3.2 数据与结构（第2课时）导学案-2026-2027学年教科版高中信息技术必修一

该高中信息技术导学案聚焦“数据与结构”中的树与图知识，通过快递配送情境引导学生探究。先以“连点成树”任务构建树结构概念，再通过“连线成网”任务过渡到图结构，结合生活实例搭建从具体到抽象的学习支架。 导学案设计个人独立与小组合作探究活动，涵盖概念理解、生活举例、对比分析及路线规划实践，培养计算思维与数字化学习能力。习题注重情境化与实践性，助力学生提升信息意识，掌握数据结构在实际问题中的应用方法。

3.2 数据与结构导学案 第2课时：探究快递配送过程——树与图 探究活动三：探究树结构（个人独立完成） 任务4：连点成树 根据教材第60页图3.2.5“快件派送线路图”，将下列节点用线连接起来，形成一个树结构。 派送点 学生A 学生B 住户A 快件1 快件2 快件3 （提示：派送点 → 学生A → 快件1、快件2；派送点 → 学生B → 快件3；派送点 → 住户A） 请在下方连线： 派送点 / | \ ____ ____ ____ / | \ ____ ____ ____ / \ | | ____ ____ ____ ____ 连线完成后观察：这个图形像什么？______ 树结构的概念：树结构是一种“”结构，数据元素之间存在“”的层次关系。 · 最顶端的节点称为：______ · 上下层相邻节点之间的关系：______ 和 ______ · 根节点下的分支称为：______ 任务5：生活中的树结构 列举3个生活中可以用树结构描述的场景： ① ______ ② ______ ③ ______ 拓展：二叉树 二叉树是一种特殊的树结构，每个节点最多有______个子树。观察下面的二叉树示意图，在空格中填写A、B、C三个节点的子节点： A / \ B C / \ D E A的子节点：______ B的子节点：______ C的子节点：______ 探究活动四：探究图结构（小组合作完成） 任务6：连线成网 观察教材第62页图3.2.8“城市间物流网络图”，将下列城市连接起来，形成图结构。 岳阳 长沙 南京 扬州 南通 泰州 （提示：岳阳-长沙，岳阳-扬州，长沙-南京，长沙-扬州，南京-扬州，南京-南通，扬州-南通，扬州-泰州，南通-泰州） 请在下方连线： 岳阳 —— 长沙 南京 | | / \ | | / \ 扬州 —— 南通 —— 泰州 连线完成后观察：这个图形与树结构有什么不同？______ 图结构的概念：图结构是一种“”结构，数据元素之间存在“”的网状关系。 · 图中的节点称为：______ · 节点之间的连线称为：______ · 边有方向的图称为：______图；边无方向的图称为：______图 任务7：树与图大比拼（小组讨论完成） 对比维度 树结构（Tree） 图结构（Graph） 数据节点关系 ______ ______ 是否有环路 ______ ______ 生活应用举例 ______ ______ 图形特征（画简图） ______ ______ 探究活动五：综合应用——规划取快递最快路线（小组合作完成） 任务8：帮小明规划路线 小明家附近有三个快递门店：A、B、C，需分别取三个包裹。各门店之间的距离（单位：百米）如下图所示： A / \ 5/ \4 / \ 家——3——B | | |6 |2 | | C——7——D（家） （注：图中D即为“家”的位置，为了方便表示将家作为一个节点） 实际情境图： A门店 / \ 5百米 4百米 / \ 家（出发）——3百米——B门店 | | 6百米 2百米 | | C门店——7百米——D（回到家） 任务要求：小明从家出发，需要去A、B、C三个门店各取一个包裹，最后回到家中。请帮他找出总距离最短的取件路线。 步骤1：枚举所有可能的取件顺序 三个门店共有 ______ 种取件顺序，请列出所有方案： 方案编号 取件顺序 计算总距离 总距离（百米） ① 家→A→B→C→家 ______ ______ ② 家→A→C→B→家 ______ ______ ③ ______ ______ ______ ④ ______ ______ ______ ⑤ ______ ______ ______ ⑥ ______ ______ ______ 步骤2：找出最优方案 最短路线是：______ 最短总距离为：______百米 = ______米 步骤3：思维提升 如果将所有可能的取件顺序展开成一棵“决策树”，每个分支代表一个选择，这体现了“______”的思想方法。（提示：数据结构之间的转换） 四、知识总结区 本课知识思维导图（请补充完整） 核心结论 数据结构 = ______ + ______ 五、课后巩固区 1. 选择题 （1）以下数据中，属于浮点数类型的是（ ） A. "3.14" B. 3.14 C. 3 D. True （2）队列结构的特点是（ ） A. 先进后出 B. 先进先出 C. 后进先出 D. 随机出 （3）以下哪个不是图结构的术语？（ ） A. 顶点 B. 边 C. 根节点 D. 有向图 （4）家谱最适合用哪种数据结构来描述？（ ） A. 队列 B. 树结构 C. 图结构 D. 列表 （5）全国铁路交通网最适合用哪种数据结构来描述？（ ） A. 队列 B. 树结构 C. 图结构 D. 字符串 2. 编程实践（选做） 修改课堂上的订单处理程序，增加以下功能： · 显示当前队列中所有订单编号 · 支持“查看队首订单”（不出队）的操作（提示：用索引访问） 3. 拓展思考 快递公司的配送中心每天要处理成千上万个包裹，请思考： · 如果每个包裹都要按“先到先送”的顺序配送，用哪种数据结构组织最合适？ · 如果要为一位快递员规划一条经过所有派送点的最短路线，用哪种数据结构建模最合适？ · 好的数据结构设计能为物流公司带来哪些好处？（从效率、成本、环保等角度思考） 六、学习评价表 请根据真实情况，在对应栏位打“√”： 评价维度 评价内容 优秀 良好 待加强 信息意识 能从生活情境中识别数据及其类型 计算思维 理解队列、树、图三种结构的特点并能区分 计算思维 能用Python代码实现队列的基本操作 数字化学习 能利用Python和图示工具辅助学习 信息社会责任 能说出数据结构对信息系统效率的影响 合作交流 在小组讨论中积极参与、贡献想法 本节课我的最大收获：______ 我还想进一步了解：______ 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.2 数据与结构导学案 【第2课时】探究快递配送过程——树与图 探究活动三：探究树结构（个人独立完成） 任务4：连点成树 派送点（根节点） / | \ 学生A 学生B 住户A / \ | 快件1 快件2 快件3 连线完成后观察：这个图形像什么？一棵倒置的树 树结构的概念：树结构是一种“非线性”结构，数据元素之间存在“一对多”的层次关系。 • 最顶端的节点称为：根节点 • 上下层相邻节点之间的关系：父节点 和 子节点 • 根节点下的分支称为：子树 任务5：生活中的树结构 （以下答案仅供参考，学生言之成理即可） ① 家谱（家族关系树） ② 学校的组织架构（校长→年级主任→班主任→学生） ③ 图书馆的图书分类目录（总类→大类→小类→具体书目） 拓展：二叉树 二叉树是一种特殊的树结构，每个节点最多有__2__个子树。观察下面的二叉树示意图： A / \ B C / \ D E A的子节点：__B、C__ B的子节点：__D、E__ C的子节点：__（无，即空）__ 探究活动四：探究图结构（小组合作完成） 任务6：连线成网 岳阳 —— 长沙 —— 南京 | | / \ | | / \ 扬州 —— 南通 —— 泰州 连线完成后观察：这个图形与树结构有什么不同？图结构形成了环路（如长沙—南京—南通—扬州—长沙构成一个环），而树结构没有环路。 图结构的概念：图结构是一种“非线性”结构，数据元素之间存在“多对多”的网状关系。 • 图中的节点称为：顶点（Vertex） • 节点之间的连线称为：边（Edge） • 边有方向的图称为：_有向__图；边无方向的图称为：__无向__图 任务7：树与图大比拼 对比维度 树结构（Tree） 图结构（Graph） 数据节点关系 一对多 多对多 是否有环路 无环路 可以有环路 生活应用举例 家谱、组织架构、快递派送 铁路交通网、社交网络 图形特征 见下方① 见下方② 1 树结构简图示例： A / \ B C （分支状，无环） 2 图结构简图示例： A—B / \ C—D （网状，有环） 探究活动五：综合应用——规划取快递最快路线（小组合作完成） 任务8：帮小明规划路线 步骤1：枚举所有可能的取件顺序 三个门店共有 6 种取件顺序 方案编号 取件顺序 计算总距离 总距离（百米） ① 家→A→B→C→家 5 + 3 + 2 + 7 = 17 17 ② 家→A→C→B→家 5 + 4 + 2 + 3 = 14 14 ③ 家→B→A→C→家 3 + 5 + 4 + 7 = 19 19 ④ 家→B→C→A→家 3 + 2 + 4 + 5 = 14 14 ⑤ 家→C→A→B→家 6 + 4 + 3 + 2 = 15 15 ⑥ 家→C→B→A→家 6 + 2 + 3 + 5 = 16 16 *注：距离数据根据图中标注计算： • 家→A = 5，A→B = 3，B→C = 2，C→家 = 7 • 家→A = 5，A→C = 4，C→B = 2，B→家 = 3 • 家→B = 3，B→A = 5，A→C = 4，C→家 = 7 • 家→B = 3，B→C = 2，C→A = 4，A→家 = 5 • 家→C = 6，C→A = 4，A→B = 3，B→家 = 3 • 家→C = 6，C→B = 2，B→A = 5，A→家 = 5* 步骤2：找出最优方案 最短路线是：家→A→C→B→家 或 家→B→C→A→家（两条路线并列最短） 最短总距离为：__14__百米 = __1400__米 步骤3：思维提升 如果将所有可能的取件顺序展开成一棵“决策树”，每个分支代表一个选择，这体现了“图转树”的思想方法。 3、 知识总结区 本课知识思维导图（补充完整） （简单类型：int、float、str、bool；复合类型：list、tuple、set、dict） 核心结论 数据结构 = 数据 + 数据之间的关系 4、 课后巩固区 1. 选择题 （1）以下数据中，属于浮点数类型的是（ B ） A. "3.14" B. 3.14 C. 3 D. True （2）队列结构的特点是（ B ） A. 先进后出 B. 先进先出 C. 后进先出 D. 随机出 （3）以下哪个不是图结构的术语？（ C ） A. 顶点 B. 边 C. 根节点 D. 有向图 （4）家谱最适合用哪种数据结构来描述？（ B ） A. 队列 B. 树结构 C. 图结构 D. 列表 （5）全国铁路交通网最适合用哪种数据结构来描述？（ C ） A. 队列 B. 树结构 C. 图结构 D. 字符串 2. 编程实践 · 修改课堂上的订单处理程序，增加以下功能： 参考代码 —— 增加“查看全部订单”和“查看队首”功能 order_queue = [] while True: print(" 当前待处理订单数：", len(order_queue)) choice = input("1-新增订单 2-处理订单 3-查看全部 4-查看队首 5-退出：") if choice == '1': order_id = input("请输入订单编号：") order_queue.append(order_id) print(f"订单{order_id}已加入队列") elif choice == '2': if len(order_queue) == 0: print("队列为空，无订单可处理") else: processed = order_queue.pop(0) print(f"正在处理订单：{processed}") elif choice == '3': print("当前队列中的订单：", order_queue) elif choice == '4': if len(order_queue) == 0: print("队列为空") else: print("队首订单为：", order_queue[0]) # 索引访问，不删除 elif choice == '5': print("程序结束") break 2. 拓展思考 （以下为参考答案要点，学生言之成理即可） • 如果每个包裹都要按“先到先送”的顺序配送，用哪种数据结构组织最合适？ 队列（Queue），因为先到的包裹先配送，符合FIFO原则。 • 如果要为一位快递员规划一条经过所有派送点的最短路线，用哪种数据结构建模最合适？ 图结构（Graph），因为派送点之间可能存在多条路径，需要计算最优路线（类似旅行商问题）。 • 好的数据结构设计能为物流公司带来哪些好处？ ①提高配送效率，缩短配送时间；②降低运输成本（油耗、人力）；③减少碳排放，有利于环保；④提升客户满意度。 学科网（北京）股份有限公司 $