# 教案：第05节 —— 集合 set --- ## 元信息 | 项目 | 内容 | |------|------| | **课程编号** | G3_第05节 | | **GESP等级** | **三级**（GESP Python 三级考点） | | **适用年龄** | 10-12 岁（算法入门阶段） | | **核心知识点** | set 创建 {}、add/remove/discard、pop 随机弹出、去重特性 | | **记忆钩子** | "set = 自动去重盒子 add加 remove删 discard安全删 pop随机弹" | | **身体锚点** | ① 创建（双手画圈） ② 去重（筛选手势） ③ 弹出（抽盲盒动作） | --- ## 课程目标 1. **掌握** set 的两种创建方式：set() 和 {} 2. **理解** 集合的三大特性：无序、不重复、可变 3. **熟练** 集合的增删操作：add、remove、discard、pop 4. **运用** 集合的去重特性解决实际问题 --- ## 五段式 60 分钟教学流程 --- ### 第一段：导入（00:00 - 10:00）—— "重复的东西太多了！" #### 教师活动 | 时间 | 活动内容 | 教学方式 | |------|---------|---------| | 0-3min | 拿出一个袋子，里面装了很多写有数字的纸条（有重复），问："怎么最快知道有哪些数字？" | 实物演示 | | 3-6min | "Python 也有一个'神奇袋子'——set（集合）。往里丢东西，重复的自动消失！" | 引出概念 | | 6-10min | 代码演示：列表去重 set([1,2,2,3]) → {1,2,3}，让学生直观看到去重效果 | 代码展示 | #### 导入代码 ```python # 列表有重复的问题 lst = [1, 2, 2, 3] print("原始列表:", lst) # [1, 2, 2, 3] # 转 set 自动去重 s = set(lst) print("转set后:", s) # {1, 2, 3} ``` #### 生活类比 > **set = 自动去重盒子** > 往盒子里丢重复的东西，只保留一份！ > 就像你的书包里有多支同样的笔，只需要知道"有哪些笔"，不需要知道有几支。 #### 身体锚点 > **【身体锚点 — 去重盒子】** > 双手做捧盒子动作，往里面放东西的手势。 > "红色铅笔放进去→蓝色铅笔放进去→红色铅笔再放进去→咦，已经有了，自动忽略！" > 双手摊开："看，盒子里只有一份红色铅笔、一份蓝色铅笔。" --- ### 第二段：知识点精讲（10:00 - 30:00） #### 2.1 创建集合（5min） **方式一：使用 set()** ```python s1 = set([1, 2, 3]) # 列表 → 集合 s2 = set("hello") # 字符串 → 集合（每个字符变成元素） s3 = set() # 空集合（注意：只能用 set() 创建空集合！） print("s1:", s1) # {1, 2, 3} print("s2:", s2) # {'h', 'e', 'l', 'o'} —— 自动去重且无序 print("s3:", s3) # set() ``` **方式二：使用花括号 {}** ```python s4 = {1, 2, 3} s5 = {"apple", "banana", "orange"} print("s4:", s4) # {1, 2, 3} print("s5:", s5) # 无序输出 ``` **重要陷阱：{} 创建的是空字典，不是空集合！** ```python wrong = {} print("type({}):", type(wrong)) # correct = set() print("type(set()):", type(correct)) # ``` **记忆口诀：** ``` set()或{} 花括号创建集合 空集必须用 set()，用 {} 得到的是空字典！ ``` #### 2.2 add() 添加元素（4min） ```python fruits = {"apple", "banana"} print("初始集合:", fruits) fruits.add("orange") print("添加orange后:", fruits) # add() 重复添加不会报错，也不会增加 fruits.add("apple") # apple 已存在，被忽略 print("再次添加apple后:", fruits) # 没变化 ``` **应用：收集不重复的用户输入** ```python inputs = set() inputs.add("Python") inputs.add("Java") inputs.add("Python") # 重复，被忽略 print("收集的语言:", inputs) # {'Java', 'Python'} ``` **比喻：** add 像往盒子里扔一个球，重复的球扔不进去，因为已经有了！ #### 2.3 remove() 删除元素（4min） ```python colors = {"red", "blue", "green", "yellow"} print("初始集合:", colors) colors.remove("blue") print("删除blue后:", colors) # remove() 删除不存在的元素会报错！ try: colors.remove("pink") # pink 不在集合中 except KeyError as e: print(f"报错啦！KeyError: {e}") ``` **注意：** remove 是精准删除指定元素，如果元素不存在，直接崩溃报错！ #### 2.4 discard() 安全删除（4min） ```python fruits = {"apple", "banana", "orange"} fruits.discard("banana") print("删除banana后:", fruits) # discard() 删除不存在的元素——安全！ fruits.discard("grape") # grape 不在集合中 print("删除不存在的grape后:", fruits) # 没有任何变化 print("程序正常运行，没有报错！") ``` **remove vs discard 对比：** | 方法 | 元素存在时 | 元素不存在时 | |------|-----------|-------------| | remove(元素) | 正常删除 | 报错 KeyError | | discard(元素) | 正常删除 | 什么都不发生（安全） | **记忆钩子：** discard 安全删 —— 有就删，没有拉倒，绝不报错！ #### 2.5 pop() 随机弹出一个元素（3min） ```python nums = {10, 20, 30, 40, 50} print("原始集合:", nums) popped = nums.pop() print(f"弹出了: {popped}") print("剩余集合:", nums) # pop() 空集合会报错 empty_set = set() try: empty_set.pop() except KeyError as e: print(f"空集合pop报错: {e}") ``` **实用场景：随机处理任务队列** ```python tasks = {"任务A", "任务B", "任务C", "任务D"} print("随机处理任务：") while tasks: task = tasks.pop() print(f" 处理: {task}") print("所有任务处理完毕！") ``` **记忆钩子：** pop 随机弹 —— 像抽盲盒，弹出哪个是哪个。集合空了还 pop 会报错！ --- ### 第三段：演示（30:00 - 40:00）—— "set 实战演示" #### 演示 1：颜色去重 ```python colors_set = {"red", "blue", "red"} print("colors_set:", colors_set) # 输出: {'red', 'blue'} —— "red" 被去重只剩一个！ ``` #### 演示 2：多种数据去重 ```python # 数字去重 numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5] unique_nums = set(numbers) print("数字去重:", sorted(unique_nums)) # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 9] # 字符串去重 words = ["hello", "world", "hello", "python", "world"] unique_words = set(words) print("单词去重:", unique_words) # 字符去重 text = "aabbccdd" unique_chars = set(text) print("字符去重:", unique_chars) # {'a', 'b', 'c', 'd'} ``` #### 演示 3：综合操作 ```python s = set() s.add("red") s.add("green") s.add("red") # 被忽略 s.discard("green") print("最终集合:", s) # {'red'} ``` #### 演示 4：去重应用——统计文章用词 ```python article = "python is fun and python is powerful" words = article.split() unique_words = set(words) print(f"总词数: {len(words)}") print(f"不重复词数: {len(unique_words)}") print(f"用到的词: {unique_words}") ``` **教学要点：** 通过 split() 拆分字符串，用 set 去重统计文章中用到了哪些不同的词。 --- ### 第四段：实操练习（40:00 - 55:00） #### 练习 1：创建集合去重（5min） ``` 题目：给定列表 [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5] 用 set 去重，并打印出去重后 sorted 的结果 ``` **参考答案：** ```python nums = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5] unique = set(nums) print(sorted(unique)) # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 9] ``` #### 练习 2：操作填空（5min） ``` 补全代码，使其输出 {1, 2} s = {1, 2, 3} s.____(2) # 添加2（已有，忽略） s.____(3) # 删除3 print(s) # 预期: {1, 2} ``` **答案：** add, remove（或 discard） #### 练习 3：remove vs discard 选择（5min） ``` 题目：用户输入一个数字，尝试从集合 {10, 20, 30, 40, 50} 中删除。 应该用 remove 还是 discard？为什么？ ``` **参考答案：** ```python nums = {10, 20, 30, 40, 50} n = int(input("请输入要删除的数字: ")) # 用 discard 更安全，因为用户可能输入不存在的数字 nums.discard(n) print(f"删除后: {nums}") # 如果使用 remove，输入不存在数字会报错！ ``` --- ### 第五段：小测（55:00 - 60:00） #### 题目 1（选择） `set([1, 2, 2, 3])` 的结果是？ A. [1, 2, 2, 3] B. {1, 2, 3} C. {1, 2, 2, 3} D. [1, 2, 3] **答案：B** #### 题目 2（选择） 下面哪个方法在删除不存在的元素时会报错？ A. discard() B. remove() C. pop() D. add() **答案：B** #### 题目 3（选择） `{}` 创建的是什么？ A. 空集合 B. 空字典 C. 空列表 D. 空元组 **答案：B**（{} 创建空字典，空集合必须用 set()） #### 题目 4（判断） 集合中的元素是有序的。 **答案：** 错（集合是无序的，每次遍历顺序可能不同） #### 题目 5（填空） 从集合中随机弹出一个元素的方法是 ____ **答案：** pop() --- ## 板书设计 ``` +-------------------------------------------------------+ | 第05节 集合 set | +-------------------------------------------------------+ 创建集合： set([1, 2, 3]) 或 {1, 2, 3} 空集合：set() {} 是空字典！ 集合特性： . 无序 —— 元素没有固定顺序 . 不重复 —— 自动去重 . 可变 —— 可以增删元素 操作方法： add(元素) 添加（重复被忽略） remove(元素) 删除（不存在报错） discard(元素) 安全删除（不存在不报错） pop() 随机弹出（空集合报错） 记忆钩子： "set = 自动去重盒子" "add加 remove删 discard安全删 pop随机弹" --- ## 课后延伸 | 项目 | 内容 | |------|------| | 课后练习 | 课后练习_第05节.md | | 预习内容 | 第05节 集合运算 | | 拓展挑战 | 用 set 完成两篇文章的词汇对比（共同词、独有词） | | 家长沟通 | 今天学习了 Python 的集合 set，孩子可以用它来去重和快速查找 | --- ## 教学反思 | 维度 | 记录 | |------|------| | 学生掌握率 | 预计 80% 学生能掌握基本操作 | | 常见困惑 | {} 创建空集合还是空字典容易混淆 | | 改进方向 | 增加 remove 和 discard 的对比练习 | | 备注 | 强调 set 无序特性的实际影响（不能用下标访问） | ```