教科版（2019） 高二選擇性必修1信息技術(shù)第3單元第1課《迭代與遞歸》教學(xué)設(shè)計(jì)

教科版（2019）高二選擇性必修1信息技術(shù)第3單元第1課《迭代與遞歸》教學(xué)設(shè)計(jì)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、課程基本信息1.課程名稱(chēng)：《迭代與遞歸》

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高二年級(jí)，信息技術(shù)選擇性必修1班級(jí)

3.授課時(shí)間：第3單元第1課，具體上課時(shí)間待定

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘或1課時(shí)

本節(jié)課將圍繞教科版（2019）高二選擇性必修1信息技術(shù)第3單元第1課《迭代與遞歸》的內(nèi)容展開(kāi)，結(jié)合課本實(shí)例，讓學(xué)生掌握迭代和遞歸的概念及其在實(shí)際編程中的應(yīng)用。通過(guò)分析案例，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，提高編程能力。實(shí)用性強(qiáng)的教學(xué)設(shè)計(jì)旨在幫助學(xué)生深入理解迭代與遞歸的原理，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.信息意識(shí)：培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際問(wèn)題中抽象出迭代與遞歸思想，理解其在算法中的應(yīng)用價(jià)值。

2.計(jì)算思維：通過(guò)案例分析和編程實(shí)踐，提升學(xué)生運(yùn)用迭代與遞歸解決問(wèn)題的能力。

3.創(chuàng)新思維：激發(fā)學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，敢于嘗試使用迭代與遞歸方法，探索新的解決方案。

4.責(zé)任意識(shí)：培養(yǎng)學(xué)生遵循程序設(shè)計(jì)規(guī)范，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，為團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-核心內(nèi)容：迭代與遞歸的概念及其在實(shí)際編程中的應(yīng)用。

-知識(shí)細(xì)節(jié)：

-迭代的概念及其在解決重復(fù)執(zhí)行任務(wù)中的應(yīng)用。

-遞歸的概念及其在解決分治問(wèn)題和樹(shù)形結(jié)構(gòu)遍歷中的應(yīng)用。

-迭代與遞歸的優(yōu)缺點(diǎn)分析及適用場(chǎng)景。

-教學(xué)中的應(yīng)用：通過(guò)具體編程案例，讓學(xué)生掌握迭代和遞歸的實(shí)現(xiàn)方法，并理解其重要性。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-難點(diǎn)內(nèi)容：遞歸算法的設(shè)計(jì)和理解，特別是遞歸調(diào)用的終止條件和遞歸步驟的邏輯。

-難點(diǎn)細(xì)節(jié)：

-遞歸調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程，如何從遞歸調(diào)用中逐步返回。

-設(shè)計(jì)遞歸算法時(shí)，如何找到合適的遞歸基準(zhǔn)情況（終止條件）。

-理解遞歸算法的空間復(fù)雜度，特別是遞歸調(diào)用棧的使用。

-教學(xué)策略：采用步驟分解、案例分析和編程實(shí)踐相結(jié)合的方式，幫助學(xué)生逐步理解遞歸的原理，通過(guò)可視化工具和模擬遞歸過(guò)程，突破理解難點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比迭代與遞歸的差異，加深對(duì)遞歸特性的認(rèn)識(shí)。四、教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

-講授法：通過(guò)講解迭代與遞歸的基本概念，使學(xué)生建立理論知識(shí)框架。

-討論法：組織學(xué)生分組討論遞歸算法的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生間的思維碰撞和知識(shí)共享。

-實(shí)驗(yàn)法：指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)編程實(shí)踐，將迭代與遞歸理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，增強(qiáng)動(dòng)手能力。

2.教學(xué)手段：

-多媒體設(shè)備：利用PPT、教學(xué)視頻等展示迭代與遞歸的原理和案例，直觀(guān)生動(dòng)地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。

-教學(xué)軟件：運(yùn)用編程環(huán)境、代碼演示工具等，實(shí)時(shí)展示代碼執(zhí)行過(guò)程，提高學(xué)生對(duì)遞歸過(guò)程的理解。

-網(wǎng)絡(luò)資源：引導(dǎo)學(xué)生訪(fǎng)問(wèn)在線(xiàn)編程平臺(tái)，進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)和練習(xí)，提高自學(xué)能力和解決問(wèn)題的能力。五、教學(xué)過(guò)程今天我們將學(xué)習(xí)教科版（2019）高二選擇性必修1信息技術(shù)第3單元第1課《迭代與遞歸》。這節(jié)課，我們將深入探討迭代與遞歸的概念，了解它們?cè)诰幊讨械膽?yīng)用，并通過(guò)實(shí)際操作來(lái)掌握這兩種重要的算法思想。

1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

首先，我會(huì)給大家展示一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算斐波那契數(shù)列的例子，讓學(xué)生思考如何計(jì)算第10個(gè)斐波那契數(shù)。通過(guò)這個(gè)例子，我們引出迭代和遞歸的概念。

2.理論講解（10分鐘）

（1）迭代：迭代是重復(fù)執(zhí)行相同或相似操作的過(guò)程。在程序中，我們通常使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)迭代。迭代適用于解決重復(fù)執(zhí)行的任務(wù)，如計(jì)算斐波那契數(shù)列的前幾項(xiàng)。

（2）遞歸：遞歸是一種解決問(wèn)題的方法，它將問(wèn)題分解成更小的子問(wèn)題，并調(diào)用自身來(lái)求解這些子問(wèn)題。遞歸適用于解決分治問(wèn)題和樹(shù)形結(jié)構(gòu)遍歷，如計(jì)算斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)。

3.實(shí)例分析（15分鐘）

我將通過(guò)一個(gè)具體的編程案例，分析迭代與遞歸在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。

案例：計(jì)算斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)。

首先，我們使用迭代的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能：

```

deffibonacci_iterative(n):

a,b=0,1

foriinrange(n):

a,b=b,a+b

returna

```

然后，我們使用遞歸的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：

```

deffibonacci_recursive(n):

ifn<=0:

return0

elifn==1:

return1

else:

returnfibonacci_recursive(n-1)+fibonacci_recursive(n-2)

```

4.動(dòng)手實(shí)踐（10分鐘）

現(xiàn)在，請(qǐng)同學(xué)們打開(kāi)編程環(huán)境，嘗試用迭代和遞歸的方法分別實(shí)現(xiàn)計(jì)算斐波那契數(shù)列的功能。在實(shí)踐過(guò)程中，我會(huì)巡回指導(dǎo)，解答同學(xué)們的問(wèn)題。

5.總結(jié)與拓展（5分鐘）

最后，我們來(lái)總結(jié)一下今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容。迭代和遞歸是編程中兩種重要的算法思想，它們?cè)诮鉀Q重復(fù)執(zhí)行任務(wù)和分治問(wèn)題方面有著廣泛的應(yīng)用。

拓展部分，請(qǐng)同學(xué)們思考以下問(wèn)題：

-如何優(yōu)化遞歸算法，避免重復(fù)計(jì)算？

-迭代和遞歸在實(shí)際編程中，如何選擇使用？

6.作業(yè)布置（5分鐘）

今天的作業(yè)是：

-編寫(xiě)一個(gè)程序，使用迭代和遞歸分別實(shí)現(xiàn)計(jì)算階乘的功能。

-思考并回答拓展部分的問(wèn)題，下節(jié)課分享。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-相關(guān)書(shū)籍：《算法導(dǎo)論》、《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》等，這些書(shū)籍詳細(xì)介紹了迭代與遞歸的原理和應(yīng)用，以及算法的優(yōu)化。

-學(xué)術(shù)論文：研究迭代與遞歸在不同編程語(yǔ)言中的應(yīng)用和性能分析的論文，可以幫助學(xué)生更深入地理解這兩種算法思想。

-開(kāi)源代碼：在GitHub等平臺(tái)上，有許多關(guān)于迭代與遞歸的優(yōu)秀開(kāi)源項(xiàng)目，學(xué)生可以通過(guò)閱讀和分析這些代碼來(lái)提高自己的編程技能。

2.拓展建議：

-閱讀教材中推薦的拓展資料，加深對(duì)迭代與遞歸理論知識(shí)的理解。

-嘗試在編程社區(qū)如StackOverflow上尋找關(guān)于迭代與遞歸的問(wèn)題和答案，了解實(shí)際編程中遇到的問(wèn)題和解決方法。

-利用課外時(shí)間，參與開(kāi)源項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)來(lái)鍛煉使用迭代與遞歸解決問(wèn)題的能力。

-組織或參與學(xué)校的信息技術(shù)社團(tuán)活動(dòng)，與同學(xué)們一起討論迭代與遞歸的應(yīng)用案例，互相學(xué)習(xí)和提高。

-嘗試編寫(xiě)一些復(fù)雜的遞歸算法，如漢諾塔問(wèn)題、八皇后問(wèn)題等，通過(guò)解決這些問(wèn)題來(lái)加深對(duì)遞歸思想的理解。

-研究遞歸算法的優(yōu)化方法，如記憶化遞歸、尾遞歸優(yōu)化等，了解如何提高遞歸算法的效率。七、內(nèi)容邏輯關(guān)系①重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-迭代的概念及其在循環(huán)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

-遞歸的概念、原理及其在分治問(wèn)題和樹(shù)形結(jié)構(gòu)遍歷中的應(yīng)用。

-迭代與遞歸的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景分析。

②關(guān)鍵詞：

-迭代：循環(huán)、重復(fù)執(zhí)行、效率。

-遞歸：分治、自我調(diào)用、空間復(fù)雜度。

-優(yōu)化：記憶化、尾遞歸。

③板書(shū)設(shè)計(jì)：

-迭代：

-定義

-應(yīng)用場(chǎng)景

-優(yōu)點(diǎn)：效率高、易于理解。

-缺點(diǎn)：適用范圍有限。

-遞歸：

-定義

-運(yùn)行原理

-應(yīng)用場(chǎng)景：斐波那契數(shù)列、漢諾塔。

-優(yōu)點(diǎn)：代碼簡(jiǎn)潔、解決復(fù)雜問(wèn)題。

-缺點(diǎn)：空間復(fù)雜度高、效率可能較低。

-比較：

-相同點(diǎn)：解決問(wèn)題。

-不同點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)方式、性能、適用范圍。八、反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.結(jié)合實(shí)際案例教學(xué)：通過(guò)斐波那契數(shù)列等具體實(shí)例，使學(xué)生更直觀(guān)地理解迭代與遞歸的概念及在實(shí)際編程中的應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.分組討論與編程實(shí)踐相結(jié)合：在教學(xué)過(guò)程中，組織學(xué)生分組討論遞歸算法的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和編程實(shí)踐能力。

（二）存在主要問(wèn)題

1.教學(xué)組織方面：在課堂實(shí)踐中，部分學(xué)生對(duì)遞歸算法的理解程度不夠，可能需要更多的時(shí)間去消化和掌握。

2.教學(xué)方法方面：對(duì)于一些編程基礎(chǔ)較弱的學(xué)生，可能需要更多的個(gè)別輔導(dǎo)，以幫助他們更好地理解迭代與遞歸的原理。

（三）改進(jìn)措施

1.針對(duì)教學(xué)組織方面的問(wèn)題，今后可以增加課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)于理解程度較低的學(xué)生，可以適當(dāng)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，確保學(xué)生能夠跟上教學(xué)節(jié)奏。

2.針對(duì)教學(xué)方法方面的問(wèn)題，可以加強(qiáng)課后輔導(dǎo)，為編程基礎(chǔ)較弱的學(xué)生提供更多的幫助。同時(shí)，可以鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，提高他們的編程能力。

3.加強(qiáng)校企合作，邀請(qǐng)企業(yè)工程師來(lái)校進(jìn)行專(zhuān)題講座，讓學(xué)生了解迭代與遞歸在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

4.在教學(xué)評(píng)價(jià)方面，增加過(guò)程性評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決他們?cè)趯W(xué)習(xí)中的問(wèn)題，以提高教學(xué)效果。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置

-編程作業(yè)：

-實(shí)現(xiàn)一個(gè)迭代算法，計(jì)算并輸出斐波那契數(shù)列的前10項(xiàng)。

-實(shí)現(xiàn)一個(gè)遞歸算法，計(jì)算并輸出階乘函數(shù)的結(jié)果，例如5的階乘。

-編寫(xiě)一個(gè)程序，使用遞歸實(shí)現(xiàn)漢諾塔問(wèn)題的解決。

-理論作業(yè)：

-解釋迭代和遞歸在算法設(shè)計(jì)中的區(qū)別和聯(lián)系。

-描述遞歸算法中的基準(zhǔn)情況（終止條件）和遞歸步驟。

2.作業(yè)反饋

-批改作業(yè)時(shí)，關(guān)注以下方面：

-代碼的正確性和邏輯性：檢查算法是否正確實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。

-編碼風(fēng)格和注釋?zhuān)汗膭?lì)學(xué)生編寫(xiě)清晰、有注釋的代碼，以便他人理解。

-創(chuàng)新思維：對(duì)于在解決問(wèn)題時(shí)提出新方法或優(yōu)化算法的學(xué)生給予表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)。

-反饋建議：

-對(duì)于代碼中存在的問(wèn)題，給出具體的修改意見(jiàn)，幫助學(xué)生理解錯(cuò)誤原因。

-針對(duì)學(xué)生在理論作業(yè)中的回答，指出不足之處，并提供相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)建議。

-對(duì)學(xué)生在編程實(shí)踐中遇到的普遍問(wèn)題，安排課堂時(shí)間進(jìn)行集中講解和討論。

-作業(yè)評(píng)價(jià)：

-評(píng)價(jià)作業(yè)時(shí)，既要關(guān)注結(jié)果，也要關(guān)注過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生積極探索和嘗試。

-定期對(duì)學(xué)生的作業(yè)情況進(jìn)行總結(jié)，對(duì)進(jìn)步明顯的學(xué)生進(jìn)行表?yè)P(yáng)，對(duì)仍需努力的學(xué)生提供個(gè)性化的輔導(dǎo)。重點(diǎn)題型整理1.題型一：迭代與遞歸概念辨析

-題目：請(qǐng)簡(jiǎn)述迭代和遞歸的概念，并舉例說(shuō)明它們?cè)诰幊讨械膽?yīng)用。

-答案：

-迭代是指重復(fù)執(zhí)行相同的操作或步驟，直到滿(mǎn)足某個(gè)條件為止。例如，在計(jì)算斐波那契數(shù)列的前n項(xiàng)時(shí)，可以使用迭代的方法。

-遞歸是指函數(shù)調(diào)用自身來(lái)解決問(wèn)題。例如，在計(jì)算斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)時(shí)，可以使用遞歸的方法。

2.題型二：遞歸算法設(shè)計(jì)

-題目：設(shè)計(jì)一個(gè)遞歸函數(shù)，計(jì)算并返回整數(shù)n的階乘。

-答案：

```python

deffactorial(n):

ifn==0:

return1

else:

returnn*factorial(n-1)

```

3.題型三：迭代與遞歸性能分析

-題目：比較迭代和遞歸在計(jì)算斐波那契數(shù)列時(shí)的性能差異。

-答案：

-迭代方法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(1)。

-遞歸方法的時(shí)間復(fù)雜度為O(2^n)，空間復(fù)雜度為O(n)。

-迭代方法的效率更高，因?yàn)樗苊饬诉f歸調(diào)用帶來(lái)的大量重復(fù)計(jì)算。

4.題型四：遞歸算法優(yōu)化

-題目：請(qǐng)簡(jiǎn)述遞歸算法的優(yōu)化方法，并給出一個(gè)例子。

-答案：

-遞歸算法的優(yōu)化方