对分查找算法的程序实现教学设计(高中信息技术精品)

《对分查找算法的程序实现》

一、案例主题：

浙江教育出版社《算法与程序设计》（选修），《对分查找算法的程序实现》

二、背景材料：

（一）教学内容分析：

1.对分查找算法是《算法与程序设计》（选修）《5.4节查找算法的程序实现》中的

内容，是结合流程图实现程序的课型。本课内容是选修教材中对所学语句结构

和代码理解的一个总结性应用，具有很强的实用性。

2.本课内容应用性较强，具有一定的难度，体现在对流程图理解和代码实现的过

程中，但应用丰富，拓展性强，有很高的研究价值。

（二）学生分析：

通过前面一个月算法的学习，学生已经逐步熟悉visual basic6.0的编程环境，掌握了顺序结构、分支结构、循环语句的用法，在前期教学中学生已经初步了解算

法基础及算法表示，抽象思维相对较好。对分查找的算法对学生来说比较抽象，学

生能否清晰的想象比较关键，所以学习难度比较大，需要教师合理的引导帮助其来

解决问题。

本课中学生可能会出现的情况：

1.掌握三种基本结构，但是在综合思想算法上缺乏一定的掌握度。解决策略：先介

绍对分查找思想，然后再引入流程图和程序。

2.刚学过顺序查找，给他们的感觉是实现简单，容易思想上放松。解决策略：要让

学生从根本上区别顺序查找，以免混淆算法。

3.因为对分查找比较抽象，如果直接以代码的形式出现，学生会难以理解和接受。

解决策略：以生动形象的例子进行导入然后再进行教学，提高课堂效率。

三、教学设计：

（一）教学设计思想：

对分查找在整个选修教材中是一个重点和难点，本课以生动的实例做为课堂导入，强调教学重点，以动态的指针演示，让算法思路更具体化，并且逐个击破

难点并得以程序实现，以半成品加工策略提高课堂效率。

本课主要通过“思维导图”的形式和任务驱动等教学方式引导学生自主探究探索、解决问题，通过小组同学的探讨实现对本课知识的掌握，教师通过合理的

引导帮助学生理解，创设学生自主和互助学习的良好气氛，以达到理解对分查找

算法和实现相应程序的目标。

（二）知识与技能：

1.了解对分查找的核心思想，从根本上搞懂对分查找的经过流程；

2.理解对分查找的执行过程，能根据实际问题正确适用对分查找；

3.学会用对分查找思想编写程序。

（三）过程与方法：

针对本堂课的内容，以竞猜淘宝网上热卖的终极飞翼擎天柱的价格做为课堂引入，在教学过程中积极主动的引导学生，通过讲解具体实例、课件演示等方法，

帮助学生直观的理解对分查找的工作流程，体验对分查找中应重视的环节如首位

变量i、中间变量m、末位变量j等。教学中不断设疑解疑，激发学生的好奇心，

扩散学生思维，从而掌握对分查找对实际问题的应用。

（四）情感态度与价值观：

学生在学习过程中，亲身体验对分查找的实现过程，获得对此算法的感性认识，利用信息技术手段，开展交流合作，把自己对此算法的心得与他人交流，提高学生

的逻辑思维能力，提高学生自主探索和相互协作的能力，培养良好的信息素养，养

成科学的学习态度。

（五）教学重点：

对分查找的基本方法及注意事项

（六）教学难点：

对分查找原理的理解

（七）教学资源：

多媒体机房、课堂教学软件、《对分查找》课件、课堂实践体验等（八）教学流程：

1.以猜淘宝网上热卖的终极飞翼擎天柱的价格做为课堂引入；

2.引导学生思考竞猜价格的规律从而引出对分查找的算法思想；

3.通过具体例子进一步提升学生对对分查找算法的理解；

4.结合例子给出部分流程图(核心部分省略)；

5.交互学习：小组讨论，完善对分查找流程图；

6.完成对分查找的半成品（核心代码部分让学生自己研究（小组协作））；

7.解决实际问题（做为提高拓展题）；

8.课堂小结。

四、案例具体描述：

（一）课堂引入激起学生好奇心（跟教师互动）

师：教师展示淘宝网上热卖的终极飞翼擎天柱（猜价格）

1.告诉学生这个玩具的价格是在100到200之间的整数；

2.你可以在这个程序里输入一个价格，系统会提示你输入的价格跟实际价格相比的

结果（大了还是小了）；

3．但是只有1分钟的时间去完成。

[生]：哇，这个是《变形金刚Ⅲ》里的擎天柱哦

主动思考：如何一分钟就把价格猜出来？

[生]：底下开始谈论，一个一个试过去肯定不成的，只有1分钟啊；

[生]：你猜个价格，这个软件不是有提示的嘛；

[生]：对呀……（稍做思考）

[师]：同学们思考的差不多了，那么有同学愿意起来猜下价格么？尽量用最少的次数把价格给猜出来；

主动起来一学生

[生]：我来试试（我愿意一试）

150 ＂太小＂

175 ＂太大＂

163 ＂太小＂

169 ＂太小＂

172 ＂太大＂

170 ＂恭喜您猜对了＂

[生]：哇，居然这么快就猜出来了，真是厉害，（学生非常得意）；

[师]：xxx同学这么几次就把价格给猜对了，同学们有没有发现这位同学所猜价格的数据特点；

[生]：查看刚才同学猜价格的数据轨迹（思考）

[生]：好像都是中间数据哦……

[生]：之前没去注意过，只感觉是这么在做……

[师]：仔细听着下面学生的一些对话、关注个别学生的之间的交流，然后高调的指出：刚才的同学始终在找中间数来猜……

[生]：是的，猜一个价格，然后软件会给出相应的提示（学生明白了）；

[师]：始终去找数据的中点，结合提示，最终找出结果来，这就是我们今天要学习的内容——对分查找。

设计意图：从生活中例子过渡到教学内容，学生不会感觉突然。

（二）引出对分查找核心思想并用具体例子加以引导

[师]：那我们先来看一下对分查找算法的思想

首先将查找的数与有序数组内处于中间位置的数据比较，如果中间位置上的数与查找的数不同，根据有序性，就可确定应该在数组的前半部分还是后半部分继续查找。在新确定的范围内，继续按上述方法进行查找，直到获得最终结果。[生]：小组讨论并把刚才猜价格的路线重新走一遍，产生新的疑问，那么中间如何确定呢，奇数倒是可以确定中间位置的，如果偶数呢？

[师]：有小组提出中间位置如何确定，我们可以这么操作中间位置=（首位序列+末尾序列）/2取整，首位我们一般用变量i，末位我们用变量j，中间用m，于是

我们可以用m=int（（i+j）/2）来表示；

[生]：这样就清楚多了（小组继续讨论）

[师]：我们再来看一个例子（继续引导帮助学生理解对分查找算法思想）

[师]：结合图片，再次重申i始终指向待查数组的一号位，j始终指向待查数组的末位。

举例子，key=35

第一次查找，首先计算中点位置m=int（（1+16）/2）=8，d（8）=45，35＜45,这样可以确认key有可能在数组的前半段。那构成的新的数组中，i仍然是指向1号位，新的j指向的位置就来到了m=8-1=7号位置上。

第二次查找，计算新的中点m=int（（1+7）/2）=4，d（4）=18，35＞18,这样可以确认key有可能在数组的后半段。那构成的新的数组中，j仍然是指向7号位，新的i指向的位置就来到了m=4+1=5号位置上。

第三次查找，首先计算中点位置m=int（（5+7）/2）=6，d（6）=27，35＞27,这样可以确认key有可能在数组的后半段。那构成的新的数组中，j仍然是指向7号位，新的i指向的位置就来到了m=5+1=6号位置上。

第四次查找，i和j同时指向7，新的中点m=int（（7+7）/2）=7，d（7）=35=key，对分查找完成，输出位置

[生]：原来如此（豁然开朗）

[生]：清楚了好多……

[生]：新范围的确定非常重要的……（学生之间交流心得）

……

[生]：这个序列是递增的嘛，如果是递减的呢？（发现新问题）

[师]：倘若是一个递减的数组，那么当key＜d（m）时，j指向的末位是不需要动的，而i指向的位置来到了m+1位，以此类推……

设计意图：再用具体例子让学生进一步体会对分查找的工作流程，让抽象问题更直观化。

（三）完善对分查找流程图（将事先准备好的残缺的流程图以纸质形式发给学生）

[师]：我们现在已经把对分查找的工作流程搞清楚了，下面我们来看下相对应的流程图

按照刚才的推理，对分查找的流程图该如何来完善？（分组讨论）

[生]：思考并组内讨论；

[师]：在各组之间巡视并跟学生进行交流，在学生的不断补充中完善流程图，对各小组成果进行及时点评……；

设计意图：以纸质的形式发给学生，让学生有个独立思考过程，小组协作可以让学生充分发表自己意见，互相补充帮助，实现预定效果。

（四）完成对分查找的半成品

[师]：我们已经完成了流程图，下面请打开对分查找.frm，完善其中的对分查找核心代码。（在教室内巡回并及时回答比较普遍的疑问，如：很多同学对找到值后如何处理的代码如何填写、如何判断增降序等）;

[生]：组内互助，编写程序，根据流程图积极主动填充完善代码，学生之间的争论＂错

误了＂＂重新调试下看看＂＂你这个好像是降序的写法＂＂哇，成功了＂……,

几分钟后，有好多学生完成了代码，继而带动组内同学一起完成（达到＂共同富

裕＂）;

设计意图：一是课堂时间限制，二是学生之间的差异性，决定用半成品的形式让学生去加工处理比较合适，组内的＂领头羊＂起关键的带头作用。

[师]：对于调试成功的学生提出更高要求（提高题），适时对上交作品进行点评，对于没有完成的学生，主动过去讲解，帮助其成长；

提高题：本校有学生2200名（姓名已经索引排序并存放在数据库中）其相关信息可以通过查找姓名的方式得到，假设从中取出一条记录与待查姓名进行比较所花的

时间为20毫秒，则用对分法在该系统中查找任意一学生信息最多花费多少时

间？

（五）思考与小结

1.对分查找的工作流程；

2.实现程序时可能出现的一些错误情况；

3.对分查找在实际生活中的应用。

五、教学反思：

本课以竞猜淘宝网上热卖的终极飞翼擎天柱的价格做为课堂引入（贴近生活），课堂上注重教师与学生之间的交往、互动，让教师的教与学生的学共同成长。在教师合理的引导下，通过不断设疑解疑，使教学过程成转变为师生共同探讨研究的过程。教学过程中注重学生的整体发展，小组协作在本堂课中起着非常关键的作用，学生之间的交流，不仅达到认知的共享（＂共同富裕＂），更重要的是让他们加强合作，淡化了学生之间的差异。从课堂学习到实际问题的解决，让学生觉得真正的学有所用。

整堂课下来，学生对对分查找的流程图这块内容的知识点会有模糊不清，对这块内容有必要进行第二次讲解，以求达到最佳效果。在这个重要的环节中，因没法照顾到全体的学生，造成个别学生短时间脱离群体，跟不上节奏，学生间的差异还需要进一步了解，从流程图到代码的实现，学生间的差异会体现的更加明显。（解决办法：视具体情况，适时的开展小组讨论，取得了一定的效果，安排比较合理）。学生作品的评价问题，因课堂时间限制，只能有选择的对作品进行评价，不能真正反应整体学生学习情况。

从课后作业反馈情况来看，这样的教学设计实现了学生对新知的掌握，实现了应用的目的，学生在整个教学过程中积极参与课堂讨论，消化了本课的重难点内容，达到了预期的设计效果。