3.5 二叉树教学设计-2025-2026学年人教/中图版高中信息技术选修一

该高中信息技术教学设计聚焦二叉树的先序、中序、后序遍历，以新疆景区游览路线规划为情境，通过AI数字人“阿依古丽”提问，引导学生将景区分类抽象为二叉树模型，衔接已学的二叉树概念，构建生活情境到算法应用的学习支架。 亮点在于融合计算思维与生活应用，学生在景区规划中理解遍历规则；借助平板平台、二叉树可视化工具及豆包“小树”智能体生成视频，深化数字化学习与创新；将二叉树构建隐喻人生选择，渗透信息社会责任。情境化与技术辅助的教学方法，提升学生逻辑推理能力，助力教师实施分层教学与高效评价。

《新疆之行-图解景区的二叉遍历》教学设计 一、教材分析 本节课程选自人民教育出版社出版的普通高中教科书信息技术《数据与数据结构》第三章第五节中“二叉树的遍历”这一内容。作为数据结构课程的核心内容之一，本节课对于学生深入理解树结构及其操作至关重要。课程主要围绕二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历三种遍历顺序展开详细介绍。 二、学情分析 本节课的授课对象为高一年级的学生，这一年龄段的学生更易于接受生动、具象化的教学方式，他们具备一定的思维能力且富有探索精神。在先前的学习中，学生已初步了解数据结构，掌握了线性表、栈、队列等基本数据结构及其操作。在学习二叉树遍历之前，学生还学习了二叉树的定义和基本性质，对二叉树的基本概念有了一定的认识。 三、教学目标 1．信息意识 将景区游览路线的设计问题与二叉树遍历算法相联系，认识到数据结构在日常生活中的应用，并激发探索如何利用算法解决实际问题的兴趣。。 2.计算思维 学生能够在具体情景中（新疆景区的游览规划）理解并运用先序、中序和后序遍历规则，通过动态演示和小组讨论，设计不同的游览路线来模拟不同遍历顺序的实际效果掌握每种遍历方法的特点。 3.数字化学习与创新 学生能够利用平板上的“支架选择”平台和二叉树可视化工具，主动探究二叉树遍历原理，自主设计模型并尝试不同遍历方式，理解豆包“小树”智能体生成直观视频展示每种遍历方法的过程，观察不同遍历顺序下节点的访问路径，并能出推导复杂二叉树的遍历结果，不断强化逻辑推理与归纳能力。 4.信息社会责任 通过构建二叉树的过程隐喻人生的选择，帮助学生意识到每一个决定都可能影响最终的结果。鼓励学生在面对生活中的各种选择时，做出负责任且明智的决策，同时培养对技术应用的社会责任感，帮助学生树立正确的技术价值观。 四、教学重难点 1.教学重点 确保学生能够清晰地理解和区分先序遍历、中序遍历和后序遍历三种遍历顺序的具体含义。通过新疆景区游览路线的案例设计，帮助学生掌握如何将实际生活中的路径规划问题抽象成二叉树模型，并应用相应的遍历算法解决问题。 2.教学难点 帮助学生熟练使用平板手持终端上的“支架选择”平台、二叉树可视化工具网站，智能体等资源，进行二叉树的构建与遍历演示,利用技术优势促进学习效率。 五、教学设施 本节课在配备有一体机的智慧教室中进行，学生设备为平板手持终端，配有教师自主开发的“支架选择”平台，设计出的“小树”智能体，豆包APP，二叉树可视化工具网站，“群报数”小程序桌面图标，问卷星等软件，搭建了满足要求的智慧教室环境。 六、教学策略 本节课采用任务驱动、讨论法与分析法，结合教师创设的情境，引导学生合作交流、自主探究，在互动中深化理解，逐步提升学习难度，自然掌握知识。通过数字人“阿依古丽”引入生活化的“游览路线”情境，将抽象的二叉树遍历具体化，激发学习兴趣。课堂中借助“支架式”平台、豆包智能体和可视化工具，提供学习支持，帮助理解遍历规则。同时设计分层作业，满足不同学生的学习需求，实现因材施教。 七、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 媒体资源设计理念 导入 创设情景 1.AI角色导入 由撒贝宁老师的“赛里木湖都没来过，那你白活了”新疆风情的实景画面引入，引出AI数字人“阿依古丽”（一位热情好客的新疆小姑娘）的自我介绍。她向同学们提出问题：“新疆景区众多，如何科学规划游览路线？”从而激发学生兴趣，自然导入课题。 2.路线设计 请同学们讨论帮助阿依古丽设计一条合理的游览路线，要求每个景点都游览一次且仅游览一次，引导学生思考生活中常见的路径规划问题。 3.直观演示 在学生讨论的基础上，引导他们将阿依古丽想去的景区进行分类，形成“大巴扎”“北疆线路”“南疆线路”三大类，并邀请学生在此基础上进行初步的路线设计。 4.路线展示 学生们提出以下三种典型的游览路线方案：①大巴扎→北疆→南疆；②北疆→大巴扎→南疆；③北疆→南疆→大巴扎。 1.提出将所有景区进行分类，划分为大巴扎、北疆线路和南疆线路，按照不同类别规划游览路径。 2.根据大巴扎、北疆线和南疆线的分类，分别设计出三种对应的游览路线。 通过阿依古丽的景区游览问题，引导学生对景区分类并设计游览路线，借助实际情境理解二叉树结构与遍历规则的应用。 知识引入 二叉树复习 1.景区结构转化为二叉树 引导学生将景区游览路线抽象为二叉树模型。以“大巴扎”作为根节点，北疆线路作为左子树，南疆线路作为右子树，帮助学生建立“景点→节点”、“路线→边”的映射关系。 2．画出二叉树图 邀请学生上台参与构建“景区二叉树”：以A代表大巴扎作为根节点；B、D、E分别表示北疆的赛里木湖、独库公路、那拉提草原，构成左子树；C、F、G分别代表南疆的火焰山、吐鲁番、坎儿井，构成右子树，使抽象概念形象化。 3.知识回顾 通过提问方式引导学生回顾二叉树的基本结构：“在左、右子树中，它的根节点、左子节点和右子节点分别是什么？”帮助学生进一步明确“根节点、左节点、右节点”的概念。 4．引出本节课的重点 基于学生之前提出的三种游览路线方案，引出本节课的核心任务（设计适用于这三种路线的景区遍历顺序）从而过渡到对二叉树三种遍历方式的学习。 1.上台设计出“景区”二叉树，用ABCDEFG代表景区作为节点。 2.进行知识的回顾，展示左右子树的根节点，左节点，右节点。 通过景区分类与二叉树建模，帮助学生建立映射关系，动手画图理解结构，自然引出二叉树遍历顺序的学习任务。 内容讲解 先序遍历 1. 设计游览路线① 根据学生设计路线 “先参观大巴扎（根节点A），再依次游览北疆线（左子树）的所有景点，最后游览南疆线（右子树）的所有景点，路线是什么样的？” 2.“锦囊妙计①” “阿依古丽”提出的游览顺序①恰好符合二叉树的先序遍历方法。教师提供“锦囊妙计①”：先序遍历规则（先访问根节点，然后遍历左子树，再遍历右子树。在遍历左子树或者右子树时，同样采用先序遍历的规则。） 3.动态演示 为了更直观地展示这条路径，使用动画分步呈现整个游览过程：从根节点A开始，进入左子树到达B点（赛里木湖），随后继续向左至D点（独库公路），再返回至B后向右到E点（那拉提草原）。完成北疆部分的游览后，转向右子树的根节点C（火焰山），接下来是F点（吐鲁番），最后抵达G点（坎儿井）。 1.学生用平板终端打开“支架选择”平台查看“锦囊妙计①” 1.将游览路线①与先序遍历对应，帮助学生在真实情境中理解抽象规则。2.借助“锦囊妙计①”和动画演示，直观呈现遍历过程。 中序遍历 1.设计游览路线② 根据学生路线 ②北疆→大巴扎→南疆的设计，具体的游览路线是什么样的？” 2.“锦囊妙计②” 阿依古丽的要求符合中序遍历。教师提供“锦囊妙计②”：中序遍历的规则（左→根→右） 3.沉浸式体验 为了加深学生对中序遍历的理解和记忆，课堂中配合富有新疆风情的背景音乐，通过动画分步演示整个遍历流程：D→B→E→A→F→C→G。 1.学生用平板终端打开“支架选择”平台查看“锦囊妙计②” 结合动画演示与背景音乐，营造沉浸式学习氛围，使学生在视听体验中直观感受中序遍历的逻辑顺序。 后序遍历 1.设计游览路线③ 根据学生对路线 ③北疆→南疆→大巴扎的设计，具体的游览路线是什么样的？” 2.“锦囊妙计③” 由学生总结出阿依古丽的要求符合后序遍历。 “锦囊妙计③”：后序遍历的规则（左→右→根）。 3.探究学习 布置自主探究任务：请同学们尝试设计第三种游览路线，并将完成的结果上传至学习平台。 4.答案展示 通过希沃白板与学生平板的互联功能，将学生提交的答案实时展示在电子白板上，便于师生共同点评、分析与总结。 5.答案正确率 通过收集学生的答案，统计分析正确率，为后续的分层作业做准备。 1.学生设计总结出“锦囊妙计③” 2.自主设计出游览路线③，用平板终端将答案上传。 1.自主探究设计后序遍历游览路线，加深理解与应用 2.通过技术平台统计学生设计的正确率。 技巧总结 方位画点 1.教师提问 “同学们，经过今天的学习，大家对这些知识还有疑问吗？” 2.方位画点 对部分学生反馈“上述方法理解困难”的问题。教师借助“小树”智能体，编写代码生成一个直观生动的动画视频，用更简便的方法动态演示三种遍历方式的具体过程。 1.反馈：“老师，我觉得这些遍历方法虽然很有趣，但感觉太复杂了，很难记忆。有没有更简单的方式呢？” 1.根据学生反馈引出简便遍历方法。 2.借助豆包智能体生成视频演示，帮助理解并培养智能工具辅助学习的意识。 情景回归 1.学生总结 通过小组讨论和互相交流，让学生们用简单的语言归纳出三种遍历方法的特点和步骤。结合二叉树不同遍历规则，将路线转化为具体的景区访问顺序，完成从抽象结构到实际应用的映射。 2.路线展示 各小组完成设计后，展示转化的游览路线： 路线①（先序遍历）：大巴扎→赛里木湖→独库公路→那拉提→火焰山→吐鲁番→坎儿井； 路线②（中序遍历）：独库公路→赛里木湖→那拉提→大巴扎→吐鲁番→火焰山→坎儿井； 路线③（后序遍历）：独库公路→那拉提→赛里木湖→吐鲁番→坎儿井→火焰山→大巴扎。 1小组合作：将三种游览路线设计出具体的景区的游览路线。 1.通过合作探究，让学生感受“抽象结构→实际转化→成果展示”的过程。 2.通过三种路线的对比展示，帮助学生直观感受不同遍历方式的特点。 拓展延伸 层遍历 1.网站介绍 教师介绍二叉树可视化工具网站，重点演示快速建树（支持节点拖拽、层级编辑）和自动遍历演示（可一键切换先序、中序、后序遍历，动态高亮路径）功能，节省手动绘图与推演时间。 2.学生活动 教师布置任务：利用二叉树可视化工具网站设计一颗二叉树，并选择一种遍历顺序进行遍历演示。教师选取几位学生的二叉树设计及遍历结果在全班进行展示与分享。 3.提问 教师提出问题引导思考：“大家来看看小明设计的这棵二叉树，你们能判断他使用的是哪一种遍历顺序吗？” 4.示范用“小树”智能体功能 教师借助希沃白板扫码投屏功能，现场演示如何使用豆包“小树”智能体进行辅助学习，学生可通过上传描述遍历路径，由豆包智能体进行智能分析，快速反馈所使用的遍历方式。 1.学生设计二叉树并上台展示二叉树。 2.使用豆包智能体搜索功能查询二叉树的遍历顺序是什么。 将网站设计为桌面图标方便快捷访问，学生通过构建二叉树并演示遍历过程加深理解，结合豆包智能体实现AI辅助分析，促进个性化学习与深度掌握。 巩固练习 分层作业 1.展示题目 基础题①：“已知一颗二叉树如图所示：请同学们写出这颗二叉树的先序遍历顺序。” 进阶题②：“已知一颗二叉树的先序遍历序列为124536，中序遍历序列为 425163，请同学们利用我们之前介绍的二叉树可视化工具网站，画出这棵二叉树，并写出它的后序遍历序列。” 2.作业分层： 根据学生“后序”游览答题情况，实施分层作业，回答错误的同学继续做基础题①；回答正确的同学做进阶题②。 3.答案上传 利用“群报数”小程序将作业推送到学生平板端，学生完成答题后，通过平台提交答案。 4. 答案收集 教师通过平板设备实时收集学生提交的答案，并在大屏幕上集中展示部分答案。同时，系统自动统计正确率。 回答错误的同学继续做基础题①，回答正确的同学做进阶题②。 1. 设计小程序实现作业的高效布置与答案正确率的自动统计。 2.设置分层任务，兼顾不同基础和能力层次的学生需求。 课堂思政 内容升华 构建二叉树如同人生旅程，每个选择都塑造路径，影响方向。不必畏惧抉择，每条路都有其意义与风景，终将通向属于自己的精彩人生。 通过知识与情感的融合，实现从学科知识到生命成长的升华。 八、教学评价 基于计算思维、信息意识、数字化学习与创新以及信息社会责任四个方面，结合同伴互评、教师评价和自我评价三种评价方式的课堂表现评价量表。量表可以全面评估学生在课程中的综合表现。 学科网（北京）股份有限公司 $