2.2算法概念與描述教學(xué)設(shè)計(jì)2023-2024學(xué)年人教中圖版高中信息技術(shù)必修1

課題2算法的概念及描述學(xué)科信息技術(shù)年級(jí)高一班級(jí)授課教師章節(jié)第二章第二節(jié)算法的概念及描述課題名稱算法的概念及描述課型新授課授課時(shí)間2022/9/132022/9/16課標(biāo)要求內(nèi)容要求：從生活實(shí)例出發(fā)，概述算法的概念與特征，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單算法?！ねㄟ^(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，感受算法的效率。學(xué)業(yè)要求：依據(jù)解決問(wèn)題的需要，設(shè)計(jì)和表示簡(jiǎn)單算法。教學(xué)目標(biāo)（核心素養(yǎng)）1、根據(jù)項(xiàng)目需求分析設(shè)計(jì)算法，理解并熟悉利用自然語(yǔ)言、流程圖和偽代碼描述算法的方法。（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）2、選用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示算法，增強(qiáng)用算法解決問(wèn)題的意識(shí)。（計(jì)算思維、信息意識(shí)）3、通過(guò)對(duì)生活中某一邏輯關(guān)系問(wèn)題的對(duì)比探究，掌握枚舉算法解決問(wèn)題的方法，并比較數(shù)理思維方式與計(jì)算思維方式解決同一問(wèn)題的效率差異，逐步養(yǎng)成用計(jì)算思維解決問(wèn)題的習(xí)慣，提高工作效率。（計(jì)算思維）教學(xué)重點(diǎn)理解算法的三種基本控制結(jié)構(gòu)，能夠選用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單算法。教學(xué)難點(diǎn)根據(jù)實(shí)際問(wèn)題，分析設(shè)計(jì)算法。教學(xué)方法講授法，案例分析法、探究法。教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)二次備課新課引入通過(guò)學(xué)生熟悉的數(shù)學(xué)問(wèn)題引入，引出主題用多種方法計(jì)算1+2+3+…+100的和。方法一：1+2=33+3=66+4=10…+100=5050方法二：(1+100)+(2+99)+…+(50+51)=101*50=5050那么我請(qǐng)兩位同學(xué)分別來(lái)描述一下你在解決這個(gè)問(wèn)題時(shí)的步驟吧.師：上述步驟就是解決這個(gè)問(wèn)題的算法。其實(shí)在解決生活中的很多問(wèn)題時(shí)，都有算法的身影。思考并回答問(wèn)題。選擇1至100自然數(shù)求和，并讓學(xué)生講述解決過(guò)程，讓學(xué)生感受到生活中的很多問(wèn)題都有算法。教學(xué)環(huán)節(jié)1、算法概念廣義上講，算法是解決一個(gè)特定問(wèn)題而采取的確定的、有限的步驟。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在數(shù)學(xué)問(wèn)題、生活問(wèn)題的解決中都會(huì)用到算法。例如：圖書(shū)館借閱系統(tǒng)、超市進(jìn)銷存系統(tǒng)等等。2、算法特征我們來(lái)看看這些算法他都有什么共同的特征？接下來(lái)給大家四分鐘時(shí)間閱讀教科書(shū)P48頁(yè)的信息的特征內(nèi)容，分小組討論分享根據(jù)實(shí)踐結(jié)果，總結(jié)說(shuō)明算法的特征。結(jié)合剛才的活動(dòng)體驗(yàn)，算法具有哪些特征對(duì)算法的五大特征進(jìn)行講解。有輸入。一個(gè)算法通常要求有0個(gè)或多個(gè)輸入，以描述運(yùn)算對(duì)象的初識(shí)情況。有輸出。一個(gè)算法可以有一個(gè)或多個(gè)輸出。有窮性。算法必須能在執(zhí)行有限個(gè)步驟之后終止?？尚行?。算法中的每一步操作都是可以執(zhí)行的，或者都可以分解成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的基本操作。確定性。算法的每個(gè)步驟都具有確定的含義，沒(méi)有歧義。除了上述的數(shù)值問(wèn)題可以用算法來(lái)描述，算法也可以描述很多的非數(shù)值問(wèn)題，比如：圖書(shū)資料的檢索，人名的排序等。3、算法的描述小明在去往地鐵站時(shí)，在路口遇到了一個(gè)紅綠燈。小明發(fā)現(xiàn)該紅綠燈上配有一個(gè)倒計(jì)時(shí)器，倒計(jì)時(shí)15s之后紅燈變成了綠燈，如何將“倒計(jì)時(shí)15秒”的算法描述出來(lái)？提問(wèn)：你能通過(guò)我們的語(yǔ)言描述出解決該問(wèn)題的算法步驟嗎？分析講解該問(wèn)題，說(shuō)明如何用自然語(yǔ)言描述該算法。① 將計(jì)數(shù)器t設(shè)為15；② 如果t大于等于1，執(zhí)行步驟③，否則執(zhí)行步驟⑤；③ 顯示t，并保持顯示1秒，然后清除顯示；④ 將t的值減1，跳轉(zhuǎn)至步驟2。⑤ 倒計(jì)時(shí)結(jié)束。說(shuō)明自然語(yǔ)言描述算法的優(yōu)缺點(diǎn)，引出用流程圖來(lái)描述算法。流程圖是用圖形表示算法的一種常用工具。用流程圖描述的算法直觀易讀，問(wèn)題解決的步驟清晰簡(jiǎn)潔，算法結(jié)構(gòu)表達(dá)明確。講解流程圖常用符號(hào)的作用。說(shuō)明繪制流程圖的方法。引導(dǎo)學(xué)生用流程圖描述倒計(jì)時(shí)15秒的算法。通過(guò)對(duì)上述流程圖的分析，說(shuō)明該流程是一種循環(huán)結(jié)構(gòu)。引出算法有三種基本控制結(jié)構(gòu)，分別是順序、選擇、循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)。每一步驟按先后次序被執(zhí)行，即先處理S1，再處理后面的S2到Sn，如下圖順序結(jié)構(gòu)所示。選擇結(jié)構(gòu)，又稱分支結(jié)構(gòu)。根據(jù)條件是否成立，選擇執(zhí)行不同的分支，如下圖選擇結(jié)構(gòu)所示，當(dāng)條件C成立時(shí)（用True表示），執(zhí)行處理S1；當(dāng)條件不成立時(shí)（用False表示），執(zhí)行處理S2。循環(huán)結(jié)構(gòu)。當(dāng)條件成立時(shí)，反復(fù)執(zhí)行S1，一旦條件不成立就立即結(jié)束循環(huán)，如下圖循環(huán)結(jié)構(gòu)所示。說(shuō)明除自然語(yǔ)言、流程圖外，還可以用偽代碼方式描述算法。用偽代碼描述算法就是采用一種類似于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的代碼來(lái)表示算法。偽代碼沒(méi)有固定的、嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)則，只要定義合理，沒(méi)有矛盾即可。展示倒計(jì)時(shí)15秒的偽代碼描述，分析偽代碼描述的優(yōu)缺點(diǎn)。最后總結(jié)說(shuō)明算法的三種描述方法的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)。4、實(shí)踐練習(xí)，鞏固所學(xué)請(qǐng)打開(kāi)python軟件，根據(jù)老師的講解，模仿寫(xiě)出，計(jì)算1+2+…+100=？?jī)煞N方法的計(jì)算程序，對(duì)比兩種算法的差異。1+2=33+3=66+4=10…+100=5050（1+100）*50=5050設(shè)計(jì)算法。選用一種描述方法對(duì)該算法進(jìn)行描述，并解釋其中使用到的算法控制結(jié)構(gòu)的類型。練習(xí)講解，分析算法的設(shè)計(jì)和算法的結(jié)構(gòu)，以及如何用不同的方式描述算法。打開(kāi)mpython軟件，切換到代碼模式，輸入以下代碼，并運(yùn)行，注意輸入時(shí)的一些小問(wèn)題。教師演示輸入過(guò)程，并給學(xué)生強(qiáng)調(diào)容易出錯(cuò)的地方。方法一：sum=0i=1whilei<=100:sum=sum+i#縮進(jìn)部分表示屬于while循環(huán)的語(yǔ)句i+=1#print("n=",i)print("和=",sum)方法二：print("方法二和=",(1+100)*50)5、對(duì)比分析，感受算法效率通過(guò)運(yùn)行兩種算法編寫(xiě)的程序，可以看到第一種算法計(jì)算次數(shù)100次，消耗系統(tǒng)資源大。先進(jìn)的算法可以節(jié)省資源，提高效率聽(tīng)講，學(xué)習(xí)算法的概念。閱讀：分小組討并分享思考交流歸納總結(jié)、回答問(wèn)題相互討論，分析問(wèn)題解決過(guò)程。。聽(tīng)講。聽(tīng)講。上機(jī)練習(xí)。通過(guò)修改語(yǔ)句的位置、數(shù)值，體驗(yàn)程序的運(yùn)行特點(diǎn)。此處快速講過(guò)，給學(xué)生說(shuō)明算法不只用于解決數(shù)學(xué)問(wèn)題。講述、總結(jié)提問(wèn)方式讓學(xué)生說(shuō)出算法的特征。通過(guò)項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)，提出問(wèn)題需求，引出本課的主題——算法的描述。分小組討論自學(xué)展示效果。教師依據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，能引導(dǎo)的引導(dǎo)，需要講述的講述，逐步推進(jìn)教學(xué)進(jìn)度，使學(xué)生初步掌握算法的三種描述方法以及算法的三種基本控制結(jié)構(gòu)的流程圖畫(huà)法，為后續(xù)實(shí)踐提升部分做好準(zhǔn)備。教師講解演示程序輸入過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)算法思想的領(lǐng)會(huì)，使學(xué)生體會(huì)到算法并不抽象，實(shí)際上是我們從前解題步驟的總結(jié)。然后通過(guò)一連串問(wèn)題的追問(wèn)，由淺入深，由特殊到一般，培養(yǎng)學(xué)生體會(huì)發(fā)現(xiàn)、抽象、總結(jié)的能力。通過(guò)計(jì)算機(jī)演示，讓學(xué)生感受算法研究的價(jià)值。此處按照項(xiàng)目式活動(dòng)的小組分配分別總結(jié)三種算法描述的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)生上機(jī)練習(xí)，根據(jù)前面的講解，學(xué)生分別使用兩種方法上機(jī)仿寫(xiě)調(diào)試程序。教師講解算法效率課堂小結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)了算法描述方法中的自然語(yǔ)言、流程圖和偽代碼三種方法，了解了各自的特點(diǎn)，比較出了計(jì)算思維在解決邏輯關(guān)系問(wèn)題時(shí)的優(yōu)勢(shì)。除了邏輯關(guān)系問(wèn)題外，生活中還有很多問(wèn)題都可以用計(jì)算思維來(lái)解決，希望同學(xué)們今后多嘗試并習(xí)慣用計(jì)算思維來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，做一名數(shù)字化時(shí)代的真正參與者。板書(shū)設(shè)計(jì)算法的概念及描述概念：算法(algorithm)是指在解決問(wèn)題時(shí),按照某種機(jī)械的步驟一定可以得到問(wèn)題的結(jié)果(有的問(wèn)題有解,有的沒(méi)有)的處理過(guò)程。算法就是解決這個(gè)問(wèn)題的方法和步驟的描述。特征：輸入、確定性、有窮性、輸出、可行性。描述方法：自然語(yǔ)言描述法流程圖描述法偽代碼描述法教學(xué)反思本節(jié)課以生活實(shí)例為依托，通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生探討解決問(wèn)題的步驟，從生活實(shí)際引向算法的概念。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)地解決問(wèn)題的能力。本課采用以教師為主導(dǎo)學(xué)生為主體的原則，老師引導(dǎo)學(xué)生自主思考，小組探討，理解算法的概念和特征。著重學(xué)習(xí)了流程圖的組成部分，以及如何用流程圖描述算法，