資源簡介

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第 20 課 化大為小桶排序 教學設計
課題 化大為小桶排序 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 五年級
教材分析 本節課義務教育版五年級全一冊信息技術教材的第20課《化大為小桶排序》。本課主要介紹了排序算法是計算機解決問題的基礎算法之一，可以將無序的數據按照特定順序排列。在排序過程中，需要對數據進行比較，并根據比較結果來決定是否交換位置，從而實現排序。最終的排列順序可以是升序(從小到大)或降序(從大到小).通過學習排序算法，可以認識排序的基本思路和方法，了解不同排序算法之間的差異。學習排序算法有助于培養抽象邏輯思維和問題解決能力。通過本單元的學習，讓學生了解排序算法中搜索、比較與交換的基本過程，體會用計算機解決問題中蘊含的算法思想。通過自然語言、流程圖等方式描述排序算法，在操作實踐中利用程序驗證與實現排序算法，了解算法與程序之間的關系。
學習目標 1.信息意識:在分析排序算法過程中，理解排序算法的基本含義，包括比較與交換的方法、排序規則對數據位置的影響。2.計算思維:能夠用自然語言或流程圖描述選擇排序、冒泡排序和桶排序的算法。3.數字化學習與創新:在解決排序問題時，通過分析問題，知道選擇適合的排序算法來解決問題。4.信息社會責任:了解加密算法在保護信息安全方面的意義，增強信息安全意識。
重點 桶排序的基本過程;將大的數據量化大為小的分治思想。
難點 桶的數量和范圍在桶排序中的作用。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 老師收到了50位同學參加朗誦活動的報名信息表，這些同學來自一至五年級各班。現在這些信息表處于混亂狀態，老師希望把這些信息表按照報名同學的年齡從小到大排序。　　現在請你幫助老師想一個方法來完成這個任務。 學生認真聆聽、討論。 引發學生的興趣與思考。
講授新課 分析桶排序的算法桶排序中的“桶”代表的是一個數據區間范圍，里面可以放置一個或多個數據，就像一個容器一樣。桶排序步驟第1步：設置5個桶（數據區間），用于放置不同年齡段的信息表。第2步：把所有年齡數據逐個放入對應的桶里，填寫表格。第3步：把每個桶里放入的信息表按年齡大小排序。第4步：依次取出5個桶里已經排好序的信息表，按桶號順序組合到一起，全部信息表就排序完成了。通過上述操作，可以總結桶排序算法的一般步驟。　1. 創建桶，確定桶的區間范圍和數量。　2. 把所有數據逐個放入對應的桶中。　3. 對每個桶內的數據進行排序。　4. 按照桶的順序把數據組合起來。二、桶排序的優勢與不足桶排序是一種化大為小、分而治之的問題分解思想。主要優勢舉例如下：1. 面對大量數據，沒辦法將所有數據一次處理完成時，可以劃分成一定數量的桶來分別處理；2. 在數據分布均勻時，具有較高的排序效率，因為桶排序將數據分散到多個桶中獨立進行排序，不需要逐個比較和交換數據；3. 可以靈活調整桶的數量，優化桶排序的性能；4. 通過在每個桶中使用穩定性較好的排序算法，可以保證桶排序的穩定性。主要不足舉例如下：1. 桶排序需要預先知道待排序數據的范圍，否則無法合理設置桶的數量；2. 數據分布不均勻時影響排序效率，某些桶可能會比其他桶集中了更多的數據，導致排序效率下降；3. 對于大量重復數據，因某些桶數據過多而增加排序時間。 學生認真聆聽教師講解，積極參與討論；小組討論完成學習活動教師引導學生思考：積極參與小組討論，分享并討論自己的見解和發現。 激發學生的學習興趣，引導學生關注尋找解決問題的途徑與方法，以及解決問題并驗證結果等階段。通過互動討論。促進學生之間的交流與合作，加深對排序的理解和應用。為后續課程打下基礎。
作業布置 通過搜索引擎或生成式人工智能應用軟件查找：還有哪些常用的排序算法？它們各有什么特點？排序算法可以解決哪些生活與學習問題？
課堂小結 1．通過學習桶排序算法，知道面對較大的數據量時，可以使用桶排序，把數據量化大為小來解決問題。　　2．桶的數量和范圍在桶排序中具有關鍵作用，要合理設置，才能發揮桶排序的作用。　　3．把大的數據量分解為小的數據量來處理，體現了問題分解的思想。日常學習生活中，要注重培養問題分解的思維能力。
板書 第 20 課 化大為小桶排序一、分析桶排序的算法二、桶排序的優勢與不足
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第 20 課　化大為小桶排序
(義務教育版）五年級下冊
教學目標
1
新知導入
2
議一議
3
想一想
4
學一學
5
練一練
6
課堂總結
7
作業布置
8
1
教學目標
1.認識桶排序算法，能夠使用自然語言描述桶排序算法的執行步驟。
2.了解桶的數量和范圍在桶排序中的作用，感受將大的數據量化大為小的分治思想。
2
新知導入
　　老師收到了50位同學參加朗誦活動的報名信息表，這些同學來自一至五年級各班。現在這些信息表處于混亂狀態，老師希望把這些信息表按照報名同學的年齡從小到大排序。
　　現在請你幫助老師想一個方法來完成這個任務。　　
3
議一議
提示：信息表中年齡大小是實際歲數。
先把學生信息表中的年齡數據整理為表格。觀察數據，說一說自己的想法。
9.08表示9歲8個月
要把報名信息表按照學生的年齡從小到大排序。
4
想一想
數據有點多，人工操作起來很繁瑣，有沒有其他方法呢？
可以使用桶排序的方法來完成。
直接用前面所學排序法來排序好嗎？
5
學一學
一、分析桶排序的算法
　　桶排序中的“桶”代表的是一個數據區間范圍，里面可以放置一個或多個數據，就像一個容器一樣。
認識“桶”
5
學一學
每個年級學生的年齡會在不同的區間范圍。
一個年齡區間可以是一個桶。每個年齡段分別設一個桶。
認識桶排序
5
學一學
　 第1步：設置5個桶（數據區間），用于放置不同年齡段的信息表。
桶排序步驟
第1個桶：年齡為7（含）至8歲的學生信息表
第2個桶：年齡為8（含）至9歲的學生信息表
第3個桶：年齡為9（含）至10歲的學生信息表
第4個桶：年齡為10（含）至11歲的學生信息表
第5個桶：年齡為11（含）至12歲的學生信息表
5
學一學
　　第2步：把所有年齡數據逐個放入對應的桶里，填寫表格。
5
學一學
　第3步：把每個桶里放入的信息表按年齡大小排序。
用所學排序方法，分別完成每個桶內的數據排序。
5
學一學
　　第4步：依次取出5個桶里已經排好序的信息表，按桶號順序組合到一起，全部信息表就排序完成了。
5
學一學
桶排序的基本過程
　　通過上述操作，可以總結桶排序算法的一般步驟。
　　1. 創建桶，確定桶的區間范圍和數量。
　　2. 把所有數據逐個放入對應的桶中。
　　3. 對每個桶內的數據進行排序。
　　4. 按照桶的順序把數據組合起來。
5
學一學
二、桶排序的優勢與不足
　　桶排序有哪些優勢？又存在哪些不足？
　　提示：
1．可以從數據量來分析，數據量分別是20個、500個、1 000個、100 000個等時的排序情況。
2．可以通過網絡搜索這一問題并閱讀，小組同學一起分析討論，確定主要結論并在全班交流分享。
5
學一學
　　桶排序是一種化大為小、分而治之的問題分解思想。主要優勢舉例如下：
　　1. 面對大量數據，沒辦法將所有數據一次處理完成時，可以劃分成一定數量的桶來分別處理；
　　2. 在數據分布均勻時，具有較高的排序效率，因為桶排序將數據分散到多個桶中獨立進行排序，不需要逐個比較和交換數據；
　　3. 可以靈活調整桶的數量，優化桶排序的性能；
　　4. 通過在每個桶中使用穩定性較好的排序算法，可以保證桶排序的穩定性。
討論交流：桶排序的優勢與不足
5
學一學
　　主要不足舉例如下：
　　1. 桶排序需要預先知道待排序數據的范圍，否則無法合理設置桶的數量；
2. 數據分布不均勻時影響排序效率，某些桶可能會比其他桶集中了更多的數據，導致排序效率下降；
3. 對于大量重復數據，因某些桶數據過多而增加排序時間。
6
練一練
　　在學校組織的參觀博物館活動中，需要為來自不同年級五個班的同學安排車輛和座位。
　　具體情況：如果每個班安排一輛車，車輛座位數不夠；如果每個班安排兩輛車，每輛車都會有空位置。
　　請你思考：如何規劃同學乘車的問題？這個過程中是否存在算法？
7
課堂總結
　　1．通過學習桶排序算法，知道面對較大的數據量時，可以使用桶排序，把數據量化大為小來解決問題。
　　2．桶的數量和范圍在桶排序中具有關鍵作用，要合理設置，才能發揮桶排序的作用。
　　3．把大的數據量分解為小的數據量來處理，體現了問題分解的思想。日常學習生活中，要注重培養問題分解的思維能力。
8
作業布置
　通過搜索引擎或生成式人工智能應用軟件查找：還有哪些常用的排序算法？它們各有什么特點？排序算法可以解決哪些生活與學習問題？
9
板書設計
一、分析桶排序的算法
　二、桶排序的優勢與不足
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