实时查询系统中数据的组织教学设计
课程标准
和
教学目标
实时查询系统中数据的组织
教材内容：6.1 实时查询系统中数据的组织
适应的课程标准：
1.3 结合生活实际，理解数据结构的概念，认识数据结构在解决问题过程中的重要作用。
教学目标：
● 通过典型案例的剖析，使学生能感受、理解数据结构设计的迭代思想。
● 通过典型案例的剖析，使学生了解对于大规模数据的典型数据组织与处理方式。
指向的核心素养：
●信息意识：学生能够结合生活中的实例描述数据的内涵与外延，有意识地选择恰当的数据结构表达数据的逻辑关系。
生活中数据库系统的实际例子●计算思维：能够从数据结构的视角审视基于数组、链表的程序，解释程序中数据的组织形式，描述数据的逻辑结构及其操作，评判其中数据结构运用的合理性；能够针对限定条件的实际问题进行数据抽象，运用数据结构合理组织、存储数据，选择合适的算法（排序、查、迭代、递归）编程实现、解决问题。
●数字化学习与创新：要使学生较为熟练地运用数据结构解决生活中的真实问题，并在此过程中自主或协作探究；能够评估常见的数字化资源与工具对学习数据结构的价值，根据需要合理选择。
●信息社会责任：能够分析数据与社会各领域间的关系，自觉遵守相应的伦理道德和法律法规。
学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，python编程环境。
建议课时：1课时
教学活动设计
教学环节
教学过程
设计意图
情境导入
导入1：《对话》20160619视频“电商时代的大数据力量”片断，体验大数据的精彩应用，及其对生产生活带来的巨大便利。
导入2：选择一家电商网站，学生可以从商品“人气”、“销量”、“信用”、“价格”等等各个方面进行排序，实时查询，体验大数据运用的业务特点。
通过导入生活中的大数据运用场景、电商平台真实体验等案例，体会实时查询系统中的数据特点。
学习任务：实时查询系统中的数据结构
学习任务一：快速展示数组、链表中插入新元素之后的基本操作过程，或者引导学生使用相应的信息工具直观呈现二者操作的算法效率差异。
学习任务二：跳跃表
从链表的角度来考虑如何提高查效率，改进可以从两个方面考虑：
1.减少查插入过程中的比较次数
2.借鉴二分查算法的思想
演示动画一：跳跃表中的查询
总结要点：建立关键结点，起到索引表的作用，查时能够快速定位某个区间。
演示动画二：插入40到跳跃表中
总结要点：由于关键结点的作用，插入数据的速度也大大提升
演示动画三：跳跃表中删除11
学习任务三：其他数据组织与处理方式
本环节安排学生阅读材料
引导学生了解跳跃表中查、插入、删除不同操作下，所带来的算法效率的提升。采用动画演示的方式，使学生直观高效地感知、了解改进后数据结构的高效性和处理特点。
拓展学习
如果让你来设计数据结构来进行实时查询，是否还有其它的数据结构来处理问题？
设置开放性问题，不追求标准答案，着重引导学生敢于立足既有知识，根据既学数据结构的特点，结合问题实际去选用、设计相应的数据结构
课堂小结
知识梳理：
①实时查询系统中的数据业务特点；
②实时查询系统中的数据结构和算法设计；
③其他数据组织与处理方式。
作业布置
说明“跳跃表”的基本算法思想。
课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。
教学设计思路
实时查询系统的项目情境学生有了解但不熟悉，而且本节内容也涉及较多的拓展知识，如果全部要求掌握，不但什么也掌握不了，而且也会影响学生的学习兴趣。根据本节教学目标，教学中要紧紧扣住“实时查询系统中的数据业务特点”、“实时查询系统中的数据结构和算法设计”这两大要旨，去创设合适的教学资源环境，设计合理的教学路径，才能达成既定的教学目标。
    教学中首先要创设让学生能充分体验电商平台中的商品信息查询，并提醒学生关注平台中信息查询的方式及特点，引导学生能从项目情境中抽象出问题模型（粗略地），并能将关注力聚焦到后续教学所涉及的数据结构选用和算法设计上。现实项目的实用价值、学以致用的应用情境，也易于激发学生进一步思考的兴趣。
    其次，要合理安排教学内容的详略处理。对于运用数组和链表进行算法设计部分，可以增加学生参与的成分，既能很好地促进既有知识的复习、巩固和应用，又能为后续数据结构的算法设计奠定思维上的基础。而对于跳跃表以及其他组织方式，可以适当简略的方式展开，让学生能听懂、看懂为标准，达到了解即可。
    最后，还要针对不同的教学内容，灵活运用各种教学方式。例如，对于用数组和链表解决部分，由于学生对相关知识比较熟悉，可让学生在讨论交流基础上来分析优势和劣势，还可以出示已编写的程序代码让学生直观地感知具体的算法实现，深入而详细的讨论既有利于学生产生新的认知冲突（数组和链表有各自的局限性，似乎没有两全之策），也有利于学生在接下来的新知学习中能立足熟悉的知识去开展高效学习。而对于后续跳跃表的提出与处理过程介绍，则可采用动画演示的方式，使学生直观高效地感知、了解改进后数据结构的高效性和处理特点。
    内存数据库技术不必掌握，只作一般的了解即可。教学中可结合信息系统的硬件组成，借鉴现实事务处理的例子，通过通俗的讲解使学生了解到其通过分级处理和数据结构优化来提升数据处理效率的基本原理。   
针对
核心素养培养的
设计考虑
信息意识：通过创设大数据应用场景，引导学生动用所学知识分析实时查询系统中的数据业务特点，旨在针对实时性要求高的具体情境下，有意识、有策略地选择合适的数据结构来处理特定问题。
计算思维：从学生熟悉的数组、链表处理数据（查、插入、删除）的优缺点出发，思考如何将二者的优点结合起来，提高算法效率。从实际问题要求的实时性角度进行抽象，了解跳跃表的一般优化设计。
数字化学习与创新：教师可以设计合适的数字化教学资源，通过灵活有效的方式展示复杂的数据结构设计与相应操作过程。
信息社会责任：实时查询系统的优化设计可以提升用户体验，改善资源利用效率，提高生活品质，促进社会进步。

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