资源简介

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信息科技 单元1活动1 二分查找
课题 二分查找 单元 单元一 学科 信息科技 年级 五年级
教材分析 《二分查找》该课时教材编排了“二分查找—二分查找算法的描述—二分查找算法的应用”的意义学习活动，能够让学生有创造思维，能够了解什么是二分查找算法，如何推算和求解，生活中二分查找算法有哪些应用场景，并且能够知道我们为什么要去学习二分查找算法，对应的意义是什么，有什么好处。教材编排合理，教学环节注重实践与理论相结合，教材内容贴近学生生活实际，符合五年级学生认知特点。
教学目标 1.感知查找类信息问题，发现二分查找在生活、工作中的信息应用，懂得借助方法高效处理信息。2.理解拆分、比对、缩范围的算法逻辑，学会用分步、简化的思路分析和解决问题。3.掌握基础算法知识，尝试用算法思路思考数字化问题，提升自主探究能力。4.了解信息技术服务生活、便民利民的作用，树立善用信息技术、提升办事效率的意识。
重点 1.认识匹配算法、总结匹配算法的优点2.推算匹配算法的工作原理
难点 1.匹配算法的应用
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第1课 二分查找1、单元引入学习单元引入2、本课中你将学习：什么是二分查找算法二分查找算法有哪些应用2、育英学校最近举办了诗词大赛，经过激烈角逐，已经产生决赛学生名单。学校将入围学生姓名按首字母进行排列，并在公告栏张贴了名单。同学们都非常兴奋，想知道自己是否入围。可是，入围学生数量众多，我们如何才能在名单中快速找到自己的名字呢？观看视频 明确本课学习目标，更清晰所研究的主要内容。 从学生熟悉的诗词大赛例子引入本课内容，吸引学生的学习兴趣，更快的进入学习状态。
讲授新课 一 、新知讲解1、二分查找我们生活在信息时代，身边存在着大量的信息，也会经常遇到从大量信息中快速找到所需信息的问题。盲目查找会浪费大量时间与精力，那么有没有快捷方便的信息查找方式呢 有一排巧克力，里面只有一块加了大量果仁，已知果仁比巧克力重那么查找这块果仁巧克力的方法有哪些 有两名同学给出了答案:学生A：可以从中间掰开，称一称两边的重量。然后从重的一边再继续掰开称重。学生B：可以从最左边开始，一块一块掰开找，总能够找到!这两种方法都是常见的查找方法，能够在大量的信息中准确找到所需信息，但是，两者在查找速度上有很大不同。假设，果仁巧克力在整排巧克力的最右边，按照逐一查找的方式，我们就需要一直找到最后一个。反之，按照一半一半称重的方式，我们就可以快速缩小范围，减少查找时间。这种查找方式就是最初的分半查找。最初，分半查找常用于查找大量相似物品中有非常明显不同的物品，通过一半一半对物品特征的比较，来确定目标物品的范围。随着时间的推移，我们需要查找的内容从简单的物品发展到了虚拟数据、信息，分半查找这一查找方式也随之演化为二分查找法。在学校诗词大赛的决赛名单中，要快速找到自己的名字，可以使用二分查找法。已知名单按照学生姓名首字母排列，使用二分查找法，我们将名单从正中间分为两部分，将“我”的姓名首字母和中间位置的姓名首字母进行比较，从而确定“我”的名字在名单上半部分还是下半部分。在学校诗词大赛的决赛名单中，要快速找到自己的名字，可以使用二分查找法。已知名单按照学生姓名首字母排列，使用二分查找法，我们将名单从正中间分为两部分，将“我”的姓名首字母和中间位置的姓名首字母进行比较，从而确定“我”的名字在名单上半部分还是下半部分。二分查找遵循一分为二的思路，先把名单对半拆分，对比目标与中间位置信息，据此缩小查找范围。反复拆分、比对、缩小区间，逐步锁定目标位置，最后核查该位置是否存在目标内容。该算法每次都能将查找范围减半，高效完成检索。2、二分查找算法的描述二分查找法是一种非常经典的搜索算法。现以从1~100的范围内找到39为例，进一步描述该算法:①找到搜索区域内的中间元素，搜索区域内中间元素是(1+100)÷2=50.5，取其左侧数 50。②)根据 39<50，可以判定 39 位于50左侧，更新搜索区域为1~49。搜索区域内中间元素是(1+49) ÷2=25，25不是目标元素，继续比较。③根据39>25，可以判定39位于25的右侧，更新搜索区域为26~49。搜索区域内中间元素是(26+49) ÷2=37.5，取其左侧数37，37不是目标元素，继续比较。④根据39>37，判定39位于37的右侧，更新搜索区域为38~49搜索区域内中间元素是(38+49) ÷2=43.5，取其左侧数43，继续查找。⑤根据 39<43，判定 39 位于43 的左侧，更新搜索区域为38~42。搜索区域内中间元素是(38+42)-2=40，继续查找。⑥根据39<40，判定 39位于40的左侧，更新搜索区域为 38~39。搜索区域内中间元素是(38+39) ÷2=38.5，取其左侧数38，继续查找。⑦根据 39 >38，判定 39 位于 38 的右侧，更新搜索区域为 39~39。搜索区域内中间元素是(39+39) ÷2=39，找到目标元素。3、二分查找算法的应用二分查找算法可以帮助我们在大量有序的数据信息中，快速找到所需信息，该算法被应用于我们生活中的很多领域。比如，学校的体测数据储存系统可以根据学生姓名或体测数据分别排序，当我们需要查询某一学生的成绩或某一成绩都对应哪些学生时，系统就会使用二分查找算法进行查询。再比如，有一种常见的游戏叫作“猜数字游戏”，它的规则是:一个人确定一个范围内的目标数字，让其余人猜。每当有人猜一个数字后，确定目标数字的人会告诉大家这次的数是大还是小了。一直重复这个过程直到目标数字被猜出来为止。在猜数字的过程中，我们如何比别人更快地猜到这个数字呢 使用二分查找算法能极大地缩短猜中目标数字的时间。假设目标范围是1~50，目标值是17:①1~50范围的中间值是25和26，首先猜数 25，告知大了，下次猜数范围缩小为1~24;②)1~24范围的中间值是12和13，猜数12，告知小了，下次猜数范围缩小为13~24;③13~24 范围的中间值是18和19，猜数18，告知大了，下次猜数范围缩小为 13~17:④13~17范围的中间值是15，猜数15，告知小了，下次猜数范围缩小为16~17。至此，游戏基本结束。按照二分查找算法，范围是1~50的猜数游戏我们最多只需猜5次就肯定能找到目标数字，极大地提升了我们成为游戏胜利者的机会。探索当我们的小区停电时，需要电力工人找到电线的故障位置，然后进行维修。在寻找故障位置的过程中，电力工人通常会运用到二分查找法。假设某段线路一共有200根电线杆，请你描述一下电力工人使用二分查找法排查电线故障点的具体步骤，并分析这种排查方法的优势是什么。排查步骤：线路共 200 根电线杆，先检查第 100 根处线路，判断故障在左半段（1-100）或右半段（101-200）；再在故障区间取中点检测，持续将排查范围减半。不断重复中点检测、缩小区间的操作，直至定位到故障电线杆。优势：相比逐根依次排查，二分查找大幅减少检测次数，快速锁定故障点，节省人力与时间，提升线路抢修效率，尤其适合长距离线路故障排查。阅读除了二分查找算法外，在计算机科学领域，还有各种各样的搜索算法，它们各有所长，在不同的领域发挥着自己的作用。目前最常见的搜索算法有:顺序查找算法:从搜索范围内的第一个数据开始，逐一查找，它对查找数据没有任何要求，但搜索速度相对较慢。树形查找算法:这种算法会构建一个像“大树”一样的结构，类似家族的族谱，从一个结点延伸出很多结点，如下图所示。实现树形查找需要预先构建树结构，并按特征对原始数据分类。查找时，先确定大类，再逐步细化以找到具体数据。图书馆和档案室通常采用此方法，通过分类整理书籍和信息，便于按类别逐步查找。二、课堂练习1、使用二分查找时，数据需要满足的条件是（ ） A.有序排列 B.杂乱无章 C.数量极少2、一段线路有 80 根电线杆，第一次排查中点是第几根（ ） A.40 B.20 C.603、下列不属于二分查找应用的是（ ） A.查字典 B.逐个数豆子 C.电路故障排查答案：A、A、B完成判断1、杂乱的数字也可以直接使用二分查找。（ ）2、二分查找比逐个查找效率更高。（ ）3、查找过程中只需比对一次中间位置就能找到目标。（ ）4、电力工人排查线路故障会用到二分查找。（ ）5、二分查找是一种高效的查找算法。（ ）答案：X、V、X、V、V三、拓展延伸1、你能画出前面“猜数字游戏”的流程图吗 请尝试利用图形化编程软件编写一个小程序。2、学习二分查找对青少年有什么好处？3、青少年如何更好的学习二分查找？ 学习认识二分查找。学习二分查找算法的描述。认识二分查找的应用。 完成探索内容。 完成阅读。完成课堂练习题。 学习拓展知识 与教师一起学习和研究什么是二分查找，明白二分查找的原理和逻辑。为研究本课内容打下基础。 借助从1~100的范围内找到39为例，引导学生学会正确的描述二分查找算法，并且在查找过程中加深对二分查找算法的理解和掌握。举例生活中存在的二分查找相关算法内容，让学生明确二分查找算法的普遍性。考察学生对本课知识内容的掌握情况。 强化学生对二分查找算法的进一步认识，并且完善所学。 考察学生对本课内容的掌握情况。 在原有的基础知识上进一步加深学生学习效果。
布置作业 举例说出 5个生活中运用二分查找的场景。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 《二分查找》本节课我们认识了二分查找算法，它核心是一分为二，不断取中间位置比对目标，逐步缩小查找范围，快速定位目标。我们还了解到该算法在查资料、线路检修、数据检索等场景广泛应用。二分查找是简单实用的基础算法，能帮我们高效解决查找类问题。希望大家课后牢记算法原理，多结合生活实例练习，学会用算法思维思考问题，主动发现身边的信息技术应用。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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