課程類型

○綜合教育課程 √專業(yè)教育課程 ○實(shí)踐類課程

課程性質(zhì)

√必修 ○選修

學(xué) 時(shí)

80

學(xué) 分

4

教學(xué)方式

○線下 ○線上 √線上線下混合式

1

算法分析

科技強(qiáng)國、工匠精神

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

2

線性表

民族自信心、傳統(tǒng)文化

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

3.1

棧

靈活變通、不鉆牛角尖

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

3.2

隊(duì)列

遵守規(guī)則、家國情懷

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

4

串和特殊矩陣

勤儉節(jié)約、網(wǎng)絡(luò)安全

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

5

樹

傳統(tǒng)文化、創(chuàng)新意識(shí)、工匠精神

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

6

圖

家國情懷、工匠精神

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

7

查找

平衡心態(tài)，勝不驕敗不餒。

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

8

排序

分治策略、奧運(yùn)精神

問題導(dǎo)向、案例分析、討論、情境設(shè)定、

線上課前學(xué)習(xí)

（課前）

線下課堂教學(xué)

（課中）

教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)方法

設(shè)計(jì)意圖

提問：如何設(shè)計(jì)一套加密編碼用于日常生活中的交流？

例：H公司有兩個(gè)骨干員工，下班后也需要經(jīng)常交流工作上的事情，兩位員工都很謹(jǐn)慎，他倆根據(jù)聊天中常見字符的頻率，編制了一套加密編碼，在聊天過程中，對于一些關(guān)鍵信息，會(huì)用自己設(shè)計(jì)的編碼加密后再發(fā)送給對方。

問題導(dǎo)向

通過導(dǎo)入問題，留下懸念，引發(fā)學(xué)生對編碼的興趣，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生要遵守職業(yè)道德和規(guī)范，保守企業(yè)機(jī)密；并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生要愛自己的國家，保守國家秘密，維護(hù)國家安全，人人有責(zé)。

介紹哈夫曼的生平事跡、哈夫曼算法產(chǎn)生的背景，讓學(xué)生意識(shí)到創(chuàng)新可以出現(xiàn)在老師布置的期末大作業(yè)中，創(chuàng)新也可以出現(xiàn)在我們的日常生活中。

創(chuàng)設(shè)情境

通過了解哈夫曼的一些生平事跡，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活處處有創(chuàng)新，創(chuàng)新無處不在；要養(yǎng)成多動(dòng)腦，勤思考的習(xí)慣，以激發(fā)自身的創(chuàng)新意識(shí)；同時(shí)，還需豐富知識(shí)儲(chǔ)備，提升自身的創(chuàng)新能力。

哈夫曼樹的應(yīng)用：約翰修籬笆的最少費(fèi)用方案。

哈夫曼樹的構(gòu)造過程可以看成是木頭的拼接過程，而木頭的切割方案則可以看成是木頭拼接過程的逆過程，所以可以利用哈夫曼樹的構(gòu)造過程來描述切割木條的方案。

案例分析

引導(dǎo)學(xué)生要打破常規(guī)，從逆向思維的角度分析問題、解決問題。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生解決問題要尋求最佳方案，以最小大代價(jià)達(dá)到最大的效益。

利用超星學(xué)習(xí)通發(fā)布分組任務(wù)：從代碼實(shí)現(xiàn)的角度，詳細(xì)描述約翰修籬笆問題的算法實(shí)現(xiàn)思路。通過生講生評的方式，增強(qiáng)學(xué)生之間的互動(dòng)，幫助提升學(xué)生的自信心和表達(dá)能力。

約翰修籬笆問題的算法實(shí)現(xiàn)思路，可以用數(shù)組也可以用鏈表作為存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，還可以利用堆來改進(jìn)算法的效率。

分組研討

培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，加強(qiáng)小組成員的溝通交流，群策群力，提出解決問題的多種思路，從中找尋解決問題的最佳方案。引導(dǎo)學(xué)生算法設(shè)計(jì)時(shí)要追求更高效率，要有精益求精、追求卓越的工匠精神。

對課前布置的成績評定討論題進(jìn)行分析。

在軟件開發(fā)中，經(jīng)常會(huì)遇到解決大量判定問題的時(shí)候，在解決這類問題的時(shí)候，習(xí)慣做法是按照判定條件的連貫性自上而下逐個(gè)判斷，而實(shí)際上大量的判定問題普遍存在滿足中間條件多、兩頭條件少的現(xiàn)象。引導(dǎo)學(xué)生在哈夫曼樹的構(gòu)造過程中增加約束條件，通過建立最佳判定樹得到比較次數(shù)最小的成績評定方案，這也意味著站在用戶的角度，響應(yīng)時(shí)間會(huì)更短，會(huì)給用戶帶來更好的體驗(yàn)。

問題探究

鼓勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新、大膽嘗試，創(chuàng)新就在我們身邊。引導(dǎo)學(xué)生把哈夫曼樹的構(gòu)造過程通過增加約束條件創(chuàng)新應(yīng)用到成績評定的比較環(huán)節(jié)。并再次對學(xué)生強(qiáng)調(diào)編寫程序要養(yǎng)成注重細(xì)節(jié)，追求更高效率的良好習(xí)慣，以加強(qiáng)學(xué)生工匠精神的培養(yǎng)。

課后實(shí)踐與拓展

（課后）

1. 課后拓展：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有很多算法因?yàn)槠洫?dú)特的創(chuàng)新思路，故而以算法提出者的名字命名。通過查閱資料，談?wù)勀闼赖囊恍┮匀嗣乃惴?，簡單介紹一下算法產(chǎn)生的背景及功能。

2. 課后任務(wù)：編程實(shí)現(xiàn)約翰修籬笆問題的切割方案，需給出算法思路分析、代碼及執(zhí)行結(jié)果截圖。

線上課前學(xué)習(xí)

（課前）

1.閱讀教材3.5節(jié)，觀看視頻3.7.1～3.7.3。

知識(shí)點(diǎn)：隊(duì)列的特點(diǎn)，循環(huán)隊(duì)列，鏈隊(duì)列。

2.完成練習(xí)6隊(duì)列。

3.完成討論：簡述隊(duì)列、棧、線性表三者之間的關(guān)聯(lián)和區(qū)別。并列舉出你在生活中發(fā)現(xiàn)的“?！?、“隊(duì)列”和“線性表”。

線下課堂教學(xué)

（課中）

教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)方法

設(shè)計(jì)意圖

通過引入日常生活中的排隊(duì)現(xiàn)象：食堂打飯、超市購物結(jié)賬、進(jìn)火車站、核酸檢測等，引出隊(duì)列的基本概念，通過觀察現(xiàn)實(shí)生活中的排隊(duì)現(xiàn)象，了解隊(duì)列“先進(jìn)先出”的特點(diǎn)及隊(duì)列的作用。

在講解隊(duì)列的過程中，讓學(xué)生意識(shí)到秩序的重要性，課堂上要遵守課堂秩序才能保證教學(xué)的有序進(jìn)行，企業(yè)員工要遵守企業(yè)的規(guī)章制度才能保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，行人、車輛只有遵守交通法規(guī)才能保證交通有序、安全地運(yùn)行。

創(chuàng)設(shè)情境

引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到排隊(duì)制度使公共場所有了秩序，使得各項(xiàng)工作能高效地運(yùn)行，進(jìn)一步引申學(xué)校和企業(yè)的規(guī)章制度，讓大家的學(xué)習(xí)和工作能安定有序地進(jìn)行，國家制定的各種法律法規(guī)，能讓人們的生活有安全保障。

引導(dǎo)學(xué)生既要尊重社會(huì)公德，遵守公共秩序，同時(shí)也要遵守學(xué)校規(guī)章制度，遵守交通規(guī)則，遵守國家法律法規(guī)。

針對基礎(chǔ)和重點(diǎn)知識(shí)，進(jìn)行隨機(jī)抽查、隨堂檢測，講解課前布置作業(yè)；收集問題，答疑解惑。

對課前布置的討論題進(jìn)行分析，總結(jié)線性表、棧和隊(duì)列三種結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)，棧和隊(duì)列可以看作操作受限制的線性表。

問題探究

檢查學(xué)生線上自學(xué)情況，查漏補(bǔ)缺。 引導(dǎo)學(xué)生辯證看待線性表、棧和隊(duì)列三者之間的關(guān)系，線性表的優(yōu)點(diǎn)在于插入和刪除位置不受限制，而棧和隊(duì)列的優(yōu)點(diǎn)在于可以高效模擬實(shí)際應(yīng)用中的類似場景。

國際足聯(lián)世界杯小組賽出線規(guī)則如下：32支參賽隊(duì)通過抽簽分為八個(gè)小組，每個(gè)小組分別有四只球隊(duì)進(jìn)行比賽，每支球隊(duì)都必須和其他三支球隊(duì)進(jìn)行且只進(jìn)行一場比賽，已知2022年卡塔爾世界杯32強(qiáng)分組名單如下，請利用隊(duì)列的基本操作，編寫算法，打印各組內(nèi)的循環(huán)比賽對戰(zhàn)名單。

指導(dǎo)學(xué)生利用隊(duì)列的出隊(duì)、入隊(duì)、判隊(duì)空、遍歷等操作，解決上述問題。

算法實(shí)現(xiàn)思路：將小組內(nèi)的球隊(duì)依次入隊(duì)，只要隊(duì)列不為空，隊(duì)頭元素出隊(duì)，再遍歷隊(duì)列中的元素，直到隊(duì)列為空為止。

分組討論

指導(dǎo)學(xué)利用隊(duì)列解決實(shí)際問題的同時(shí)，講解卡塔爾世界杯上出現(xiàn)的中國元素，從體育場館建設(shè)到電力保障，從賽場內(nèi)體育用品和企業(yè)品牌到賽場外的保障設(shè)施等等，中國制造、中國建造、中國品牌，為世界杯提供了強(qiáng)有力的支持。體現(xiàn)出中國經(jīng)濟(jì)強(qiáng)大的競爭力、影響力。增強(qiáng)學(xué)生對中華民族的認(rèn)同感、自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷。

情境導(dǎo)入：在排隊(duì)等待紅綠燈時(shí)，正在執(zhí)行任務(wù)的救護(hù)車和消防車擁有優(yōu)先通過的權(quán)利。

通過跟學(xué)生講解《道路交通安全法》第53條引出優(yōu)先隊(duì)列的概念。優(yōu)先隊(duì)列中的元素被賦予了優(yōu)先級，優(yōu)先級最高的元素最先刪除，優(yōu)先隊(duì)列具有“優(yōu)先級最高先出”的特征。

優(yōu)先隊(duì)列的算法實(shí)現(xiàn)，可以用排序、查找、直接插入等操作，也可以用堆提高算法的性能。

創(chuàng)設(shè)情境

講解優(yōu)先隊(duì)列思想的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生，遇到正在執(zhí)行任務(wù)的消防車和救護(hù)車時(shí)，要主動(dòng)避讓，為生命讓道。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生處理任何問題必須遵循必要的規(guī)矩，但是面對具體問題和工作中的復(fù)雜性，又要敢于打破常規(guī)，勇于創(chuàng)新，守規(guī)矩但不墨守陳規(guī)。

課后實(shí)踐與拓展

（課后）

課后任務(wù)：約瑟夫環(huán)（約瑟夫問題）是一個(gè)數(shù)學(xué)的應(yīng)用問題，已知n個(gè)人（以編號(hào)1，2，3...n分別表示）圍坐在一張圓桌周圍。從編號(hào)為k的人開始報(bào)數(shù)，數(shù)到m的那個(gè)人出圈；他的下一個(gè)人又從1開始報(bào)數(shù)，數(shù)到m的那個(gè)人又出圈；依此規(guī)律重復(fù)下去，直到剩余最后一個(gè)勝利者。請利用所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如：順序表、鏈表、隊(duì)列等）解決約瑟夫問題，盡可提供多種解決方案，給出算法設(shè)計(jì)思路，算法效率分析、代碼及運(yùn)行結(jié)果截圖。

2.課后討論：