高一信息技术必修1《周而复始的循环-while循环第一课时》教学设计

高一信息技术必修1《周而复始的循环——while循环第一课时》教学设计一、教材分析本课选自教科版（2019）高中信息技术必修1《数据与计算》第二单元第三节《周而复始的循环》第一课时。本单元以程序设计为主线，前两节学生已经学习了顺序结构与分支结构，掌握了Python的基本语法、变量、表达式以及条件判断语句。本课时是循环结构的起始课，承担着从"一次判断"走向"反复执行"的关键转折，是计算思维培养的核心节点。循环结构是三种基本程序控制结构中思维含量最高的一种。教材在本节安排了"计算五年定期存款利率"的情境，引导学生经历"分析问题—找出重复规律—抽象出循环要素—编写代码"的完整过程。本课时重点聚焦while语句的执行机制与循环三要素的提炼，为下一课时for语句及循环嵌套做好铺垫。从单元整体看，本课起到承上启下的作用：向上承接分支结构中"条件判断"的知识经验，向下支撑后续算法效率比较、问题求解策略等内容的学习。学生能否在本课真正理解"循环是在什么条件下重复做什么事"，直接影响其后续运用程序解决实际问题的能力。二、学情分析授课对象为高一年级学生。知识层面，学生已能熟练使用赋值语句、输入输出函数和if条件语句，具备编写简单程序的能力；他们对"判断"有直观理解，但对"重复执行"的抽象机制缺乏经验，容易把循环简单理解为"复制粘贴代码"。思维层面，高一学生的抽象逻辑思维正在发展，能够从具体实例中归纳规律，但在将自然语言描述的重复过程转化为精确的循环条件时存在明显困难。典型障碍包括：循环条件与循环体的对应关系不清、忘记在循环体内更新变量导致死循环、弄不清循环终止后的变量终值。心理层面，学生对程序解决真实情境问题有较高的兴趣，喜欢动手操作，但也存在畏难情绪，遇到报错容易失去信心。因此本课宜采用贴近生活的情境引入，以教师引导下的发现式学习为主，配合小步快进的调试任务，让学生在"看得见结果"的成就感中稳步建构概念。三、教学目标1.信息意识：能从真实问题中识别出"重复执行"的特征，意识到循环是信息处理中普遍存在的基本模式，主动思考哪些日常问题可以用循环解决。2.计算思维：通过存款利息问题的分析，归纳出循环的三个基本要素（初始状态、循环条件、循环体内的更新），能将自然语言描述的重复过程转化为while语句表达，发展抽象与建模能力。3.数字化学习与创新：能独立在Python环境中编写、调试含while循环的程序，通过修改循环条件观察程序行为变化，形成用试验和调试验证算法的习惯。4.信息社会责任：在"防范电信诈骗中的复利陷阱"拓展讨论中，体会算法背后的社会意义，理性看待数字金融工具。四、教学重难点教学重点：while语句的执行流程；循环三要素的识别与表达。教学难点：循环条件的确定与循环体内变量的更新逻辑；理解"为什么忘记更新变量会导致死循环"。五、教学策略本课采用情境驱动、任务分层、探究调试相结合的策略。以"银行定期存款到期金额计算"为主情境贯穿全课，通过"人工算—发现重复—用程序算—调试死循环—优化程序"五个环节展开。教师以问题链推动思维进阶，学生以两人小组结对编程，配合流程图手绘、代码填空、自主调试等多种形式，让不同层次的学生都能经历完整的抽象过程。六、教学准备教师准备：多媒体课件、Python3.x环境（配好教室每台电脑）、存款问题半成品代码文件、流程图空白模板、课堂练习单。学生准备：复习if语句和执行流程，每人一份导学案。七、教学过程（一）情境导入：一万元存五年，到期多少钱（约5分钟）上课伊始，教师在屏幕上投出问题：小李将10000元存入银行，年利率为2.5%，每年利息自动转为本金，五年后连本带息共多少钱？学生用计算器很快算出第一年的结果：10000×1.025=10250元。教师追问：第二年呢？第三年呢？学生继续计算，很快有人表示"算五年要按四次同样的操作，太麻烦"。教师顺势追问：这个计算过程有什么共同特点？师生共同提炼：每一年的操作完全一样——"本金×(1+0.025)得到新本金"，只是本金在逐年增加，这样的操作要重复五次。教师总结：生活中大量问题不是"做一次判断"就能解决的，而是同一套操作在某种条件下反复执行。计算机最擅长做这样的重复劳动。今天我们就来学习程序设计的第三种基本结构——循环。板书课题：周而复始的循环。设计意图：从有真实代入感的经济情境切入，让学生在亲手计算的"麻烦"中自发产生"让机器代劳"的需求，实现"要我学"向"我要学"的转变，同时为后续提炼循环要素埋下伏笔。（二）新知探究一：人工桌上的循环（约8分钟）教师把刚才的计算过程整理成表格投影：第1年：本金10000→新本金10250第2年：本金10250→新本金10506.25第3年：本金10506.25→新本金10768.91……提问：如果我们用一个变量money保存本金，每一年的操作能不能写成同一种形式？学生在导学案上写出：money=money×1.025。教师追问三个问题：问题一：重复的动作是什么？（执行money=money×1.025）问题二：重复多少遍？（5次）问题三：在重复开始前，要做什么准备？（给money赋初值10000）学生回答后，教师把学生的答案语言稍作整理，首次给出循环三要素的雏形：初始状态、循环的条件、循环体（含状态更新）。强调三者缺一不可：没有初始状态，变量无从算起；没有条件，机器不知何时停下；循环体内不做更新，计算永远停留原地。学生在导学案的空白流程图模板中，尝试用矩形框和菱形框画出这个重复过程。教师巡视，挑选一正一反两份典型作品投影对比：一份正确画出"判断次数是否已达5次，否则继续算"，另一份画成了直线。通过对比，学生直观看到循环流程图中存在"回头的箭头"，这是与顺序、分支结构最本质的差别。设计意图：先用数学语言和自然语言描述重复过程，再用流程图可视化，遵循"具体运算—符号表达—图形表征"的认知阶梯，降低直接面对代码的认知负荷。（三）新知探究二：认识while语句（约10分钟）教师提问：Python中用什么命令告诉计算机"在某个条件成立时，反复做同一件事"？引出while语句，板书语法结构：while条件:循环体语句教师用流程图对照讲解执行过程：先判断条件，条件为真，执行循环体；执行完回到上面再判断条件；直到条件为假，跳出循环，继续执行循环后面的语句。用"门卫查票"作类比：每来一个人（一次循环）都要查一次票（判断条件），票有效放行执行任务，任务做完回到门卫处，直到散场信号（条件为假）。师生共同把存款问题翻译成代码：money=10000year=0whileyear<5:money=money1.025year=year+1print(money)讲解时教师专门停留三处，让学生用"手指追踪法"逐行口述变量的变化：第一处，year=0的作用是什么？（计数器归零，属于初始状态）第二处，循环体里两条语句的顺序能否交换？（能，因为它们互相独立；借此强调循环体内语句的时序需要结合具体逻辑判断）第三处，哪一条语句让year向"不满足条件"的方向靠近？（year=year+1，它是让循环走向结束的推进器）学生在计算机上输入并运行这段代码，观察输出结果11314.08（保留两位）。教师提醒学生与人工估算的数量级相互印证，培养"结果可解释"的意识。设计意图：语法讲解不孤立进行，始终依托已有问题情境；通过"手指追踪"的慢速模拟，把逐次迭代的动态过程显性化，突破"循环是靠什么停下"这一难点。（四）探究三：死循环的制造与拆解（约8分钟）教师故意展示一段"有问题的代码"：money=10000year=0whileyear<5:money=money1.025print(money)提问：删掉year=year+1会怎样？请学生先预测再运行。程序光标一直闪烁没有输出，教师适时让学生按Ctrl+C中断，解释程序一直在"算钱"，但永远停在第0年，因为year永远是0，条件永远成立——这就是死循环。教师顺势把死循环归因到三要素：循环体内缺少让条件变假的更新操作，循环失去出口。紧接着给出诊断练习（小组抢答，指出病因并修改）：病例一：i=1whilei>0:print(i)i=i+1病例二：i=1whilei<10:print(i)i=i+1学生诊断：病例一条件方向错误，i越加越大，永远大于0——死循环；病例二更新语句缩进错误，被排除在循环体外，i永远是1——同样是死循环。教师把诊断结果汇总为一句学生能记住的话：循环三问——从哪开始？什么时候停？每一步向停靠近一点吗？设计意图：以"制造故障—观察现象—定位病因"的方式学习，比正面讲授更能留下深刻印象；缩进错误的病例同时强化了Python语法规范。（五）分层任务：从模仿到创造（约12分钟）任务1（基础层，全体必做）：修改存款程序。把年利率改为3%，存款年数改为用户输入的n年，程序能输出n年后的金额。提示：年数由input读入，注意类型转换。任务2（提高层，两人合作）：计算1+2+3+…+100的和，用while实现。要求先在导学案上写出三要素（i从1开始；i≤100时循环；每次s累加i且i+1），再写代码，运行验证结果5050。任务3（挑战层，选做）：不断从键盘输入成绩（0—100），当输入1时结束输入，程序输出输入成绩的个数和平均分。提示：循环条件是"输入的数不等于1"，输入语句既要出现在循环前（喂第一口），也要出现在循环体内（喂下一口）。教师巡视过程中重点关注三类问题：忘记类型转换、累加器忘记赋初值0、循环条件写成≤和<的边界混淆。对完成任务3的小组，请他们上讲台演示并解释"为什么在循环前要多输入一次"。展示评价环节：每组用一句话回答"你的循环三要素分别是什么"，同伴用"三问"检验其程序。教师点评时并不过度追求代码漂亮，而是肯定学生在抽象过程中出现的每一种合理尝试。设计意图：三层任务对应"模仿—迁移—综合"的能力层级，保证全员达成底线目标，又给学有余力者留下思维空间；口头叙述三要素的展示方式，把隐性的思维过程外化，便于教师精准诊断。（六）课堂小结与升华（约4分钟）学生自主总结，教师补全并板书结构化知识：一句话：循环是在条件控制下的重复执行。三要素：初始状态、循环条件、循环体（含更新）。一警示：条件不更新，程序死循环。一趋势：while适合"次数未知、条件已知"的重复，次数明确的重复还有更简洁的写法，下节课见。教师回到开课情境拓展：同样这个"利滚利"的模型，如果换一个方向问——"存多少年钱才能翻倍"，循环次数事先不知道，只能靠条件判断，这正是while大显身手的地方。顺便提到，一些网络借贷产品的计息方式与这个模型同源，看懂算法，才能看穿数字背后的真实成本，做清醒的技术使用者。（七）作业布置必做：用while计算1×2×3×…×10（即10的阶乘），提交代码截图和运行结果。选做：小区电梯费按月收取，每月账户扣费38元，账户初始余额500元，编写程序计算几个月后余额不足，输出最后一次扣费前能正常使用的月数。八、板书设计周而复始的循环（第一课时）主板书：while条件:循环体执行流程：判断→为真执行→回头再判断→为假退出循环三要素：①初始状态②循环条件③循环体（含更新）三问自查：从哪开始？何时停？每步向停靠近吗？副板书：存款案例变量变化表（year：0→1→2→3→4→5，money对应变化），死循环两病例。九、教学评价本课采用过程性评价与结果性评价相结合的方式。过程性评价贯穿课堂：导入环节的口算观察学生的参与度；流程图绘制环节通过作品对比评价抽象能力；调试环节根据学生定位和修复死循环的速度评价思维严密性；分层任务根据完成情况记入平时表现。结果性评价看两点：分层任务2的正确率反映三要素的课堂达成度，课后必做作业的代码规范性与运行正确性反映独立迁移能力。评价主体兼顾教师评价、小组互评与学生的"三问"自查，使评价本身成为促进理解的工具。十、教学反思本课设计中最关键的一次取舍，是没有从语法定义出发讲while，而是让学生在人工计算的繁琐中"撞见"循环的需求，再经流程图过渡才接触代码。从试教效果看，学生提炼三要素的速度明显快于直接讲授语法的平行班，但暴露出一个新问题：部分学生在任务3中对"循环体前后各出现一次输入"的结构感