一 陜西師范大學(xué)教務(wù)處

1、陜西師范大學(xué)第六屆青年教師教學(xué)基本功大賽教學(xué)設(shè)計方案冒泡排序授課教師:聶曉穎院（系）：數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院課程名稱:C程序設(shè)計陜西師范大學(xué)職 稱:零一三年月九日課題】 冒泡排序課程類型】 專業(yè)必修課、課程一般信息【教材】清華大學(xué)出版社C程序設(shè)計第146至148頁。課時安排】 1 個課時教學(xué)對象】 信息與計算科學(xué)二年級學(xué)生教師基本信息】 聶曉穎，女， 1981 年生，碩士學(xué)位，研究生學(xué)歷，講師。曾講授的課程有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C程序設(shè)計、C+程序設(shè)計、計算機(jī)文化基礎(chǔ)。二、教學(xué)設(shè)計的前期準(zhǔn)備設(shè)計思想】算法與程序設(shè)計具有高度的抽象性和嚴(yán)密的邏輯性， 教師難教、 學(xué)生難學(xué)是一個突出的 現(xiàn)象。 排序是計算機(jī)科學(xué)中

2、一項(xiàng)復(fù)雜而重要的技術(shù)， 在各個軟件中使用頻率都很高， 因此專 家們研究了各種排序算法。 在高校程序設(shè)計類課程教學(xué)中， 常以冒泡排序來講解排序的原理。 如何合理地設(shè)計教學(xué)過程， 讓學(xué)生掌握冒泡排序的思想和編程方法， 又能發(fā)散思維， 擴(kuò)充知 識，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對編程的興趣， 這是設(shè)計本課的主要目標(biāo)。 程序設(shè)計的基本方法是自頂向 下地逐步求精和模塊化。自頂向下地逐步求精是指首先要對所設(shè)計的系統(tǒng)有一個全面的理 解，其次從頂層開始連續(xù)地逐層向下分解， 直到系統(tǒng)的所有模塊都被分解為一條條的詳細(xì)指 令時為止。模塊化是指把一個大的程序按照一定的原則劃分為若干個相對獨(dú)立但又相關(guān)的小 程序（模塊） 的方法。 依據(jù)這

3、個基本方法， 在教師的引導(dǎo)下， 從簡單到復(fù)雜， 設(shè)計出總流程圖。在整個過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生積極思考， 以學(xué)生為主體， 與進(jìn)來。逐個難點(diǎn)分解，讓學(xué)生真正參教材分析】本節(jié)內(nèi)容選自清華大學(xué)出版社 C 程序設(shè)計（第四版） 第六章第一節(jié)§ 大學(xué)出版社數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第十章第三節(jié)§排序算法是使用頻率最高的算法之一， 而冒泡排序是其中一種很典型而且相對簡單的方 法。通過冒泡排序?qū)嵗膶W(xué)習(xí)， 可以提高學(xué)生的程序設(shè)計能力， 為今后在程序設(shè)計與算法方 面的進(jìn)一步研究和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。6.1 ，參考清華10.3 。學(xué)情分析】通過前面五章的學(xué)習(xí)， 同學(xué)們已經(jīng)了解了程序設(shè)計的基本知識， 學(xué)會了利用流程圖描述

4、 解決問題的方法， 對本節(jié)排序算法中碰到的循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖和循環(huán)語句以及數(shù)組變量的使 用方法都已有基礎(chǔ)。 但由于實(shí)踐比較少， 對以前知識的熟練應(yīng)用程度不高， 程序設(shè)計思想比 較薄弱，因此由淺入深，逐步引導(dǎo)學(xué)生。教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo)1) 掌握冒泡排序的原理，了解并理解什么是冒泡排序；i 和 j)；2) 理解冒泡排序的流程圖，明白排序中兩個指針的作用(3) 編寫冒泡排序的主要代碼。能力目標(biāo)1) 學(xué)會使用冒泡排序思想設(shè)計解決簡單排序問題的算法；2) 進(jìn)一步理解程序設(shè)計的基本方法，體會程序設(shè)計在現(xiàn)實(shí)中的作用。情感目標(biāo)1) 培養(yǎng)學(xué)生分析問題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情；2) 培養(yǎng)良好的程序書寫習(xí)慣。

5、重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：理解冒泡排序原理及它的流程圖。難點(diǎn)：理解冒泡排序中的趟、次的概念及循環(huán)變量的取值。教學(xué)策略與手段】采用講解法、 演示法、 分析歸納法引導(dǎo)學(xué)生參與思考， 用逐步求精的方式降低學(xué)生的理 解難度、化抽象為具體，由特殊到一般，有效地突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。教學(xué)工具】1、2、教師的教學(xué)準(zhǔn)備：冒泡排序的 PPT 課件。 教學(xué)環(huán)境的設(shè)計與布置：多媒體教學(xué)平臺、投影機(jī)。三、教學(xué)主要環(huán)節(jié)及活動設(shè)計教學(xué)過程設(shè)計】、導(dǎo)入：創(chuàng)新情景排序：通過調(diào)整位置，把雜亂無章的數(shù)據(jù)變?yōu)橛行虻臄?shù)據(jù)。我們經(jīng)常會遇到要排隊的情況， 比如排座位， 做操、排大合唱的隊伍等。 通過學(xué)生排隊、 考試成績排序等引入排序的概念。 首先讓

6、學(xué)生想象， 將 8 根長短不一亂排的木棒由短到長排 列，要求每次只能交換兩根， 最終將木棒排好序。 然后，將同學(xué)分組， 每組 5 人，開始實(shí)驗(yàn)， 討論自己的排序方法?！驹O(shè)計意圖】 讓同學(xué)自己來排序，既吸引了學(xué)生的興趣， 又提高了他們的積極性， 此刻注意 力都集中過來，同時讓同學(xué)們體會到程序設(shè)計并不是高度抽象且枯燥無味的一門課程。二、新課排序的方法有很多，這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)其中一種比較典型的排序方法冒泡排序。1、冒泡排序的基本思想 首先讓學(xué)生觀看一個湖底冒水泡的動畫， 引出 “冒泡”關(guān)鍵詞，以文字形式給出冒泡排 序的基本思想，并講解。特別要強(qiáng)調(diào)怎樣算一趟冒泡排序。2、畫流程圖并設(shè)計算法(按非遞減的

7、次序排序)利用動畫演示冒泡排序的逐個過程，強(qiáng)化學(xué)生對冒泡排序過程請同學(xué)思考并討論，8個數(shù)據(jù)，共需幾趟排序才能使數(shù)據(jù)最數(shù)據(jù)需要進(jìn)行多少次比較；每趟排序過后數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是什么？8個數(shù)據(jù)共進(jìn)行了 7趟排序，每趟排序冒起一個最小數(shù)，于是轉(zhuǎn)這是本節(jié)課的重點(diǎn)，采用自頂向下逐步求精的方式，由特殊到一般歸納總結(jié)。(1) 、以8個數(shù)據(jù)為例，的理解。在動畫演示的過程中， 終有序；在每趟排序過程中，(2) 、小結(jié)排序過程：換成如下流程圖。開始最小數(shù)上浮(即最大數(shù)下沉)給出流程圖以后，讓學(xué)生思考一下，這種結(jié)構(gòu)就是我們學(xué)過的一一循環(huán)結(jié)構(gòu)，可以利用哪種循環(huán)實(shí)現(xiàn)？我們需要用一個變量來控制循環(huán)次數(shù)，從而引出變量i來記錄正在執(zhí)行

8、的排序趟數(shù)，它的值是 0到6,然后將流程圖轉(zhuǎn)化如下：開始將上述流程圖繼續(xù)細(xì)化，并將問題規(guī)模擴(kuò)大到n,這里特別需要注意的是最小數(shù)上浮即每趟內(nèi)比較的實(shí)現(xiàn)，弓I出變量 j記錄趟內(nèi)的比較次數(shù)，同時 j作為數(shù)組元素的下標(biāo)。 此處的 難點(diǎn)是j作為循環(huán)變量的取值情況。利用歸納的方法推導(dǎo)得出j的初值取0時，循環(huán)結(jié)束的條件。此時總結(jié)出最終的流程圖：輸入n個數(shù)給a0到an-1i由0到n-2共執(zhí)行n-1次循環(huán)j由0到n-i-1共執(zhí)行n-i次比較aj “ aj+1輸出 a0至y an-1【設(shè)計意圖】 本節(jié)課最大的難點(diǎn)是變量i, j的取值范圍，尤其是它的終值為什么是n-i-1 , 學(xué)生往往很難理解， 因?yàn)樵诿刻酥惺莿討B(tài)

9、變化的， 因而由具體的 8 個數(shù)找規(guī)律， 然后歸納推 到一般的 n 個數(shù)就相對簡單?；ㄒ欢螘r間讓學(xué)生探討，先自己找規(guī)律，這樣印象才會深刻。3、根據(jù)流程圖得到程序語言通過對兩個變量和兩數(shù)互換語句的解決，最終得到主要參考代碼。(1)、i :記錄排序的趟數(shù)，由0變到n-2我們學(xué)過的循環(huán)語句有for ； while ; dowhile三種，這里已知循環(huán)次數(shù)的情況下，用 for 比較簡單for(i=0;i<n-1;i+)0 變到 n-i-1(2)、j:記錄每趟內(nèi)數(shù)據(jù)比較的次數(shù)，作為當(dāng)前數(shù)組元素的下標(biāo)，由 for(j=0;j<n-i-1;j+)(3) 、若為逆序，則兩數(shù)交換if(aj<a

10、j+1)temp=aj;aj=aj+1;aj+1=temp; 對照流程圖，自上而下，寫出主要參考代碼?！驹O(shè)計意圖】 因?yàn)橐褜W(xué)過 C 語言的基本知識，對賦值、選擇和循環(huán)這三種語句都有基礎(chǔ)， 所以流程圖畫出來以后， 轉(zhuǎn)換成程序語言并不太難。 趁熱打鐵， 順理成章完成主要代碼的編 寫，為學(xué)生的上機(jī)實(shí)踐打下基礎(chǔ)。4、程序?qū)崿F(xiàn) 和學(xué)生一起將程序完善，上機(jī)運(yùn)行，讓學(xué)生查看結(jié)果。三、鞏固與小結(jié)如果要按照從大到小的順序排序， 如何設(shè)計程序。 請同學(xué)們按照冒泡排序的思想設(shè)計由 大到小排序的程序。 總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)， 冒泡排序的思想、雙重循環(huán)的由來、每重循環(huán)中循 環(huán)變量的取值及兩個循環(huán)變量的關(guān)系。作業(yè) P168

11、第 4、 5題?！驹O(shè)計意圖】 強(qiáng)化算法思想；促進(jìn)對知識的掌握， 融會貫通所學(xué)的基礎(chǔ)知識；加強(qiáng)學(xué)生動手 實(shí)踐能力的訓(xùn)練。四、知識拓展a考慮是否可以優(yōu)化當(dāng)前的程序以減少數(shù)據(jù)比較的次數(shù)呢？提示: 如果序列初始順序是逆序， 需要進(jìn)行多少次排序 (每次排序最大的記錄放在最后 一個位置上) 。如果初始序列是正序呢？需要多少次排序可以保證數(shù)據(jù)序列有序？如何使排 序過程適可而止，即排好序又不多余進(jìn)行？b、如何改進(jìn)冒泡算法以盡可能減少數(shù)據(jù)交換的次數(shù)呢？還有哪些排序算法？【設(shè)計意圖】 為尋找解決問題的最佳方案而產(chǎn)生更好的學(xué)習(xí)目標(biāo)。 尤其是一些對程序設(shè)計比 較感興趣的學(xué)生， 在課后的討論將會增強(qiáng)其程序設(shè)計能力， 解

12、決實(shí)際問題的能力， 開拓思維， 同時為下一次課選擇排序的講解埋下伏筆。媒體設(shè)計】多媒體的使用非常有助于本節(jié)課程內(nèi)容的理解，通過多媒體中所設(shè)計的動畫演示效果， 可以幫助學(xué)生將抽象的冒泡排序思想形象化、 具體化，便于學(xué)生對思想的理解。同時， 需要 強(qiáng)調(diào)的地方可以通過動畫、字體顏色的變換來引起學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生的興趣。四、后記【教學(xué)反思及自我評價】教師主導(dǎo)的原則，探究算法的思想及實(shí)現(xiàn)方法。 解釋執(zhí)行過程，這種 以多媒體作為教學(xué) 直觀化，引導(dǎo)學(xué)生思在整個教學(xué)活動中，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體， 傳統(tǒng)的教學(xué)方法，通常教師先把冒泡排序思想講述一遍，再列出程序，方法很難激發(fā)學(xué)生興趣， 學(xué)生不易理解，也很難編寫出冒泡排序的程序。 手段，利用動畫吸引學(xué)生注意力，幫助學(xué)生將抽象的排序思想形象化、 考，以掌握冒泡排血的思想和編程方法，又能發(fā)散思維，擴(kuò)充知識。通過該算法的學(xué)習(xí)，讓 學(xué)生理解表面上計算機(jī)是在為人服務(wù)，實(shí)際上是人們將思維形