师：同学们，今天我们学习高一年级教科版信息技术第二单元第四节《可以复用的代码》第一课时。本节课我们将学习编程解决复杂问题的思想与方法，函数的定义与调用，以及使用函数解决问题。在前面三节中，我们已经了解计算机解决问题的一般过程，掌握顺序、分支和循环三种算法的基本结构，并用这些方法解决了一些比较简单的问题。本节我们将挑战一个相对复杂的问题——用火柴棒摆数字。小时候大家都玩过这个游戏，现在我们手上只有6根火柴棒，且要刚好用完，能摆出哪些自然数呢？大家好好想一想，有什么方法？
生：（思考中）
师：首先通过观察分析，我们会发现数字0 - 9分别需要6、2、5、5、4、5、6、3、7、6根火柴棒。如果一个自然数各数位的值所需火柴棒总和为6，那么这个数就是我们要找的自然数。如何才能一个不漏地找出所有符合条件的自然数呢？我们可以运用计算机编程的枚举法，从零开始逐一判断。那什么时候结束呢？我们需要预设查找的范围，大家思考一下，6根火柴棒可以摆出的最小和最大的自然数是多少？
生：6根火柴棒摆出的自然数最小是0，最大是111。
师：没错。据此可画出该问题的算法流程图，即从0 - 111逐个判断所需的火柴棒数是否为6。如果是，则输出该数字；否则加一判断下一个数，如果超出111，则退出循环结束程序。依据算法写出Python程序，这里要注意，range函数起点缺省默认为0，终点为112，步长缺省默认为1。实际取值范围是包含起点但不包含终点的。在编写代码时，我们遇到了一个新问题，如何计算一个自然数需要的火柴棒数呢？一个复杂的问题往往由多个小问题构成，我们可以采取自顶向下逐步细化的方法一个个来解决。面对新问题，我们可以通过实例进行分析，例如求14需要多少根火柴棒？首先，所有的自然数都由数字0 - 9构成，将数字0 - 9所需的火柴棒数目一一对应，保存到列表变量f中，计算一个自然数所需的火柴棒只要将对应的列表值依次相加即可。如14，先看个位上的数是4，则取出下标索引为4的列表值，结果为4。再看十位上的数为1，则取出下标索引为1的列表值，结果为2，将两个结果累加，即为6，因此自然数14需要6根火柴棒。
师：找到方法后，细化算法流程图，依据算法编写出Python程序。这里需注意要获得自然数num个数位的值，用num取模10表示num除以10取余，求得该自然数的个位数，然后运用累加器将这个位数所需的火柴棒数累加到求和变量total中。接着用num整除10，去掉num的个位，重复以上步骤，直到num为0。接下来我们一起来分析程序的具体执行过程。
师：我们可以借助Python的调试器PDB分析程序的执行过程，并设置断点用于观察各变量值的变化。开始逐行运行程序。第一步，输入测试数据14赋值给变量num。下一步，定义列表变量f为0 - 9所需的火柴棒数目。下一步累加器total赋初值为0，此时即将进入while循环，观察变量num和total的初值分别为14、0。继续执行，由于num 14大于0，满足while条件，进入第一次循环。
师：第一次循环结束，我们可以发现各变量的值发生了改变。首先num 14取模10，得到num的个位数4，赋值给变量x，列表变量f下标索引为4的元素，即数字4所需的火柴棒数目为4，累加到total中，total 0 + 4变为4。变量num整除10，去掉个位，结果为1，继续执行。
师：由于num 1大于0，满足while条件，进入第二次循环执行，循环体各变量的值再次发生改变。首先num 1取模10，得到num的个位数1，赋值给变量x，列表变量f下标索引为1的元素，即数字1所需火柴棒数目为2，累加到变量total中，total 4 + 2变为6。变量num 1整除10去掉个位，结果为0，继续执行。由于此时num 0不大于0，不满足while条件，退出循环执行。输出语句，输出变量total的值为6，即自然数14所需的火柴棒总数为6。程序结束。
师：通过逐行运行观察到各变量值的变化过程，有助于我们更好地理解程序和调试程序。程序代码是否正确，只测试一个数据是不够的，需要用更多的数据检测。分别输入测试数据14、108、0观察运行结果。
师：输入并运行程序。输入第一个测试数据14，所需的火柴棒数因为4 + 2，结果为6，正确。再次运行程序，输入第二个测试数据108，所需的火柴棒数应为7 + 6再加2，结果为15，正确。再次运行程序，输入第三个测试数据0，所需的火柴棒数应为6，结果为0，错误。