高中信息技術(shù)（人教中圖2019）必修1第二章2.1.2用計算機解決問題（第七課時）教學設(shè)計

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課程基本信息課題用計算機解決問題教科書書名：《信息技術(shù)》必修1出版社：人民教育出版社；中國地圖出版社出版日期：2019年6月教學目標教學目標：1.了解人工解決問題與計算機解決問題的基本過程，體會二者的不同特點。2.了解計算機解決問題的優(yōu)勢。3.經(jīng)歷用計算機解決交通燈問題的基本過程，并能遷移到實際問題的解決中。4.體驗編程解決問題的基本方法，提高學習算法與程序的興趣。教學重點：了解用計算機解決問題的基本過程，并能遷移到實際問題的解決中。教學難點：分析用計算機解決實際問題的過程。教學過程時間教學環(huán)節(jié)主要師生活動2分鐘解決問題的一般過程通過生活中的問題引入，引出主題在無信號燈或信號燈不能正常工作的路口，經(jīng)常會有交通警察在現(xiàn)場指揮交通，請思考交通警察為保障道路通暢，進行交通疏導的一般過程是怎樣的？交警需要先觀察路況等信息，確定要達到的目標，保障交通通暢運行；然后結(jié)合自己的經(jīng)驗，尋找解決問題的方法；最終通過手勢信號指揮交通，觀察情況，及時調(diào)整。交警解決該問題的過程也是我們實際解決其他問題的一般過程。結(jié)合實例，講解解決問題的一般過程解決問題通常包括分析問題、尋找解決問題的途徑和方法、解決問題并驗證結(jié)果這三個步驟。4分鐘計算機解決問題的優(yōu)勢對比分析人工解決問題和計算機解決問題的特點相較于人工的方式，我們現(xiàn)在越來越多的通過計算機解決問題，比如在線學習、網(wǎng)上購物、在線打車等，都是我們通過計算機來解決問題。計算機具有運行速度快、計算精度高、邏輯運算能力強、存儲容量大和自動化程度高等特點。因此，利用計算機解決問題，能在一定程度上提高問題解決效率。例如，計算圓周率的問題，歷史上有很多科學家嘗試對圓周率進行了人工計算，但人工計算不僅耗費時間，而且計算到一定位數(shù)的時候容易出錯，計算機的發(fā)明則在很大程度上解決了這些問題。時間人物主要貢獻方法/耗時南北朝時期祖沖之首次將圓周率精確到小數(shù)點后7位，即在3.1415926和3.1415927之間幾何法/割圓術(shù)1424年數(shù)學家卡西將圓周率精確到小數(shù)點后17位，這是國外第一次打破祖沖之的記錄幾何法17世紀初德國人魯?shù)婪驅(qū)A周率精確到小數(shù)點后35位幾何法/幾十年時間人物主要貢獻方法/耗時1844年達塞精確到小數(shù)點后200位數(shù)學分析1873年謝克斯精確到小數(shù)點后707位（1946年，弗格森發(fā)現(xiàn)第528位是錯的）數(shù)學分析/二十多年1948年1月弗格森和倫奇精確到小數(shù)點后808位，這是人工計算π的最高記錄。數(shù)學分析計算機不僅提升了計算速度，同時準確性高，并且能夠進行自動運算，在很大程度上提升了問題的解決效率。7分鐘計算機解決問題的過程問題驅(qū)動，引出計算機解決問題的一般過程計算機是如何解決問題的呢？用計算機解決問題即讓計算機按照程序執(zhí)行指令。人們可以使用已有的程序，例如很多軟件。也可以根據(jù)需要自己編寫程序，例如自己設(shè)計的表情包管理器。計算機解決問題就是讓計算機按照程序執(zhí)行指令，那如何寫出程序呢？比如，最開始提到過的交通信號燈問題，我們也可以用計算機程序模擬控制信號燈的變化。舉一個最簡單的過程，編程實現(xiàn)一個“燈”由紅色變綠色的效果。分析利用計算機編程解決該問題的過程，思考和前面交警指揮交通過程的區(qū)別。說明計算機解決問題的一般過程。該過程看起來和人類解決問題的過程很相似，只是多了一步編程調(diào)試，但其實為了能夠讓計算機實現(xiàn)，在設(shè)計方案時要注意，方案要能夠轉(zhuǎn)化為計算機可以執(zhí)行的步驟。結(jié)合“紅燈變綠燈”問題，我們一起來看，如何分析問題和設(shè)計方案。在設(shè)計過程中問題的描述方式不唯一，可通過數(shù)學建模描述，也可以通過文字、表格和圖形等形式描述。例如，在“紅燈變綠燈”問題中，信號燈初始狀態(tài)為紅燈變亮（禁止通行），顯示一段時間后，綠燈變亮（準許通行），可用下表更清晰地表示。初始狀態(tài)中間狀態(tài)終止狀態(tài)紅燈變亮紅燈持續(xù)顯示綠燈變亮在設(shè)計方案時一般包括以下環(huán)節(jié)：首先，根據(jù)需求分析，將求解過程分解為若干個獨立的功能，每個功能指向一個特定的任務(wù)，如果分解之后的功能仍比較復(fù)雜，可以繼續(xù)分解，如右圖。實踐練習：請根據(jù)學習的內(nèi)容，結(jié)合日常生活中對交通信號燈的觀察，分析信號燈變化的過程，設(shè)計一個合理的信號燈。填寫任務(wù)單中的內(nèi)容。10分鐘程序設(shè)計語言與編程體驗對比講解機器語言、匯編語言和高級語言設(shè)計好方案好，就可以進行編程調(diào)試了。編寫程序就是利用計算機程序設(shè)計語言描述設(shè)計好的方案（算法），實現(xiàn)問題求解過程。程序是一組可執(zhí)行的計算機指令。程序設(shè)計語言是編寫程序所使用的的計算機語言。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，程序設(shè)計語言經(jīng)歷了從機器語言、匯編語言到高級語言的發(fā)展歷程。視頻介紹機器語言和匯編語言的特點，引出高級語言。對比講解三類語言的特點。通過圖示，再次強化計算機解決問題的過程及三種語言的特點。引出Python，介紹Python的特點，Python是荷蘭人，GuidovanRossum（吉多·范羅蘇姆）在1989年圣誕節(jié)期間，為了打發(fā)無聊的圣誕節(jié)而編寫的一個編程語言。具有下述特點：簡潔、易讀、易于學習。應(yīng)用廣泛（做web開發(fā)，UI界面開發(fā)，游戲開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)爬蟲，人工智能，運維工具等等）。豐富的第三方庫（覆蓋了文件、GUI、數(shù)據(jù)庫、文本、網(wǎng)絡(luò)等大量內(nèi)容，許多功能不必從零開始，直接使用第三方庫就可以）?？缙脚_（Python可以運行在Windows、Mac和各種Linux/Unix系統(tǒng)上）。介紹編程環(huán)境，Anaconda指的是一個開源的Python發(fā)行版本，其包含了conda、Python等180多個科學包及其依賴項。Spyder是Python(x,y)的作者為它開發(fā)的一個簡單的集成開發(fā)環(huán)境。和其他的Python開發(fā)環(huán)境相比，它最大的優(yōu)點就是模仿MATLAB的“工作空間”的功能，可以很方便地觀察和修改數(shù)組的值。紅綠燈編程實踐，體驗編程，提升學生興趣設(shè)計好方案后，就可以進行編程調(diào)試了，如剛才的紅燈變綠燈功能分解后如下圖，再對每一個功能進行編程實現(xiàn)即可。介紹如何打開及運行