任务2.2 计算碳减排指标——各类运算符(1.算术、关系、赋值与位运算符)（教案）《程序设计基础 ——Python》（高等教育出版社）【上好课】

《程序设计基础——Python》（高等教育出版社）教案 课 题 任务2.2 计算碳减排指标——各类运算符（算术、关系、赋值与位运算符） 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本任务选自高等教育出版社《程序设计基础——Python》，是项目2中的第二个任务。上一个任务解决了数据“存放在哪里”的问题，本任务解决“怎么算”的问题，内容分为三个部分：算术运算符（+、-、*、/、//、%、**）与关系运算符（==、!=、>、<、>=、<=）；赋值运算符，包括基础赋值“=”和+=、-=、*=、/=、//=、%=、**=七种复合赋值；按位运算符&、|、^、~、<<、>>。任务以“计算碳减排指标”为情境，要用表达式算出垃圾总重量、单类垃圾占比和碳减排量。运算符是程序表达计算的唯一手段。后续选择结构要用关系运算符写判断条件，循环结构要用复合赋值做累加，本任务把运算符的写法和规则讲清楚，学生才能在后面的任务里把条件表达式和累加语句写对，因此本任务在项目中起运算基础的作用。 学情分析 授课对象已经能定义变量、用print()查看运行结果，对加减乘除有生活经验；四类垃圾重量在上一任务中已经存进变量，本节课可以直接拿来算，情境是连续的。 学生的困难主要集中在细节上。多数人会把数学里的写法直接照搬到程序里，遇到15 // 2这类整除就凭感觉取舍；“=”和“==”分不清，写判断条件时容易漏一个等号；按位运算符要先把十进制换成二进制再逐位计算，学生在进制换算上还不熟练，往往只背结论、不会推过程；对表达式结果是什么类型也缺少预判，写占比时容易被浮点数结果“意外”到。因此本课宜多用同一个式子的对比演示，让学生先写出表达式、运行、再用type()看类型，用运行结果验证自己的判断；按位运算至少带着全班手算两个例子，把“十进制—二进制”的换算过程完整走一遍。 学习目标 知识目标： 能说出算术、关系、赋值、按位四类运算符的功能与典型写法，知道除法与整除在结果类型上的区别。 技能目标： 能运用四类运算符构建表达式，完成垃圾总重量、单类垃圾占比、碳减排量等指标计算。 情感目标： 在数据存储到数据运算的提升中，体会节能减排的环保责任与精益求精的计算态度。 学习重难点 重点： · 算术运算符与关系运算符的用法；“/”“//”“%”三个符号的区别； · 复合赋值的等价形式；按位与、按位或、按位异或、取反、移位的运算规则。 难点： · 理解整数除法向下取整和取模的结果符号； · 区分赋值号“=”与关系运算符“==”； · 按位运算需要先转成二进制再逐位计算，理解取反公式~x = -x-1的由来。 教学方法 案例分析、讲授法、任务驱动法、小组讨论法、上机实践法 课前准备 1.查找相应网站资料，准备碳减排指标计算案例，课堂演示使用。 2.制作算术与关系运算符、赋值运算符、按位运算符三段演示课件和教学微视频，编写课堂任务单及随堂练习。 3.课前调试碳减排指标计算的示例代码，检查机房PyCharm环境，确认Python解释器可正常运行。 4.学生课前预习教材本任务内容，完成课前自学任务。 教学媒体 电子课件、教学微视频、PyCharm开发环境、机房广播教学系统 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 【课程导入】 1.接着上一个任务的数据往下讲：四类垃圾重量已经存进变量，可回收物2.5千克、厨余垃圾3.0千克、有害垃圾0.5千克、其他垃圾1.0千克。提问：重量已经有了，要把它们加起来得到垃圾总重量、再算出可回收物占多少，程序靠什么来完成？ 2.由学生的回答指出：存储解决的是“数据放在哪里”，计算要靠运算符。随后出示一组对比：15 / 2的结果是7.5，而15 // 2的结果是7。提问：同样的两个数，结果为什么不一样？引出课题：计算碳减排指标——各类运算符（算术、关系、赋值与位运算符）。 3.下发课堂任务单，逐条解读本节课的学习目标：①能说出算术、关系、赋值、按位四类运算符的功能和写法；②会用它们写出垃圾总重量、单类垃圾占比、碳减排量的表达式，并能说清除法与整除在结果类型上的区别；③结合碳减排指标的计算，体会计算结果与节能减排的联系，养成算之前先想清结果类型的习惯。最后点出本节课的重点和难点。 【新知识传授】 1.播放教学微视频：算术与关系运算符、赋值运算符、按位运算符三段实操演示。 2.梳理本节课的三个知识模块：算术运算符与关系运算符、赋值与复合赋值运算符、按位运算符。 【练一练】 提问：①Python里的加法除了数值求和，还能对字符串做什么？②判断两个值是否相等要用几个等号，关系运算的结果又是什么类型？③想只取商的整数部分，应该用哪个符号，它和普通除法在结果上有什么区别？④x += 2等价于哪一条语句？ 1.接收课堂任务单，对照任务单了解本节课的学习目标。 2.回顾上一任务定义的四类垃圾重量变量，说出这些数据各是什么类型。 3.观看教学微视频，观察四类运算符的写法和对应的运算结果。 4.回答问题，对“同样的两个数结果为什么不一样”说出自己的猜想。 5.明确本节课要解决的三个问题，带着任务进入后续学习。 1.承接上一任务的变量往下讲，学生手里的数据可以直接拿来算，情境连续，不必另起炉灶。 2.用15 / 2与15 // 2的对比制造认知冲突，比直接讲规则更容易让学生记住差别。 3.通过任务单落实学习目标，学生事先知道要学什么、学到什么程度。 活动二： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 1.模块一 算术运算符与关系运算符。 ①算术运算符：+用于数值求和，也可以对字符串做拼接；-减法；*数值相乘，也可以重复字符串；/除法；//整除；%取模；**幂运算。逐个说明写法，并配上课堂示例。 ②重点区分“/”“//”“%”：除法“/”的结果始终是浮点数；整除“//”是向下取整，不是舍去小数部分；取模“%”求余数。用15 / 2得7.5、15 // 2得7、15 // -2得-8、-7 % 3得2说明。 ③混合运算：只要有一个操作数是浮点数，结果就是浮点数。 ④关系运算符：==、!=、>、<、>=、<=，比较的结果是True或False；字符串比较按ASCII值逐位比较。提醒学生，判断相等是两个等号，一个等号是赋值。 【练一练】 1.单选题：执行print(15 // -2)的输出结果是（　）。A. -7.5　B. -7　C. -8　D. 8 2.填空题：print(15 / 2)输出________，print(15 % 2)输出________。 3.简答题：为什么15 / 2和15 // 2的结果不一样？ 1.认真听讲，在草稿纸上记录四类运算符的写法，把“/”“//”“%”三个符号的区别单独列出来。 2.独立完成书面习题，完成后与同桌交换核对答案，重点核对整除的取整方向。 3.对15 // -2为什么得-8这类地方想不通，主动举手向教师请教。 4.整理课堂笔记，把算术运算符和关系运算符整理成一张对照表。 1.把三个容易混的符号放在一起对比讲解，学生记住的是差别，而不是孤立的规则。 2.随堂习题与课件例题对应，当堂检测取整方向和结果类型的掌握情况。 3.同桌互查能够暴露共性问题，便于教师调整后面的讲课节奏。 活动三： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 1.模块二 赋值与复合赋值运算符。基础赋值“=”把右侧的值赋给左侧变量；复合赋值运算符有+=、-=、*=、/=、//=、%=、**=，x += 2等价于x = x + 2，其余同理。提醒两点：复合赋值是先取变量原来的值再运算；变量必须先创建才能使用复合赋值，否则程序报错。结合指标计算说明分工——基础赋值负责初始化，如total = 0，复合赋值负责累加。 2.模块三 按位运算符。按位运算符会先把十进制数转成二进制，再逐位运算。&按位与，对应位都为1结果才为1；|按位或，至少一位为1结果就为1；^按位异或，对应位不同结果为1；~按位取反，是补码取反，满足~x = -x-1；<<左移，x << n等于x乘2的n次方；>>右移，右移n位左侧补符号位，相当于除以2的n次方后取整。以x = 6、y = 3为例板书演算一遍：6 & 3得2、6 | 3得7、6 ^ 3得5、~6得-7、6 << 1得12、6 >> 1得3。同时说明按位运算符多用于权限标志、开关状态这类需要按位控制数据的场合，本课的指标计算用不到，知道写法和运算规则即可。 3.布置小组实操任务。 ①小组分工手绘四类运算符的梳理草图，把算术、关系、赋值、按位运算符的写法和用法分栏列出；再填写“碳减排指标”表达式整理表，写出垃圾总重量、四类垃圾占比、碳减排量的表达式。 ②上机实操：在PyCharm中用基础赋值写入四类垃圾重量和碳减排系数2.0，用type()查看类型；写总重量表达式，再改用+=累加改写一遍，比较两种写法的差别；写四条占比表达式，观察结果类型；用关系运算符比较单类垃圾重量与总重量，观察比较结果；任取两个整数完成六种按位运算。 ③小组小型辩论：写累加语句，是直接写total = total + x，还是用total += x。 4.机房巡视各组，指导运算符梳理草图和表达式整理表的填写、PyCharm实操，解答整除取整、结果类型、按位运算方面的疑问，监督小组实操进度，鼓励小组之间交流排错经验。 【练一练】 小组交流作答：①判断两个数值是否相等，应该用哪个运算符？②执行a = 5; b = a; a += 2之后，变量b的值是多少？为什么？③按位取反~x满足什么公式？6和3做按位与得到几？ 1.四人一组分工，完成运算符梳理草图绘制、表达式整理表填写、PyCharm上机实操和辩论材料整理。 2.组内交流练一练的答案，统一发言思路。 3.上机操作：写入四类垃圾重量与碳减排系数并查看类型；写出总重量与占比表达式；用复合赋值改写累加部分；用关系运算符比较单类垃圾重量与总重量；对两个整数做&、|、^、~、<<、>>六种运算，把十进制和二进制对照着写在练习本上。 4.推选代表上台展示运算符梳理草图和表达式整理表，演示关键代码的运行结果，分享辩论结论，并记录其他小组的不同看法。 5.整除取整、按位运算遇到算不对或报错，先自行排查，解决不了再向教师求助。 1.四类运算符集中在一次课里出现，学生容易混，先让各小组用手绘草图把写法和用法分栏摆开，边整理边对照。 2.表达式整理表把运算符和三类指标的计算一一对应，学生填完就知道每个运算符在业务里做什么用。 3.落实本课核心知识：四类运算符的写法，“/”“//”“%”的区别，复合赋值的等价形式，按位与、或、异或、取反、移位的规则。 4.通过两种累加写法的对比和小组辩论，让学生认识到复合赋值更简洁、更不容易写错。 5.要求把十进制和二进制对照着写出来，学生要自己走一遍换算过程，不能只背结论。 6.在碳减排指标的计算中验证并巩固本课知识，形成用表达式描述业务计算的能力。 活动四： 巩固练习 素质提升 【知识点总结】 1.梳理本节课的知识脉络：算术运算符及“/”“//”“%”的区别；关系运算符与字符比较；赋值运算符与复合赋值；按位运算符与进制的对应关系；混合运算的结果类型规则；碳减排指标的计算表达式。 2.点评各组绘制的运算符梳理草图和填写的表达式整理表，指出几处高频易错点：把“//”当成四舍五入或者直接舍去小数部分，负数整除算错；普通除法和整除用混；把赋值号“=”当成判断相等；对不存在的变量使用复合赋值，复合赋值的等价形式理解错；把按位运算符和算术运算符混用；混合运算中漏考虑浮点数，结果类型和预期不一样；做按位运算不换算二进制，直接按十进制猜结果，把~x的结果写成-x。 3.布置课后作业：制作本课思维导图，梳理算术、关系、赋值、按位四类运算符的用法和易错点，并完成课件配套练习题；拓展任务，模拟家庭一天的垃圾分类统计，写入四类垃圾重量与碳减排系数，用表达式算出垃圾总重量、可回收物占比和碳减排量，再用复合赋值改写其中的累加部分，并写出每个表达式的结果类型。 【分组讨论】 讨论话题：结合碳减排指标的计算，说一说编写运算表达式时把赋值号“=”和判断相等“==”分清楚，对程序的正确性有什么意义？要算出垃圾总重量、四类垃圾占比和碳减排量，各需要哪些运算符？占比算式里要“×100%”，这个百分号能用取模的“%”吗？ 组织各小组汇报运算符方案，引导学生说明每个表达式的结果类型，并比较写法混乱与写法规范两种情况下调试排错的效率差异。 1.跟随教师复盘全部知识点，补充运算符梳理草图和课堂笔记，标记本节课的易错点。 2.小组之间交换课堂习题互相核对纠错；听取小组成果点评，修正草图、表达式和概念理解中的错误。 3.围绕讨论话题分组研讨，分别写出三类指标的表达式，说明用到的运算符和结果类型；比较写法混乱与写法规范两种情况下调试排错的效率差异，整理小组的分析结论。 4.记录课后作业，安排完成顺序。 5.课后独立完成思维导图、配套练习和家庭垃圾分类统计的拓展编程任务。 1.当堂复盘把四类运算符和指标计算串成一条线，完成知识检测与巩固。 2.针对高频错误逐条纠正，扭转学生“照着数学写法写”“符号看着眼熟就直接用”的习惯。 3.借碳减排指标的计算展开讨论，把运算符知识落到真实业务上，同时让学生体会计算结果与节能减排的联系。 4.思维导图、运算符梳理草图、表达式整理表、PyCharm上机实操几项任务覆盖课件各教学板块，为后续学习中写条件表达式和累加运算做准备。 5.通过对比规范表达式和随意写法在排错时的差别，让学生养成写表达式前先想清运算对象和结果类型的习惯。 课堂小结 作业布置 课堂小结 作业布置 1.绘制本课思维导图，梳理算术、关系、赋值、按位四类运算符的用法和常见错误。 2.完成课件配套练习题。 3.拓展任务：模拟家庭一天的垃圾分类统计，定义四类垃圾重量与碳减排系数，用表达式算出垃圾总重量、可回收物占比和碳减排量，再用复合赋值改写其中的累加部分，并写出每个表达式的结果类型。 板书设计 任务2.2 计算碳减排指标——各类运算符 一、算术运算符 　+ 求和／字符串拼接　- 相减　* 相乘／字符串重复　** 幂运算 　/ 除法：结果始终为浮点数　　15 / 2 = 7.5 　// 整除：向下取整　　15 // 2 = 7　15 // -2 = -8 　% 取模：求余数　　-7 % 3 = 2 　混合运算：只要有一个操作数是浮点数，结果就是浮点数 二、关系运算符 　==、!=、>、<、>=、<=，结果只有True和False 　字符比较按ASCII值；提醒：==判断相等，=是赋值 三、赋值运算符 　= 基础赋值（初始化）；+=、-=、*=、/=、//=、%=、**= 复合赋值（累加） 　x += 2 等价于 x = x + 2；变量必须先创建 四、按位运算符（先转二进制，再逐位运算） 　& 与　| 或　^ 异或　~ 取反（~x = -x-1）　<< 左移　>> 右移 　x = 6、y = 3：6 & 3 = 2　6 | 3 = 7　6 ^ 3 = 5　~6 = -7　6 << 1 = 12　6 >> 1 = 3 五、碳减排指标 　垃圾总重量 = 四类垃圾重量之和 　单类垃圾占比 = 单类重量 / 总重量 × 100% 　碳减排量 = 可回收物重量 × 2.0（碳减排系数） 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $