资源简介

教学内容 4.4.3循环嵌套的应用
授课人
教材分析 （1）本节课的主要教学内容是循环嵌套在程序设计中的应用。 （2）本节课着重介绍循环嵌套的概念、类型、格式、执行过程，以及通过多个实例展示其在解决实际问题中的运用，如计算水仙花数、输出九九乘法表等。 （3）通过学习本节课，学生能够深入理解循环嵌套的原理，熟练掌握其在Python程序设计语言中的使用方法，并运用循环嵌套结构解决实际问题，进一步提升计算思维和编程实践能力。
教学目标回顾 （1）知识与技能目标：学生能够准确阐述循环嵌套的概念，熟练掌握Python程序设计语言中循环嵌套的一般格式及使用方法，能够运用循环嵌套结构解决常见的实际问题。 （2）过程与方法目标：通过分析问题、设计算法、编写程序和调试运行等环节，培养学生的计算思维和问题解决能力，提高学生的逻辑推理和代码实现能力。 （3）情感态度与价值观目标：激发学生对程序设计的兴趣，培养学生勇于探索、敢于创新的精神，增强学生在信息交流与合作中的责任感。
教学重难点 （1）理解循环嵌套的概念、类型、格式及执行过程，掌握Python程序设计语言中循环嵌套的使用方法。 （2）能够根据具体问题需求，合理运用循环嵌套结构设计算法并编写程序，准确分析和解决循环嵌套中可能出现的问题。 （3）培养学生运用循环嵌套结构进行问题求解的思维方式，提高学生解决复杂问题的能力。
教学资源 （1）计算机设备，安装Python编程环境，用于学生实践操作和程序运行。 （2）制作精美的教学课件，包含循环嵌套的原理动画演示、实例代码讲解等内容，帮助学生更好地理解知识。 （3）整理多个循环嵌套应用的案例资料，包括问题描述、算法设计、代码实现和运行结果，供学生学习和参考。
教学过程 一、导入新课 教师：同学们，在前面的学习中，我们已经掌握了顺序结构、选择结构以及基本的循环结构。今天，我们将一起探索循环结构中更强大的工具——循环嵌套。大家先思考一个问题，假如我们要打印一个由星号组成的直角三角形，第一行1个星号，第二行2个星号，第三行3个星号，以此类推，一共打印5行，该怎么做呢？（展示问题情境） 学生：可以使用循环来实现，一个循环控制行数，另一个循环控制每行的星号数量。 教师：非常好，这其实就用到了循环嵌套的思想。那接下来，我们正式开始学习循环嵌套的应用。 二、讲授新课 1. 循环嵌套的概念 教师：（结合课件讲解）循环嵌套是指在一个循环结构的循环体中又包含另一个完整的循环结构。外层循环每执行一次，内层循环就要完整地执行一轮。例如，我们要在一个表格中遍历每一行和每一列，就需要使用循环嵌套。下面通过一个简单的例子来加深理解。 （展示代码示例） ```python for i in range(3): for j in range(2): print(i, j) ``` 教师：在这段代码中，外层循环`for i in range(3)`会执行3次，每次执行时，内层循环`for j in range(2)`都会执行2次。大家可以运行一下代码，看看输出结果。 学生：（运行代码并观察结果）输出了一系列的数字对。 教师：对，这就是循环嵌套的执行过程。外层循环变量`i`每次变化时，内层循环变量`j`会从起始值到结束值完整变化一遍。 2. 循环嵌套的类型及格式 教师：循环嵌套有多种类型，常见的有`for`循环嵌套`for`循环、`while`循环嵌套`while`循环、`for`循环嵌套`while`循环等。（展示不同类型循环嵌套的格式示例） `for`循环嵌套`for`循环： ```python for 外层循环变量 in 外层循环范围: for 内层循环变量 in 内层循环范围: 循环体语句 ``` `while`循环嵌套`while`循环： ```python while 外层循环条件: while 内层循环条件: 循环体语句 外层循环变量更新 内层循环变量更新 ``` `for`循环嵌套`while`循环： ```python for 外层循环变量 in 外层循环范围: while 内层循环条件: 循环体语句 内层循环变量更新 ``` 教师：大家要注意不同类型循环嵌套的格式和变量的更新方式。 3. 循环嵌套的执行过程演示 教师：（通过动画演示循环嵌套的执行过程）以`for`循环嵌套`for`循环为例，外层循环开始，确定外层循环变量的初始值，然后进入内层循环。内层循环会完整执行完毕，内层循环结束后，外层循环变量更新，再次进入内层循环，如此反复，直到外层循环条件不满足为止。大家理解了吗？ 学生：理解了。 4. 实例分析——计算水仙花数 教师：我们之前提到过水仙花数，现在用循环嵌套来计算100到999之间的水仙花数。（展示问题） 教师：首先分析问题，一个三位数`abc`（`a`、`b`、`c`分别为百位、十位、个位数字），如果`a3 + b3 + c3 == 100a + 10b + c`，那么这个数就是水仙花数。我们可以用循环嵌套来遍历所有的三位数。 （展示代码实现） ```python for i in range(1, 10): for j in range(0, 10): for k in range(0, 10): num = 100 i + 10 j + k if i3 + j3 + k3 == num: print(num) ``` 教师：在这段代码中，外层循环`for i in range(1, 10)`控制百位数字，中层循环`for j in range(0, 10)`控制十位数字，内层循环`for k in range(0, 10)`控制个位数字。通过循环嵌套遍历所有可能的三位数组合，然后判断是否为水仙花数。大家运行一下代码，看看结果。 学生：（运行代码并观察结果）输出了153、370、371、407。 5. 实例分析——九九乘法表的输出 教师：接下来，我们用循环嵌套来输出九九乘法表。（展示问题） 教师：分析一下，九九乘法表有9行，每行的乘法算式数量逐渐增加。我们可以用外层循环控制行数，内层循环控制每行的乘法算式数量。 （展示`for`循环嵌套实现代码） ```python for i in range(1, 10): for j in range(1, i + 1): print(f"{j} {i} = {i j}\t", end="") print() ``` 教师：在这段代码中，外层循环`for i in range(1, 10)`控制行数，内层循环`for j in range(1, i + 1)`控制每行的乘法算式数量。`print(f"{j} {i} = {i j}\t", end="")`语句输出乘法算式，`end=""`表示不换行。`print()`语句用于换行。大家运行代码看看效果。 学生：（运行代码并观察结果）输出了九九乘法表。 教师：那如果用`while`循环嵌套来实现呢？大家尝试一下。 学生：（尝试编写代码并运行） ```python i = 1 while i j = 1 while j print(f"{j} {i} = {i j}\t", end="") j += 1 print() i += 1 ``` 6. 项目实践——换零钱问题 教师：回到我们之前提到的项目问题，妈妈给了100元整，需要去银行换成1元、5元和10元的零钱，每种面额的零钱至少1张。问共有多少种换法？并且程序只留下前10个方案，1元的数量比5元多，怎样实现呢？（展示问题） 教师：首先分析问题，我们可以用循环嵌套来遍历1元、5元、10元零钱的数量组合。设1元有`x`张，5元有`y`张，10元有`z`张，那么`x + 5y + 10z = 100`，且`x = 1`，`y = 1`，`z = 1`，`x y`。 （展示代码实现思路） ```python count = 0 for x in range(1, 100): for y in range(1, 20): for z in range(1, 10): if x + 5 y + 10 z == 100 and x y: count += 1 if count print(f"1元: {x}张, 5元: {y}张, 10元: {z}张") ``` 教师：在这段代码中，外层循环`for x in range(1, 100)`遍历1元的数量，中层循环`for y in range(1, 20)`遍历5元的数量，内层循环`for z in range(1, 10)`遍历10元的数量。通过条件判断筛选出符合要求的组合，并计数和输出前10个方案。大家运行代码看看结果。 学生：（运行代码并观察结果）输出了前10种符合要求的换零钱方案。 三、课堂小结 教师：今天的课程中，我们深入学习了循环嵌套的应用。通过多个实例，大家掌握了循环嵌套的概念、类型、格式、执行过程，并且学会了运用循环嵌套解决实际问题，如计算水仙花数、输出九九乘法表、解决换零钱问题等。希望大家在课后继续练习，巩固所学知识。
作业设计 （1）用循环嵌套编写一个程序，打印一个由星号组成的等腰三角形，如： （2）思考如何用循环嵌套实现一个猜数字游戏，程序随机生成一个1到100之间的数字，用户有5次猜测机会，每次猜测后提示用户猜大了还是猜小了，最后输出是否猜对。查阅资料，了解相关知识并尝试编写代码。 （3）查阅资料，了解除了本节课所讲的循环嵌套应用实例外，还有哪些实际问题可以用循环嵌套来解决，并简述解决思路。

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