项目八 模拟实现商品排序：常用排序算法及其比较（教学设计）-2025-2026学年沪科版高二信息技术选择性必修一

2026年道县优质教学资源评选活动 ---高二年级选择性必修一册第五单元 项目八《模拟实现商品排序——常用排序算法及其比较》教学设计 （注：标题采用四号宋体，正文采用五号宋体，1.5 倍行距。模板可根据需求稍微调整） 课程基本信息 主备人 阳美林 课型 新授课/对比探究课 学科 信息技术 年级 高二 学段 高中 版本章节 沪科版/选择性必修一/第五单元/项目八 教学目标 1、知识与技能 ①掌握冒泡、选择、插入三种排序算法的核心思想与执行过程； ②理解比较次数与交换/移动次数等算法性能评估指标； ③能根据数据特征（规模、有序度）选择合适的排序算法。 2、过程与方法 经历“情境导入→对比观察→数据记录→分析裁决→场景思辨”的完整探究过程，掌握通过量化对比和特征分析来评估算法的方法。 3、情感、态度与价值观 感受算法逻辑的简洁之美，体会“没有最优，只有最适”的辩证思维，培养严谨、求实的科学态度。 教学重难点 教学重点:三种排序算法的执行过程与核心思想对比 教学难点:理解算法“稳定性”概念；能根据不同场景选择合适的算法 学情分析 1、知识基础：学生已掌握数组的基本概念和循环结构，能够编写简单的查找最大值程序，但对“完整排序”缺乏系统认知。 2、能力水平：高二学生具备一定的逻辑思维能力，但对抽象算法的理解仍需借助直观的可视化工具。 3、学习障碍：三种算法逻辑容易混淆，对“比较次数”“交换/移动次数”等抽象指标缺乏感性认识。 4、应对策略：采用“擂台赛”形式同步对比，辅以教师自主开发的交互式排序演示网页（支持自定义数据、单步/自动执行、实时统计），让学生在亲手操作与观察中自主发现规律。 教学准备 1. 多媒体课件：《排序算法“擂台赛”》PPT（含分步动画、同步对比页面、观察记录表、场景思辨两页） 2. 交互式演示工具：教师自主开发的排序算法可视化网页（默认数组 [5,3,8,1]，支持自定义输入、随机生成、自动排序、单步执行、实时统计） 3. 学生学习任务单：含《排序算法观察记录表》 4. 教学环境：多媒体教室，教师机联网，学生每人一台电脑 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图与PPT匹配 一、情境导入（3min） 展示“道县五中2025年春季运动会·高二年级百米预赛成绩”数据 [12.35, 11.82, 13.01, 12.10, 11.55]，提问：“如何编写程序，快速从这组无序数据中找出前三名？” 回顾循环找最大值的方法，思考完整排序的必要性。 匹配PPT第3页：以校园真实情境导入，激发学习兴趣，明确学习目标。 二、选手登场（5min） 以“擂台赛”为隐喻，介绍三位“选手”。以数组 [5, 3, 8, 1] 为示例，配合PPT第6-8页分步动画讲解： ①冒泡排序——相邻比较，气泡上浮； ②选择排序——选出最小，放到队首； ③插入排序——逐个插入，整理有序。 理解三种算法的基本流程，在任务单第一部分填写核心口诀。 匹配PPT第5-8页：使用[5,3,8,1]分步演示，帮助学生初步建立对三种算法的直观认识。 三、交互式工具演示（2min） 现场打开“排序算法演示网页”。 ①展示默认数组[5,3,8,1]的排序过程； ②演示“随机数据”功能； ③演示“单步”功能； ④说明学生课后可自行操作。 观看演示，了解网页操作方法，建立对排序全过程的整体感知。 匹配PPT第9页：教师现场演示网页，为后续学生自主探究做铺垫。 四、擂台赛·同步探究（15min） ①示范引导：运行PPT第11-13页同步对比动画，以数组 [9,2,6,4,7] 展示第1轮第1次和第2次比较，示范填写观察记录表前两步。 ②布置探究任务：展示PPT第15页探究任务页，要求学生打开网页，以小组为单位，自主完成剩余轮次的观察记录。教师巡视指导。 ①观看教师示范，在记录表第三部分填写步骤1和步骤2。 ②小组合作，操作网页，输入[9,2,6,4,7]，使用“自动排序”或“单步”观察完整过程，讨论并完成记录表“最终”行及第四部分。 匹配PPT第10-14页：教师示范搭建脚手架（第10页规则，第11-14页同步对比），学生通过探究任务页（第15页）明确操作步骤，从“被动看”变为“主动做”。 五、总结思辨·数据分析（8min） ①数据汇总：邀请小组汇报记录结果，公布参考数据：冒泡（10次比较/4次交换）、选择（10次比较/2次交换）、插入（7次比较/9次移动）。 ②引导分析：哪种算法“想”得最多？哪种“动”得最多/最少？ ③引入稳定性：结合PPT第19页表格，说明冒泡和插入是稳定的，选择是不稳定的。举成绩排序中同分学生的例子辅助理解。 对比本组数据与参考数据，讨论三种算法的性能差异，理解“稳定性”的含义。 匹配PPT第16-19页：从探究数据上升到理性分析（第16页），通过两个场景思辨（第17-18页）和综合对比表格（第19页），完善算法评估的知识维度。 六、工程思维·审场景择优法（7min） 结合PPT第17-18页，提出两个典型场景： ①场景1：数据量极小（<10个）； ②场景2：数据基本有序。引导学生依据算法特性做出决策，完成记录表场景选择题。 小组讨论，为不同场景推荐算法并陈述理由，填写记录表第四部分。 匹配PPT第17-18页：两个场景分别对应不同算法优势，实现知识迁移，培养工程决策思维。 七、拓展与总结（5min） ①简介更快的排序算法（快速排序、归并排序），展示算法效率从O(n²)到O(n log n)的跃迁（PPT第21页）。 ②呈现板书设计（PPT第26页），回顾三种算法的口诀与特点。 ③强调“没有最优，只有最适”。 了解算法世界的广阔，抄录板书。 匹配PPT第21-22页、第26页：拓展视野，构建知识体系。 板书设计/课堂小结 算法 口诀 特点 稳定性 冒泡排序 相邻比较，气泡上浮 交换次数多，简单直观 稳定 选择排序 选出最小，放到队首 交换次数少 不稳定 插入排序 逐个插入，整理有序 适合基本有序数据 稳定 教学反思 1、成功之处：以“擂台赛”形式组织教学，配合自研交互式演示网页，将抽象算法可视化，有效突破教学难点；本土化情境导入贴近学生生活；探究任务页明确了学生实践环节，体现信息技术课“做中学”的特点；两个场景思辨完整呈现了“审场景择优法”的决策逻辑。 2、待改进处：部分学生对“稳定性”概念理解仍有困难，后续可增加生活化类比；课堂时间略紧，分层作业讲评可放在下节课前。 附件 附件一：《排序算法观察记录表》（见后） 附件二：参考答案（教师用）（见后） 《排序算法观察记录表》 姓名：__________ 班级：__________ 小组：__________ 一、核心口诀回顾 请根据课堂讲解，补全三种排序算法的核心口诀： 算法 口诀 冒泡排序 相邻______，气泡______ 选择排序 选出______，放到______ 插入排序 逐个______，整理______ 二、参考示例（数组 [5, 3, 8, 1]） 下表是示例数组的完整排序统计数据，供你了解记录表的填写方法。本部分无需填写。 算法 总比较次数 总交换/移动次数 最终有序数组 冒泡排序 6次 4次 [1, 3, 5, 8] 选择排序 6次 2次 [1, 3, 5, 8] 插入排序 5次 4次 [1, 3, 5, 8] 三、擂台赛探究记录（数组 [9, 2, 6, 4, 7]） 请跟随教师示范完成前两步，然后操作网页完成剩余部分。 算法 步骤 当前操作 累计比较 累计交换/移动 冒泡排序 1 比较9和2（逆序），交换 → [2,9,6,4,7] 1 1 2 比较9和6（逆序），交换 → [2,6,9,4,7] 2 2 … （请操作网页完成剩余步骤） 最终 排序完成 选择排序 1 扫描全部，找最小值2（索引1），与索引0的9交换 → [2,9,6,4,7] 4 1 2 扫描[9,6,4,7]，找最小值4（索引3），与索引1的9交换 → [2,4,6,9,7] 累计7 累计2 … （请操作网页完成剩余步骤） 最终 排序完成 插入排序 1 取出2，与9比较（2<9），9后移；已到边界，2插入首位 → [2,9,6,4,7] 1 1 2 取出6，与9比较（6<9），9后移；再与2比较（6>2），停止，6插入中间 → [2,6,9,4,7] 累计3 累计2 … （请操作网页完成剩余步骤） 最终 排序完成 四、探究结论 1. 最终统计数据汇总 算法 总比较次数 总交换/移动次数 冒泡排序 选择排序 插入排序 2. 场景选择 场景 推荐算法 理由 数据量非常小（<10个） 数据基本有序 参考答案（教师用） 一、核心口诀回顾 算法 口诀 冒泡排序 相邻比较，气泡上浮 选择排序 选出最小，放到队首 插入排序 逐个插入，整理有序 二、参考示例（数组 [5, 3, 8, 1]） 本部分无需学生填写，数据已给出： 算法 总比较次数 总交换/移动次数 最终有序数组 冒泡排序 6次 4次 [1, 3, 5, 8] 选择排序 6次 2次 [1, 3, 5, 8] 插入排序 5次 4次 [1, 3, 5, 8] 三、擂台赛探究记录（数组 [9, 2, 6, 4, 7]） 学生需填写“最终”行的累计数据，完整答案如下： 算法 步骤 当前操作 累计比较 累计交换/移动 冒泡排序 1 比较9和2（逆序），交换 → [2,9,6,4,7] 1 1   2 比较9和6（逆序），交换 → [2,6,9,4,7] 2 2   … （后续步骤略）       最终 排序完成 10 4 选择排序 1 扫描全部，找最小值2（索引1），与索引0的9交换 → [2,9,6,4,7] 4 1   2 扫描[9,6,4,7]，找最小值4（索引3），与索引1的9交换 → [2,4,6,9,7] 累计7 累计2   … （后续步骤略）       最终 排序完成 10 2 插入排序 1 取出2，与9比较（2<9），9后移；已到边界，2插入首位 → [2,9,6,4,7] 1 1   2 取出6，与9比较（6<9），9后移；再与2比较（6>2），停止，6插入中间 → [2,6,9,4,7] 累计3 累计2   … （后续步骤略）       最终 排序完成 7 9 四、探究结论 1. 最终统计数据汇总 算法 总比较次数 总交换/移动次数 冒泡排序 10次 4次 选择排序 10次 2次 插入排序 7次 9次 2. 场景选择 场景 推荐算法 理由 数据量非常小（<10个） 三者皆可，选最熟悉的 数据量小时算法效率差异不明显，代码简单、不易出错更重要 数据基本有序 插入排序 插入排序对基本有序的数据效率极高，比较和移动次数大幅减少 使用说明 · 本参考答案供教师课堂巡视、批阅记录表及答辩时参考。 · 学生探究环节中，小组汇报的数据可能与参考答案存在细微差异（如插入排序比较次数因计数口径不同），教师应以“数据反映算法效率特征”为核心引导分析，而非强调数据绝对一致。 · 场景选择题的答案不唯一，学生言之成理即可，参考答案提供的是最典型的选择。 — - 1 - — 学科网（北京）股份有限公司 $