2.3算法與問題解決-用算法解決問題的過程教學設(shè)計20232024學年浙教版高中信息技術(shù)必修1

2.3《算法與問題解決用算法解決問題的過程》教學設(shè)計教材內(nèi)容:2.3用算法解決問題的過程教材分析“用算法解決問題的過程”是浙教版(2019)信息技術(shù)教材必修1的第二章《算法與問題解決》的第三節(jié)內(nèi)容，其中包括抽象與建模、設(shè)計算法、描述算法等內(nèi)容。通過分析抽象與建模、設(shè)計算法、描述算法的含義，讓學生掌握抽象與建模、設(shè)計算法、描述算法三個步驟，同時能細化到每個步驟具體需要做什么，以及靈活運用。本節(jié)內(nèi)容屬于信息技術(shù)的基礎(chǔ)理論，是在熟悉算法的概念和描述方式的基礎(chǔ)上的深入學習。主要讓學生掌握抽象建模的方法并解決實際問題。適應的課程標準:1.6從生活實例出發(fā)，概述算法的概念與特征，運用恰當?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡單算法。課程標準和教學目標教學目標:初步掌握從實際項目中界定問題、對問題進行抽象與建模的方法。能基于問題求解模型，分析計算過程中的數(shù)據(jù)、運算特點，針對求解目標開展算法設(shè)計。能根據(jù)問題求解過程中數(shù)據(jù)和運算的特點。選擇合適的控制結(jié)構(gòu)來正確地設(shè)計、描述算法。指向的核心素養(yǎng):信息意識:能夠根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求恰當?shù)姆绞将@取與處理信息。計算思維:針對給定的任務進行需求分析，明確需要解決的關(guān)鍵問題:能提取問題的基本特征，進行抽象處理，并用形式化的方法表述問題。學習環(huán)境:有教學控制軟件的多媒體機房，裝有MS軟件和班級討論區(qū)。建議課時:1課時教學重難點：本節(jié)內(nèi)容屬于信息技術(shù)的基礎(chǔ)理論，是在熟悉算法的概念和描述方式的基礎(chǔ)上的深入學習。主要讓學生掌握抽象建模的方法并解決實際問題。教學重點:理解三個過程，抽象與建?！O(shè)計算法→描述算法教學難點:能根據(jù)問題設(shè)計出解決問題的算法環(huán)節(jié)教學過程設(shè)計意圖情景導入通過一個肥胖視頻，引起學生對運動的重視，接著在PPT上展示多個常見計步器的LOGO，和學生一起玩"猜猜我是誰”游戲，看學生能認出幾個，從而說明現(xiàn)在計步器軟件變得越來越流行了。人們可以不用另外購買計步器，通過軟件就可以進行計步，平時運動起來很方便，一邊聽歌，一邊計步。由于競爭激烈，現(xiàn)在的計步器APP不僅具有計步功能，還設(shè)置了各種獎勵機制來鼓勵用戶多運動，多使用APP。今天我們就來研究“動動有獎”APP的獎勵機制,并為此設(shè)計相關(guān)算法。通過展示漂亮的L0GO圖片和簡單的游戲，引起學生的注意，認識到計步器APP的優(yōu)點和流行程度，從而激發(fā)學生解決“動動有獎”算法問題的興趣。學生活動（1）教師在PPT上展示“動動有獎”APP系統(tǒng)界面和獎勵規(guī)則，并給出項目任務根據(jù)學生每天走路的步數(shù)，統(tǒng)計n天過去以后，該用戶總共領(lǐng)取的獎金總數(shù)。抽象與建模請學生分步驟思考以下問題:1.提煉核心要素(1)本問題的己知數(shù)據(jù)有哪些?走路的總天數(shù)，每天走路的步數(shù)，每天是否成功領(lǐng)取前一天獎金的標記。(2)如何存儲這些已知數(shù)據(jù)?使用變量n表示總天數(shù)，變量Xi表示第i天走路的步數(shù)，變量Fi表示第1天是否成功領(lǐng)取前一天獎金，1和0分別表示成功領(lǐng)取和未領(lǐng)取。(3)本問題的求解目標是什么?統(tǒng)計n天過去以后，該用戶總共領(lǐng)取的獎金總數(shù)，可以用變量total表示。2.建立計算模型(1)如何計算第i天的獎金Si?第i天領(lǐng)取的獎金與前一天走路的步數(shù)有關(guān)，也與連續(xù)成功領(lǐng)獎的天數(shù)有關(guān)。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。使用數(shù)學表達式可寫成;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。使用數(shù)學表達式可寫成;(乘以2),每天最高獎勵不超過6金。使用數(shù)學表達式可寫成;(2)如何計算n天過去以后，該用戶總共領(lǐng)取的獎金總數(shù)?根據(jù)n組數(shù)據(jù)，累計每天的獎金Si。使用數(shù)學表達式可寫成:說明:為驗證模型的正確性，可提供少量測試數(shù)據(jù)代入模型，計算結(jié)果。通過引導學生按步驟分析問題，體驗提煉核心要素和建立計算模型的過程，掌握獲取已知條件和求解目標的方法，學會使用數(shù)學表達式來建立計算模型，逐步培養(yǎng)抽象與建模的能力。通過代入測試數(shù)據(jù)，強化學生對計算模型的理解，以使設(shè)計出正確的算法學生活動（2）設(shè)計算法有了計算模型后，就可以遵循算法的特征，圍繞算法的要素設(shè)計算法。請學生分步驟思考以下問題:1.對數(shù)據(jù)處理的過程一般分為哪幾個步驟?①輸入數(shù)據(jù)。②處理數(shù)據(jù)③輸出處理結(jié)果。2.本問題的輸入數(shù)據(jù)有哪些?本問題需要輸入的數(shù)據(jù)有走路的總天數(shù)n以及n組Xi和Fi的值。3.可以使用哪種算法控制結(jié)構(gòu)來處理這些輸入的數(shù)據(jù)?因為每天處理數(shù)據(jù)的規(guī)律是相同的，所以可以使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來處理數(shù)據(jù)，每執(zhí)行一次循環(huán)體就是處理一天的數(shù)據(jù)。4.如何使用自然語言來描述上述算法?詳細算法參見教材內(nèi)容。先給出處理算法的一般過程，再對具體的步驟分別提問，引導學生感受到“自頂向下逐步求精”結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想的重要性。鼓勵學生使用不同于教材的方法來設(shè)計算法，培養(yǎng)學生使用自然語言將計算模型轉(zhuǎn)化成算法的能力，增強學生的計算思維。學生活動（3）描述算法請學生使用流程圖描述算法。詳細算法參見教材內(nèi)容。思考與練習:上述算法中，"按照獎勵規(guī)則第1條計算獎金t”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。(1)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”(2)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”，并用流程圖進行插述。流程圖是描述算法的一種重要方法，教師要引導學生理解流程圖的特征和不同控制結(jié)構(gòu)的流程圖樣式。思考與練習的設(shè)計，意在讓學生感受算法的多樣性，為今后設(shè)計最優(yōu)算法而積累認知。課堂小結(jié)總結(jié)用算法解決問題的過程:1.抽象與建模:2.設(shè)計算法:3.描述算法。引導學生梳理知識點形成知識框架，并形成思維導圖，以便學生面對實際問題時能進行抽象思維，用理論指導實踐。作業(yè)布置1、自主練習，偏重基礎(chǔ)，要求學生獨立完成，加深知識點的印象；2、合作探究作業(yè)，課后思考與練習：優(yōu)化本節(jié)課的程序，提高學生能力。作業(yè)是課堂學習的延伸，是鞏固和升華知識點的有效途徑。根據(jù)學生的基礎(chǔ)和能力設(shè)置不同難度的作業(yè)，以滿足不同層次的學生需求。教學設(shè)計思路通過展示漂亮的LOGO圖片和生活視頻，引起學生的注意，認識到計步器APP的優(yōu)點和流行程度，從而激發(fā)學生解決“動動有獎”算法問題的興趣。學生已經(jīng)通過前面幾節(jié)課感受了從問題到算法的一般思維過程及方法，初步體驗了在現(xiàn)實情境中界定問題、總結(jié)規(guī)律、抽象算法的思維過程，但是還未上升到理論高度，需要通過研究更為復雜的問題來提升抽象與建模的能力。教材提供的“動動有獎”算法問題難度適當，講解清晰，教師可以引導學生通過按步驟分析問題，體驗提煉核心要素和建立計算模型的過程，掌握獲取已知條件和求解目標的方法，學會使用數(shù)學表達式來建立計算模型，逐步培養(yǎng)抽象與建模的能力。在設(shè)計算法時，先給出處理數(shù)據(jù)算法的一般過程，再對具體的步驟分別提問，引導學生感受到“自頂向下、從粗到細”結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想的重要性。流程圖是描述算法的一種重要方法，教師要引導學生理解流程圖的特征和不同算法控制結(jié)構(gòu)對應的流程圖樣式，并通過適度的練習熟練掌握流程圖的畫法。搞清楚教材提供的流程圖以后，教師還可以引導學生對原算