《認(rèn)識(shí)算法》教學(xué)設(shè)計(jì)

課題：認(rèn)識(shí)算法科目：信息技術(shù)教學(xué)對(duì)象：課型：新授課課時(shí)：1教師：?jiǎn)挝唬?.《課程標(biāo)準(zhǔn)》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)單的算法。2.教材分析本節(jié)課選自人教/中圖版信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第二章第二節(jié)第一小節(jié)——認(rèn)識(shí)算法。本課從生活實(shí)例展開，認(rèn)識(shí)算法是為解決特定問題而采取的確定的、有限的步驟；接著，引申到理解計(jì)算機(jī)中的算法的概念及特征；最后，通過實(shí)例明白學(xué)習(xí)算法的意義，加深對(duì)信息時(shí)代中算法應(yīng)用的普遍性和價(jià)值性的認(rèn)識(shí)，理解學(xué)習(xí)算法的重要性。2.教學(xué)目標(biāo)·了解算法的意義，體會(huì)算法的思想，理解算法在解決問題中的作用。（計(jì)算思維）·通過分析實(shí)例描述算法的特征。（計(jì)算思維）·能夠用自然語言描述解決具體問題的算法。（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）3.學(xué)業(yè)要求根據(jù)問題解決的需要設(shè)計(jì)算法。4.教學(xué)對(duì)象分析本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象是高一年級(jí)，學(xué)習(xí)和生活中的許多問題都與算法息息相關(guān)，例如數(shù)學(xué)中的解方程等。只不過學(xué)生之前沒有接觸過算法，并不知道哪些情況下用到的是算法的知識(shí)，所以對(duì)算法的概念、特征沒有真正地理解和掌握。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以初步掌握算法的知識(shí)，并通過對(duì)具體案例的分析，體驗(yàn)算法在解決問題中的重要作用，初步形成算法的基本思想，提高計(jì)算思維。5.教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：體會(huì)算法的思想，描述算法的特征。教學(xué)難點(diǎn)：會(huì)用自然語言表達(dá)一些具體的解決問題的算法。6.教學(xué)方法與教學(xué)手段教學(xué)方法：以問題解決為線索，以合作探究的方式組織教學(xué)本節(jié)課以“田忌賽馬”為引，引出算法的基本思想，以“合理安排課外活動(dòng)時(shí)間”、“推薦合理乘車路線”兩個(gè)生活實(shí)例，得出廣義上算法的概念。嘗試描述“手機(jī)充電”問題算法，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，舉例說明生活中的算法實(shí)例，用嘗試用自然語言進(jìn)行描述。接著，引申到計(jì)算機(jī)中算法的概念和特征，并通過實(shí)例明白學(xué)習(xí)算法的意義，加深對(duì)信息時(shí)代中算法應(yīng)用的普遍性和價(jià)值性的認(rèn)識(shí)，理解學(xué)習(xí)算法的重要性。最后，對(duì)本節(jié)課的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)歸納，強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)，配合例題進(jìn)行當(dāng)堂測(cè)驗(yàn)。7.教學(xué)媒體多媒體計(jì)算機(jī)等8.教學(xué)過程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖知識(shí)回顧引入課題回顧本章知識(shí)組成，回憶上節(jié)用計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)算法是問題解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，引出本節(jié)主題——認(rèn)識(shí)算法。聆聽思考知識(shí)回顧，承前啟后，讓學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)主題。創(chuàng)設(shè)情境分析課題情境1.“田忌賽馬”請(qǐng)同學(xué)講解田忌賽馬的故事，教師配合教學(xué)課件進(jìn)行補(bǔ)充完善，請(qǐng)同學(xué)們思考：通過“田忌賽馬”故事，有什么體會(huì)？學(xué)生發(fā)言。教師總結(jié)，得出田忌取勝過程中用到的方法、步驟、策略就是算法。小組討論總結(jié)發(fā)言由情境引入，通過趣味問題讓學(xué)生對(duì)算法有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)情境導(dǎo)入的目的，并不是為了解決這些問題，而是為了讓學(xué)生初步了解算法。情境2.“合理安排課外活動(dòng)時(shí)間”每天的課外活動(dòng)時(shí)間是45分鐘，在這45分鐘的時(shí)間里，同學(xué)們需要用20分鐘的時(shí)間來寫作業(yè)，吃飯耗費(fèi)十分鐘，兩分鐘的時(shí)間買水，去衛(wèi)生間需要3分鐘，完成聽力練習(xí)15分鐘，運(yùn)動(dòng)10分鐘。共計(jì)60分鐘。請(qǐng)同學(xué)們小組討論，為了在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成這些事項(xiàng)，你需要做怎樣的安排？學(xué)生討論發(fā)言。教師總結(jié)，提出解決方案，合理安排時(shí)間，解決問題。情境3.“推薦合理乘車路線”小茗同學(xué)繪制了所在城市的地鐵線路局部圖，他計(jì)劃從A站出發(fā)去B站附近圖書館學(xué)習(xí)。假設(shè)地鐵各線路每?jī)烧鹃g行車用時(shí)相等，記為t1；換乘地鐵的用時(shí)也都相等，記為t2。請(qǐng)你列舉出由A站出發(fā)到達(dá)B站的所有換成次數(shù)最少的乘車路線。學(xué)生發(fā)言。教師總結(jié)，后提問：如果小茗同學(xué)希望盡快到達(dá)B站，請(qǐng)你為他推薦一條最佳乘車路線，并說明理由。學(xué)生發(fā)言。教師總結(jié)，指出同一問題，設(shè)計(jì)的算法并不唯一，優(yōu)化算法，找出問題的最優(yōu)解。梳理知識(shí)形成概念廣義的算法引申情境實(shí)質(zhì)，指出廣義上算法的概念，并通過描述“手機(jī)充電”算法，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，舉例說明生活中的算法實(shí)例，用嘗試用自然語言進(jìn)行描述。聆聽思考討論發(fā)言師生總結(jié)，形成概念，強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)，加強(qiáng)記憶。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域算法的概念給指出計(jì)算機(jī)領(lǐng)域算法的概念，強(qiáng)調(diào)此為教學(xué)重點(diǎn)，并由此指出算法的基本結(jié)構(gòu)。聆聽思考算法的特征歸納實(shí)例，總結(jié)——算法描述了計(jì)算機(jī)如何將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的過程，為保證計(jì)算機(jī)有序執(zhí)行指令，算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)該具有明確的意義，是可以執(zhí)行的，且能在有限步驟內(nèi)得到問題的解決。由此，引出算法的特征，分別是有輸入、有輸出、有窮性、可行性和確定性，并結(jié)合實(shí)例，進(jìn)行講解，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)。意義延伸結(jié)合生活中算法的實(shí)例（樓宇電梯、鐵路購(gòu)票系統(tǒng)、共享單車調(diào)度算法、圖書順序入架、菜譜、雙面雙份打印分類等），提示算法其實(shí)就在我們身邊，只是之前沒有意識(shí)到而已。分析實(shí)例，總結(jié)學(xué)習(xí)算法的意義——作為中學(xué)生，學(xué)習(xí)算法知識(shí)，了解算法的基本設(shè)計(jì)方法，可以深入理解身邊數(shù)字化工具的特征，能夠利用計(jì)算思想解決實(shí)際問題，提高學(xué)習(xí)和生活效率，更好地融入信息社會(huì)。聆聽思考配合展示（“雙面雙份打印分類”講解中，按照教師要求，對(duì)教學(xué)輔助材料進(jìn)行分類）通過實(shí)例明白學(xué)習(xí)算法的意義，加深對(duì)信息時(shí)代中算法應(yīng)用的普遍性和價(jià)值性的認(rèn)識(shí)，理解學(xué)習(xí)算法的重要性。任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)踐應(yīng)用實(shí)踐任務(wù)：已知有10個(gè)一摸一樣的零件，其中9個(gè)零件的質(zhì)量相同，只有1個(gè)質(zhì)量略輕，不符合規(guī)格要求?，F(xiàn)在有一臺(tái)天平，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法找出該零件。學(xué)生分小組討論，代表發(fā)言。延伸：1.若n=20，兩種方案分別最多需要比較幾次？2.若n=1000，兩種方案分別最多需要比較幾次？總結(jié)：我們?cè)O(shè)計(jì)算法，要找到解決問題的最佳方法。這一點(diǎn)，在推薦最佳乘車路線的問題上，也有體現(xiàn)。聆聽思考小組討論強(qiáng)化學(xué)生會(huì)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)際上是解決問題的步驟，通過不同算法效率不同進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生感受算法研究的價(jià)值。培養(yǎng)學(xué)生形成設(shè)計(jì)算法要要找到解決問題的最佳方法的觀念。歸納總結(jié)課堂測(cè)驗(yàn)1.歸納總結(jié)師生共同總結(jié)本課學(xué)習(xí)收獲，教師強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)。回答問題總結(jié)梳理歸納教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生記憶；課堂測(cè)驗(yàn)，反饋學(xué)習(xí)情況。2.課堂測(cè)驗(yàn)結(jié)合例題，進(jìn)行知識(shí)測(cè)驗(yàn)。9.板書設(shè)計(jì)

附1：教學(xué)設(shè)計(jì)封面人教中圖版高中信息技術(shù)必修1認(rèn)識(shí)算法教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)段：學(xué)科：姓名：?jiǎn)挝唬?/p>

附2：教學(xué)設(shè)計(jì)詳案教師：上課！學(xué)生：起立！老師好！教師：同學(xué)們好，請(qǐng)坐。本節(jié)課我們繼續(xù)學(xué)習(xí)第二章《算法和程序?qū)崿F(xiàn)》。本章圍繞計(jì)算機(jī)解決問題的過程，按照先整體認(rèn)知再具體學(xué)習(xí)的思路展開。在第一節(jié)“解決問題的一般過程和用計(jì)算機(jī)解決問題”的學(xué)習(xí)中，我們知道，計(jì)算機(jī)解決問題，從提出問題到解決問題，經(jīng)過了分析問題、設(shè)計(jì)方案、編程調(diào)試等幾個(gè)步驟，其中，設(shè)計(jì)方案，就是設(shè)計(jì)解決問題的具體方法和步驟，也就是算法設(shè)計(jì)。算法是問題解決的關(guān)鍵，也是計(jì)算思維的核心要素。本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，就是要掌握算法的概念和特征，為后續(xù)學(xué)習(xí)算法的描述方法和控制結(jié)構(gòu)做鋪墊。那么，什么是算法呢？帶著這個(gè)問題，我們進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)——認(rèn)識(shí)算法。我們都聽說過“田忌賽馬”的故事，有誰能給大家講一下這個(gè)故事嗎？（學(xué)生活動(dòng)）教師：田忌和齊王賽馬，如果用自己的上等馬對(duì)齊王的上等馬，田忌比不過齊王，同樣，中等馬和下等馬都不是齊王的中等馬和下等馬的對(duì)手，顯然，田忌輸了比賽。但是，田忌遇到了孫臏，孫臏就教他用自己的下等馬對(duì)齊王的上等馬，顯然會(huì)輸。之后，再用自己的上等馬對(duì)齊王的中等馬，最后用自己的中等馬對(duì)齊王的下等馬，這兩局都贏。那么三局兩勝，田忌贏了。從這個(gè)故事中，你學(xué)到了什么？有什么感悟？（學(xué)生活動(dòng)）教師：我們發(fā)現(xiàn)，田忌取勝的過程中，需要一定的方法策略，而解決問題的方法、步驟和策略其實(shí)就是算法。再比如，我們每天的課外活動(dòng)時(shí)間是45分鐘，在這45分鐘的時(shí)間里，同學(xué)們需要用20分鐘的時(shí)間來寫作業(yè)，吃飯耗費(fèi)十分鐘，兩分鐘的時(shí)間買水，去衛(wèi)生間需要3分鐘，完成聽力練習(xí)15分鐘，運(yùn)動(dòng)10分鐘。共計(jì)60分鐘。而我們的課外活動(dòng)只有45分鐘，請(qǐng)同學(xué)們小組討論，為了在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成這些事項(xiàng)，你需要做怎樣的安排？（學(xué)生活動(dòng)）教師：哪個(gè)小組的同學(xué)完成了這個(gè)問題？（學(xué)生活動(dòng)）教師：其實(shí)為了高效利用時(shí)間，可以做聽力練習(xí)的同時(shí)，完成吃飯、買水和去衛(wèi)生間，這樣，課外活動(dòng)的時(shí)間剛好夠用。再比如，小茗同學(xué)繪制了所在城市的地鐵線路局部圖，他計(jì)劃從A站出發(fā)去B站附近圖書館學(xué)習(xí)。假設(shè)地鐵各線路每?jī)烧鹃g行車用時(shí)相等，記為t1；換乘地鐵的用時(shí)也都相等，記為t2。請(qǐng)你列舉出由A站出發(fā)到達(dá)B站的所有換成次數(shù)最少的乘車路線。（學(xué)生活動(dòng)）教師：同學(xué)們剛才已經(jīng)找出了4條換乘路線，如果小茗同學(xué)希望盡快到達(dá)B站，請(qǐng)你為他推薦一條最佳乘車路線，并說明理由。（學(xué)生活動(dòng)）教師：我們?yōu)樗扑]從J站換乘的路線，因?yàn)檫@條換乘路線所需時(shí)間最短。從剛才解決這三個(gè)問題的過程，我們發(fā)現(xiàn)，在生活和學(xué)習(xí)中，人們經(jīng)常會(huì)用到算法。廣義上講，算法是為解決一類特定問題而采取的確定的、有限的步驟。它描述出某類問題求解的方法和過程，在整個(gè)問題解決過程中起著重要的作用。例如，手機(jī)充電問題，其實(shí)也可以用算法描述。步驟1，獲取當(dāng)前電量m；步驟2，判斷電量m是否等于100%，若m=100%，提示“電量已充滿”，若m≠100%，返回步驟1；步驟3，充電結(jié)束。那么，請(qǐng)你發(fā)散思維，列舉生活中哪些問題的解決，還用到了算法知識(shí)呢？（學(xué)生活動(dòng)）教師：我們認(rèn)識(shí)了生活中的算法，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域算法作為一個(gè)精心設(shè)計(jì)的運(yùn)算序列，描述了計(jì)算機(jī)如何將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的過程。算法的含義是本節(jié)課的第一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。算法作為一個(gè)精心設(shè)計(jì)的運(yùn)算序列，描述了計(jì)算機(jī)如何將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的過程。比如根據(jù)特定算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的地圖軟件程序，可以根據(jù)用戶輸入的起止位置，給出各種推薦路線。其實(shí)這就是算法的基本結(jié)構(gòu)，算法基本結(jié)構(gòu)是算法基本單元，它是一組有著相同結(jié)構(gòu)的算法。其中，輸入是指算法接收的原始數(shù)據(jù)；處理是指算法處理數(shù)據(jù)所采用的的方式，包括算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、算法處理等；輸出指算法處理之后的結(jié)果，主要有打印輸出、寫入文件、寫入數(shù)據(jù)庫(kù)等幾種形式。算法基本結(jié)構(gòu)是算法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，它的重要性在于，它把復(fù)雜的算法結(jié)構(gòu)劃分成一系列步驟，每一步都有明確的目的和范圍，使算法的實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單。通過案例分析，我們總結(jié)，算法描述了計(jì)算機(jī)如何將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的過程，為保證計(jì)算機(jī)有序執(zhí)行指令，算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)該具有明確的意義，是可以執(zhí)行的，且能在有限步驟內(nèi)得到問題的解決。這既是算法的定義，從中，也體現(xiàn)了算法的五個(gè)特征，分別是有輸入、有輸出、有窮性、可行性和確定性。有輸入指一個(gè)算法一般要求有0個(gè)或者多個(gè)輸入，以描述運(yùn)算對(duì)象的初始情況。比如手機(jī)充電算法中，輸入的是當(dāng)前電量m。如果是0個(gè)輸入，說明算法本身已經(jīng)確定了初始條件。有輸出指一個(gè)算法可以有一個(gè)或者多個(gè)輸出，以反映對(duì)輸入數(shù)據(jù)加工后的結(jié)果。如手機(jī)充電算法中，提示“電量已充滿”。有窮性指算法必須能在執(zhí)行有限個(gè)步驟之后終止，也就是算法步驟不能是無限的。比如設(shè)計(jì)算法計(jì)算“所有偶數(shù)的和”，這個(gè)算法就不可實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榕紨?shù)的個(gè)數(shù)是無限的?？尚行杂址Q有效性，是指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。確定性指算法的每個(gè)步驟都具有確定的含義，沒有歧義。如果你的算法描述是“向左轉(zhuǎn)一點(diǎn)”，就不符合算法確定性的要求，因?yàn)椤耙稽c(diǎn)”，沒有指出具體的角度值，在計(jì)算機(jī)中無法被有效執(zhí)行。模糊不清、模棱兩可或帶有二義性的描述都會(huì)影響算法的確定性。算法的特征是本節(jié)課的第二個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。我們?cè)谠O(shè)計(jì)算法時(shí)，要滿足算法的這五個(gè)特征。那么，我們學(xué)習(xí)算法有什么意義呢？我們?cè)谏詈蛯W(xué)習(xí)中經(jīng)常會(huì)遇到算法。比如樓宇電梯通常按照一定的算法響應(yīng)用戶請(qǐng)求，合理?？康巾憫?yīng)的樓層；鐵路網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)按照一定的算法設(shè)置訂票模式，高效服務(wù)用戶?！半p份打印分類”是怎么回事呢？我們來演示一下。同學(xué)們請(qǐng)看，這是老師事先準(zhǔn)備好的演示用紙，每一張A4紙正反面打印，打印雙份。那么我們?nèi)绾伟凑枕?yè)碼排序整理呢？3號(hào)同學(xué)，你來演示一下。（學(xué)生活動(dòng)）教師：還有其他方法嗎？8號(hào)同學(xué)，你來演示一下。（學(xué)生活動(dòng)）教師：同學(xué)們剛剛展示了兩種分類方式，哪一種方式更加快捷？（學(xué)生回答）教師：顯然，8號(hào)同學(xué)的方式更加快捷，不過還可以進(jìn)一步完善。第一步，將第一張A4紙第二頁(yè)在上放到桌面上；第二步，將第二、三張A4紙一同拿出來，第四頁(yè)在上放到桌面另一邊；第三步，將第四、五張A4紙拿出來，第六頁(yè)在上放到第一步拿出來的那張A4紙上；第四步，重復(fù)上述過程，直到將最后一張A4紙雙數(shù)頁(yè)面在上，放到第二步放置的A4紙上；分來結(jié)束。這樣，我們就能剩下一半的分類時(shí)間。此外，通過共享單車的調(diào)度算法，合理分配共享單車的位置、數(shù)量等，方便公眾短距離出行；圖書館通過設(shè)計(jì)算法，可以實(shí)現(xiàn)圖書快速、順序入架。菜譜也符合算法特征。我們剛才說，算法的特征是——（學(xué)生回答）教師：那么菜譜算法輸入的是——（學(xué)生回答）教師：輸入原材料以及用量，輸出是——（學(xué)生回答）教師：輸出當(dāng)然是香噴噴的飯菜了。菜譜算法必須在有限且可執(zhí)行的步驟內(nèi)完成，所用食材、調(diào)料也是確定的。所以菜譜也符合算法的特征。通過剛才這幾個(gè)生活中的算法實(shí)例，我們發(fā)現(xiàn)算法其實(shí)就在我們身邊，只是之前沒有意識(shí)到而已。作為中學(xué)生，學(xué)習(xí)算法知識(shí)，了解算法的基本設(shè)計(jì)方法，可以深入理解身邊數(shù)字化工具的特征，能夠利用計(jì)算思想解決實(shí)際問題，提高學(xué)習(xí)和生活效率，更好地融入信息社會(huì)。我們來看一個(gè)有趣的實(shí)踐活動(dòng)。已知有10個(gè)一摸一樣的零件，其中9個(gè)零件的質(zhì)量相同，只有1個(gè)質(zhì)量略輕，不符合規(guī)格要求?，F(xiàn)在有一臺(tái)天平，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法找出該零件。請(qǐng)同學(xué)們小組討論，我們可以怎么做呢？（學(xué)生活動(dòng)）教師：哪個(gè)小組的同學(xué)說明一下設(shè)計(jì)的方案？（學(xué)生回答）教師：好，請(qǐng)坐，還有其他方案嗎？（學(xué)生回答）教師：請(qǐng)坐。剛才這兩組同學(xué)設(shè)計(jì)了兩種不同的算法。第一種，是將這些零件進(jìn)行兩兩比較，直到找到質(zhì)量較輕的一個(gè)。這種方案，我們最多需要比較幾次？（學(xué)生回答）教師：最多需要比較5次。我們將這種方案稱為方案A。另一種方案是首先將這些零件分為兩組，找出質(zhì)量較輕的一