栈的概念、特性及基本操作教学设计
课程标准 和 教学目标 栈的概念、特性及基本操作
教材内容： 3.3 栈的概念、特性及基本操作。
适应的课程标准： 1.1 通过问题解决，理解线性表（包括字符串、队列、栈）的概念及其基本操作。
教学目标： ●依据解决问题的需要，从问题中提炼出栈结构。 ●能够总结出栈的特性，领会栈的相关操作。 ●通过具体任务的实践活动，体验用栈解决问题的基本流程，逐步形成运用栈结构解决问题的思维方式和学科方法。 指向的核心素养： 信息意识：能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。 计算思维：针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题。
学习环境：有教学控制软件的多媒体机房。
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（1） 导入1：根据投影中的“消毒柜中的餐盘.bmp”图片（附件3），总结餐盘和钢桶取放有哪些特点？ 导入2：列举生活中包含栈结构特点的事例。 以图片方式，吸引学生参与课堂，感知生活中蕴含栈结构的实例，并总结生活中事物的特点。 结合栈结构，发挥想象，列举生活中的实例。
知识讲解（1） 1. 栈的概念。 以知识条目的方式呈现栈的概念。
自主学习 （1） 先让学生自主学习教材中“栈的特性”，然后要求学生小组合作讨论，完成问题与讨论“栈与队列有什么相同点和不同点？”。 培养学生自主学习能力，并把学到的知识，与前一节中队列进行对比。
知识讲解（2） 1.教师举一些例子，讲解栈的建栈、入栈等操作。 例1：“A”“B”“C”“D”四个元素，按序入栈、出栈，模拟出其中的过程。 2.根据入栈的代码，请学生编写出程序。 3．分组、合作完成问题与讨论“编号为1、2、3、4的4列火车，按顺序开进一个栈式结构的站点。问题：开出火车站的顺序有多少种？请写出所有可能的出栈序列。” 通过实际问题，加深对栈的基本操作的理解，从而实现知识的内化。 知识点迁移。掌握入栈程序后，迁移出栈程序。 以问题讨化的形式，加深、巩固对入栈、出栈的理解。
自主学习 （2） 1.先让学生自主学习教材中“用户角色特征值”转换成二进制，然后要求学生小组合作讨论，并编写出转换程序”。 若学生不能正确地表述，教师可以从模拟十进制转二进制，并参照入栈、出栈的操作方面给予提示。 帮助学生通过小组合作的方式，从进制转换过程中提炼出栈的基本操作，并引导学生思考，编写进制转换程序（附件5）。
课堂小结 1. 总结栈的概念； 2. 归纳栈的特性； 3. 编程实现栈的各种基本操作，以及栈的简单应用； 对本知识进行归纳。
作业布置 基础作业（面向所有学生）： 本节思考与练习1和练习2。 课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。
教学设计思路 3.3包含了栈的概念、特性、基本操作以及栈的应用，它们是一个有机整体，不能简单地割裂开来。在了解了生活中一些蕴含了栈结构的生活实例后，可以得到栈结构的概念，提炼出栈结构的特性。根据实例中的栈顶的相关操作，可以提炼出建栈、入栈、出栈等基本操作。理解了这些基本操作后，就可以解决含有栈结构的相关问题，并编程实现。 本条目的重点是从实际问题中恰当地选择栈结构，并总结栈的特性及基本操作，难点是栈结构解决问题的过程。由于学生第一次从实际问题中恰当地选择数据结构栈，并提炼栈的概念、特性等，初试尝试，难免出现各种错误。教师可以提供大量的案例分析，小组讨论，引导学生逐步掌握栈的特性及基本操作。 本节课的概念性、基础性的知识点比较多，可以先设置真实情境，让学生来体验，再通过案例分析，让学生体验解决问题的过程。等学生对栈有感性认识的基础上，再给出栈的定义及其特性，并逐条解释。对于栈的基本操作，可以放一些简单、实用的小例子，让学生归纳、总结出具体的操作。
针对 核心素养培养的 设计考虑 核心素养的培养不可能泛泛而谈，而应落实在每一次引导、每一个活动之中。本条例各个核心素养的具体落点分析如下： 信息意识：落点在“能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值”。在设计“用户角色特征值”时，能够主动选取计算机工具来获取信息、处理信息；在车厢调度游戏中，学生能团队合作，共同讨论车厢的入栈、出栈等。 计算思维：落点在“针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题;总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中”。在学习栈的入栈操作后，能栈的入队操作迁移到出栈操作。在“用户角色特征值”问题中，能够分析任务，抽象处理，把中间过程建模成入栈、出栈操作。栈的应用教学设计
课程标准 和 教学目标 栈的应用
教材内容： 3.2栈的应用。
适应的课程标准： 1.1 通过问题解决，理解线性表（包括字符串、队列、栈）的概念及其基本操作。
教学目标： ●依据解决问题的需要，恰当的选择数据结构栈。 ●通过项目的实践活动，体验用栈解决问题的基本流程，逐步形成运用栈结构解决问题的思维方式和学科方法。 指向的核心素养： 信息意识：能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。 计算思维：针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题。能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题。运用栈结构设计解决问题的方案，结合栈的相关操作，编程实现。
学习环境：有教学控制软件的多媒体机房。
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1：玩一个小游戏，在“括号匹配.exe”（附件1）中，学生任意输入数学计算式，程序能判断计算式中的括号是否匹配。 以游戏方式，吸引学生参与课堂，了解括号匹配。
任务 完成教材中的“括号匹配”，小组合作，对“括号匹配”进行抽象与建模和设计算法。 1.讨论：如何抽象问题，建立模型。 2.讨论计算式中的各个括号如何存储？ 3.讨论用栈的相关操作，实现“括号匹配”的判断？ 引导学生在生活实例中提炼出栈的结构。引领学生用栈相关的操作，实现括号的入栈、出栈等操作。
算法实现 小组合作，将设计的算法，用代码实现。 把设计的算法用代码实现，增强学生的代码能力。用Python语言实践上述算法中的各个过程，体会栈的各个操作。
成果交流 设计输入数据，组织学生，分享实践结果。 引领学生用数据来检验程序的正确性,并分享实践成果。
自主学习 对于完成“括号匹配”程序时间有多的同学，自主学习教材中的实践与体验“逆波兰表达式”。 锻炼学生的自主学习能力，将栈操作的应用迁移到“逆波兰表达式”(附件2)。教师在适当的时候，辅助学生分析问题、设计算法。
课堂小结 1. 面对生活中的问题，如何恰当的选择数据结构； 2. 面对问题，如何抽象与建模、设计算法； 3. 在编写程序时，如何使用栈的入栈、出栈等操作。 对本知识进行归纳。
作业布置 基础作业（面向所有学生）： 1.完成本章教材3.3后的巩固与提高中的练习6。 课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。
教学设计思路 3.2栈的应用，是3.3栈的概念、特性及基本操作的延续，是在学习了栈相关的操作的基础上，在现实问题中，恰当的选择栈来解决问题。 本条目的重点是从实际问题中,能恰当地选择栈结构，难点是抽象与建模、设计算法的过程，并用栈的基本操作进行编程实现。教师可以采用教材中提供项目“括号匹配”和实践与体验“逆波兰表达式”，参考教材，逐步体验抽象与建模、设计算法、编程实现等过程。
针对 核心素养培养的 设计考虑 核心素养的培养不可能泛泛而谈，而应落实在每一次引导、每一个活动之中。本条例各个核心素养的具体落点分析如下： 信息意识：落点在“能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值”。在不断的试验“括号匹配”的游戏中，体验用计算机工具来验证数学中的问题；在小组合作设计“括号匹配”算法、编程实现时，能够与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。 计算思维：落点在“在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案”。在设计“括号匹配”的算法与程序实现的过程中，能够界定问题，抽象特征，忽略括号以外的字符，直接判断左右括号是否匹配；在设计算法时，能合理的组织左右括号，根据入栈、出栈情况判断是否匹配。
