高中一年级信息技术必修一“2.3周而复始的循环-while语句（第2课时）”教学设计

高中一年级信息技术必修一“2.3周而复始的循环——while语句（第2课时）”教学设计【教材分析】本课时选自教育科学出版社（2019版）高中信息技术必修一《数据与计算》第二单元第三节。在前一课时中，学生已经初步接触了循环结构的基本思想，理解了“重复做一件事”在程序中的表达方式，能够识别round和while两种循环的基本格式。本课时在此基础上向纵深推进，聚焦while循环的条件控制、循环变量的更新规律以及循环嵌套的初步应用。教材以“计算投资理财收益”为情境出发点，引导学生体会当循环次数无法预先确定时，while循环展现出的独特价值，这与for循环“已知次数重复”的适用场景形成鲜明对照，构成本单元知识结构中的关键节点。【学情分析】授课对象为高一年级学生。经过前面的学习，学生已掌握Python的基本输入输出、变量与赋值、关系运算符和简单的分支结构，对程序设计抱有较强的好奇心，但抽象思维能力尚在发展中。常见的认知障碍集中在三处：一是弄不清循环条件与循环体之间的逻辑关系，写出“死循环”却不知症结所在；二是习惯把循环变量当作普通变量随意赋值，忽略了它在条件判断中的“标尺”作用；三是面对“何时停止循环”这类开放性问题缺乏建模意识，难以把真实问题转化为布尔表达式。本课设计以可操作、可观察、可推理的活动为载体，帮助学生在“试错—观察—修正”的过程中完成认知建构。【教学目标】一、信息意识。能够从“理财产品收益何时翻倍”等真实情境中感知循环迭代的存在，认识到计算机擅长处理“条件驱动的重复”，并能就具体任务判断该任务是否适合用while循环求解。二、计算思维。经历“分析问题—抽象条件—设计循环—调试验证”的完整过程，能从具体问题中提炼出初始状态、循环条件和更新规律三要素，学会用表格追踪循环中变量的变化轨迹，发展逻辑推理与算法设计能力。三、数字化学习与创新。能独立编写并调试含有while循环的Python程序，能通过修改循环条件和步长探究程序输出结果的规律，初步尝试用while循环解决兔子繁殖、猜数字游戏等拓展性问题。四、信息社会责任。在“收益测算”情境中讨论理财风险与理性消费，在小组协作中养成如实记录实验数据、尊重程序运行客观事实的科学态度。【教学重点与难点】教学重点：while循环三要素（初始条件、循环条件、循环体更新）的把握；利用条件的不确定性控制循环结束；用变量追踪表分析循环执行过程。教学难点：循环条件的准确设定；边界情形的处理，即循环执行次数与预期相差一次的问题；从实际问题到循环模型的抽象。【教学准备】机房配备Python3.x环境及IDLE或集成开发工具，教师用计算机安装投屏软件；为每组学生准备“变量追踪记录单”和分层任务卡片；课前在班级平台推送一个两分钟的微课视频，回顾while语法格式。【教学过程】一、情境导入：一万元存多久能翻一倍上课伊始，教师在大屏幕上抛出一个生活化的问题：妈妈把一万元存入一款年收益率为百分之五的理财产品，按复利计算，多少年才能变成两万元。请学生先凭直觉猜一个数字，教师把答案一一写在黑板一角。随后教师追问：“这个问题和我们上节课用for循环求1加到100有什么不一样？”学生在对比中发现：求1加到100时，循环次数清清楚楚是一百次；而存款翻倍问题里，循环要做多少次事先无从知晓，只知道“钱不够两万就继续算”。教师适时点题：当重复的次数由某个条件来决定，而不是预先给定时，while循环就成为最合适的工具。由此揭示本课主题——让循环“看条件行事”。设计意图是让真实问题产生认知冲突。学生凭经验猜测的年限与程序算出的结果若有出入，会形成强烈的探究动机；“次数已知”与“次数未知”的对比则直指本课的知识内核，为后续教学埋下逻辑主线。二、温故立标：解剖while循环的三要素教师打开上节课写过的while加法程序，请学生逐行朗读，并回答三个问题：累加从哪开始？循环什么时候停下？每循环一次，哪个量在发生变化？教师顺势板书三要素——初始状态、循环条件、循环体更新，并强调三者缺一不可，如同一辆自动驾驶汽车，需要明确出发点、目的地规则和每一步的行进方式。随后教师演示一个“病程序”：循环体中忘记写i=i+1。运行后程序陷入死循环，屏幕不断滚动相同的输出。教师不急于纠正，而是请学生用组合键终止程序，然后讨论病因。学生很快意识到：循环变量不更新，条件永远成立，程序就像踩住油门不放的汽车。教师总结强调“条件终会失效是循环的生命线，更新语句是让条件逼近失效的推进器”。设计意图是在旧知识上建立分析框架。三要素的提炼给学生一把剖析一切while程序的钥匙；故意制造死循环比直接的正面讲解更能留下深刻印象，也埋下了调试意识的种子。三、探究一：搭建存款翻倍的循环模型回到导入问题，教师带领学生完成从文字到代码的抽象。先组织两分钟同桌讨论，请学生用自然语言描述计算过程：钱一开始是一万；只要钱不到两万，就乘上一点零五，同时年数加一；当钱达到两万时，报出年数。接着师生共同将自然语言翻译为程序框架。教师写出核心代码并解释：money=10000year=0whilemoney<20000:……money=money1.05……year=year+1print(year,money)程序运行后显示大约十五年，存款约为两万零三百多元。学生对比自己先前的猜测，不少人大感意外。教师举手提议：“如果收益率是百分之六呢？”学生动手修改参数重新运行，几年之差立刻显现。教师追问：“循环在这里执行了多少次，是我们在写程序时确定的吗？”学生异口同声地回答：是条件说了算。设计意图是以主干任务示范完整的建模链条：自然语言描述、特征抽取、代码实现、运行验证、参数探究。修改收益率的操作让学生体会到程序作为“可反复试验的思维工具”的价值。四、探究二：用变量追踪表看清循环的每一步程序答案对了，但教师提出更高要求——不看电脑，纸上算出循环前三轮与最后一轮的变量值。每组发放变量追踪记录单，表头为“第几轮、循环前money、是否满足条件、循环后money、year”。学生分组填写，教师巡视指导，特别关注那些把“循环次数”与“year最终值”混淆的学生。完成表格后，学生发现最后几轮的数据特别值得玩味：第14轮结束时钱还没有到两万，于是条件成立又执行了第15轮，钱超过两万，第16次判断时条件才失效。教师借此讲解边界处理的核心思想——条件判断发生在每一轮循环开始之前，最后多执行或少执行一轮的困惑，根源都在于对“先判断后执行”顺序的把握。教师用流程图配合追踪表做可视化对照，让抽象的执行顺序变成可看的路径。设计意图是突破本课难点。变量追踪表把程序内部不可见的状态变化显性化、纸面化，训练学生以计算机的视角审视代码，这是计算思维落地的关键一环。五、分层实践：从模仿到创造实践环节设置三个梯度任务，学生依据自身基础选择起点，可逐级挑战。基础任务：修改存款程序，求收益率为百分之四、目标为一万五千元时所需年数，要求打印每年的本金明细。教学关注点是三要素的完整与规范。提高任务：模拟“兔子问题”——某物种每月增长率为百分之二十，现有100只，问几个月后超过500只，并要求输出每个月的数量。此题要求学生独立确定三要素，教师只在巡视中个别点拨。挑战任务：设计“猜数字”游戏。程序用random模块生成一个1到100之间的整数，用户反复猜，程序提示“大了”或“小了”，猜中后报告猜测次数。此任务需要while循环与分支结构嵌套使用，且循环条件是“猜的数不等于目标数”，对学生的逻辑组织能力是一次综合考验。学生编程期间教师持续巡视，收集两类典型问题：一是条件写反导致循环一次也不执行；二是猜数字程序里把输入语句放在循环体外，导致永远拿同一个数判断。巡视记录成为后面点评环节的鲜活素材。设计意图是落实差异化教学。任务源于同一循环模型而层层加码，确保人人能起步、学有余力者能攀高。六、展示评议：让错误成为公共资源教师选取两份有代表性的作品投屏：一份是基础任务中条件写成money<=20000引发多算一轮的案例，另一份是挑战任务中输入位置放错导致逻辑僵死的案例。先请作者自述设计思路，再组织全班“挑毛病、提建议”。针对第一份作品，教师引导学生思考：“目标是不低于两万时停止，写成小于等于两万才继续循环，结果会差在哪？”学生用追踪表验证后得出差一轮的结论，对边界条件的理解又深一层。针对第二份作品，教师请学生用一句话概括病因——“循环里没有让它继续猜下去的新数据进来”，进而强调循环体内必须为下一轮迭代准备新状态。评议尾声，教师与全体学生共同归纳while程序的四步自检清单：初值设好了吗？条件写对了吗？条件终会失效吗？边界验证过了吗？设计意图是把个体错误转化为集体经验。在同伴互评的氛围中，学生既练习了读他人代码的能力，也体会到严谨性是程序员的基本素养。七、课堂小结与拓展延伸课堂最后五分钟，教师用一张对比表收束全课：for循环服务于“次数确定的重复”，如遍历名单、累加固定项；while循环服务于“条件驱动的重复”，如寻找临界值、等待用户确认。表格下方留一行空白，请学生课后补写生活中的while式重复实例，如“水壶烧水等着沸腾”“背单词直到全部记住”“攒零花钱直到够买心仪的书”。布置分层作业：必做题为巩固存款问题的两个变式；选做题为研究斐波那契数列中第一个超过一万的项是第几项，为下一课时循环嵌套与枚举思想埋下伏笔。【板书设计】主板书居中呈现课题“周而复始的循环——while第2课时”，其下依次为三要素框架：初始状态、循环条件、循环体更新；右侧为存款翻倍的核心代码与输出结果；左侧为while与for的适用场景对比一句话；底部为四步