資源簡介

教學內容 4.4.3循環嵌套的應用
授課人
教材分析 （1）本節課的主要教學內容是循環嵌套在程序設計中的應用。 （2）本節課著重介紹循環嵌套的概念、類型、格式、執行過程，以及通過多個實例展示其在解決實際問題中的運用，如計算水仙花數、輸出九九乘法表等。 （3）通過學習本節課，學生能夠深入理解循環嵌套的原理，熟練掌握其在Python程序設計語言中的使用方法，并運用循環嵌套結構解決實際問題，進一步提升計算思維和編程實踐能力。
教學目標回顧 （1）知識與技能目標：學生能夠準確闡述循環嵌套的概念，熟練掌握Python程序設計語言中循環嵌套的一般格式及使用方法，能夠運用循環嵌套結構解決常見的實際問題。 （2）過程與方法目標：通過分析問題、設計算法、編寫程序和調試運行等環節，培養學生的計算思維和問題解決能力，提高學生的邏輯推理和代碼實現能力。 （3）情感態度與價值觀目標：激發學生對程序設計的興趣，培養學生勇于探索、敢于創新的精神，增強學生在信息交流與合作中的責任感。
教學重難點 （1）理解循環嵌套的概念、類型、格式及執行過程，掌握Python程序設計語言中循環嵌套的使用方法。 （2）能夠根據具體問題需求，合理運用循環嵌套結構設計算法并編寫程序，準確分析和解決循環嵌套中可能出現的問題。 （3）培養學生運用循環嵌套結構進行問題求解的思維方式，提高學生解決復雜問題的能力。
教學資源 （1）計算機設備，安裝Python編程環境，用于學生實踐操作和程序運行。 （2）制作精美的教學課件，包含循環嵌套的原理動畫演示、實例代碼講解等內容，幫助學生更好地理解知識。 （3）整理多個循環嵌套應用的案例資料，包括問題描述、算法設計、代碼實現和運行結果，供學生學習和參考。
教學過程 一、導入新課 教師：同學們，在前面的學習中，我們已經掌握了順序結構、選擇結構以及基本的循環結構。今天，我們將一起探索循環結構中更強大的工具——循環嵌套。大家先思考一個問題，假如我們要打印一個由星號組成的直角三角形，第一行1個星號，第二行2個星號，第三行3個星號，以此類推，一共打印5行，該怎么做呢？（展示問題情境） 學生：可以使用循環來實現，一個循環控制行數，另一個循環控制每行的星號數量。 教師：非常好，這其實就用到了循環嵌套的思想。那接下來，我們正式開始學習循環嵌套的應用。 二、講授新課 1. 循環嵌套的概念 教師：（結合課件講解）循環嵌套是指在一個循環結構的循環體中又包含另一個完整的循環結構。外層循環每執行一次，內層循環就要完整地執行一輪。例如，我們要在一個表格中遍歷每一行和每一列，就需要使用循環嵌套。下面通過一個簡單的例子來加深理解。 （展示代碼示例） ```python for i in range(3): for j in range(2): print(i, j) ``` 教師：在這段代碼中，外層循環`for i in range(3)`會執行3次，每次執行時，內層循環`for j in range(2)`都會執行2次。大家可以運行一下代碼，看看輸出結果。 學生：（運行代碼并觀察結果）輸出了一系列的數字對。 教師：對，這就是循環嵌套的執行過程。外層循環變量`i`每次變化時，內層循環變量`j`會從起始值到結束值完整變化一遍。 2. 循環嵌套的類型及格式 教師：循環嵌套有多種類型，常見的有`for`循環嵌套`for`循環、`while`循環嵌套`while`循環、`for`循環嵌套`while`循環等。（展示不同類型循環嵌套的格式示例） `for`循環嵌套`for`循環： ```python for 外層循環變量 in 外層循環范圍: for 內層循環變量 in 內層循環范圍: 循環體語句 ``` `while`循環嵌套`while`循環： ```python while 外層循環條件: while 內層循環條件: 循環體語句 外層循環變量更新 內層循環變量更新 ``` `for`循環嵌套`while`循環： ```python for 外層循環變量 in 外層循環范圍: while 內層循環條件: 循環體語句 內層循環變量更新 ``` 教師：大家要注意不同類型循環嵌套的格式和變量的更新方式。 3. 循環嵌套的執行過程演示 教師：（通過動畫演示循環嵌套的執行過程）以`for`循環嵌套`for`循環為例，外層循環開始，確定外層循環變量的初始值，然后進入內層循環。內層循環會完整執行完畢，內層循環結束后，外層循環變量更新，再次進入內層循環，如此反復，直到外層循環條件不滿足為止。大家理解了嗎？ 學生：理解了。 4. 實例分析——計算水仙花數 教師：我們之前提到過水仙花數，現在用循環嵌套來計算100到999之間的水仙花數。（展示問題） 教師：首先分析問題，一個三位數`abc`（`a`、`b`、`c`分別為百位、十位、個位數字），如果`a3 + b3 + c3 == 100a + 10b + c`，那么這個數就是水仙花數。我們可以用循環嵌套來遍歷所有的三位數。 （展示代碼實現） ```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) ``` 教師：在這段代碼中，外層循環`for i in range(1, 10)`控制百位數字，中層循環`for j in range(0, 10)`控制十位數字，內層循環`for k in range(0, 10)`控制個位數字。通過循環嵌套遍歷所有可能的三位數組合，然后判斷是否為水仙花數。大家運行一下代碼，看看結果。 學生：（運行代碼并觀察結果）輸出了153、370、371、407。 5. 實例分析——九九乘法表的輸出 教師：接下來，我們用循環嵌套來輸出九九乘法表。（展示問題） 教師：分析一下，九九乘法表有9行，每行的乘法算式數量逐漸增加。我們可以用外層循環控制行數，內層循環控制每行的乘法算式數量。 （展示`for`循環嵌套實現代碼） ```python for i in range(1, 10): for j in range(1, i + 1): print(f"{j} {i} = {i j}\t", end="") print() ``` 教師：在這段代碼中，外層循環`for i in range(1, 10)`控制行數，內層循環`for j in range(1, i + 1)`控制每行的乘法算式數量。`print(f"{j} {i} = {i j}\t", end="")`語句輸出乘法算式，`end=""`表示不換行。`print()`語句用于換行。大家運行代碼看看效果。 學生：（運行代碼并觀察結果）輸出了九九乘法表。 教師：那如果用`while`循環嵌套來實現呢？大家嘗試一下。 學生：（嘗試編寫代碼并運行） ```python i = 1 while i j = 1 while j print(f"{j} {i} = {i j}\t", end="") j += 1 print() i += 1 ``` 6. 項目實踐——換零錢問題 教師：回到我們之前提到的項目問題，媽媽給了100元整，需要去銀行換成1元、5元和10元的零錢，每種面額的零錢至少1張。問共有多少種換法？并且程序只留下前10個方案，1元的數量比5元多，怎樣實現呢？（展示問題） 教師：首先分析問題，我們可以用循環嵌套來遍歷1元、5元、10元零錢的數量組合。設1元有`x`張，5元有`y`張，10元有`z`張，那么`x + 5y + 10z = 100`，且`x = 1`，`y = 1`，`z = 1`，`x y`。 （展示代碼實現思路） ```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}張, 5元: {y}張, 10元: {z}張") ``` 教師：在這段代碼中，外層循環`for x in range(1, 100)`遍歷1元的數量，中層循環`for y in range(1, 20)`遍歷5元的數量，內層循環`for z in range(1, 10)`遍歷10元的數量。通過條件判斷篩選出符合要求的組合，并計數和輸出前10個方案。大家運行代碼看看結果。 學生：（運行代碼并觀察結果）輸出了前10種符合要求的換零錢方案。 三、課堂小結 教師：今天的課程中，我們深入學習了循環嵌套的應用。通過多個實例，大家掌握了循環嵌套的概念、類型、格式、執行過程，并且學會了運用循環嵌套解決實際問題，如計算水仙花數、輸出九九乘法表、解決換零錢問題等。希望大家在課后繼續練習，鞏固所學知識。
作業設計 （1）用循環嵌套編寫一個程序，打印一個由星號組成的等腰三角形，如： （2）思考如何用循環嵌套實現一個猜數字游戲，程序隨機生成一個1到100之間的數字，用戶有5次猜測機會，每次猜測后提示用戶猜大了還是猜小了，最后輸出是否猜對。查閱資料，了解相關知識并嘗試編寫代碼。 （3）查閱資料，了解除了本節課所講的循環嵌套應用實例外，還有哪些實際問題可以用循環嵌套來解決，并簡述解決思路。

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