小学《人工智能编程》课程教案
第15讲 藏在文字中的秘密
1.教学内容分析
本节内容首先情境带入，引出循环结构的知识内容；随后，以Python编程软件为辅助，讲解For循环遍历和基本while循环；之后，开展实践任务，以发现文字秘密为例，熟悉循环结构的使用方法；然后，思维拓展，讲解空格的使用规范等知识，最后，能力提升，通过Python编程设计解答牛吃草问题。
2.学习者分析
1.学生具有一定的Python编程语言基础；
2.学生对for循环结构有一定的基础认识；
3.学生具备一定的逻辑推理能力，知识迁移能力，对人工智能的技术有较强的学习兴趣。
3.学习目标确定
1.知识与技能：
①掌握通过 for 循环遍历字符串的编程方法；
②了解基本的while结构，掌握其编程应用方法；
③学生能够了解空格的使用方法。
2.过程与方法：
①通过学习循环结构，体会Python编程的循环结构的应用；
②通过项目的编程练习，培养学生设计能力和举一反三的能力。
3.情感态度与价值观：
①养成自主学习、自主探究的能力；
②培养发现问题、解决问题的探究能力；
③通过对项目的讨论、分析、制作等活动，培养严密的逻辑思维能力。
4.教学重点难点
教学重点：1.掌握for 循环遍历字符串的编程应用；
2.掌握while循环结构的应用；
教学难点：1.综合应用循环结构进行程序设计；
2.灵活运用软件完成项目的制作。
5.教学流程图
情境导入
原理讲解
项目制作
思维拓展
展示小结
能力提升
6.教学活动
环节一：（情境导入）5min |
教学活动1 1.教师讲授情境故事，设置悬念，吸引学生兴趣；（教师播放PPT） 教师：“网络爬虫是一个自动提取网页内容的程序。它的主要用途是为搜索引擎从互联网上下载页数据，是搜索引擎的重要组成。现在，网络爬虫也是大数据分析系统获取源头数据的重要工具。工作时，爬虫从一个或若干初始网页的URL开始，获得初始网页上的URL，在抓取网页的过程中，不断从当前页面上抽取新的URL放入队列，这样不断地在互联网上抓取数据。所有被爬虫抓取的网页将会被系统存储，进行一定的分析、过滤，并建立索引，以便之后的查询和检索。小楷对网络信息的获取和后续的大数据分析技术很感兴趣，开始关注文本分析的实现方法，尝试针对生活中的问题进行编程解决。同学们，你们想不想了解网络爬虫是怎样获取信息的呢？” 学生聆听情境故事，积极回应老师，对如何获取信息产生兴趣； 教师：“好的，同学们，我们一起去学习一下利用Python编程如何获取信息吧！今天我们的学习将分成三个模块，第一个模块，认识for循环遍历编程方法和基本while循环；第二个模块，一起完成发现文字秘密的实践任务；第三个模块，思维拓展，学习空格的使用规范等知识。” 学生聆听教师讲授。 |
活动意图说明： 通过情境故事吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，导入本节课的内容----藏在文字中的秘密 |
环节二：（原理讲解）20min |
教学活动2 1.教师讲解for 循环遍历字符串知识内容，并进行操作演示； 教师：“Python中利用for循环来遍历字符串的方式有四种：（1）直接进行遍历，直接使用基本的in循环结构，依序号来遍历字符串。代码示例如图：（2）利用下标进行遍历，利用Python的内置函数enumerate（）列举出字符串序列的序号。enumerate()函数的用法如下：调用格式：enumerate(sequence, [start=0]) 功能：返回枚举对象；接口参数：sequence，一个序列、迭代器或其他支持迭代对象。start，下标起始位置。利用enumerate（）函数进行遍历字符串的示例程序如图：（3）利用range进行遍历，利用Python的内置函数range （）列举出字符串序列的序号；range ()函数的用法如下：调用格式：range(start, stop[, step]) 功能：返回枚举对象，接口参数：Start：计数从start 开始。默认是从 0 开始。例如range（5）等价于range(0,5)。End：计数到end结束，但不包括end。例如： range(0,5)是[0, 1, 2, 3, 4]，不包括5。step：步长，默认为1。例如： range(0,5) 等价于range(0, 5, 1)，可以将range()和len()函数结合起来，进行遍历字符串，示例程序如图：（4）利用迭代器，利用Python的内置函数iter（）。 iter函数的用法如下：调用格式： iter(object[, sentinel])；功能： 用来生成迭代器，返回迭代对象。接口参数：Object：支持迭代的集合对象。Sentinel：如果传递了第二个参数，则参数 object 必须是一个可调用的对象（如函数），此时， iter 创建了一个迭代器对象，每次调用这个迭代器对象的__next__()方法时，都会调用object。利用iter()函数进行遍历字符串的示例程序如图：接下来做一个使用for循环遍历字符串的编程练习。程序及结果如图，然后做一个，使用for循环实现破解密码功能的编程练习，程序代码及结果如图。” 学生聆听教师讲解for 循环遍历字符串知识内容，教师播放PPT，进行相关演示； 2.plot词根词缀教师讲解基本while 循环知识内容，并进行相关演示； 教师：“for循环中，循环的执行次数是可以确定的，由遍历结构中的元素数目来确定。编程中，常常会遇到不能提前确定循环次数，处理过程属于无限循环，或当满足某特定条件才结束循环的情况。针对这些情况， Python通过while结构实现无限循环，基本使用语法如图：上述结构中，条件可以是一个表达式，与if语句中的判断条件一样，值为True和False。在while结构中，当条件表达式为True时，循环体重复执行语句块中的语句。当条件表达式为False时，循环终止，程序将执行同级别缩进的后续语句。基本while循环结构的流程图如图所示。” 学生聆听教师讲解基本while 循环知识内容，教师播放PPT，进行相关操作演示； |
活动意图说明 配合PPT和Python编程语言进行讲解，让学生从亲身经验中体会循环结构及使用方法。 |
环节三：（项目制作）25min |
教学活动3 教师带领学生借助软件完成统计段落字数和字母出现次数的编程设计； 教师：“通过Python编程实现文本段中词频的统计。参考程序代码及结果如图：统计一段英文文本中a,e,i,o,u分别出现的次数，设计一个程序，利用之前学过 的for循环对文本进行遍历，并将各个字母的出现次数统计出来。程序及结果如图。” 教师操作Python编程语言，并讲解根据具体操作步骤实现发现文字秘密的编程设计，并进行操作演示； 学生聆听教师讲解利用Python完成发现文字秘密编程设计的过程和方法； 教师讲解完成后，教师可留给学生5min时间让学生自己操作学习； |
活动意图说明 屏幕共享，教师演示操作，培养学生动手操作能力，让学生直观学习编程设计过程，掌握逻辑结构。 |
环节四：（思维拓展）10min |
mysql服务停止后不能启动教学活动4 教师讲解空格使用规范的相关内容； 教师：“为保证Python代码的可读性和可共享性，本章综合了PEP8等编程规范，主要介绍空格的使用规范。（1）在二元运算符（ =、 -、 +=、 ==、 >、 in、 is、 not、 and等）两边各空一格。（2）函数的参数列表里，逗号之后要有空格。（3）函数的参数列表中，默认值等号两边不要添加空格。（4）左括号之后，右括号之前不要添加空格。（5）不要为对齐赋值语句而使用额外的空格。并将每个要求的规范写法和不规范写法进行演示。” 学生认真聆听教师讲解空格使用规范的相关内容； |
活动意图说明 增强学生对程序使用的规范操作能力，更好利用Python编程。 |
环节五：（展示小结）5min |
教学活动5 1.学生发言，展示作品，进行逻辑代码讲解； 2.教师对学生作品进行评价； 教师：“同学们，在看了大家的作品后，老师觉得大家都完成的非常好，老师给同学们一个大大的赞。” 1.总结本节课的知识内容，巩固本节课的知识点，铺垫下一节课。 |
| 编程软件python怎么读 教学活动6 1.教师讲解牛吃草问题及解决办法； 教师：“英国著名科学家牛顿曾提出过一道有趣的题目：牧场上有一片青草，每天都生长得一样快。这片青草供给10头牛吃，可以吃22天；供给16头牛吃，可以吃10天，期间一直有草生长。如果供给25头牛吃，可以吃多少天？这类问题后来称为牛顿（牛吃草）问题，亦也叫作消长问题。牛吃草问题的前提条件是假设草的生长速度固定不变，不同头数的牛吃光同一片草地所需的天数各不相同。由于吃的天数不同，草又是在天天在生长的，所以草的存量随着吃的天数不断地变化。解决牛吃草问题常用到如下4步计算方法，分别是：（1）草的生长速度=（对应的牛的头数×吃得较多天数－相应的牛的头数×吃得较少的天数）÷（吃得较多天数－吃得较少天数）；（2）原有草量=牛的头数×吃的天数－草的生长速度×吃的天数； `（3）吃的天数=原有草量÷（牛的头数－草的生长速度）；（4）牛的头数=原有草量÷吃的天数+草的生长速度。” 学生聆听教师讲解牛吃草问题及解决办法； 2.根据所学知识，利用Python编程设计解决牛吃草问题； 教师：“请参考以上计算方法，编写Python程序解答牛吃草问题。” |
活动意图说明 通过项目式学习的体验效果，让学生可以更直接的体验Python编程的应用，提高学生的参与感。 |
7.板书设计
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