2.1計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程（教學(xué)設(shè)計(jì)）20232024學(xué)年教科版高中信息技術(shù)必修1

“圾”中生智，“慧”澤萬家——2.1計(jì)算機(jī)解決問題的過程核心素養(yǎng)目標(biāo)信息意識根據(jù)解決人工垃圾回收問題的需要，自覺、主動地尋求恰當(dāng)?shù)姆绞教幚韱栴}在智能垃圾回收項(xiàng)目體驗(yàn)中，能夠敏銳感覺到垃圾回收的信息規(guī)律，學(xué)會分析問題并將問題轉(zhuǎn)化為程序設(shè)計(jì)的需求分析。在合作解決智能垃圾回收問題的過程中，愿意與小組成員共享信息，實(shí)現(xiàn)信息的更大價(jià)值。計(jì)算思維在分析智能垃圾回收問題過程中，學(xué)會使用自然語言和流程圖去描述算法。通過判斷和分析智能垃圾回收的功能，運(yùn)用合理的算法繪制流程圖，了解算法的三種基本結(jié)構(gòu)。結(jié)合運(yùn)用順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的語句編寫簡單的程序?qū)崿F(xiàn)智能垃圾回收的功能。學(xué)習(xí)自定義函數(shù)，將智能垃圾回收功能的代碼寫在函數(shù)中，并發(fā)布功能模塊，實(shí)現(xiàn)各個(gè)垃圾回收點(diǎn)的功能共享?？偨Y(jié)利用計(jì)算機(jī)解決垃圾回收問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題解決中。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)的方法，能夠根據(jù)需要選用合適的數(shù)字化工具開展學(xué)習(xí)，如使用畫程軟件繪制智能垃圾回收功能設(shè)計(jì)的算法，在Python語言的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)環(huán)境IDLE中編寫程序并調(diào)試運(yùn)行。信息社會責(zé)任使用正規(guī)流程圖軟件和編程軟件，規(guī)范操作。在整個(gè)智能垃圾回收單元學(xué)習(xí)中，具有積極學(xué)習(xí)的態(tài)度，意識到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，主動學(xué)習(xí)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境保護(hù)的其他問題解決中。教材分析編程計(jì)算這一單元處于必修一數(shù)據(jù)與計(jì)算中的第二單元，是編程學(xué)習(xí)的開篇單元，單元中有計(jì)算機(jī)解決問題的過程、做出判斷的分支、周而復(fù)始的循環(huán)、可以復(fù)用的代碼四節(jié)內(nèi)容，通過智能垃圾回收項(xiàng)目學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)解決問題的過程，在對垃圾回收項(xiàng)目功能算法代碼實(shí)現(xiàn)過程中，學(xué)習(xí)分支語句、循環(huán)語句的代碼編寫，并將智能垃圾回收功能寫入自定義函數(shù)中，學(xué)習(xí)函數(shù)調(diào)用和功能模塊發(fā)布，實(shí)現(xiàn)各個(gè)垃圾回收點(diǎn)的功能共享。通過本單元的整體學(xué)習(xí)，可以為后面分析編寫其他功能程序打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)情分析本單元授課對象為高一學(xué)生，在初中接觸的編程大多像Scratch類的模塊化搭建，還未接觸到具體的代碼指令，面對具體的情境，學(xué)生能用自己的話說出解決問題的方法，但不知如何用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。比如，體驗(yàn)智能垃圾回收過程，識別垃圾類型轉(zhuǎn)換成編程計(jì)算，則需要將垃圾信息存儲到變量內(nèi)，再通過分支、循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)。學(xué)生的計(jì)算思維需要慢慢形成，從解決簡單的問題開始培養(yǎng)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)智能垃圾回收活動中一邊熟悉基本語法，一邊提升思維能力。在掌握程序編寫后自行編寫代碼實(shí)現(xiàn)功能，解決生活中的其他問題。學(xué)習(xí)目標(biāo)單元目標(biāo)學(xué)生能夠在體驗(yàn)計(jì)算機(jī)幫助解決垃圾回收問題過程中，分析出智能垃圾回收的功能步驟，做好需求分析，算法設(shè)計(jì)。學(xué)生能在設(shè)計(jì)智能垃圾回收功能算法中，能夠敏銳觀察到結(jié)構(gòu)規(guī)律，編寫簡單的程序?qū)崿F(xiàn)功能。學(xué)生能在完成智能垃圾回收功能代碼編寫后，利用函數(shù)調(diào)和模塊發(fā)布，實(shí)現(xiàn)功能共享。學(xué)生在合作解決智能垃圾回收問題的過程中，愿意與團(tuán)隊(duì)成員共享信息，實(shí)現(xiàn)信息的更大價(jià)值，完善智能垃圾回收功能。學(xué)生在整個(gè)智能垃圾回收單元學(xué)習(xí)中，可以養(yǎng)成探究學(xué)習(xí)的態(tài)度，意識到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，主動學(xué)習(xí)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境保護(hù)的其他問題解決中。本課時(shí)目標(biāo)學(xué)生能在體驗(yàn)智能垃圾回收過程中，能夠敏銳抓取到功能信息，分析出智能垃圾回收的簡單步驟。學(xué)生能在智能垃圾回收功能分析過程中，了解算法概念，學(xué)會使用自然語言和流程圖去描述智能垃圾回收功能算法。學(xué)生能通過判斷和分析，設(shè)計(jì)智能垃圾回收算法，繪制流程圖，了解算法的三種基本結(jié)構(gòu)。學(xué)生能了解程序設(shè)計(jì)語言發(fā)展過程，總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。教學(xué)重點(diǎn)了解計(jì)算機(jī)解決問題的過程。學(xué)會使用自然語言和流程圖描述算法。了解流程圖的規(guī)范表示方法和算法的三種基本結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)學(xué)會使用流程圖描述算法掌握算法的三種基本結(jié)構(gòu)教學(xué)方法多媒體教學(xué)單元流程教學(xué)流程（本課時(shí)）教學(xué)過程【視頻導(dǎo)入】3分鐘今年8月24日，南通市各單位聯(lián)合舉辦了垃圾分類宣傳進(jìn)社區(qū)活動，我們一起看一段視頻（播放視頻）。志愿者們紛紛為小區(qū)居民普及垃圾分類回收的知識，提升居民的環(huán)保意識。學(xué)校也即將舉辦一場垃圾回收宣傳進(jìn)班級活動，現(xiàn)向班級招募志愿者，首先需要有垃圾回收的相關(guān)知識儲備，請同學(xué)們花1分鐘的時(shí)間，學(xué)習(xí)學(xué)案第四頁的垃圾回收小知識。設(shè)計(jì)意圖：垃圾分類回收宣傳視頻引入，讓學(xué)生意識到垃圾回收的重要性，積極主動學(xué)習(xí)垃圾回收知識?！究靻柨齑鹚伎紗栴}】5分鐘規(guī)則講解：四人一小組，屏幕上出現(xiàn)一個(gè)垃圾，最先舉牌起立者進(jìn)行搶答，答對該小組加一分，答錯(cuò)該輪無搶答機(jī)會，一共10輪。在競答環(huán)節(jié)中每組正確率和反應(yīng)速度都不一樣，可以借助什么幫助我們進(jìn)行垃圾回收呢？（計(jì)算機(jī)）思考利用計(jì)算機(jī)可以幫助我們實(shí)現(xiàn)哪些功能？設(shè)計(jì)意圖：通過快問快答模擬學(xué)生作為志愿者時(shí)的反應(yīng)速度和準(zhǔn)確率，人工垃圾回收易出錯(cuò)且耗時(shí)間，引出高效準(zhǔn)確的智能垃圾回收?！局悄荏w驗(yàn)認(rèn)識算法】3分鐘打開桌面智能垃圾回收網(wǎng)頁，體驗(yàn)在計(jì)算機(jī)幫助下進(jìn)行垃圾回收的過程，并簡單描述步驟，學(xué)生回答的步驟是自然語言的描述，表述時(shí)符合人類常用語言，通俗易懂，但內(nèi)容越多越容易產(chǎn)生歧義，老師在黑板上所示的步驟是流程圖，表示，更加形象、直觀易理解。用來解決垃圾回收問題的步驟、方法就是算法。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生體驗(yàn)智能垃圾回收過程，分析描述其步驟，了解算法概念及自然語言表示，教師展示的步驟讓學(xué)生了解流程圖表示，二者直觀比較更能了解兩種描述方式的特點(diǎn)?！舅伎挤治鲈O(shè)計(jì)算法】5分鐘黑板上這個(gè)自上而下，按順序依次執(zhí)行的流程圖，同學(xué)們思考一下它是什么結(jié)構(gòu)？（順序結(jié)構(gòu)）按照這個(gè)算法結(jié)構(gòu)，我們可以執(zhí)行幾次垃圾分類？一次。如果我們有10個(gè)垃圾，想實(shí)現(xiàn)多次垃圾分類，如何去改進(jìn)？重復(fù)執(zhí)行。引出循環(huán)結(jié)構(gòu)，打開“項(xiàng)目任務(wù)3：流程圖繪制”文件，請同學(xué)們先認(rèn)識一下左邊的各個(gè)流程圖符號，然后在右邊這塊區(qū)域，請將需要重復(fù)執(zhí)行功能的流程圖符號拖動到循環(huán)里，其余放在循環(huán)外，完成多次垃圾分類。展示學(xué)生作品，學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)已有流程圖，讓學(xué)生分析執(zhí)行過程，學(xué)習(xí)新的流程圖符號改進(jìn)繪制流程圖，學(xué)習(xí)新的循環(huán)結(jié)構(gòu)。在繪制流程圖過程中培養(yǎng)學(xué)生操作和思考能力?！竞诵膶W(xué)習(xí)細(xì)化算法】5分鐘改進(jìn)好的流程圖已經(jīng)將多次垃圾回收算法設(shè)計(jì)出來了，在這個(gè)算法中，核心功能是哪一個(gè)？（識別垃圾功能）請同學(xué)們打開桌面“項(xiàng)目任務(wù)4：流程圖繪制2”這個(gè)文件，將右邊零散的流程圖符號連接起來完成識別功能，然后將原來識別功能的處理框刪除，把右邊連接好的具體的識別功能流程圖拖動過去替換。展示學(xué)生作品，學(xué)習(xí)分支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生分析識別功能具體執(zhí)行步驟，細(xì)化算法，學(xué)習(xí)分支結(jié)構(gòu)?！揪帉懗绦?qū)崿F(xiàn)算法】5分鐘設(shè)計(jì)出了智能垃圾回收的流程圖算法，思考計(jì)算機(jī)可以直接執(zhí)行流程圖內(nèi)的步驟完成垃圾回收的任務(wù)嗎？計(jì)算機(jī)是無法執(zhí)行的，包括之前的自然語言，計(jì)算機(jī)也無法執(zhí)行，計(jì)算機(jī)只認(rèn)識由二進(jìn)制0和1代碼指令構(gòu)成的機(jī)器語言，但為了讓人類容易編寫指令，慢慢從機(jī)器語言發(fā)展到匯編語言再到高級語言，高級語言方便人類編寫，計(jì)算機(jī)內(nèi)部安裝相應(yīng)的解釋器后口可以將高級語言轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言方便計(jì)算機(jī)識別處理。畫程可以將我們繪制完的流程圖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的高級語言代碼，接下來請同學(xué)們打開“項(xiàng)目任務(wù)5：流程圖繪制3”文件，根據(jù)學(xué)案項(xiàng)目任務(wù)5的操作步驟，將流程圖轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的代碼運(yùn)行，將下方的5個(gè)垃圾名稱依次輸入觀察程序運(yùn)行結(jié)果。設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生意識到計(jì)算機(jī)只能識別處理二進(jìn)制代碼指令，無法執(zhí)行流程圖和自然語言描述的步驟，了解程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展，通過畫程軟件的“語言”菜單讓學(xué)生認(rèn)識高級語言，并學(xué)會在IDLE環(huán)境中運(yùn)行程序?！拘〗Y(jié)】本節(jié)課通過分