队列的概念、特性及基本操作教学设计
课程标准 和 教学目标 队列的概念、特性及基本操作
教材内容： 3.2 队列的概念、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，感知队列的作用。 ●通过实际问题，恰当地选择队列结构，并总结队列的概念、特性及基本操作。 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：展示有序排队上车的乘客（附件1），和有序排队接客的出租车排队图（附件2）。 以图片方式，吸引学生参与课堂，感知生活中的队列的使用，引出队列结构。
知识讲解（1） 1.队列的概念。 2. 教师举一些例子，讲解队列的特性。 例1：模拟甲、乙、丙、丁4个人按序入队、出队，以及介绍4个人在队列中的结构关系。 通过实际问题，加深对队列特性的理解，从而实现知识的内化。
自主学习 （1） 先让学生自主学习教材中“队列的基本操作”，然后要求学生小组合作讨论，并编写出队程序”。 若学生一时不能正确地表述，教师可以从参照入队操作方面给予提示。 帮助学生通过小组合作的方式，学习队列的基本操作，并引导学生思考，实现出队的编程实现。
实践任务 约瑟夫问题的队列实现 n个人排成一圈，从某个人开始，按顺时针方向从1开始依次编号。从编号为1的人开始顺时针“1，2，3，……，1，2，3，……”报数，报到m(m>1)的人退出圈子。这样不断循环下去，圈子里的人数将不断减少。请按序输出出圈的编号。 以第二章的例2为例，让学生分组讨论，描述出用队列解决该任务的算法步骤。
课堂小结 1. 总结队列的概念； 2. 归纳队列的特性； 3. 编程实现队列的各种基本操作，以及队列的简单应用； 对本知识进行归纳。
作业布置 基础作业（面向所有学生）： 了解教材中的拓展链接“循环队列”，并完成教材中的课后练习，描述“假溢出”现象。 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队列包含了队列的概念、特性、基本操作以及队列的应用，它们是一个有机整体，不能简单地割裂开来。队列的特性，是在队列概念的基础上，对队列进行提炼。队列的基本操作，是在队列的特性的基础之上，提炼出来队列的入队、出队等相关的基本操作。队列的应用，是利用队列的相关操作，解决生活中的实际问题。 本条目的重点是从实际问题中恰当地选择队列结构，并总结队列的特性及基本操作，难点是队列的基本操作。由于学生第一次从实际问题中来恰当地选择数据结构队列，并提炼队列的概念、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，引导学生逐步掌握队列的特性及基本操作。 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。等学生对队列有个感性认识的基础上，再给出队列的定义及其特性，并逐条解释。对于队列的基本操作，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”。在营业厅办事对比图中，学生获取队列信息，感知用队列结构处理后，办事流程更合理化了。在合作解决队列的出队操作时，共享信息，共同探讨，实现已有信息的更大价值。 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”。在自主学习队列的基本操作后，能提取问题的基本特征，将队列的入队操作迁移到出队操作。在“约瑟夫环”问题中，能提取报数的特征，抽象处理，把每处报数的人出队后再进队或输出操作，用形式化的方式表述出该问题。队列的应用教学设计
课程标准 和 教学目标 队列的应用
教材内容： 3.2队列的应用。
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队列。 ●通过项目的实践活动，体验用队列解决问题的基本流程，逐步形成运用队列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。运用队列结构设计解决问题的方案，结合队列的相关操作，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：展示各种加密方法图，恺撒密码（附件1）、维吉尼亚密码（附件2）、摩尔斯电码（附件3）。与同学一起用恺撒密码方法解密（附件4）。解密后，抛出本课教材中的例1信息的加密。 以破解密码为例，引出本课课例信息的加密，吸引学生参与课堂。
任务 小组合作，讨论、设计分析信息加密的算法。 1.讨论：以哪种方式存储信息？ 2.讨论信息中的各个字符如何操作？ 3.讨论用队列相关操作，实现信息的加密？ 引导学生在生活实例中提炼出队列的结构。引领学生用队列相关的操作，实现信息中的字符取出、入队等操作。
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，体会队列中的各个操作。
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 自主学习教材中的“银行排队系统”。 强化如何从实际问题中恰当的选择数据结构，抽象并建模，结合入队、出队等操作，设计“银行排队系统”的算法。时间有多的同学，可以编写程序，实现“银行排队系统”的功能。
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，如何分析问题、设计算法； 3. 在编写程序时，如何使用队列的入队、出队等操作。 对本知识进行归纳。
作业布置 基础作业（面向所有学生）： 完成教材3.2后的课后练习1。 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队列的应用，是3.2队列的概念、特性及基本操作的延续，是在学习了队列相关的操作的基础上，在现实问题中，恰当的选择队列来解决问题。 本条目的重点是从实际问题中,能恰当地选择队列结构，难点是抽象与建模、设计算法的过程，并用队列的基本操作进行编程实现。教师可以采用教材中提供的“信息加密”和“银行排队叫号系统”实列，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“解码程序”中的密码后，学生能主动地想到用计算机程序来设计密码压缩程序；在小组合作设计“信息加密”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“信息加密”的算法与程序实现的过程中，能够界定问题，抽象出解决问题的步骤，用队列合理的组织数据，用入队、出队解决加密的各个步骤。在自主学 习“银行排队叫号取号系统”时，能根据取号、叫号的过程，抽象问题、建立队列的模型，并用入队、出队等操作实现排队的功能。
