浙教版信息技术选修1 5.3 排序算法的程序实现——冒泡排序 教案

排序算法的程序实现
——冒泡排序
一、教学内容分析
本节课是浙江教育出版社《算法与程序设计》第5章第3节“排序算法的程序实现”中学生的实践体验活动，是排序算法程序实现的第1学时（排序算法程序实现共安排3学时）。实践体验活动是本章最重要的活动形式，我们要采用各种办法让学生获得成功的体验。所以，这节课的主要内容是学习使用程序设计语言VB，编制在第2章学习过的冒泡排序算法的有关实例的程序，并在计算机上实现冒泡排序算法。通过这样的学习，提高学生的程序设计能力，能够对一些简单的实际问题，设计算法编制程序并在计算机上实现，为今后在算法与程序设计方面的进一步研究和学习打下基础。
二、学生情况分析
在第2章算法实例的学习中，学生已经了解什么是冒泡排序算法，怎样用冒泡排序算法来解决实际问题的基本思路。在第三、四章，已经学习了面向对象程序设计的基本知识和程序设计语言VB，为本算法的程序实现作好了铺垫。
三、教学目标
目标维度
行为目标
知识与技能
1、掌握冒泡排序的基本思路。
2、通过程序的实现进一步理解冒泡排序的意义和特点。
3、提高学生综合运用各种基本语句的能力。
4、增强学生的知识迁移应用能力。
过程与方法
1、通过实例，体会冒泡排序的基本过程。
2、体验探究学习的过程，获得成功的体验。
情感态度与价值观
1、增强学生通过设计算法编写程序解决实际问题的自信心。
2、激发学生进一步学习算法和VB程序的热情。
四、教学重点难点
重点：一遍加工过程的分解、一遍加工过程的程序实现、冒泡排序的优化
难点：一遍加工下标变量范围的确定、程序的优化
五、教学方法
主要教法：讲授法、任务驱动法
主要学法：自主探究、循序渐进
六、教学资源
教师用资源：教学演示文稿（PPT）、NBA球员得分统计表（XLS）、“冒泡排序”源程序（半成品）
学生用资源：教学导学案
七、教学过程
（一）创设任务情境
用Excel展示一张“NBA球员得分统计表”
师：想要知道哪个球员的场均得分最高，有什么最简单的方法？
生：排序。
（演示）教师用工具栏中的升、降序按钮，很快就得到了结果。
师：看来，排序功能在我们日常生活中非常有用哦，今天，我们就来做一个程序开发者，用VB工具编写一个带有排序功能的小程序。
（设计意图）通过创设情境激发学生的学习兴趣。
（二）激活原有知识
师：实现排序的算法有很多，这节课我们就来学习其中的一种算法——冒泡排序。在第2章我们学习过冒泡排序算法，它的基本思想是怎么样的？
生：把待排序的数据看成是垂直堆放的一列数据，从下往上一个个比较、逆序交换，经过一遍加工使最小的数冒泡到第一个位置，再经过多遍加工，直到整列数据有序。
师：已知4个同学的身高，我们把他们进行从低到高排序，用冒泡排序算法把排序过程模拟一下。
师生共同模拟4个数据的排序，完成下方的表格：
（三）构建新知识
师：冒泡排序的算法我们都了解了，能不能用VB编制成程序呢？
生：沉默、好像有点难。
师：我们一步步来，在编制程序代码时，第一步我们要做什么？
生：定义变量。
师：回顾刚才我们来分析一下要定义几个变量？
学生讨论并得出结果。
师：我们现在的任务就是把刚才的算法过程能用VB语句表达出来，首先我们来完成最里层的任务，也是冒泡排序的核心特征：相邻两两比较，逆序交换。
师：刚开始时，是哪两个数据相比较？
生：172与183
师：换句话说也就是比较a(4)与？
生：a(3)
师：通用的说法是a(j)与？
生：a（j-1）
师：也就是说a(j)与a(j-1)进行比较，“如果a(j)< a(j-1)，则交换a(j)与a(j-1)”，请同学们试试把这句话转换为程序。
学生完成if语句和交换。
师：接下来确定‘怎么实现一遍加工？’，刚才手工冒泡模拟过程中，我们不断地在做a(j)与a(j-1)两个数的比较及交换，这里面，只是下标j不断地在变，第一遍加工时，j分别取了哪些值？
生：4、3、2。
师：第二遍加工呢？
生：4、3。
师：第三遍加工呢？
生：4。
师：观察这些取值与已知变量之间的关系，可以得出什么结论？
师：每遍加工的初值都是4，也就是哪个变量的值？
生：n
师：每遍加工的终值又跟哪个变量息息相关呢？
生： i
师：跟i有什么关系？
生：i+1
师：我们可以把它总结为，一遍加工过程是“j由n到i+1，如果a(j)比a(j-1)少，则交换a(j)与a(j-1)”的过程，根据这样的相互关系，重复工作的事情，我们可以交给什么语句来完成？
生：用for语句。
师生一起在块IF语句外面书写For语句。
师：最后确定总共进行几遍加工？
师生一起用不完全归纳法，推出n个数据要有序，用冒泡排序算法要进行n-1遍加工。
师：把这个结论用到哪里呢？
生：沉默。
师：刚才的For语句是实现什么工作？
生：一遍加工。
师：要让这个加工过程重复执行n-1遍，应该用什么语句？
生：循环语句。
师：这个循环语句应该写在什么地方？
生：刚才For语句的外面。
师生一起完成外层循环的语句，并在VB中进行验证代码正确与否。
师：能否总结出冒泡排序的结构特征？
生：双重循环里嵌套一个选择语句。
师：这个选择语句要实现什么功能？
生：相邻两数比较交换。
师：所以，冒泡排序的结构特征应该是？
生：双重循环里嵌套一个实现相邻两数比较交换的选择语句。
（设计意图）以4个数为例展开教学，本着由里到外，由具体到抽象的原则，通过3个任务循序渐进、逐步实现冒泡排序算法，并调试程序，验证结果，分解了程序的神秘并让学生获得了成功的体验，而最后结构特征的总结起到画龙点睛地作用，有助于学生熟识冒泡排序的程序结构。
（四）触类旁通，深入理解
1、如果要改为降序排序，怎么修改程序？
生自主发现升/降序功能地关键性语句，完成降序的程序实现。
2、出示一组经过两遍加工就完成有序的数据，引出算法的优化，使程序更“低碳”。
师生一起推导出优化的思路：某一遍加工过程中没有数据交换，说明数据已有序，无需进一步加工。
运用这个思路完成冒泡排序算法的优化。
3、通过一个实例引出下沉式冒泡，让学生对冒泡有更深层次的理解：可以从下往上冒，也可以从下往下沉。
（设计意图）通过3个任务的拓展，达到对冒泡排序算法的总结提升，构建并完善知识体系。
（五）总结提升
1、课堂小结
师生共同总结，了解学生对本节课重、难点的把握程度，提高学生对知识的梳理能力和口头表达能力。
2、通过一段程序代码设疑，为下节课的选择排序的程序实现做铺垫。
3、布置作业：完成导学案中的课后作业。