《先分再找更高效-二分查找和分块查找》教案-2025-2026学年清华版（贵州）（新教材）小学信息技术四年级下册

《先分再找更高效-二分查找和分块查找》教案-2025-2026学年清华版（贵州）（新教材）小学信息技术四年级下册教材分析本节课是清华版（贵州）新教材小学信息技术四年级下册第3单元《大海捞针也有道——搜索算法》的核心课，是高效搜索算法的启蒙课时，承接上节课多维信息查找的认知，开启“分治思想”的算法教学。教材以“生活分找现象→二分查找原理→分块查找原理→对比应用”为逻辑主线，课文先通过“查字典、找页码”等生活案例，引出“先分再找更高效”的核心思想；再结合图文分步讲解二分查找（有序数据、对半拆分、快速缩小范围）和分块查找（无序数据、分组分块、块内查找）的原理、步骤与适用场景；最后配套模拟实践，对比两种算法的效率，感知分治思想的价值。教材编写贴合四年级学生认知，规避复杂代码与抽象逻辑，以“类比感知→分步拆解→模拟体验→对比应用”为路径，侧重算法思想的理解、过程的模拟与效率的感知，是培养学生“分治”计算思维、逻辑推理能力的关键课时，也为后续复杂算法学习奠定思想基础。学情分析四年级学生已掌握单一条件、多维条件的查找方法，具备基础的信息查找经验和具象思维能力，对“高效查找”充满好奇心，但抽象逻辑思维薄弱，难以理解“分治、对半拆分、分组”等算法术语，容易混淆二分查找与分块查找的适用场景和步骤。同时，学生对生活中“分找”现象（查字典、翻书找页码）非常熟悉，喜欢游戏化、具象化的学习活动，适合通过“生活类比→实物模拟→分步拆解→对比分析”的方式理解两种高效查找算法。学生个体差异显著：部分学生能快速关联生活分找现象与算法原理，部分学生需反复模拟演示才能理解，教学中需通过师生互动、小组合作、实物卡片模拟，降低逻辑难度，让学生在具象体验中掌握算法核心思想与适用场景。核心素养目标信息意识感知二分查找和分块查找在海量数据处理中的高效价值，理解“分治思想”是提升查找效率的核心，主动关注高效搜索算法在生活与数字世界的应用。能区分二分查找与分块查找的核心特征（有序/无序、对半/分组），识别两种算法的适用场景，建立“按需选算法”的高效查找意识。计算思维理解二分查找的基本原理：有序数据、每次对半拆分、比较中间值、缩小一半范围、重复操作直到找到目标，能用自己的话描述步骤。理解分块查找的基本原理：无序数据、按规则分组分块、先找目标所在块、再在块内顺序查找，能用自己的话描述步骤。初步建立“分治”算法思维，能借助实物卡片模拟两种算法的过程，对比效率差异，培养逻辑推理与分步解决问题的能力。数字化学习与创新能跟随教师演示，在模拟软件或表格中简单模拟二分查找和分块查找过程，体验算法的数字化实现，感知分治思想的逻辑性与高效性。小组合作完成两种算法的模拟任务，尝试对比优化查找步骤，培养逻辑推理、合作探究与创新思维能力。信息社会责任在算法模拟实践中，认真记录每一步操作，尊重数据有序/无序的规律，养成严谨、细致的逻辑思维习惯。小组合作中主动分工、互相帮助，积极分享思考过程，体会合作探究高效算法的乐趣，理解算法对提升信息处理效率的重要意义。教学重难点教学重点理解二分查找（有序、对半拆分）和分块查找（无序、分组分块）的核心原理与基本步骤。能借助实物卡片模拟两种算法的完整过程，准确描述每一步操作，区分两种算法的适用场景。教学难点理解二分查找“有序前提、对半缩小范围”的逻辑，能判断数据是否适合二分查找。理解分块查找“分块规则、块间筛选、块内查找”的逻辑，能根据数据特点设计合理的分块方式。建立“生活分找现象→分治算法原理”的关联，初步理解分治思想是解决复杂问题的有效策略。教学过程情境导入：顺序查找效率低，先分再找更高效生活场景对比，激发需求教师活动：展示教材课文延伸的生活场景——找字典里的“明”字，出示两种查找方法：方法1（顺序查找）：从第一页开始，一页一页翻，直到找到“明”字；方法2（分找法）：字典按拼音排序，先看“明”的拼音“ming”，翻到拼音“m”的区域，再快速找到“ming”对应的页码。同时出示查找效率对比：顺序查找需翻100+页，分找法只需翻10页以内。师问：“同学们，对比这两种找字典的方法，哪种更省时、更高效？顺序查找为什么慢？分找法快在哪里？”学生活动：观察对比，自由发言。

生答1：“分找法更高效，不用一页页翻，直接找对应的区域，很快就能找到。”

生答2：“顺序查找太慢了，要翻很多页，容易累、容易错；分找法把字典分成了很多区域，先找大区域，再找小区域，范围变小了。”教师总结：“说得太对了！生活中，找东西如果从开头一个个找（顺序查找），数据越多越慢；而先把整体分成几部分，先找目标在哪一部分，再在部分里找，就能快速缩小范围，提高效率，这就是‘先分再找’的奥秘。今天我们就学习两种高效的先分再找算法——《先分再找更高效——二分查找和分块查找》。”回顾旧知，衔接新课教师活动：回顾上节课多维查找知识，出示有序数字卡片「1、2、3、4、5、6、7、8、9」，提问：“如果我们要找数字6，用顺序查找要找几次？有没有更快的方法？”学生活动：思考回答。

生答：“顺序查找要找6次；更快的方法是从中间找，中间是5，6比5大，再从后面的中间找，很快就能找到！”教师小结：“很好！这种从中间拆分、缩小范围的方法，就是我们今天要学的第一种高效算法——二分查找。”设计意图用学生熟悉的“查字典”场景对比，贴合教材课文导入逻辑，直观呈现顺序查找的痛点和“先分再找”的优势，自然引出课题；回顾旧知衔接新课，降低认知门槛，激发学生对高效查找算法的探究兴趣，落实“信息意识”素养目标。新知探究一：研读教材，理解二分查找（有序数据）教材课文研读，明确原理与步骤教师活动：引导学生翻开教材，齐读课文二分查找核心段落：“二分查找，适合按顺序排列的有序数据。它的方法很巧妙：第一步，把所有数据分成两半，找到中间的数；第二步，把要找的目标数和中间数比一比，如果目标数比中间数大，就去掉前一半，只在后一半里找；如果比中间数小，就去掉后一半，只在前一半里找；第三步，重复上面的步骤，每次都把范围缩小一半，直到找到目标数。”

师问：“读完这段课文，谁能找出二分查找的3个关键条件和3个关键动作？”学生活动：圈画教材关键词，思考后回答。

生答1：“关键条件：数据必须有序（从小到大/从大到小）。”

生答2：“关键动作：找中间、比大小、缩范围（去一半）。”教师板书总结（贴合教材原理）：二分查找：有序数据→找中间→比大小→缩一半→重复找核心：对半拆分、快速缩围、有序前提分步拆解：以教材案例模拟演示教师活动：出示教材课文案例——有序数字「1、3、5、7、9、11、13」，找目标数7，用数字卡片分步演示，边操作边讲解（贴合教材图文步骤）：原始数据（有序）：「1、3、5、7、9、11、13」（共7个，中间数：第4个→7）第1步：找中间数7，目标数=7→直接找到，结束！师追问：“如果找目标数11，步骤是怎样的？”原始数据：「1、3、5、7、9、11、13」，中间数7；第1步：11>7→去掉前一半，剩余后一半：「9、11、13」；第2步：剩余数据中间数11，目标数=11→找到，结束！师再追问：“如果找目标数3，步骤是怎样的？”原始数据：「1、3、5、7、9、11、13」，中间数7；第1步：3<7→去掉后一半，剩余前一半：「1、3、5」；第2步：剩余数据中间数3，目标数=3→找到，结束！教师小结：“二分查找就是这样，有序数据是前提，每次对半拆分，去掉一半范围，范围越来越小，最快几次就能找到目标，比顺序查找快太多了！”师生互动：梳理二分查找步骤教师活动：结合教材案例，引导学生一起梳理二分查找步骤，师问生答：师：“第一步，二分查找对数据有什么要求？”生：“数据必须是有序的（从小到大/从大到小）！”师：“第二步，每次先找什么？”生：“找中间数！”师：“第三步，目标数和中间数比，大了怎么办？小了怎么办？”生：“大了去后一半找，小了去前一半找！”师：“第四步，什么时候停止？”生：“找到目标数就停止！”设计意图紧扣教材课文原文与案例，通过“关键词提取→分步卡片演示→师生问答梳理”，拆解二分查找原理与步骤，贴合四年级学生具象思维特点；将抽象算法转化为可观察、可操作的实物演示，强调“有序前提”核心条件，降低逻辑难度，落实“计算思维”素养目标，严格遵循教材编写逻辑。新知探究二：研读教材，理解分块查找（无序数据）教材课文研读，明确原理与步骤教师活动：引导学生翻开教材，齐读课文分块查找核心段落：“如果数据是杂乱无章的无序数据，不能用二分查找，就可以用分块查找。分块查找的方法：第一步，把所有数据按一定规则（如数量、大小）分成几个小块；第二步，先看目标数大概在哪一个小块里，确定块的范围；第三步，在这个小块里，用顺序查找的方法找到目标数。”

师问：“读完这段课文，谁能找出分块查找的适用条件和3个关键步骤？”学生活动：圈画教材关键词，思考后回答。

生答1：“适用条件：数据无序（杂乱无章）。”

生答2：“关键步骤：分小块、找对块、块内顺序找。”教师板书总结（贴合教材原理）：分块查找：无序数据→分小块→找对块→块内顺序找核心：分组分块、先筛块、再找数、无序适用分步拆解：以教材案例模拟演示教师活动：出示教材课文案例——无序数字「5、2、9、1、7、3、8、4、6」，找目标数7，用数字卡片分步演示，边操作边讲解（贴合教材图文步骤）：原始数据（无序）：「5、2、9、1、7、3、8、4、6」（共9个，分3块，每块3个）分块：第1块「5、2、9」；第2块「1、7、3」；第3块「8、4、6」第1步：判断目标数7在哪一块→第2块；第2步：在第2块「1、7、3」里顺序查找→找到7，结束！师追问：“如果找目标数4，步骤是怎样的？”原始数据分3块：第1块「5、2、9」；第2块「1、7、3」；第3块「8、4、6」；第1步：判断4在第3块；第2步：第3块顺序查找→8（不是）、4（是）→找到，结束！教师小结：“分块查找适合无序数据，先把杂乱数据分成几块，先找目标在哪一块，再在小块里一个个找，虽然块里是顺序找，但整体范围变小了，比直接全部顺序找快很多！”师生互动：梳理分块查找步骤教师活动：结合教材案例，引导学生一起梳理分块查找步骤，师问生答：师：“第一步，分块查找适合什么样的数据？”生：“无序、杂乱的数据！”师：“第二步，第一步要做什么？”生：“把数据分成几个小块！”师：“第三步，先找什么？”生：“先找目标数在哪一个小块里！”师：“第四步，最后在小块里怎么找？”生：“在小块里一个个顺序找！”设计意图紧扣教材课文原文与案例，通过“关键词提取→分步卡片演示→师生问答梳理”，拆解分块查找原理与步骤，贴合四年级学生具象思维特点；重点区分“无序适用”与二分查找的差异，将抽象分块逻辑转化为可观察、可操作的实物演示，降低理解难度，落实“计算思维”素养目标，贴合教材编写逻辑。实践体验：小组合作，模拟两种高效查找算法小组任务一：二分查找模拟（有序数据）教师活动：发放有序数字卡片「2、4、6、8、10、12、14、16、18」，目标数12，任务要求：小组合作，用二分查找法找目标数12；分工：1人操作卡片，1人记录每一步范围变化，2人检查；完成后，按步骤展示查找过程并讲解。师巡视：指导小组操作，重点提示“有序前提、找中间、缩一半”，帮助有困难的小组梳理步骤。学生活动：小组合作模拟二分查找，完成后代表展示。

小组代表展示：原始有序数据：「2、4、6、8、10、12、14、16、18」，中间数10；第1步：12>10→去掉前一半，剩余「12、14、16、18」；第2步：剩余数据中间数14，12<14→去掉后一半，剩余「12」；第3步：找到目标数12，结束！生说：“二分查找真的很快，只找了2次就找到了，比顺序查找快太多了！”小组任务二：分块查找模拟（无序数据）教师活动：发放无序数字卡片「7、1、5、3、9、2、8、4、6」，目标数8，任务要求：小组合作，先把数据分成3块（每块3个），再用分块查找法找目标数8；分工：1人分块，1人判断块范围，1人块内查找，1人检查；完成后，按“分块→找块→块内查找”的顺序展示过程并讲解。师巡视：指导小组合理分块，提示“分块数量均匀、先筛块再找数”，帮助有困难的小组。学生活动：小组合作模拟分块查找，完成后代表展示。

小组代表展示：原始无序数据：「7、1、5、3、9、2、8、4、6」；分块：第1块「7、1、5」；第2块「3、9、2」；第3块「8、4、6」；第1步：判断8在第3块；第2步：第3块顺序查找→8（是）→找到目标数8，结束！生说：“分块查找把大堆数据分成小块，先找对块，再找数，比一个个找全部数据快多了！”数字化模拟：教材实操演示教师活动：演示教材课文“二分查找+分块查找模拟软件”实操（贴合教材截图）：有序数据模拟二分查找：输入有序数字，软件自动演示对半拆分、缩围过程；无序数据模拟分块查找：输入无序数字，软件自动分块、筛块、块内查找；对比两种算法的查找次数，直观感受效率差异。师问：“软件模拟的两种算法，和我们手动卡片模拟的步骤一样吗？哪种算法更快？”学生活动：观看演示，回答问题。

生答：“步骤完全一样！二分查找最快，分块查找次之，都比顺序查找快很多！”设计意图通过“手动卡片模拟+数字化软件模拟”两层实践，贴合教材“动手体验、实操感知”的要求：手动模拟夯实两种算法的步骤，培养动手与逻辑推理能力；数字化模拟直观展示算法的数字化实现，感知分治思想的高效性，落实“数字化学习与创新”素养；小组合作分工明确，培养合作探究能力。对比辨析：梳理差异，明确算法选择两种算法核心对比（教材拓展对比）教师活动：引导学生对比二分查找与分块查找，完成表格（贴合教材拓展思考）：对比项二分查找分块查找适用数据有序数据（从小到大/大到小）无序数据（杂乱无章）核心方法对半拆分、每次缩一半范围分组分块、先筛块再找数查找效率最高（次数最少）较高（比顺序快）关键前提数据必须有序数据无序、合理分块师问：“通过对比，我们什么时候用二分查找？什么时候用分块查找？”学生活动：思考回答。

生答：“数据有序用二分查找，最快；数据无序用分块查找，比顺序查找快！”易错点提问（贴合教材易混点）教师活动：出示易错问题，师生互动辨析：易错1：无序数据可以用二分查找吗？生答：“不可以！二分查找必须要有序数据，无序数据用不了！”易错2：分块查找的块内是用什么方法找？生答：“块内是用顺序查找，一个个找，但块很小，所以很快！”易错3：二分查找和分块查找都比顺序查找快吗？生答：“对！都是‘先分再找’，缩小了范围，都比从头到尾的顺序查找快！”设计意图针对学生易混淆的知识点设计对比辨析，贴合教材易混点提示，强化对两种算法适用场景、核心方法的理解；通过表格对比，清晰梳理差异，帮助学生建立“按数据特点选算法”的思维，落实“计算思维”素养目标。课堂练习：巩固算法，深化理解教师活动：出示教材配套练习题，学生独立思考后小组核对：填空题（贴合教材原理）：二分查找适合____数据，核心是____拆分、缩小范围；分块查找适合____数据，核心是____分块、块内查找。实操题（贴合教材案例）：有序数据「10、20、30、40、50、60、70」，找目标数40，用二分查找写出步骤；无序数据「