第一教学文案：列表——数据的“收纳盒”与基础操作

课题

列表：给数据找个“家”——认识列表与基础操作

教学时间

2课时（90分钟）

课前准备

• 教师端：电脑（Python 3.10+）、投影仪、多媒体课件（含“收纳盒”类比动画）、实物道具（分层收纳盒3个，分别贴“班级成绩”“植物高度”“兴趣爱好”标签，内装对应纸条）、数据卡片（写有具体数值，如“85分”“12厘米”）。
• 学生端：电脑（Python环境）、笔记本、科学实验记录本（若有植物生长数据可带入）、彩色笔（标注列表结构）。
• 教学素材：代码模板（列表创建、访问示例）、“数据收纳小能手”奖励贴纸、AI代码小助手（支持“列表怎么添加元素”等提问）。

一、导入活动：从“实物收纳”到“数据收纳”（15分钟）

活动1：“收纳盒分类”游戏——理解“同类数据集中存储”

• 教师展示3个收纳盒：“班级成绩盒只能放分数纸条，植物高度盒只能放厘米数——生活中我们用收纳盒整理同类物品，编程中用什么整理同类数据呢？”
• 学生分组操作：将10张数据卡片（含成绩、身高、爱好）放入对应收纳盒，讨论“为什么要分类收纳”（方便查找、避免混乱）。

活动2：“混乱的数据”情境——引出列表需求

• 教师在黑板写：“小明85分，小红92分，小刚78分”，提问：“如果要计算这3人的平均分，需要反复抄写名字和分数，麻烦吗？”
• 类比：“如果把分数集中放在一个‘盒子’里，直接拿出来计算，会更高效——这个‘盒子’就是Python中的‘列表’”。

二、知识点讲解：认识列表与基础操作（35分钟）

模块1：列表是什么？——数据的“有序收纳盒”（10分钟）

• 核心概念：列表（list）是Python中存储多个同类数据的“容器”，用方括号[]表示，数据之间用逗号分隔，例如：

  # 存储班级3名同学的数学成绩
  math_scores = [85, 92, 78]
  # 存储4天的植物生长高度（单位：厘米）
  plant_heights = [5, 8, 12, 15]

• 关键特征：
  1. 有序性：数据按顺序排列，位置固定（如同收纳盒里的物品按顺序摆放）；
  2. 可变性：可以随时添加、删除数据（如同收纳盒可以增减物品）；
  3. 索引访问：用列表名[索引]获取数据，索引从0开始（重点强调：第1个数据是[0]，第2个是[1]）：

     print(plant_heights[0])  # 输出第1天高度：5
     print(math_scores[1])    # 输出第2名同学成绩：92

模块2：列表基础操作——“收纳盒”的增删查改（25分钟）

• 操作1：创建列表与访问元素（结合代码演示）：

  # 步骤1：创建列表（给收纳盒“装东西”）
  hobbies = ["阅读", "编程", "篮球"]  # 字符串列表（爱好）
  ages = [12, 13, 11, 13]             # 数字列表（年龄）
  
  # 步骤2：访问单个元素（从收纳盒“取东西”）
  print("第1个爱好：", hobbies[0])  # 输出：第1个爱好：阅读
  print("最大的年龄：", ages[3])     # 输出：最大的年龄：13

• 操作2：添加元素——给“收纳盒”加东西（append()方法）：

  # 给hobbies列表添加新爱好“绘画”
  hobbies.append("绘画")
  print(hobbies)  # 输出：["阅读", "编程", "篮球", "绘画"]

  • 比喻：append()就像“给收纳盒加一层隔板，放入新物品”，只能加在末尾。

• 操作3：修改元素——替换“收纳盒”里的东西：

  # 修正ages列表中第3个数据（索引2）：11→12
  ages[2] = 12
  print(ages)  # 输出：[12, 13, 12, 13]

• 常见错误提醒：

  1. 索引越界：ages[4]会报错（因为列表只有4个元素，索引最大为3）；
  2. 忘记逗号：[12 13 14]会报错，需用逗号分隔数据。

三、练习题设计：分层任务+数据实践（25分钟）

基础任务（全员完成）：“我的数据收纳盒”

• 要求：创建2个列表（如my_scores存储3门学科成绩，my_friends存储3个朋友名字），完成：
  1. 访问第2个元素并打印；
  2. 用append()各添加1个新数据；
  3. 修改1个已有数据（如修正成绩）。
• 示例框架：

  # 1. 创建列表
  my_scores = [90, 88, 95]  # 语文、数学、英语成绩
  my_friends = ["小林", "小雨", "小天"]
  
  # 2. 访问第2个元素（索引1）
  print("数学成绩：", my_scores[1])
  
  # 3. 添加新数据
  my_scores.append(92)  # 加入科学成绩
  my_friends.append("小阳")
  
  # 4. 修改数据（假设语文成绩应为91）
  my_scores[0] = 91
  print("修改后成绩：", my_scores)

进阶任务（选做）：“科学实验数据整理”

• 结合科学课植物生长实验，用列表存储5天的豆芽高度（如bean_heights = [2, 4, 7, 10, 13]），完成：
  1. 打印第3天和第5天的高度；
  2. 添加第6天的预测高度（如16厘米）；
  3. 用文字描述“从数据中发现的生长规律”（如“每天大约长高3厘米”）。

教师支持：

• 打开AI代码小助手，学生可提问“为什么索引从0开始？”“怎么添加多个元素？”，AI用生活化语言解释（如“就像书架第1层叫0号层，方便计算机计数”）。

四、讲解与互评：从“操作”到“理解”（10分钟）

1. 学生展示：选2名学生投屏代码，讲解“你的列表存储了什么数据？”“修改元素时遇到了什么问题？”。
   • 点评重点：索引是否正确（纠正“第1个元素用[1]”的错误）、append()是否正确添加到末尾。
2. 小组互评：每组检查1份同伴作业，用“√”标注正确操作，用“？”标注疑问处，教师汇总共性问题（如索引越界）并讲解。

五、总结与作业（5分钟）

课堂总结：

• 列表是存储多个同类数据的“收纳盒”，格式：列表名 = [数据1, 数据2, ...]；
• 核心操作：用[索引]访问/修改元素，用append()添加元素；
• 索引从0开始（第1个数据是[0]）。

课后作业：

1. 用列表记录家里3种水果的数量（如fruits = [5, 3, 2]，对应苹果、香蕉、橙子），并尝试添加1种新水果；
2. 观察科学课实验数据，思考“如果数据很多，怎么快速计算平均值？”（为下节课循环处理列表铺垫）。

教学理论支撑：

1. 皮亚杰具体运算阶段理论：通过“收纳盒”实物类比，将抽象的“列表”概念转化为学生熟悉的具体事物，符合11-15岁少年“具象→抽象”的思维过渡特点。
2. 维果茨基最近发展区：基础任务确保全员掌握列表创建与访问（现有水平），进阶任务结合科学实验数据（潜在发展区），AI助手作为“脚手架”帮助突破难点。
3. STEAM教育融合：结合科学（实验数据整理）、数学（数据有序性）、技术（Python工具），让列表成为跨学科数据处理的载体。