第3章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本類型3.2操作受限的線性表——棧-高中教學(xué)同步《信息技術(shù)-數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》(說(shuō)課稿）（人教-中圖版2019）一、教學(xué)內(nèi)容

本節(jié)課我們將學(xué)習(xí)高中信息技術(shù)-數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教材第3章第2節(jié)“操作受限的線性表——棧”。本節(jié)內(nèi)容主要涵蓋以下知識(shí)點(diǎn)：

1.棧的定義及其特點(diǎn)。

2.棧的基本操作：初始化、入棧、出棧、判斷棧空、獲取棧頂元素。

3.棧的應(yīng)用實(shí)例：括號(hào)匹配、表達(dá)式求值等。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)

本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和算法思維，具體包括：

1.培養(yǎng)學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念，提升對(duì)數(shù)據(jù)組織方式的認(rèn)知能力。

2.通過(guò)棧的學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維和抽象思維能力，增強(qiáng)問(wèn)題解決能力。

3.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用算法解決問(wèn)題的能力，提高對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)中常見(jiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用意識(shí)。三、學(xué)習(xí)者分析

1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，已經(jīng)了解了線性表的基本概念，包括線性表的順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，以及基本的線性表操作，如插入、刪除等。此外，學(xué)生還具備了一定的編程基礎(chǔ)，能夠使用一種或多種編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的算法。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課程通常具有較高興趣，喜歡探索計(jì)算機(jī)科學(xué)中的實(shí)際問(wèn)題。他們?cè)谶壿嬎季S和問(wèn)題解決方面有一定能力，但可能對(duì)抽象概念的理解和復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)存在一定的困難。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的偏好理論學(xué)習(xí)，有的喜歡通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)加深理解。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

-對(duì)棧這種操作受限的線性表的概念理解可能不夠深刻。

-在實(shí)現(xiàn)棧的基本操作時(shí)，可能會(huì)對(duì)遞歸和循環(huán)的理解和運(yùn)用感到困難。

-在算法設(shè)計(jì)中，可能難以把握棧的應(yīng)用場(chǎng)景和解決具體問(wèn)題的策略。

-將棧應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題時(shí)，可能會(huì)遇到算法效率優(yōu)化和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的挑戰(zhàn)。四、教學(xué)方法與策略

1.教學(xué)方法：結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者特點(diǎn)，本節(jié)課將采用講授與案例分析相結(jié)合的方法，輔以討論和項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)。

2.教學(xué)活動(dòng)：將以案例研究的形式，引導(dǎo)學(xué)生探討棧在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用，如通過(guò)角色扮演模擬棧的操作過(guò)程，以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)棧的算法。

3.教學(xué)媒體：利用PPT展示棧的動(dòng)態(tài)操作過(guò)程，以及使用在線編程平臺(tái)讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐棧的創(chuàng)建和操作，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受和實(shí)踐能力。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程

1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括棧的概念和操作的PPT，以及相關(guān)的算法視頻。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：設(shè)計(jì)問(wèn)題如“棧與隊(duì)列的區(qū)別是什么？”“棧的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景有哪些？”等，引導(dǎo)學(xué)生思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)在線平臺(tái)的預(yù)習(xí)反饋功能，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生自主觀看視頻和閱讀PPT，理解棧的基本概念。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：針對(duì)設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行思考，記錄下自己的理解和疑問(wèn)。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生在平臺(tái)上提交思維導(dǎo)圖或預(yù)習(xí)筆記。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源的共享和預(yù)習(xí)監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前構(gòu)建棧的知識(shí)框架，為課堂深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)生活中的棧應(yīng)用案例，如瀏覽器后退功能，引入新課。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解棧的原理，結(jié)合代碼示例演示棧的操作。

-組織課堂活動(dòng)：分組討論棧的應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)行角色扮演模擬棧操作。

-解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)進(jìn)行解答，指導(dǎo)學(xué)生理解棧的用法。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽(tīng)講并思考：學(xué)生聽(tīng)講并跟隨老師的思路思考問(wèn)題。

-參與課堂活動(dòng)：學(xué)生參與討論和角色扮演，加深對(duì)棧的理解。

-提問(wèn)與討論：學(xué)生在討論中提出問(wèn)題，與同學(xué)和老師交流。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：詳細(xì)講解棧的原理和操作。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)小組活動(dòng)，實(shí)踐棧的操作。

-合作學(xué)習(xí)法：促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解棧的特性和操作，掌握棧的應(yīng)用。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：布置實(shí)現(xiàn)棧操作的編程作業(yè)，鞏固課堂所學(xué)。

-提供拓展資源：提供棧的高級(jí)應(yīng)用案例，如表達(dá)式求值等，供學(xué)生自學(xué)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：批改作業(yè)，提供反饋，指出學(xué)生的不足和改進(jìn)方向。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：學(xué)生獨(dú)立完成編程作業(yè)，加深對(duì)棧的理解。

-拓展學(xué)習(xí)：利用提供的資源進(jìn)行自學(xué)，拓寬知識(shí)面。

-反思總結(jié)：學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反思，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我反思和總結(jié)。

作用與目的：

-鞏固和拓展學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識(shí)，提高學(xué)生的編程能力和問(wèn)題解決能力。

-培養(yǎng)學(xué)生的自我監(jiān)控和反思能力，促進(jìn)學(xué)習(xí)的可持續(xù)發(fā)展。六、教學(xué)資源拓展

拓展資源：

1.棧與隊(duì)列的比較：提供一份詳細(xì)的文檔，對(duì)比棧和隊(duì)列這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、用途和操作方式，幫助學(xué)生更深入地理解它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。

2.棧的應(yīng)用案例：收集一些實(shí)際的棧應(yīng)用案例，如表達(dá)式求值、括號(hào)匹配、遞歸算法的消除等，讓學(xué)生了解棧在實(shí)際編程中的應(yīng)用。

3.棧的算法實(shí)現(xiàn)：提供不同編程語(yǔ)言中棧的算法實(shí)現(xiàn)代碼，包括順序棧和鏈棧的實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生通過(guò)閱讀和對(duì)比，理解不同實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)劣。

4.棧的動(dòng)畫演示：制作或收集棧操作的動(dòng)畫演示，如入棧、出棧等操作，幫助學(xué)生直觀地理解棧的工作原理。

5.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)典書籍：推薦幾本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的經(jīng)典書籍，如《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》、《算法導(dǎo)論》等，供學(xué)有余力的學(xué)生深入閱讀。

拓展建議：

1.深入研究棧的特性：鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)查閱資料，深入研究棧的特性，如后進(jìn)先出的特點(diǎn)，以及如何利用這一特性解決實(shí)際問(wèn)題。

2.編程實(shí)踐：建議學(xué)生在課后嘗試自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧，并使用該棧解決至少一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，如編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算器程序，使用棧來(lái)處理用戶輸入的表達(dá)式。

3.算法競(jìng)賽題目：推薦學(xué)生嘗試解決一些涉及棧的算法競(jìng)賽題目，如括號(hào)匹配問(wèn)題、表達(dá)式求值問(wèn)題等，這些題目可以在各種在線編程平臺(tái)上找到。

4.閱讀經(jīng)典書籍：對(duì)于對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有濃厚興趣的學(xué)生，建議閱讀推薦的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)典書籍，以拓寬知識(shí)面，加深對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解。

5.參與討論和分享：鼓勵(lì)學(xué)生參與在線論壇或?qū)W習(xí)小組的討論，分享自己在學(xué)習(xí)棧和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)過(guò)程中的心得體會(huì)，以及遇到的問(wèn)題和解決方案。

6.案例分析與總結(jié)：要求學(xué)生選擇一個(gè)感興趣的棧應(yīng)用案例，分析其工作原理和實(shí)現(xiàn)方式，并撰寫總結(jié)報(bào)告，加深對(duì)棧應(yīng)用的理解。

7.探索棧的變體：引導(dǎo)學(xué)生探索棧的變體，如雙端棧、受限棧等，了解它們的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。

8.實(shí)際問(wèn)題解決：鼓勵(lì)學(xué)生將棧應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，例如在開(kāi)發(fā)一個(gè)文本編輯器時(shí)，使用棧來(lái)實(shí)現(xiàn)撤銷和重做的功能。

9.編程語(yǔ)言比較：讓學(xué)生比較不同編程語(yǔ)言中棧的實(shí)現(xiàn)方式和效率，了解不同語(yǔ)言在處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)的差異。

10.繼續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：提醒學(xué)生，棧只是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)部分，鼓勵(lì)他們繼續(xù)學(xué)習(xí)其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如隊(duì)列、鏈表、樹(shù)、圖等，以便構(gòu)建完整的知識(shí)體系。七、板書設(shè)計(jì)

①棧的定義與特點(diǎn)

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：棧的定義、棧的特點(diǎn)（后進(jìn)先