第一部分：随机数的“魔法”——random库基础与猜数字游戏（2课时）

课题

随机现象的编程表达：用random库实现“猜数字”游戏

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（含掷骰子/抽奖视频）、实物道具（6面骰子、标有数字1-10的卡片）、随机数生成器演示工具（在线工具：https://www.random.org/）。
• 学生端：电脑（Python环境，预装random库）、笔记本、骰子/卡片（每组1套）、“随机现象观察表”（记录掷骰子结果）。
• 教学素材：代码模板（guess_number_basic.py）、分层任务单（基础/进阶）、奖励徽章（“随机大师”“游戏设计师”）。

一、导入活动：从“生活随机”到“编程随机”（20分钟）

活动1：“掷骰子大挑战”——感知随机性

• 分组操作：每组掷骰子10次，记录“点数为6”的次数，教师汇总全班数据（如“30组共掷300次，6点出现48次”）。
• 提问引导：“每次掷骰子的结果能确定吗？”“6点出现的次数大概占几分之几？”（引出“随机”“概率”概念）。

活动2：“猜卡片”游戏——理解“范围与随机”

• 教师手持1-10数字卡片，随机抽1张，学生猜数字（最多3次机会），记录“猜对次数”。
• 类比编程：“计算机也能像抽卡片一样生成随机数，我们今天就用Python的random库实现这个游戏”。

二、知识点讲解：random库与猜数字游戏基础（35分钟）

模块1：认识random库——让计算机“随机选择”（15分钟）

• 核心概念：random库是Python的“随机工具包”，能生成随机数字、选择随机元素，就像“计算机的骰子”。
• 基础函数演示：

  import random  # 导入随机库（必须先导入才能使用）
  
  # 函数1：random.randint(a, b)——生成[a, b]之间的随机整数（包含a和b）
  num = random.randint(1, 10)  # 生成1-10的随机数
  print("随机数：", num)  # 每次运行结果不同（如5、3、10等）
  
  # 函数2：random.choice(列表)——从列表中随机选1个元素
  fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
  print("随机水果：", random.choice(fruits))  # 可能输出“香蕉”

• 关键规则：
  1. 必须先写import random（否则计算机不认识随机函数）；
  2. randint(a, b)中a必须≤b（如randint(5, 3)会报错）。

模块2：“猜数字”游戏框架——整合随机数与条件判断（20分钟）

• 游戏逻辑拆解（用流程图展示）：

  1. 计算机生成1-100的随机数（秘密数字）；
  2. 玩家输入猜测的数字；
  3. 计算机判断“猜大了/猜小了/猜对了”，用if-else反馈；
  4. 最多猜3次，超时则失败。

• 代码示例（分步讲解）：

  import random
  
  # 步骤1：生成秘密数字（1-100）
  secret = random.randint(1, 100)
  
  # 步骤2：获取玩家猜测（用input()函数，注意转换为整数）
  guess = int(input("请猜一个1-100的数字："))
  
  # 步骤3：判断并反馈
  if guess > secret:
      print("猜大了！")
  elif guess < secret:
      print("猜小了！")
  else:
      print("恭喜猜对了！")

三、练习题设计：分层实现游戏（25分钟）

基础任务（全员完成）：“1-10猜数字”（3次机会）

• 要求：生成1-10的随机数，允许玩家猜3次，每次用if-else反馈“大/小/对”，最后公布秘密数字。
• 代码框架（提供模板）：

  import random
  secret = random.randint(1, 10)
  # 第1次猜测
  guess1 = int(input("第1次猜（1-10）："))
  if guess1 == secret:
      print("第1次就猜对了！厉害！")
  else:
      # 补充第2、3次猜测逻辑...
  print("秘密数字是：", secret)

进阶任务（选做）：“难度选择”功能

• 增加选项：玩家可选择“简单（1-10）”“中等（1-50）”“困难（1-100）”，根据选择调整randint()的范围。

教师支持：

• 提供“错误排查指南”（如“输入字母报错”→提示int(input())需数字输入；“范围错误”→检查randint(a,b)的a和b）。

四、讲解与互评：从“能运行”到“会优化”（10分钟）

1. 典型错误分析：投屏2份错误代码（如忘记import random、未转换input()为整数），全班讨论修正。
2. 游戏体验互评：每组选1份作品，其他组体验并评分（标准：“反馈是否清晰”“难度是否合理”），优秀作品获“游戏设计师”徽章。

五、总结与作业（10分钟）

课堂总结：

• 随机数是“不确定但有范围的数”，生活中常见（抽奖、掷骰子）；
• Python用random库生成随机数，核心函数：randint(a,b)（整数）、choice(列表)（元素）；
• 猜数字游戏=随机数生成+用户输入+条件判断。

课后作业：

1. 完善课堂游戏，增加“结束时显示猜了几次”的功能；
2. 观察生活中的3个随机现象（如天气预报“降水概率30%”），记录在“随机现象观察表”中。

教学理论支撑：

1. 皮亚杰形式运算阶段理论：通过掷骰子、抽卡片等具象操作，帮助学生理解“随机性”这一抽象概念，逐步建立概率思维（从“每次结果不确定”到“长期有规律”）。
2. 维果茨基最近发展区：提供代码模板（基础任务）和拓展方向（进阶任务），让不同水平学生均能在“现有能力+引导”下完成挑战，如用流程图拆解游戏逻辑降低抽象难度。
3. STEAM教育融合：整合数学（随机范围、概率初步）、技术（编程实现随机算法）、工程（游戏逻辑设计），让学生在“玩”中理解跨学科知识。