2.3 用算法解決問題的過程（教學設計）高中信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計算同步高效課堂 浙教版

2.3用算法解決問題的過程（教學設計）年級高一授課時間課題2.3用算法解決問題的過程教學目標初步掌握根據(jù)實際情景，明確問題，進而對問題抽象、建模的方法（學科核心素養(yǎng)：信息意識）能夠根據(jù)建立的問題模型，設計合理有效的算法進行解決。（學科核心素養(yǎng)：信息意識、計算思維）3.能夠根據(jù)實際需要選擇恰當?shù)姆绞矫枋鏊惴?，提升信息技術(shù)學科素養(yǎng)。（學科核心素養(yǎng)：信息意識、數(shù)字化學習與創(chuàng)新）教學重難點重點：理解用算法解決問題的一般過程難點：能夠根據(jù)實際選擇設計恰當?shù)乃惴ń鉀Q問題，選擇恰當?shù)姆椒枋鏊惴?。教學準備多媒體網(wǎng)絡教室ppt教學課件學習資源包、學習任務單教學過程教師活動學生活動新課導入情景導入：ppt出示動動有獎APP截圖動動有獎”是某手機走路計步器程序（程序界面如圖2.3.1所示），它能根據(jù)系統(tǒng)傳遞給它的走路步數(shù)給運動者獎勵，運動者可以用累計的“獎金”去換取軟件開發(fā)商提供的各種體育用品。具體的獎勵規(guī)則如下：1.每天走路的前1000步獎勵0.3金，之后每2000步獎勵0.1金（不足2000步?jīng)]有獎勵），每天最高獎勵不超過3金。2.每天必須到計步器頁面點擊“領(lǐng)獎”按鈕，才能領(lǐng)取昨日走路獎金。3.如果連續(xù)3天領(lǐng)獎成功，從第4天起走路獎金翻1倍（乘以2),每天最高獎勵不超過6金。翻倍期間若有1天沒有領(lǐng)獎（即連續(xù)每天領(lǐng)獎行為中斷），則翻倍權(quán)益取消，重新連續(xù)3天領(lǐng)獎成功才能繼續(xù)翻倍。師：其實，動動有獎這款應用功能的實現(xiàn)是硬件和計算機程序有機相結(jié)合。是計算機解決問題在生活中的具體體現(xiàn)。下面我們就一起來探究一下動動有獎獎勵機制及算法設計。任務一：抽象與建模新知講授1.小組交流討論剖析：“動動有獎計步器程序”的算法實現(xiàn)。我們已經(jīng)知道哪些數(shù)據(jù)？走路的總天數(shù)、每天走路步數(shù)、前一天是否已經(jīng)領(lǐng)取了獎勵。這些數(shù)據(jù)如何表示？走路總天數(shù)用n每天走路步數(shù)用X前一天是否領(lǐng)取獎勵用F表示（1表示領(lǐng)取，0表示未領(lǐng)取）最終目的是什么？這款應用實現(xiàn)領(lǐng)獎的最終統(tǒng)計的是n天后一共獲得的獎勵金總數(shù)，可以用total表示。2.小組為單位，基于上述分析，如何用數(shù)學符號表示抽象出的模型？數(shù)學模型剖析：（1）對t的理解t代表每天獎勵的金額，根據(jù)獎勵規(guī)則來看，當某一天（xi）的步數(shù)小于1000步時，獎勵金為0。當某一天（xi）的步數(shù)大于1000步時，再走1000步達到2000步時就可以獲得獎勵金為0.3。超出2000步但達不到3000步，不會有額外獎勵金，即當步數(shù)介于1000步到3000步之間，獎勵金為0.3.但是每天最多獲得3金，也就意味著當步數(shù)恰好等于55000時可以獲得3金，如果當某一天（xi）的步數(shù)大于55000步時，不會再有更高的獎勵。對si的理解Si代表的是某一天最終的獎勵金是否翻倍計算，當沒有點擊領(lǐng)獎按鈕時，無論走了多少路，是沒有獎勵金的。當某一天點擊了領(lǐng)獎按鈕，往前看前一天或者前兩天只要有一天沒有點擊領(lǐng)獎按鈕是沒有額外的翻倍獎勵的，實際該天獲得獎勵金為t.當某一天點擊了領(lǐng)獎按鈕，往前看前一天或者前兩天都點擊了領(lǐng)獎按鈕就可以獲得翻倍獎勵的，實際該天獲得獎勵金為2t.對total的理解total表示n天一共獲得的獎勵金，即total=S1+S2+S3+S4+......+Si請同學們根據(jù)數(shù)學模型，設計算法。思考：(1)對數(shù)據(jù)的處理一般分幾個步驟？輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)輸出結(jié)果可以用哪種算法控制結(jié)構(gòu)設計算法？生：循環(huán)控制結(jié)構(gòu)設計算法按照“自頂向下、逐步細化”的結(jié)構(gòu)化設計思想，對前面的算法細化：①輸人總天數(shù)n。②表示天數(shù)的變量i初始化為1。③若i≤n,則轉(zhuǎn)④,否則轉(zhuǎn)⑦。④輸入第i天的數(shù)據(jù)（包括第i天走路步數(shù)Xi,是否成功領(lǐng)取i天“獎金”的標記Fi）⑤根據(jù)當前輸入的數(shù)據(jù)Xi,Fi用計算機解決問題時，由于實際問題情境的復雜性，需要對實際問題進行抽象與建模，再根據(jù)建立的計算模型設計算法，并將算法用合適的方式加以準確描述。統(tǒng)計該天領(lǐng)取的獎金并累加到總獎金total中。⑥表示天數(shù)的變量i增加1,然后轉(zhuǎn)③。⑦輸出變量total的值。嘗試分析算法流程圖。c表示成功領(lǐng)獎天數(shù)拓展鏈接：常用算法介紹：本例采用模擬策略來設計算法，即根據(jù)現(xiàn)實事務的實際流程和要求逐步進行處理，以達到數(shù)據(jù)處理的目標。計算機科學家根據(jù)各種問題的模型特征提出了各種針對性的算法設計策略，如窮舉算法、順序查找算法、對分查找算法、冒泡排序算法、深度優(yōu)先搜索法以及動態(tài)規(guī)劃等。任務二：改進算法上述算法中，“按照獎勵規(guī)則第1條計算“獎金＇！”在兩個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)，請根據(jù)算法功能完成下列練習。改進算法，使得算法中只有一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)“按照獎勵規(guī)則第1條計算“獎金‘t”。請進一步細化原算法中的“按照獎勵規(guī)則第1條計算＇獎金‘t”，并用流程圖進行描述。細化圖具體見下圖1細化圖具體見下圖1詳細內(nèi)容見圖1詳細內(nèi)容見圖1圖1任務三：任意輸入三個數(shù)，輸出其中最小數(shù)的值。設計解決該問題的算法并用流程圖描述該算法。一、算法步驟首先輸入的三個數(shù)，分別記為a、b和c。初始化一個變量min，將其初始值設為a。這是因為我們先假設第一個數(shù)就是最小的數(shù)，后續(xù)通過比較來更新這個變量的值。比較min和b的大小。如果b小于min，那么將min更新為b。再比較min和c的大小。如果c小于min那么將min更新為c。最后，輸出min的值，這個值就是輸入的三個數(shù)中的最小數(shù)。任務四：思考三中不同的算法描述方法的優(yōu)缺點，并填寫下表。描述方法優(yōu)點缺點自然語言流程圖偽代碼課堂練習1.（多選）以下哪些步驟屬于用算法解決問題的過程（ACD)A.抽象與建模B.問題界定C.設計算法D.描述算法正確答案：ACD答案解析：用計算機解決問題時，由于實際問題情境的復雜性，需要對實際問題進行抽象與建模，再根據(jù)建立的計算模型設計算法，并將算法用合適的方式加以準確描述。2.某算法的部分流程圖如圖所示，執(zhí)行這部分流程后，如果輸入11，輸出結(jié)果為（A）A.7B.8C.9D.10正確答案：A答案解析：x115210s13-17輸出k24816故正確答案為A。課堂小結(jié)學生思考并總結(jié)分享本節(jié)課收獲，各同學之間互相補充。教師出示本節(jié)課思維導圖，并總結(jié)提升，幫助學生理解算法的概念，明確算法的基本特征、描述方法。本節(jié)課思維導圖如下：作業(yè)設計1.完成分層作業(yè)。2.學有余力的同學，P58頁查看課本鞏固提高部分第4題完成相關(guān)算法的設計及描述。反思評價在本節(jié)課的教學過程中，首先通過一個實際問題（如“動動有獎”案例）引起學生的興趣，引導學生思考如何用計算機程序解決這個問題。進而引導學生以小組討論的方式明確解決實際問題需要先對實際問題進行抽象與建模，再