《先分再找更高效-二分查找和分块查找》（教学设计）-2025-2026学年四年级下册信息技术清华版（贵州）

《先分再找更高效-二分查找和分块查找》教案-2025-2026学年清华版（贵州）（新教材）小学信息技术四年级下册 1、 教材分析 本节课是清华版（贵州）新教材小学信息技术四年级下册第3单元《大海捞针也有道——搜索算法》的核心课，是高效搜索算法的启蒙课时，承接上节课多维信息查找的认知，开启“分治思想”的算法教学。教材以“生活分找现象→二分查找原理→分块查找原理→对比应用”为逻辑主线，课文先通过“查字典、找页码”等生活案例，引出“先分再找更高效”的核心思想；再结合图文分步讲解二分查找（有序数据、对半拆分、快速缩小范围）和分块查找（无序数据、分组分块、块内查找）的原理、步骤与适用场景；最后配套模拟实践，对比两种算法的效率，感知分治思想的价值。教材编写贴合四年级学生认知，规避复杂代码与抽象逻辑，以“类比感知→分步拆解→模拟体验→对比应用”为路径，侧重算法思想的理解、过程的模拟与效率的感知，是培养学生“分治”计算思维、逻辑推理能力的关键课时，也为后续复杂算法学习奠定思想基础。 2、 学情分析 四年级学生已掌握单一条件、多维条件的查找方法，具备基础的信息查找经验和具象思维能力，对“高效查找”充满好奇心，但抽象逻辑思维薄弱，难以理解“分治、对半拆分、分组”等算法术语，容易混淆二分查找与分块查找的适用场景和步骤。同时，学生对生活中“分找”现象（查字典、翻书找页码）非常熟悉，喜欢游戏化、具象化的学习活动，适合通过“生活类比→实物模拟→分步拆解→对比分析”的方式理解两种高效查找算法。学生个体差异显著：部分学生能快速关联生活分找现象与算法原理，部分学生需反复模拟演示才能理解，教学中需通过师生互动、小组合作、实物卡片模拟，降低逻辑难度，让学生在具象体验中掌握算法核心思想与适用场景。 3、 核心素养目标 （1） 信息意识 1. 感知二分查找和分块查找在海量数据处理中的高效价值，理解“分治思想”是提升查找效率的核心，主动关注高效搜索算法在生活与数字世界的应用。 2. 能区分二分查找与分块查找的核心特征（有序/无序、对半/分组），识别两种算法的适用场景，建立“按需选算法”的高效查找意识。 （2） 计算思维 1. 理解二分查找的基本原理：有序数据、每次对半拆分、比较中间值、缩小一半范围、重复操作直到找到目标，能用自己的话描述步骤。 2. 理解分块查找的基本原理：无序数据、按规则分组分块、先找目标所在块、再在块内顺序查找，能用自己的话描述步骤。 3. 初步建立“分治”算法思维，能借助实物卡片模拟两种算法的过程，对比效率差异，培养逻辑推理与分步解决问题的能力。 （3） 数字化学习与创新 1. 能跟随教师演示，在模拟软件或表格中简单模拟二分查找和分块查找过程，体验算法的数字化实现，感知分治思想的逻辑性与高效性。 2. 小组合作完成两种算法的模拟任务，尝试对比优化查找步骤，培养逻辑推理、合作探究与创新思维能力。 （4） 信息社会责任 1. 在算法模拟实践中，认真记录每一步操作，尊重数据有序/无序的规律，养成严谨、细致的逻辑思维习惯。 2. 小组合作中主动分工、互相帮助，积极分享思考过程，体会合作探究高效算法的乐趣，理解算法对提升信息处理效率的重要意义。 4、 教学重难点 （1） 教学重点 1. 理解二分查找（有序、对半拆分）和分块查找（无序、分组分块）的核心原理与基本步骤。 2. 能借助实物卡片模拟两种算法的完整过程，准确描述每一步操作，区分两种算法的适用场景。 （2） 教学难点 1. 理解二分查找“有序前提、对半缩小范围”的逻辑，能判断数据是否适合二分查找。 2. 理解分块查找“分块规则、块间筛选、块内查找”的逻辑，能根据数据特点设计合理的分块方式。 3. 建立“生活分找现象→分治算法原理”的关联，初步理解分治思想是解决复杂问题的有效策略。 5、 教学过程 （1） 情境导入：顺序查找效率低，先分再找更高效 1. 生活场景对比，激发需求 教师活动：展示教材课文延伸的生活场景——找字典里的“明”字，出示两种查找方法： 1. 方法1（顺序查找）：从第一页开始，一页一页翻，直到找到“明”字； 1. 方法2（分找法）：字典按拼音排序，先看“明”的拼音“ming”，翻到拼音“m”的区域，再快速找到“ming”对应的页码。 同时出示查找效率对比：顺序查找需翻100+页，分找法只需翻10页以内。 师问：“同学们，对比这两种找字典的方法，哪种更省时、更高效？顺序查找为什么慢？分找法快在哪里？” 学生活动：观察对比，自由发言。 生答1：“分找法更高效，不用一页页翻，直接找对应的区域，很快就能找到。” 生答2：“顺序查找太慢了，要翻很多页，容易累、容易错；分找法把字典分成了很多区域，先找大区域，再找小区域，范围变小了。” 教师总结：“说得太对了！生活中，找东西如果从开头一个个找（顺序查找），数据越多越慢；而先把整体分成几部分，先找目标在哪一部分，再在部分里找，就能快速缩小范围，提高效率，这就是‘先分再找’的奥秘。今天我们就学习两种高效的先分再找算法——《先分再找更高效——二分查找和分块查找》。” 2. 回顾旧知，衔接新课 教师活动：回顾上节课多维查找知识，出示有序数字卡片「1、2、3、4、5、6、7、8、9」，提问：“如果我们要找数字6，用顺序查找要找几次？有没有更快的方法？” 学生活动：思考回答。 生答：“顺序查找要找6次；更快的方法是从中间找，中间是5，6比5大，再从后面的中间找，很快就能找到！” 教师小结：“很好！这种从中间拆分、缩小范围的方法，就是我们今天要学的第一种高效算法——二分查找。” 3. 设计意图 用学生熟悉的“查字典”场景对比，贴合教材课文导入逻辑，直观呈现顺序查找的痛点和“先分再找”的优势，自然引出课题；回顾旧知衔接新课，降低认知门槛，激发学生对高效查找算法的探究兴趣，落实“信息意识”素养目标。 （2） 新知探究一：研读教材，理解二分查找（有序数据） 1. 教材课文研读，明确原理与步骤 教师活动：引导学生翻开教材，齐读课文二分查找核心段落：“二分查找，适合按顺序排列的有序数据。它的方法很巧妙：第一步，把所有数据分成两半，找到中间的数；第二步，把要找的目标数和中间数比一比，如果目标数比中间数大，就去掉前一半，只在后一半里找；如果比中间数小，就去掉后一半，只在前一半里找；第三步，重复上面的步骤，每次都把范围缩小一半，直到找到目标数。” 师问：“读完这段课文，谁能找出二分查找的3个关键条件和3个关键动作？” 学生活动：圈画教材关键词，思考后回答。 生答1：“关键条件：数据必须有序（从小到大/从大到小）。” 生答2：“关键动作：找中间、比大小、缩范围（去一半）。” 教师板书总结（贴合教材原理）： 1. 二分查找：有序数据→找中间→比大小→缩一半→重复找 1. 核心：对半拆分、快速缩围、有序前提 2. 分步拆解：以教材案例模拟演示 教师活动：出示教材课文案例——有序数字「1、3、5、7、9、11、13」，找目标数7，用数字卡片分步演示，边操作边讲解（贴合教材图文步骤）： 1. 原始数据（有序）：「1、3、5、7、9、11、13」（共7个，中间数：第4个→7） 1. 第1步：找中间数7，目标数=7→直接找到，结束！ 师追问：“如果找目标数11，步骤是怎样的？” 1. 原始数据：「1、3、5、7、9、11、13」，中间数7； 1. 第1步：11>7→去掉前一半，剩余后一半：「9、11、13」； 1. 第2步：剩余数据中间数11，目标数=11→找到，结束！ 师再追问：“如果找目标数3，步骤是怎样的？” 1. 原始数据：「1、3、5、7、9、11、13」，中间数7； 1. 第1步：3<7→去掉后一半，剩余前一半：「1、3、5」； 1. 第2步：剩余数据中间数3，目标数=3→找到，结束！ 教师小结：“二分查找就是这样，有序数据是前提，每次对半拆分，去掉一半范围，范围越来越小，最快几次就能找到目标，比顺序查找快太多了！” 3. 师生互动：梳理二分查找步骤 教师活动：结合教材案例，引导学生一起梳理二分查找步骤，师问生答： 1. 师：“第一步，二分查找对数据有什么要求？” 1. 生：“数据必须是有序的（从小到大/从大到小）！” 1. 师：“第二步，每次先找什么？” 1. 生：“找中间数！” 1. 师：“第三步，目标数和中间数比，大了怎么办？小了怎么办？” 1. 生：“大了去后一半找，小了去前一半找！” 1. 师：“第四步，什么时候停止？” 1. 生：“找到目标数就停止！” 4. 设计意图 紧扣教材课文原文与案例，通过“关键词提取→分步卡片演示→师生问答梳理”，拆解二分查找原理与步骤，贴合四年级学生具象思维特点；将抽象算法转化为可观察、可操作的实物演示，强调“有序前提”核心条件，降低逻辑难度，落实“计算思维”素养目标，严格遵循教材编写逻辑。 （3） 新知探究二：研读教材，理解分块查找（无序数据） 1. 教材课文研读，明确原理与步骤 教师活动：引导学生翻开教材，齐读课文分块查找核心段落：“如果数据是杂乱无章的无序数据，不能用二分查找，就可以用分块查找。分块查找的方法：第一步，把所有数据按一定规则（如数量、大小）分成几个小块；第二步，先看目标数大概在哪一个小块里，确定块的范围；第三步，在这个小块里，用顺序查找的方法找到目标数。” 师问：“读完这段课文，谁能找出分块查找的适用条件和3个关键步骤？” 学生活动：圈画教材关键词，思考后回答。 生答1：“适用条件：数据无序（杂乱无章）。” 生答2：“关键步骤：分小块、找对块、块内顺序找。” 教师板书总结（贴合教材原理）： 1. 分块查找：无序数据→分小块→找对块→块内顺序找 1. 核心：分组分块、先筛块、再找数、无序适用 2. 分步拆解：以教材案例模拟演示 教师活动：出示教材课文案例——无序数字「5、2、9、1、7、3、8、4、6」，找目标数7，用数字卡片分步演示，边操作边讲解（贴合教材图文步骤）： 1. 原始数据（无序）：「5、2、9、1、7、3、8、4、6」（共9个，分3块，每块3个） 1. 分块：第1块「5、2、9」；第2块「1、7、3」；第3块「8、4、6」 1. 第1步：判断目标数7在哪一块→第2块； 1. 第2步：在第2块「1、7、3」里顺序查找→找到7，结束！ 师追问：“如果找目标数4，步骤是怎样的？” 1. 原始数据分3块：第1块「5、2、9」；第2块「1、7、3」；第3块「8、4、6」； 1. 第1步：判断4在第3块； 1. 第2步：第3块顺序查找→8（不是）、4（是）→找到，结束！ 教师小结：“分块查找适合无序数据，先把杂乱数据分成几块，先找目标在哪一块，再在小块里一个个找，虽然块里是顺序找，但整体范围变小了，比直接全部顺序找快很多！” 3. 师生互动：梳理分块查找步骤 教师活动：结合教材案例，引导学生一起梳理分块查找步骤，师问生答： 1. 师：“第一步，分块查找适合什么样的数据？” 1. 生：“无序、杂乱的数据！” 1. 师：“第二步，第一步要做什么？” 1. 生：“把数据分成几个小块！” 1. 师：“第三步，先找什么？” 1. 生：“先找目标数在哪一个小块里！” 1. 师：“第四步，最后在小块里怎么找？” 1. 生：“在小块里一个个顺序找！” 4. 设计意图 紧扣教材课文原文与案例，通过“关键词提取→分步卡片演示→师生问答梳理”，拆解分块查找原理与步骤，贴合四年级学生具象思维特点；重点区分“无序适用”与二分查找的差异，将抽象分块逻辑转化为可观察、可操作的实物演示，降低理解难度，落实“计算思维”素养目标，贴合教材编写逻辑。 （4） 实践体验：小组合作，模拟两种高效查找算法 1. 小组任务一：二分查找模拟（有序数据） 教师活动：发放有序数字卡片「2、4、6、8、10、12、14、16、18」，目标数12，任务要求： 1. 小组合作，用二分查找法找目标数12； 2. 分工：1人操作卡片，1人记录每一步范围变化，2人检查； 3. 完成后，按步骤展示查找过程并讲解。 师巡视：指导小组操作，重点提示“有序前提、找中间、缩一半”，帮助有困难的小组梳理步骤。 学生活动：小组合作模拟二分查找，完成后代表展示。 小组代表展示： 1. 原始有序数据：「2、4、6、8、10、12、14、16、18」，中间数10； 1. 第1步：12>10→去掉前一半，剩余「12、14、16、18」； 1. 第2步：剩余数据中间数14，12<14→去掉后一半，剩余「12」； 1. 第3步：找到目标数12，结束！ 生说：“二分查找真的很快，只找了2次就找到了，比顺序查找快太多了！” 2. 小组任务二：分块查找模拟（无序数据） 教师活动：发放无序数字卡片「7、1、5、3、9、2、8、4、6」，目标数8，任务要求： 1. 小组合作，先把数据分成3块（每块3个），再用分块查找法找目标数8； 2. 分工：1人分块，1人判断块范围，1人块内查找，1人检查； 3. 完成后，按“分块→找块→块内查找”的顺序展示过程并讲解。 师巡视：指导小组合理分块，提示“分块数量均匀、先筛块再找数”，帮助有困难的小组。 学生活动：小组合作模拟分块查找，完成后代表展示。 小组代表展示： 1. 原始无序数据：「7、1、5、3、9、2、8、4、6」； 1. 分块：第1块「7、1、5」；第2块「3、9、2」；第3块「8、4、6」； 1. 第1步：判断8在第3块； 1. 第2步：第3块顺序查找→8（是）→找到目标数8，结束！ 生说：“分块查找把大堆数据分成小块，先找对块，再找数，比一个个找全部数据快多了！” 3. 数字化模拟：教材实操演示 教师活动：演示教材课文“二分查找+分块查找模拟软件”实操（贴合教材截图）： 1. 有序数据模拟二分查找：输入有序数字，软件自动演示对半拆分、缩围过程； 2. 无序数据模拟分块查找：输入无序数字，软件自动分块、筛块、块内查找； 3. 对比两种算法的查找次数，直观感受效率差异。 师问：“软件模拟的两种算法，和我们手动卡片模拟的步骤一样吗？哪种算法更快？” 学生活动：观看演示，回答问题。 生答：“步骤完全一样！二分查找最快，分块查找次之，都比顺序查找快很多！” 4. 设计意图 通过“手动卡片模拟+数字化软件模拟”两层实践，贴合教材“动手体验、实操感知”的要求：手动模拟夯实两种算法的步骤，培养动手与逻辑推理能力；数字化模拟直观展示算法的数字化实现，感知分治思想的高效性，落实“数字化学习与创新”素养；小组合作分工明确，培养合作探究能力。 （5） 对比辨析：梳理差异，明确算法选择 1. 两种算法核心对比（教材拓展对比） 教师活动：引导学生对比二分查找与分块查找，完成表格（贴合教材拓展思考）： 对比项 二分查找 分块查找 适用数据 有序数据（从小到大/大到小） 无序数据（杂乱无章） 核心方法 对半拆分、每次缩一半范围 分组分块、先筛块再找数 查找效率 最高（次数最少） 较高（比顺序快） 关键前提 数据必须有序 数据无序、合理分块 师问：“通过对比，我们什么时候用二分查找？什么时候用分块查找？” 学生活动：思考回答。 生答：“数据有序用二分查找，最快；数据无序用分块查找，比顺序查找快！” 2. 易错点提问（贴合教材易混点） 教师活动：出示易错问题，师生互动辨析： 1. 易错1：无序数据可以用二分查找吗？ 生答：“不可以！二分查找必须要有序数据，无序数据用不了！” 1. 易错2：分块查找的块内是用什么方法找？ 生答：“块内是用顺序查找，一个个找，但块很小，所以很快！” 1. 易错3：二分查找和分块查找都比顺序查找快吗？ 生答：“对！都是‘先分再找’，缩小了范围，都比从头到尾的顺序查找快！” 3. 设计意图 针对学生易混淆的知识点设计对比辨析，贴合教材易混点提示，强化对两种算法适用场景、核心方法的理解；通过表格对比，清晰梳理差异，帮助学生建立“按数据特点选算法”的思维，落实“计算思维”素养目标。 （6） 课堂练习：巩固算法，深化理解 教师活动：出示教材配套练习题，学生独立思考后小组核对： 1. 填空题（贴合教材原理）： 1. 二分查找适合____数据，核心是____拆分、缩小范围； 1. 分块查找适合____数据，核心是____分块、块内查找。 2. 实操题（贴合教材案例）： 有序数据「10、20、30、40、50、60、70」，找目标数40，用二分查找写出步骤； 无序数据「9、3、6、1、8、2、7、4、5」，分3块，找目标数7，写出分块和查找步骤。 学生活动：独立完成，举手作答。 生答1：“填空题：有序、对半；无序、分组。” 生答2：“二分查找步骤：中间数40，直接找到； 分块查找：第1块「9、3、6」、第2块「1、8、2」、第3块「7、4、5」；找第3块，块内找到7。” 教师点评：“回答完全正确！大家已经熟练掌握两种高效查找算法的原理、步骤和适用场景，太棒了！” 设计意图 练习紧扣教材知识点，难度层层递进：填空题夯实核心原理，实操题强化步骤应用，帮助学生查漏补缺，深化对两种高效查找算法的理解，贴合新教材“学练结合、学以致用”的教学要求。 （7） 课堂小结 教师活动：引导学生回顾本节课内容，结合教材板书总结： 1. 二分查找：有序数据、对半拆分、缩半范围、效率最高； 2. 分块查找：无序数据、分组分块、先筛块、块内找、效率较高； 3. 核心思想：先分再找、缩小范围、提升效率（分治思想）； 4. 算法选择：有序选二分、无序选分块，按需选择高效算法。 师问：“通过今天的学习，你对高效查找算法有了什么新的认识？” 学生活动：自由发言，分享收获。 生答1：“我知道了二分查找适合有序数据，分块查找适合无序数据，都比顺序查找快！” 生答2：“先分再找的方法真高效，二分查找最快，分块查找也很快，太神奇了！” 生答3：“我学会了用两种高效算法找数据，还能根据数据特点选算法，以后找东西更高效了！” 教师总结：“大家的收获很扎实！今天我们通过类比、模拟、实践，掌握了二分查找和分块查找两种高效算法，理解了‘先分再找’的分治思想。这是我们学习算法的重要一步，后续我们还会学习更多有趣、高效的算法，探索算法的更多奥秘！” 2 学科网（北京）股份有限公司 $