《冒泡排序》教學設計

《冒泡排序》教學設計

江蘇省東臺中學  朱世華

一、教學課題
 第三章第四節3.4.1《冒泡法排序算法》——算法與程序設計（新課標教科書；教育科學出版社）
二、教材與學者分析
 冒泡排序的重點在于講清楚冒泡排序的原理以及如何用程序實現算法，這也是本節的難點。本節教材上是通過解決“明日之星英語演講大賽”的選手成績排序問題作為切入點，而我并沒有按照教材的例子展開，我根據教材“對5個元素‘4，1，2，5，3’的序列進行升序排序”為例，重點分析排序的過程（多少趟、每趟進行多少次比較），進而幫助學生找出其中的規律，由此，學生可以舉一反三解決問題。
 雖然學生已經學習過程序設計的三種結構，也學習使用過VB里的數組及應用。但在學習冒泡排序算法的過程中學生會對數組變量的變化在理解上存在一定困難，對雙重循環內外層的作用及有關循環參數的設置可能會產生不解，需要通過實踐的體驗進行強化。
三、教學目標
 知識目標：
 掌握冒泡排序的原理；理解冒泡排序的流程圖；編寫冒泡排序的主要代碼；
 能力目標：
 學會使用冒泡排序思想設計解決簡單排序問題的算法；進一步理解程序設計的基本方法，體會程序設計在現實中的作用；
 情感目標：
 培養學生分析問題、發現規律的能力，激發學生學習熱情；培養良好的程序書寫習慣；
 教學重點、難點
 重點：冒泡排序算法的基本思想，雙重循環應用
 難點：理解冒泡排序中的趟、次等概念（即對變量使用的理解）
四、教學策略與手段
 以循序漸進、層層深入為教學的指導方針，采用講解法、演示法、討論合作、分析歸納法引導學生參與思考，有效地突出重點突破難點，逐步深化對冒泡算法、循環思想和執行過程的理解。
五、課時安排
 1課時
六、媒體準備
 多媒體網絡教室、投影機、多媒體教學平臺、flash軟件
七、教學過程
一、導入：創設情景
 師：教師播放Flash動畫（大魚吃小魚）游戲，并進行游戲操作。
 生：迷惑不解，難道今天老師讓我們玩游戲？
 師：觀察水中的氣泡往上冒的情景，氣泡往上冒的時候有什么特點呢？
 生：魚吐的水泡到了上面漸漸地變小了。
 師：冒泡排序和氣泡在水中不斷往上冒的情況有些類似。氣泡大的（大的數據）在下面，氣泡小的（小的數據）在上面。那么，這節課我就和大家一起來探討一下冒泡排序是如何實現的。
 【設計意圖】通過游戲，活躍課堂氣氛，一掃編程課堂死沉沉的尷尬局面，同時也能讓學生在游戲展示的過程中發現水泡的規律。
二、新授
 我們經常會碰到要排隊的情況，比如排座位，做操、排大合唱隊伍等。今天我想請五位同學上來表演一下排隊。我報了五位學生的學號，讓他們上來，并讓他們按報到的次序站在黑板上對應的數組單元下。好，現在請你們按身高從矮到高排起來。不一會五位學生就排好了。
 師：他們是怎么排的？
 生：他們之間去比一下，矮的站前面，高的站后面。
 師：對，肯定要比一下才知道，如果前面個子比后面的高那他們倆就需要交換一下位置。那排隊其實是一種排序：通過調整位置，把雜亂無章的數據變為有序的數據。那我們就一起來分析一下冒泡排序的原理。
 【設計意圖】教師在黑板上寫上a數組的5個單元，a(0)，a(1)，a(2)，a(3)，a(4)，請5位同學按上來的順序站在對應的數組單元下，并將學生的身高寫在對應的數組單元里，便于后面進行排序使用。
 師：我們知道個子最高的站在最后面，那怎樣找出最高的呢？
 生：兩兩比較，一趟下來就能找出最高的了。（注：在講數組時學生已實踐過從數組中找出最大數和最小數）
 師：很好，第一趟能找出一個最高的，第二趟能找出第二高的，第三趟找出第三高的，第四趟找出第四高的，第五趟找出第五高的。
 生：大笑！
 師：裝傻！大家為什么而笑��？
 生：第五趟不用找了，第四趟結束，剩下的就是最矮的了。
 師：哦，對了，也就是5個數需要經過四趟查找后可以完成排序。那第一趟需要經過幾次比較才能找出最大的數呢？第二趟又需要經過幾次比較才能找出第二大的數呢？……
 【設計意圖】老師帶著學生在輕松活躍氛圍中進行課堂教學活動，便于學生接受知識。
 師：播放flash動畫課件，學生思考。
 生：第一趟比較4次，第二趟比較3次，第三趟比較2次，第四趟比較1次。
 師：很好，那我們從趟數和次數上看，能不能找出什么規律呢？
 生：思考片刻。每一趟的趟數加上該趟的比較次數正好是參加排序數值的個數。
 師生共同分析并展示課件：
 第一趟冒泡排序共需要進行4次比較，j從0開始到3：

 第二趟冒泡排序共需要進行3次比較，j從0開始到2：

   第三趟冒泡排序共需要進行2次比較，j從0開始到1：

   第四趟冒泡排序共需要進行1次比較，j從0開始到0：

【設計意圖】通過動畫課件展示排序過程，幫助學生理解排序原理。
 如果用偽代碼可表示為：
 第1次冒泡排序時需要比較4次， j 從 0 開始到3：
 For j=0 to 3 
   if a(j)>a(j+1) then 交換a(j) 和a(j+1)的值
 第2次冒泡排序時需要比較3次， j 從0 開始到2：
 For j= 0 to 2 
 if a(j)>a(j+1) then 交換a(j) 和a(j+1)的值
 第3次冒泡排序時需要比較2次， j 從 0 開始到1：
 For j= 0 to 1 
  if a(j)>a(j+1) then 交換a(j) 和a(j+1)的值
 第4次冒泡排序時需要比較1次， j 從 0 開始到0：
 For j= 0 to 0 
  if a(j)>a(j+1) then 交換a(j) 和a(j+1)的值
 師：如果我們用一個變i（值分別為0，1，2，3）來表示第1趟、第2趟、第3趟、第4趟的話，那我們能不能將上述四段代碼合并成一段通用的代碼呢？教師展示下圖：本論文由論文格式網整理,轉載請注明來源www.donglienglish.cn,更多論文,請點論文格式范文查看
趟次 I的值 j值變化 j的值
1 0 0 1 2 3  3
2 1 0 1 2 2
3 2 0 1 1
4 3 0 0
 
 生：能（學生講偽代碼）
 For j= 0 to 3-i    
  if a(j)>a(j+1) then 交換a(j) 和a(j+1)的值
 其中，I的值為0，1，2，3分別表示第1趟，第2趟，第3趟，第4趟。
 師：對，那我們怎樣把兩者結合起來，在趟次變化時，比較次數也隨之發表變化呢？
 生：思考
 師：提示：通過循環語句輸出幾何圖形的處理方法。
 生：可以在剛才的循環外再加一層循環，使i也參與變化，以達到對次數的控制。
 師：很好。展示程序：
 For I=0 to 3
 For j=0 to 3-i
     if a(j)>a(j+1) then
 t=a(j)
 a(j)=a(j+1)
 a(j+1)=t
 end if
 next j
 next I
 生：小組實踐。
 師：巡視指導。
 師：現在我們是由前向后比較，那如果由后向前比較該怎么辦呢？請大家在小組內討論，找到解決方案的小組舉手。
 生：老師，只要把控制次數的循環語句改一下就行了，改成 for j=4 to i+1 step -1。
 師：很好，那我們來試試，看看能不能實現排序功能呢？
 生：調試。學生舉手，老師，有錯誤提示，應該再把判斷交換的語句改一下，改成
 if a(j)>a(j-1) then
 T=a(j)
 A(j)=a(j-1)
 A(j-1)=t
 End if
 師：很好，這組同學能根據錯誤提示“下標越界”發現，當前數組中的值應該與它前面的數進行比較。我們給這組的同學來點掌聲。請同學們修改程序實現排序功能。并完成課本P58實踐。
 【設計意圖】學生通過操作，自己發現問題所在，進而找到解決問題的方法，加深學生對冒泡排序的理解。
 師生同學總結：
 冒泡排序的基本概念是：依次比較相鄰的兩個數，將小數放在前面，大數放在后面。即在第一趟：首先比較第1個和第2個數，將小數放前，大數放后。然后比較第2個數和第3個數，將小數放前，大數放后，如此繼續，直至比較最后兩個數，將小數放前，大數放后。至此第一趟結束，將最大的數放到了最后。在第二趟：仍從第一對數開始比較（因為可能由于第2個數和第3個數的交換，使得第1個數不再小于第2個數），將小數放前，大數放后，一直比較到倒數第二個數（倒數第一的位置上已經是最大的），第二趟結束，在倒數第二的位置上得到一個新的最大數（其實在整個數列中是第二大的數）。如此下去，重復以上過程，直至最終完成排序。由于在排序過程中總是小數往前放，大數往后放，相當于氣泡往上升，所以稱作冒泡排序。只要我們遵循一個原則：每一趟的趟數加上該趟的比較次數正好是參加排序數值的個數，那么，這類冒泡排序問題都可以迎刃而解。
八、作業設置
 由于有些人使用數組習慣從a(1)開始，如果把數值放在數組a(1),a(2),…a(5)中，那排序的代碼是怎樣的呢？請大家課后思考！
九、板書設計
 For i=0 to ______
   For j=0 to  ______
   If a(j)<a(j+1) then
   交換
   End if
 Next j
 Next i
十、教學反思
  本節采用對冒泡排序的基本方法進行分析，借助學生排隊展示及flash課件，通過偽代碼逐步引出雙循環和冒泡排序的程序實現，這就要求學生的循環語句基礎要好些。另外，由于冒泡排序這部分內容相對比較枯燥，講授時間相對較多，因此，我及時調節課堂氣氛，并讓學生進行小組討論，組與組之間進行比賽，提高學生的參與度，防止學生課內思維疲勞 
 
 【參考資料】
 《普通高中技術課程標準（實驗）》人民教育出版社
 《算法與程序設計》教育科學出版社