第8课教案：字典和集合

第8课教案：字典和集合

课程时长：45分钟

课程目标

知识目标：掌握字典和集合的概念、操作和方法，学会键值对处理和集合运算技能目标：学会向AI描述复杂字典处理需求，掌握AI辅助调试字典和集合程序技巧情感目标：培养学生数据结构思维，增强编程数据处理能力

教学重点

核心重点：教会学生如何与AI协作学习字典和集合技术重点：字典操作、集合操作、键值对处理、集合运算思维重点：培养数据结构思维和AI协作思维

教学难点

如何让学生理解抽象的字典和集合概念如何引导学生正确使用AI学习字典处理如何让学生掌握复杂的AI对话技巧

学生常见问题预设

“字典和集合是什么？为什么要学？”“字典方法太多了，记不住”“什么时候用字典？什么时候用集合？”“字典和集合有什么区别？”“怎么让AI理解我的字典处理需求？”

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教学过程

一、课程导入（5分钟）

1.1 复习前面学过的知识点

教师：前面我们学习了变量、条件判断、循环、字符串处理、数学运算、列表和元组，今天要学习字典和集合。这是让程序处理复杂数据的重要技能！

互动问题：

还记得变量可以存储什么类型的数据吗？还记得列表和元组吗？今天想学什么新知识？

学生回答示例：

“变量可以存储数字、文字、真假值”“列表可以存储多个数据，元组不能修改”“我想学让程序处理更复杂的数据”

1.2 课程预告

教师：今天我们要学习字典和集合，让程序能够处理复杂的数据结构。学完后，你们就能做很多实用的数据处理程序了！

具体例子：

比如做一个”学生信息管理系统”，存储学生的详细信息比如做一个”词汇统计器”，统计文章中的词汇比如做一个”朋友关系管理器”，管理朋友关系

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二、认识字典（15分钟）

2.1 什么是字典？（用比喻解释）

教师讲解：

字典就像电话簿，有姓名和电话号码字典就像词典，有词语和解释字典就像身份证，有姓名和身份证号

具体比喻：

就像你的通讯录，有姓名和电话就像你的成绩单，有科目和分数就像你的个人信息，有姓名和年龄

展示效果：

# 字典基础
student = {
    "姓名": "小明",
    "年龄": 12,
    "班级": "六年级1班",
    "成绩": 95
}

print("学生信息：", student)
print("学生姓名：", student["姓名"])
print("学生年龄：", student["年龄"])

2.2 字典的创建和访问

教师讲解：

用花括号{}创建字典用键访问值，键必须是唯一的键和值用冒号:连接

具体例子：

# 字典创建和访问
phone_book = {
    "小明": "123456789",
    "小红": "987654321",
    "小李": "456789123"
}

print("小明的电话：", phone_book["小明"])
print("小红的电话：", phone_book["小红"])

# 添加新联系人
phone_book["小王"] = "111222333"
print("添加后：", phone_book)

学生常见问题：

“为什么要用键和值？”“键可以重复吗？”“字典可以装什么？”

教师解答：

键和值就像问题和答案，一一对应键不能重复，值可以重复字典可以装任何类型的数据

2.3 使用AI学习字典

教师演示：

问AI：“什么是Python字典？请用简单的话解释”问AI：“请给我一个字典的例子”问AI：“请解释这段代码的每一行”

学生练习：

问AI：“请帮我写一个程序，创建一个学生信息字典”问AI：“请解释这段代码的字典操作”问AI：“如何访问字典中的值？”

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三、字典操作（15分钟）

3.1 字典的修改

教师讲解：

可以修改字典中的值可以添加新的键值对可以删除键值对

具体例子：

# 字典修改
student = {
    "姓名": "小明",
    "年龄": 12,
    "班级": "六年级1班"
}

# 修改值
student["年龄"] = 13
print("修改年龄后：", student)

# 添加新的键值对
student["成绩"] = 95
print("添加成绩后：", student)

# 删除键值对
del student["班级"]
print("删除班级后：", student)

3.2 字典的常用方法

教师讲解：

keys()：获取所有键values()：获取所有值items()：获取所有键值对get()：安全获取值update()：更新字典

具体例子：

# 字典方法
student = {
    "姓名": "小明",
    "年龄": 12,
    "班级": "六年级1班",
    "成绩": 95
}

print("所有键：", list(student.keys()))
print("所有值：", list(student.values()))
print("所有键值对：", list(student.items()))

# 安全获取值
name = student.get("姓名", "未知")
phone = student.get("电话", "未填写")
print("姓名：", name)
print("电话：", phone)

学生常见问题：

“方法太多了，记不住”“什么时候用哪个方法？”“get()方法有什么用？”

教师解答：

不用全记住，用的时候问AI看需求选择，比如要获取键用keys()get()方法可以避免键不存在的错误

3.3 使用AI学习字典操作

教师演示：

问AI：“Python字典有哪些常用方法？请用简单的话解释”问AI：“请给我一个使用字典方法的例子”问AI：“如何选择合适的字典方法？”

学生练习：

问AI：“请帮我写一个程序，管理学生信息字典”问AI：“请解释这段代码的字典方法”问AI：“如何让字典操作更智能？”

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四、认识集合（10分钟）

4.1 什么是集合？

教师讲解：

集合就像数学中的集合，存储不重复的元素集合用花括号{}创建，但没有键值对集合用于去重和集合运算

具体比喻：

就像你的玩具箱，每个玩具只有一个就像你的朋友名单，每个朋友只出现一次就像你的爱好列表，每个爱好只写一次

展示效果：

# 集合基础
fruits = {"苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄"}
numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
mixed = {"小明", 12, "学生", True}

print("水果集合：", fruits)
print("数字集合：", numbers)
print("混合集合：", mixed)

4.2 集合的运算

教师讲解：

并集：| 或 union()交集：& 或 intersection()差集：- 或 difference()对称差集：^ 或 symmetric_difference()

具体例子：

# 集合运算
set1 = {1, 2, 3, 4, 5}
set2 = {4, 5, 6, 7, 8}

print("集合1：", set1)
print("集合2：", set2)
print("并集：", set1 | set2)
print("交集：", set1 & set2)
print("差集：", set1 - set2)
print("对称差集：", set1 ^ set2)

学生常见问题：

“集合有什么用？”“集合运算是什么意思？”“什么时候用集合？”

教师解答：

集合用于去重和集合运算集合运算就像数学中的集合运算需要去重或集合运算时用集合

4.3 使用AI学习集合

教师演示：

问AI：“什么是Python集合？请用简单的话解释”问AI：“集合和列表有什么区别？”问AI：“什么时候用集合？”

学生练习：

问AI：“请帮我写一个程序，使用集合去重”问AI：“请解释这段代码的集合运算”问AI：“如何选择合适的集合操作？”

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五、综合实践（5分钟）

5.1 使用AI生成程序

教师演示：

问AI：“请帮我写一个学生信息管理系统，只使用字典和集合的知识点”复制代码到VS Code运行程序，查看结果

AI回答示例：

# 学生信息管理系统
print("欢迎来到学生信息管理系统！")
print("=" * 30)

# 创建学生信息字典
students = {
    "小明": {
        "年龄": 12,
        "班级": "六年级1班",
        "成绩": 95,
        "爱好": {"编程", "数学", "阅读"}
    },
    "小红": {
        "年龄": 11,
        "班级": "六年级1班",
        "成绩": 88,
        "爱好": {"音乐", "绘画", "阅读"}
    },
    "小李": {
        "年龄": 12,
        "班级": "六年级2班",
        "成绩": 92,
        "爱好": {"体育", "编程", "游戏"}
    }
}

# 显示所有学生信息
print("所有学生信息：")
for name, info in students.items():
    print(f"
姓名：{name}")
    print(f"年龄：{info['年龄']}")
    print(f"班级：{info['班级']}")
    print(f"成绩：{info['成绩']}")
    print(f"爱好：{info['爱好']}")

# 添加新学生
new_name = input("
请输入新学生姓名：")
new_age = int(input("请输入新学生年龄："))
new_class = input("请输入新学生班级：")
new_score = int(input("请输入新学生成绩："))
new_hobbies = input("请输入新学生爱好（用逗号分隔）：").split(",")
new_hobbies = {hobby.strip() for hobby in new_hobbies}

students[new_name] = {
    "年龄": new_age,
    "班级": new_class,
    "成绩": new_score,
    "爱好": new_hobbies
}

print(f"
添加后学生信息：{students}")

# 查找学生信息
search_name = input("
请输入要查找的学生姓名：")
if search_name in students:
    info = students[search_name]
    print(f"
{search_name}的信息：")
    print(f"年龄：{info['年龄']}")
    print(f"班级：{info['班级']}")
    print(f"成绩：{info['成绩']}")
    print(f"爱好：{info['爱好']}")
else:
    print("找不到该学生！")

# 统计信息
print("
统计信息：")
all_scores = [info["成绩"] for info in students.values()]
all_hobbies = set()
for info in students.values():
    all_hobbies.update(info["爱好"])

print(f"总学生数：{len(students)}")
print(f"平均成绩：{sum(all_scores)/len(all_scores):.1f}")
print(f"所有爱好：{all_hobbies}")

# 按成绩排序
sorted_students = sorted(students.items(), key=lambda x: x[1]["成绩"], reverse=True)
print("
按成绩排序：")
for name, info in sorted_students:
    print(f"{name}：{info['成绩']}分")

print("
程序结束！")

5.2 学生实践

学生任务：

向AI提问：“帮我写一个程序，只使用字典和集合的知识点”修改程序，加入自己的创意运行程序，查看结果

学生常见问题：

“AI给的代码看不懂怎么办？”“怎么修改程序？”“程序出错了怎么办？”

教师指导：

看不懂就问AI：“请解释这段代码的每一行”修改程序就是改字典和集合出错了就问AI：“我的程序出错了，请帮我解决”

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课堂练习

练习1：AI对话练习

任务：与通义千问对话，完成以下问题：

问AI：“什么是Python字典和集合？请用简单的话解释”问AI：“请给我一个字典和集合的例子”问AI：“如何选择合适的数据结构？”

学生常见问题：

“AI回答太复杂，看不懂”“AI给的代码有错误”“不知道怎么问下一个问题”

教师指导：

看不懂就问AI：“请用更简单的话解释”有错误就问AI：“请检查这段代码”继续问：“请给我一个更简单的例子”

评分标准：

问题表达清晰（2分）能理解AI回答（2分）能正确运行代码（2分）

练习2：编程实践

任务：使用AI帮助，完成以下程序：

创建一个程序，使用字典和集合使用字典方法使用集合运算

学生常见问题：

“不知道问AI什么问题”“AI给的代码不会用”“程序运行不出来”

教师指导：

问AI：“请帮我写一个程序，使用字典和集合”问AI：“请解释这段代码怎么用”问AI：“我的程序出错了，请帮我解决”

评分标准：

能正确使用AI（3分）程序运行成功（3分）代码有创意（2分）

练习3：创意编程

任务：让AI帮你设计一个有趣的小程序

问AI：“请给我一个使用字典和集合的有趣Python程序想法”让AI帮你实现这个想法运行程序，看看效果

学生常见问题：

“不知道要什么程序”“AI给的程序太复杂”“不知道怎么修改”

教师指导：

问AI：“请给我一个使用字典和集合的简单Python程序想法”问AI：“请给我一个更简单的版本”问AI：“请教我如何修改这个程序”

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课堂总结

知识总结

字典：键值对结构，用{}创建，可以修改集合：不重复元素，用{}创建，用于去重和集合运算字典方法：keys()、values()、items()、get()、update()集合运算：并集、交集、差集、对称差集数据结构选择：根据需求选择合适的数据结构

技能总结

AI对话技巧：

明确表达需求提供具体信息分步骤提问学会追问和澄清

AI协作流程：

描述需求 → 获得代码 → 理解代码 → 修改代码 → 测试运行

思维总结

数据结构思维：理解复杂数据的概念AI协作思维：把AI当作学习伙伴，学会提问和验证问题解决思维：遇到问题先问AI，再自己思考知识整合思维：学会把学过的知识结合起来

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课后作业

必做作业

AI对话练习：与通义千问对话，了解字典和集合的更多知识编程练习：使用AI帮助，写一个综合程序

选做作业

探索练习：问AI”Python还有哪些数据结构？”创意练习：让AI帮你设计一个复杂的字典程序

作业要求

每次与AI对话都要截图保存记录AI的回答和你的理解完成的程序要能正常运行

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教学反思

成功要点

学生能正确理解字典和集合概念学生能使用字典和集合解决问题学生能熟练使用AI学习学生能整合前面学过的知识

改进方向

根据学生理解情况调整教学节奏增加更多字典和集合的使用例子强化学生独立思考能力加强知识整合能力

下节课准备

检查学生字典和集合使用情况准备函数基础的学习材料设计更多AI协作练习

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附录：AI对话技巧总结（专家版）

基础提问技巧

概念理解：“什么是[概念]？请用简单的话解释”代码生成：“请帮我写一个Python程序，[具体功能]”代码解释：“请解释这段代码的每一行是什么意思”问题调试：“我的程序出错了，[错误信息]，请帮我解决”功能扩展：“如何让这个程序[新功能]？”

进阶提问技巧

分层提问：

第一层：“请用一句话解释[概念]”第二层：“请给我一个简单的例子”第三层：“请解释这个例子的每一行”第四层：“如何修改这个例子？”

对比提问：

“字典和集合有什么区别？”“keys()和values()有什么区别？”“并集和交集有什么区别？”

场景提问：

“在什么情况下用字典？”“什么时候用集合？”“如何选择合适的数据结构？”

优化提问：

“如何让这段字典代码更简单？”“如何让程序更高效？”“如何让代码更清晰？”

高级提问技巧

问题分解：

“请把这个复杂字典问题分解成简单步骤”“第一步应该做什么？”“第二步应该做什么？”

错误分析：

“我的字典操作为什么出错？”“这个错误是什么意思？”“如何避免这种错误？”

创意激发：

“请给我一个有趣的字典应用想法”“如何让这个字典程序更好玩？”“有什么创新的字典处理方法？”

学习指导：

“我应该先学什么字典操作？”“接下来学什么？”“如何练习字典处理技能？”

专业提问技巧

性能优化：

“如何让这个字典操作运行更快？”“这个字典操作有什么性能问题？”“如何优化字典处理效率？”

代码重构：

“如何重构这个字典处理代码？”“如何让字典处理更易读？”“如何减少字典处理复杂度？”

最佳实践：

“字典处理的最佳实践是什么？”“如何写出好的字典处理代码？”“字典处理编程有什么技巧？”

问题诊断：

“如何诊断字典处理问题？”“字典处理调试有什么技巧？”“如何预防字典处理错误？”

知识整合提问技巧

知识结合：

“如何结合变量和字典？”“如何结合条件判断和字典？”“如何结合循环和字典？”“如何结合字符串处理和字典？”“如何结合数学运算和字典？”“如何结合列表和字典？”

综合应用：

“请给我一个综合使用所有知识的例子”“如何设计一个复杂的字典处理程序？”“如何让程序更智能？”

问题解决：

“如何用学过的知识解决实际问题？”“如何设计一个实用的字典程序？”“如何让程序更用户友好？”

数据结构编程专用技巧

类型选择：问AI”什么时候用字典？什么时候用集合？”方法选择：问AI”什么时候用哪个字典方法？”性能优化：问AI”如何优化字典操作性能？”错误处理：问AI”如何处理字典操作错误？”创意应用：问AI”有什么有趣的字典应用？”

无效提问示例

“帮我写代码”（太模糊）“怎么做程序？”（太宽泛）“这个对吗？”（没有具体内容）“为什么？”（没有上下文）“字典是什么？”（太简单）

有效提问示例

“请帮我写一个Python程序，使用字典管理学生信息”“这段字典代码为什么会出现’KeyError’错误？”“如何让字典操作在用户输入’quit’时停止？”“keys()和values()有什么区别？请用例子说明”“如何优化这个字典操作的性能？”

小学生专用提问模板

简单概念：“什么是[概念]？请用小学生能懂的话解释”简单程序：“请帮我写一个很简单的Python程序，[功能]”程序解释：“请用简单的话解释这段代码”错误解决：“我的程序出错了，请用简单的话告诉我怎么解决”功能改进：“如何让这个程序更好玩？”

常见错误和解决方法

错误1：AI回答太复杂
解决方法：问”请用更简单的话解释”

错误2：AI给的代码有错误
解决方法：问”请检查这段代码，看看有没有错误”

错误3：不知道问什么
解决方法：问”请给我一个简单的Python程序想法”

错误4：程序运行不出来
解决方法：问”我的程序出错了，请帮我解决”

错误5：AI回答不准确
解决方法：问”请再检查一下，这个答案对吗？”

错误6：问题太模糊
解决方法：问”请给我一个具体的例子”

错误7：字典操作太复杂
解决方法：问”请给我一个更简单的字典操作例子”

错误8：知识整合困难
解决方法：问”如何结合前面学过的知识？”

错误9：类型选择困难
解决方法：问”什么时候用字典？什么时候用集合？”

错误10：集合运算困难
解决方法：问”集合运算是什么意思？请用例子说明”

AI协作最佳实践

明确目标：先想清楚要做什么分步提问：把复杂问题分解成简单问题验证答案：AI回答后要验证是否正确持续学习：每次对话都要学到新东西记录总结：把学到的知识记录下来安全第一：特别注意程序安全问题性能考虑：学会优化程序性能代码质量：追求清晰、易读的代码知识整合：学会把学过的知识结合起来实用导向：关注实际应用价值类型选择：学会选择合适的数据结构方法选择：学会选择合适的字典方法

与AI对话的注意事项

礼貌用语：请、谢谢、不好意思具体描述：越具体越好分步进行：不要一次问太多验证结果：AI回答后要测试持续改进：根据结果调整问题安全意识：特别注意程序安全性能意识：关注代码效率质量意识：追求代码质量整合意识：注意知识整合实用意识：关注实际应用类型意识：注意数据结构选择方法意识：注意方法选择

字典和集合的AI协作技巧

类型选择：问AI”什么时候用字典？什么时候用集合？”方法选择：问AI”什么时候用哪个字典方法？”性能优化：问AI”如何优化字典操作性能？”错误处理：问AI”如何处理字典操作错误？”创意应用：问AI”有什么有趣的字典应用？”

知识整合的AI协作技巧

知识结合：问AI”如何结合变量和字典？”综合应用：问AI”请给我一个综合使用所有知识的例子”问题解决：问AI”如何用学过的知识解决实际问题？”程序设计：问AI”如何设计一个复杂的程序？”优化改进：问AI”如何让程序更智能？”

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