资源简介

《数据存储的链式结构》教学设计
第一部分：课标解读
通过本单元学习，学生需理解数据的两种基本存储方式——顺序存储与链式存储，能够从逻辑结构与物理存储的关系出发，认识不同存储结构的本质特征，并能根据实际问题需求选择合适的存储结构。要求学生掌握链式存储的核心概念，即结点由数据域和指针域组成，结点在内存中可以不连续存储，通过指针建立逻辑上的相邻关系。深入理解单向链表的组织结构、头指针/头结点的作用，以及链表相对于数组在插入和删除操作上的动态高效性。引导学生通过案例分析、编程实践等方式，经历“生活类比→概念理解→操作辨析→综合应用”的过程，培养抽象思维与计算思维能力。
第二部分：单元设计说明
【教材分析】
本本节课选自《数据与数据结构》第二章“数据的存储方式”中2.1节“数据存储的顺序结构与链式结构”的第二部分“数据存储的链式结构”，是学生在学习了顺序存储结构（数组）之后，认识另一种重要存储方式的关键内容。根据粤教版目录，教材在2.1.2节聚焦链式存储的基本概念与特点，后续2.3节将进一步展开链表的存储与组织。教材以“超市商品的信息化管理程序设计”为项目范例贯穿全章，通过对比两种存储结构的适用场景，帮助学生理解链式存储的核心价值——通过指针实现灵活的动态连接。
本节课既是学生对顺序存储认知的拓展与对比参照，也为后续深入学习链表的各种基本操作和算法实现奠定概念基础，在本章中具有承上启下的关键地位。
【学情分析】
高一学生在必修阶段已接触过程序设计基础知识，对变量、数据类型等概念有一定理解。在本节课之前，学生已学习了数据存储的顺序结构（数组），初步认识到数组元素在内存中连续存放、可通过索引直接访问，但在删除或插入元素时需要移动大量数据。因此，学生对“数组操作存在效率问题”已有初步感知，这为本节课的引入提供了良好的认知基础。
然而，链式结构涉及“指针”“结点”“指针域”等抽象概念，学生在日常生活和学习中缺乏直接的感性经验。特别是“结点在内存中可以零散分布，通过指针相互链接”的物理不连续存储方式，以及“头指针指向第一个结点”的组织逻辑，对学生来说理解难度较大。同时，高一学生初次接触指针概念的抽象性较强，需要通过适当的类比和生活实例帮助学生建立直观理解。
此外，本课内容与教材后续章节（链表的基本操作、数组与链表的应用等）紧密关联，因此本节课的目标定位是帮助学生在概念层面正确理解链式存储的核心特征，并与顺序存储形成清晰对比，为后续深入学习做好知识衔接。
【教学重难点】
重点：
理解链式存储的核心思想——结点由数据域和指针域组成，结点在内存中可以不连续存储，通过指针建立逻辑相邻关系；掌握头指针/头结点的概念及其在链表中的作用；能区分顺序存储与链式存储在地址连续性、插入删除效率、访问方式等方面的差异。
难点：
理解“通过指针建立逻辑关系”的抽象思维，以及头指针指向第一个结点、最后一个结点指针域为空的存储逻辑；辨析链表相对于数组在插入和删除操作中高效性的根本原因（无需移动数据元素，只需修改指针指向），并能从动态存储分配的角度理解链表长度可灵活变化的特性。
【教学策略与方法】
情境激趣法：
以“超市商品进货单管理”生活场景引入，引导学生思考如何处理随时变化的商品列表，继而对比数组与链表的适用场景，激发对链式结构的学习兴趣。
生活类比法：
使用“火车车厢”类比链表结构：每一节车厢是结点，车厢内货物是数据域，车厢之间的挂钩是指针域，车头指向第一节车厢是头指针。通过直观的生活类比将抽象概念具象化。
图示法：
利用PPT逐步绘制链表存储示意图，展示结点在内存中如何分散存放、指针如何串联各结点，帮助学生形成直观印象。
对比讲授法：
将顺序存储（数组）与链式存储从地址连续性、存储空间分配、插入删除效率、访问方式等维度进行系统对比，加深学生对两种结构本质差异的理解。
任务驱动法：
设置层层递进的探究任务，引导学生在观察、分析、总结的过程中自主建构链式存储的核心概念。。
第三部分：教学设计
教学环节 教师活动 学生活动 计算思维培养意图 计算思维素养效果评估
课前预习 布置阅读任务，要求学生阅读课本2.1.2节“数据存储的链式结构”相关内容，初步了解结点（数据域+指针域）的构成。同时布置思考任务，让学生回忆之前学过的数组存储方式，想一想如果在列表中间插入一个商品，数组操作会遇到什么问题，并把自己的理解写在笔记本上。 学生阅读教材，初步了解结点的构成和链表的基本结构，并在笔记本上记录自己对数组插入操作效率问题的理解。 引导学生通过自主阅读初步感知链式存储的基本特点，建立链式存储的初始认知，培养信息意识。 学生能否说出结点由哪两部分组成，能否初步理解“通过指针连接”的基本含义。
导入新课 创设“超市商品进货单”生活情境：某超市需要频繁添加、删除商品信息（如新到商品、下架商品）。提问学生：如果使用数组来管理这些商品信息，在进货和销售时需要频繁调整商品列表位置，会遇到什么问题？有没有更好的存储方式来解决这个问题？在学生回答后，教师引入本课主题——数据存储的链式结构（链表）。 学生回顾上节课学习的数组存储方式，思考数组在频繁插入、删除操作中的效率问题，结合生活经验尝试提出改进思路，进入新课学习状态。 通过真实的生活场景切入，让学生从感性层面感知数组在频繁插入、删除时的局限性，激发对链式存储的学习兴趣。 学生能否说出数组插入/删除时需要移动大量数据的缺点，能否对链式存储产生认知需求。
新课学习 首先讲解链式存储的核心概念，包括结点（由数据域和指针域组成，结点在内存中可以不连续存放）、数据域（存放数据）、指针域（存放下一个结点的地址）、头指针（存放第一个结点地址的指针变量）以及空指针（最后一个结点指针域指向NULL表示链表结束）。为了帮助学生理解，教师借助火车车厢类比（每节车厢是结点，车厢内货物是数据域，车厢之间的挂钩是指针域，机车头指向第一节车厢是头指针）和穿珠子类比（每颗珠子是结点，绳子指针将所有珠子串成整体，绳子空端表示链表结束）。同时结合教材图例，强调链式存储中各结点的物理地址不必相邻，只需通过指针域中的地址信息相互指向，就能形成逻辑上的线性关系。接着，教师展示教材“洗发水后增加沐浴露”插入操作示意图，对比顺序存储（数组）和链式存储（链表）在插入操作中的不同：数组需要将后续元素逐个后移再插入，链表只需修改“洗发水”结点的指针域指向新“沐浴露”结点，再将新结点的指针域指向原下一结点。通过对比，教师引导学生归纳出数组插入/删除时间复杂度为O(n)、链表插入/删除时间复杂度为O(1)的结论，让学生理解链表在频繁插入、删除的场景中优势显著。最后，教师引导从地址连续性、存储空间分配、插入删除效率、访问方式、适用场景等维度系统对比顺序存储（数组）与链式存储（链表）的特点，指导学生完成对比表格，并提问：如果一个程序需要频繁查询但很少修改数据，该用哪种存储结构？如果需要频繁插入/删除，又该用哪种？帮助学生将知识应用于实际问题的分析中。 学生听讲并记录链式存储的核心概念，结合生活类比和教材图例理解链式存储的组织逻辑，尝试用自己的语言描述结点如何通过指针连接。认真观察两种存储结构插入过程的对比示意图，理解数组需移动数据、链表只需修改指针的本质差异，分组讨论并归纳两种存储方式插入/删除操作效率差异的根本原因。参与完成对比表格的填写，与教师共同总结两种存储结构在各维度的区别，并思考教师提出的应用场景选择问题，完成课堂小测（如画出简单的链表示意图、说明数组和链表在地址连续性上的区别等）。 通过概念讲解帮助学生理解链式存储的本质（结点内存不连续、通过指针建立逻辑关系）；通过操作对比深化对链式存储高效性的理解，培养对比分析能力和效率意识；通过系统对比帮助学生构建数组与链表的整体认知框架，培养根据不同场景选择合适存储结构的能力。 学生能否准确说出结点的组成结构并能用图示描述链表的基本框架；能否说出链表插入/删除时只需修改指针而无需移动数据；能否独立完成顺序存储与链式存储的对比表格，并在具体场景中做出合理的存储结构选择。
课堂总结 系统回顾本课所学内容：链式存储的核心概念（结点、数据域、指针域、头指针、空指针）；链表的基本结构（头指针指向第一个结点，各结点通过指针域串联，最后一个结点指针域为空）；链式存储与顺序存储的对比（地址连续性的区别、插入/删除效率的区别、访问方式的区别——链表需要从头访问，数组可按索引随机访问）。教师强调两种存储结构各有优劣，选择哪种取决于实际需求——数组适合频繁查询、长度相对固定的场景；链表适合频繁插入删除、长度动态变化的场景。 学生回顾本课所学，完善学案中的对比表格，尝试举例说明生活中哪些场景适合用链表、哪些适合用数组，并分享自己的理解。 通过整理归纳帮助学生构建结构化的知识体系，形成对链式存储的整体认知框架，鼓励学生将所学知识与实际生活相联系。 学生能否准确表达链式存储的核心概念和操作特点，能否在知识归纳的基础上准确识别两种存储方式的适用场景。
学业检测 布置基础作业（完成课本2.1.2节后的填空题和选择题）、提升作业（以“超市商品进货单更新”为例，分别用数组和链表两种思路设计商品信息的添加和删除流程，对比两种设计的效率差异，形成简要对比报告）、拓展思考（举出生活中或软件系统中适合数组存储和适合链表存储的场景并说明理由，300字左右）以及预习作业（预习课本2.3节“数据的链式存储与组织”）。 学生根据自身情况选择完成基础或提升作业，拓展思考以短文形式完成，并按要求预习下一节内容。 用分层任务检测学生对链式存储核心概念和操作特点的掌握深度，通过案例分析培养学生的归纳总结和应用迁移能力。 能否准确完成基础题目；能否在真实案例中正确识别数组和链表的适用场景。
【板书设计】
一、链式存储的基本概念
结点：数据域 + 指针域
头指针：指向链表第一个结点
空指针（NULL）：最后一个结点指针域指向NULL
二、链表的基本结构
头指针 → 结点1（数据域+指针域→结点2） → 结点2 → … → 结点N → NULL
三、顺序存储 vs 链式存储
对比维度 顺序存储（数组） 链式存储（链表）
地址连续性 连续 不连续（可分散）
存储空间分配 静态分配（预先确定大小） 动态分配（按需分配）
插入/删除效率 O(n) 需移动元素 O(1) 只需改指针
访问方式 按索引随机访问 从头结点顺序访问
适用场景 频繁查询、长度固定 频繁插入删除、长度动态变化

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