2.4常見算法的程序?qū)崿F(xiàn)教學(xué)設(shè)計20232024學(xué)年人教-中圖版高中信息技術(shù)必修1

《常見算法的程序?qū)崿F(xiàn)》教學(xué)設(shè)計學(xué)科信息技術(shù)年級高一班級授課教師章節(jié)第二章第四節(jié)第二課時課題名稱常見算法的程序?qū)崿F(xiàn)二課型新授課授課時間教材內(nèi)容分析本節(jié)從體驗探索開始，在已經(jīng)實現(xiàn)“自助式人行過街紅綠燈”基本功能的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活實際進行分析，探討“綠燈時長的最優(yōu)設(shè)置”，通過計算綠燈最短時長，認識解枚舉法。隨后，學(xué)習(xí)枚舉法，通過實踐活動“尋找1000以內(nèi)的所有素數(shù)”，對兩種方案的算法與程序?qū)崿F(xiàn)的進行比較，感受算法效率。最后進行算法綜合應(yīng)用，掌握調(diào)試運行程序的基本方法。學(xué)生情況分析學(xué)生具有強烈的求知欲和探索精神，興趣廣泛，思想活躍，有創(chuàng)意，有較好的發(fā)散思維，有一定的分析問題和解決問題的能力。經(jīng)過前期的涫，他們已經(jīng)掌握了Python語言編程的基本知識，并實現(xiàn)了編程模擬“自助式人行過街紅綠燈”的基本功能。但對程序設(shè)計中的一些基本算法了解不深，對現(xiàn)實生活中較復(fù)雜問題的分析能力較弱，不能選擇合適的算法進行問題的分析和算法實現(xiàn)。另外，在日常和生活中，學(xué)生經(jīng)常需要構(gòu)建表達式解決較為復(fù)雜的問題，具有較強的解枚舉法學(xué)習(xí)需要。教學(xué)目標（核心素養(yǎng)）理解解枚舉法的含義與基本思想，能夠通過編程實現(xiàn)算法。掌握使用解枚舉法解決問題的基本方法，能從日常生活和學(xué)習(xí)中民現(xiàn)或抽象出可以利用算法與程序設(shè)計解決的問題，形成主動應(yīng)用算法和程序解決問題的意識。能對自己和他人設(shè)計的算法與程序進行優(yōu)化，開展合作，運用算法與程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)計問題求解方案，進行創(chuàng)造性探索。能遵守與程序設(shè)計相關(guān)的偷道德與法律法規(guī)，負責(zé)任地使用信息技術(shù)。教學(xué)重點理解解枚舉法的含義與基本思想，難免通過編號實現(xiàn)算法。教學(xué)難點掌握使用解枚舉法解決問題的基本方法，能從日常生活、學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)或抽象出可以利用算法與程序設(shè)計解決的問題。教學(xué)方法合作探究、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引入新課枚舉法是依據(jù)問題的已知條件，確定答案的大致范圍，在此范圍內(nèi)列舉出它所有可能情況的方法。在列舉過程中：不能遺漏任何一個正確解；通過逐一判斷，驗證哪些情況滿足問題的條件，從而得出問題的答案。觀察思考在老師的引導(dǎo)下，思考并回答問題。新課學(xué)習(xí)新課學(xué)習(xí)枚舉法在編程中，首先要確定枚舉對象和枚舉范圍，驗證問題成立的條件；借助循環(huán)語句和條件語句進行相應(yīng)的程序設(shè)計，實現(xiàn)問題解決。例：票據(jù)中模糊數(shù)字推斷問題。一張票據(jù)上有一個4位數(shù)字組成的編號，甲說數(shù)字編號的前兩位數(shù)字相同，但都不是零；乙說數(shù)字編號后的后兩位數(shù)字是相同的，但與前兩位不同；丙說數(shù)字編號是一個整數(shù)的二次方。試根據(jù)以上線索推斷出編號。分析問題已知條件：假設(shè)4位數(shù)字的編號是AABB，其中A≠0，A≠B，且AABB是一個整數(shù)的二次方。求解目標：票據(jù)中的數(shù)字；已知與未知的關(guān)系：要求解的4位數(shù)字的編號必須同時滿足所有的已知條件。設(shè)計算法編程實現(xiàn)與調(diào)試ImportmathA=1WhileA<10:B=0WhileB<10:IfA!=B:K=A*1000+A*100+B*10+BC=int(math.sqrt(k))IfC*C==K:Print(“票據(jù)編號是：”，K）B=B+1A=A+1保存文件，調(diào)試運行程序師生總結(jié)：分析該問題的解決算法的核心思想——枚舉法。它的基本特征：枚舉對象、枚舉范圍、驗證條件。探究任務(wù)：判斷一個數(shù)是不是素數(shù)提出任務(wù)，小組合作進行任務(wù)分析，交流。已知條件：素數(shù)的定義（只有1和它本身兩個因數(shù)的數(shù)）求解目標：判斷這個數(shù)是不是素數(shù)。求解方法：逐一判斷活動1：算法分析——理解枚舉算法繪制流程圖開始開始輸入一個數(shù)結(jié)束活動二：編寫程序K=1N=Print(“請輸入一個數(shù)：”）Forjinrange(2,N):IfN%j==0K=0IfK==1;Print(N)K=1學(xué)生根據(jù)流程圖編寫程序，并調(diào)試運行，得到結(jié)果?；顒?：延伸思考1000以內(nèi)的素數(shù)查找?guī)熒涣鳎哼@是對1000個數(shù)的“大”枚舉，逐一列舉每一個數(shù)，判斷是否為素數(shù)，可以將上面的代碼作為這下問題的判斷條件。展示完善后的流程圖，共同修改程序，運行求解。代碼如下：K=1ForNinrange(2,1000):Forjinrange(2,N):IfN%j==0K=0IfK==1;Print(N)K=1打開教學(xué)資源平臺中提供的另一算法，進行對比，哪個效率高？ImportmathK=1Forninrange(2,1000):m=math.ceil(math.aqrt(n))+1Ifn==2:Print(n)Forjinrange(2,n):Ifn%j==0k=0BreakIfk==1:Print(n)k=1方案枚舉對象枚舉范圍驗證條件自己的略略略算法Aj2—n/2n是否能被j整除算法BJ2—nn是否能被j整除根據(jù)具體數(shù)據(jù)，計算出最短綠燈時長。繪制流程圖展示關(guān)鍵解析語句，并運行程序。綜合應(yīng)用查找文稿中高頻詞匯的問題問題：學(xué)校開展經(jīng)典誦讀活動，小明在閱讀《三國演義》時，為了分析小說的寫作特色，想把小說中出現(xiàn)次數(shù)最多的20個詞查找出來。想一想小明如何通過編寫程序來實現(xiàn)呢？分析問題已知條件：文本文件《三國演義》求解目標：《三國演義》是高頻詞（以出現(xiàn)次數(shù)最多的20個詞為例）；已知與未知關(guān)系：統(tǒng)計文本中詞頻，找出次數(shù)最多的20個詞。設(shè)計算法讀取文件——中文分詞（jieba分詞）——詞頻統(tǒng)計——詞頻排序——顯示輸出編程實現(xiàn)與調(diào)試Importjeibaf=open(“三國演義.txt”,”r”,encoding=”utf8”)txt=f.read()words=jieba.lcut(txt)Count={}forwordinwords:Iflen(word)==1：continueelse:Counts[word]=counts.get(word,0)+1Items=list(counts.items())Items.sort(key=lambdax:x[1],reverse=true)Foriinrange(20):Print(items[i][0],items[i][1]保存文件，調(diào)試運行程序。課堂總結(jié)枚舉算法思想在生活中解決問題的適用情況及特點：運算量大；求解數(shù)量有限；所有的可能情況都符合一定的規(guī)則。枚舉的應(yīng)用與延伸枚