列表与数据存储——用Python管理"信息清单"

课题

列表：存储数据的"超级盒子"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（含生活中的"列表"案例：购物清单、班级花名册、课程表）、实物道具（纸质购物清单、便利贴、透明收纳盒）、数据卡片（写有学生姓名、成绩、植物高度等）。
• 学生端：电脑（Python环境）、笔记本、表格练习纸（提前打印：空白购物清单、成绩记录表）、彩色笔（标注列表元素）。
• 教学素材：代码模板（students = ["小明", "小红"]等基础结构）、AI代码小助手（支持"如何添加元素"等问题）、奖励卡（"数据整理小能手"）。

一、导入活动：从"生活清单"到"代码列表"（15分钟）

活动1："购物清单"大改造——理解"数据集合"

• 教师展示纸质购物清单："妈妈去超市买东西，清单上写着'苹果、牛奶、面包'——这是生活中的'数据集合'，怎么让计算机也能记住这些信息？"
• 学生分组：用便利贴写下3样想购买的物品，贴在"透明收纳盒"上，模拟"把数据放进盒子"。
• 引出概念："Python中的'列表'就像这个收纳盒，能把多个数据放在一起，用[]表示，元素用逗号隔开。"

活动2："班级花名册"升级——发现"列表的优势"

• 展示两种记录方式：
  • 单独变量：name1 = "小明"; name2 = "小红"; ...（繁琐，新增名字需写新变量）；
  • 列表：names = ["小明", "小红", "小刚"]（简洁，可直接添加新名字）。
• 提问："哪种方式更适合记录全班20人的名字？"引导学生发现列表"批量存储、便于管理"的特点。

二、知识点讲解：列表的定义与基础操作（35分钟）

模块1：创建列表——给数据"安家"（10分钟）

• 核心概念：列表（list）是Python中存储多个数据的"容器"，元素可以是字符串、数字等，用[]包裹，逗号分隔。
• 生活类比："就像书包里的夹层，第一个夹层放课本，第二个放文具——列表的每个元素也有固定位置（索引）。"
• 基础语法（代码演示+实物对应）：

  # 示例1：存储字符串（姓名）
  classmates = ["小明", "小红", "小刚"]  # 类比：便利贴放进收纳盒
  print(classmates)  # 输出整个列表：['小明', '小红', '小刚']
  
  # 示例2：存储数字（成绩）
  scores = [95, 88, 92]  # 类比：成绩卡片按顺序排列
  print(scores)  # 输出：[95, 88, 92]
  
  # 示例3：混合类型（不推荐，但允许）
  info = ["小丽", 12, "女生"]  # 存储一个人的多类信息

模块2：访问元素——找到"特定数据"（15分钟）

• 索引的意义：列表中每个元素有"位置编号"（索引），从0开始（而非1），如同"第0个夹层、第1个夹层"。
• 操作演示：

  fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
  # 访问第1个元素（索引0）
  print(fruits[0])  # 输出：苹果
  # 访问第3个元素（索引2）
  print(fruits[2])  # 输出：橙子

• 互动练习：学生用自己的"购物清单列表"（如shopping = ["铅笔", "橡皮", "笔记本"]），尝试打印第2件物品（引导发现索引=1）。
• 常见错误：索引越界（如fruits[3]会报错，因列表只有3个元素，最大索引为2），用"书包只有3个夹层，不能找第4个"类比解释。

模块3：添加/修改元素——更新"数据清单"（10分钟）

• 添加元素：用append()方法在列表末尾加新元素（类比"在收纳盒最后贴新便利贴"）：

  books = ["数学书", "语文书"]
  books.append("英语书")  # 添加新元素
  print(books)  # 输出：['数学书', '语文书', '英语书']

• 修改元素：直接通过索引重新赋值（类比"把第1个夹层的课本换成另一本"）：

  books[0] = "科学书"  # 修改索引0的元素
  print(books)  # 输出：['科学书', '语文书', '英语书']

三、练习题设计：从"模仿"到"应用"（25分钟）

基础任务（全员完成）："我的班级数据"

• 要求：创建3个列表，分别存储3名同学的"姓名、身高（cm）、生日月份"，并完成：
  1. 打印第2名同学的身高；
  2. 给姓名列表添加1名新同学；
  3. 修改其中1名同学的生日月份。
• 示例框架：

  names = ["______", "______", "______"]
  heights = [____, ____, ____]
  birthdays = [____, ____, ____]
  
  # 打印第2名同学的身高（索引1）
  print(names[1] + "的身高是：" + str(heights[1]) + "cm")
  # 添加新同学
  names.append("______")
  # 修改生日月份
  birthdays[0] = ____

进阶任务（选做）："植物生长记录"

• 提供豆芽生长数据（如day1 = [3, 2.5, 4]，单位cm），要求：
  1. 创建day2列表，记录第2天的生长数据；
  2. 给day1添加1个新数据（如第4颗豆芽的高度）；
  3. 比较两天同一颗豆芽的高度（如print(day2[0] - day1[0])）。

教师支持：

• 打开AI代码小助手，学生可提问"怎么给列表加元素？"，AI返回带注释的append()示例；
• 准备"索引对照卡"（列表元素位置与索引的对应图），帮助基础薄弱学生理解。

四、讲解与互评：从"操作"到"理解"（10分钟）

1. 典型错误分析：投屏1-2份含错误的代码（如用1而非0作为第一个索引），全班讨论"错在哪里？怎么改？"。
2. 应用分享：选2名学生展示"植物生长记录"，讲解"为什么用列表记录比单独变量更方便？"，强调列表"批量管理"的核心价值。
3. 互评标准：代码是否正确（索引、方法使用）、数据是否真实（鼓励用自己测量的真实数据），评选"数据小管家"。

五、总结与作业（5分钟）

课堂总结：

• 列表是存储多个数据的"超级盒子"，用[]定义（如[元素1, 元素2]）；
• 索引从0开始，通过列表名[索引]访问元素；
• 用append(新元素)添加数据，用列表名[索引] = 新值修改数据。

课后作业：

1. 创建"家庭成员信息列表"（姓名、年龄），打印"爸爸的年龄"，并添加"宠物名字"；
2. 观察科学课的植物生长，记录3颗种子的第3天高度，用列表存储（下次课带数据）。

教学理论支撑：

1. 皮亚杰具体运算阶段理论：通过"收纳盒""便利贴"等实物操作，将抽象的"列表"概念与具体经验关联，帮助11-15岁学生理解"数据集合"的逻辑。
2. 维果茨基最近发展区：提供"索引对照卡""代码模板"等脚手架，降低"索引从0开始"的认知难点，让学生在支持下完成从"模仿"到"应用"的跨越。
3. STEAM教育融合：结合科学（植物生长数据记录）、数学（身高/年龄的数字存储）、技术（列表工具使用），让数据管理成为跨学科实践的载体。