解 (10’) 设计数据结构： 用整型变量Oct存储读取的特征值 用整型数组Bin存储转换后的各个二进制位 用变量i表示数组Bin的下标 设计算法： 教师演示：用除二取余法列竖式实现十进制转二进制 教师提问：该过程中重复执行步骤是什么？什么时候结束操作步骤？ 学生思考回答：重复步骤是上商、取余，结束条件是被除数为0。 教师提问：如何实现逆序输出？ 学生思考回答：从前往后依次存储到数组中，输出时逆序输出。 教师分析归纳：除二取余法的循环控制条件和循环体，用自然语言描述十进制数转二进制数的算法 引导学生思考提炼除二取余法实现十进制转二进制算法的循环体和循环控制条件，使学生掌握循环结构设计的一般方法。
自主学习 教师讲解 （10‘） 学生选择合适的软件平台绘制流程图，描述十进制数Oct转二进制数存数组Bin的算法。 教师评价学生完成情况，讲解十进制数Oct转二进制数存数组Bin的算法流程图。 教师提问：转换产生的二进制为还能用其它什么数据结构存储？ 学生思考回答：字符串。 拓展提高：若用字符串变量s存储转换后的结果，该如何修改流程图？ 学生修改流程图，教师根据学生完成情况讲解用字符串s存储后的算法流程图。 学生自主学习实践，用流程图描述算法，培养学生算法描述的能力。 拓展学生思路，用多种数据结构实现算法。
作业布置 (1’) 思考练习： 1.使用python语言实现十进制数转二进制数的算法。 2.项目挑战中对二进制各位上的01修改后需转换为十进制数的特征值存数据库中，设计算法实现将数组Bin中存放的二进制数转十进制数Oct的算法。 通过课后练习，使学生尝试使用程序语言实现算法，提升学生代码实现的能力。 设计二制数转十进制数的算法，提升学生算法设计的能力。
课堂小结 (2’) 总结十进制转二进制算法的实现要点：循环控制条件、循环体及逆序输出。 总结归纳，升华知识。
对差异化教学的考虑
有些学生信息技术基础较好，具有较好的数学思维，他们通过自主阅读教材，能很好的理解项目挑战中三种数据组织形式，教师可以让他们来阐述网络信息系统的用户角色数据的三种组织形式，调动它们积极性。一些基础薄弱的学生，可以通过学生阐述和教师讲解，了解这三种数据组织形式即可。设计算法时，可以让基础好的同学提炼归纳十进制转二进制的循环体和循环控制条件，进而描述算法，基础薄弱的同学只需要在教师讲解后理解该算法即可。
教学设计思路
学生通过自主阅读教材，了解网络信息系统的用户角色数据的三种组织形式。通过学生阐述、教师讲解使学生明确修改用户角色过程是：从数据库中读取该用户的角色特征值，然后将该值（十进制数值）转换为二进制数，通过修改各个角色对应二进制位的0、1改变角色。进而引出本节课的学习内容设计数据结构和算法实现十进制数转二进制数，把学生置身于一个实际项目过程中，让学生尝试体验从现实项目中界定问题、对问题进行抽象与建模、最终设计算法的过程。 十进制数转二进制数是本节课的重点和难点。在明确角色数据需用30位二进制数表示后，通过提问引导学生思考存储十进制特征值的变量x的数据类型，提醒学生设计算法前务必先规划好变量的数据类型。接着，教师列竖式演示十进制数转二进制数，引导学生思考提炼循环体和循环条件，进而设计算法，使学生逐步形成循环结构算法设计的一般思维过程：归纳规律相同的重复处理分析重复处理的控制条件。 拓展提高，引导学生思考采用字符串类型变量存储转换结果，开阔学生思路，提升学生算法设计能力。课后思考练习，设计二进制转十进制算法，尝试用程序语言实现算法，锻炼学生算法设计和程序实现的能力。
针对核心素养培养的设计考虑
信息意识：落点在“针对日常生活中的复杂的信息问题进行分析、综合判断，确定解决问题的路径”。本节课从学生熟悉的本地的论坛引入，选择网络信息系统的用户角色数据组织这一项目实例开展教学。在明确修改用户角色过程是：从数据库中读取该用户的角色特征值，然后将该值（十进制数值）转换为二进制数，通过修改各个角色对应二进制位的0、1改变角色后，提炼出计算模型为十进制数转二进制数，进而设计数据结构和算法解决该问题。 计算思维：落点在“针对较为复杂的任务，能运用形式化方法描述问题，能选择合适的控制结构设计描述算法。”通过网络信息系统的用户角色数据组织这个实际项目，培养学生运用形式化方法描述问题，分析界定问题、对问题抽象建模，再选择合适的控制结构和算法表示方法描述算法。通过手工计算模拟十进制转二进制过程，抽象得出循环结构算法设计的一般方法：归纳重复的处理，再分析重复处理的控制条件。 信息社会责任感：落点在“对信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度，能运用一定的技术性策略保障信息安全。”本课通过本地论坛引入，选择网络信息系统的用户角色数据组织这一实例开展教学。对于互联网上的各种信息系统，学生需要以积极的态度去面对，同时也需要学习使用一定的技术性策略来保障信息安全，如在使用这些系统时如何保证个人账户信息安全、同时在使用这些信息系统时要注意遵守网络道德和法律法规，如不在论坛传播各种违法的信息。