2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）第三單元項(xiàng)目七《 用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率-設(shè)計(jì)簡單數(shù)值數(shù)據(jù)算法》說課稿

2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）第三單元項(xiàng)目七《用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率——設(shè)計(jì)簡單數(shù)值數(shù)據(jù)算法》說課稿授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教材分析2023-2024學(xué)年高中信息技術(shù)必修一滬科版（2019）第三單元項(xiàng)目七《用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率——設(shè)計(jì)簡單數(shù)值數(shù)據(jù)算法》本節(jié)課以圓周率的計(jì)算為載體，引導(dǎo)學(xué)生探究算法設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和編程能力。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握數(shù)值數(shù)據(jù)算法的基本概念和設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)學(xué)習(xí)編程打下基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、算法設(shè)計(jì)與分析、問題解決和創(chuàng)新實(shí)踐等信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)生將通過設(shè)計(jì)算法計(jì)算圓周率，提升邏輯推理能力，學(xué)會(huì)將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為算法過程，鍛煉解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐技能。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在此前的高中信息技術(shù)課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)基本原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)等知識(shí)，具備一定的編程基礎(chǔ)，能夠理解簡單的算法邏輯。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課程普遍保持較高的興趣，尤其是編程相關(guān)的內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)上表現(xiàn)出較強(qiáng)的邏輯思維能力，但部分學(xué)生可能在抽象思維方面存在一定困難。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生既有偏好獨(dú)立思考的，也有喜歡團(tuán)隊(duì)合作的學(xué)習(xí)者。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在設(shè)計(jì)算法時(shí)可能面臨將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為算法的挑戰(zhàn)，尤其是在處理復(fù)雜問題時(shí)，如何設(shè)計(jì)高效、簡潔的算法可能是一個(gè)難點(diǎn)。此外，編程實(shí)踐過程中，學(xué)生可能會(huì)遇到調(diào)試和優(yōu)化算法的困難，需要教師提供有效的指導(dǎo)和支持。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：通過講解算法設(shè)計(jì)的基本原理，幫助學(xué)生建立概念框架。

2.討論法：組織學(xué)生分組討論，共同解決算法設(shè)計(jì)中的問題，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3.實(shí)驗(yàn)法：引導(dǎo)學(xué)生通過編程實(shí)踐，體驗(yàn)算法設(shè)計(jì)的全過程，提高動(dòng)手能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體課件：利用PPT展示算法設(shè)計(jì)步驟，直觀呈現(xiàn)計(jì)算圓周率的算法過程。

2.編程軟件：使用編程軟件讓學(xué)生動(dòng)手編寫代碼，實(shí)現(xiàn)算法，體驗(yàn)編程樂趣。

3.在線資源：提供在線學(xué)習(xí)資源和代碼示例，方便學(xué)生課后復(fù)習(xí)和拓展學(xué)習(xí)。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（老師）同學(xué)們，大家好！今天我們來學(xué)習(xí)《用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率——設(shè)計(jì)簡單數(shù)值數(shù)據(jù)算法》這一課。大家知道，圓周率是一個(gè)非常重要的數(shù)學(xué)常數(shù)，它在數(shù)學(xué)、物理、工程等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。今天，我們將利用計(jì)算機(jī)來計(jì)算圓周率，并學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)簡單的數(shù)值數(shù)據(jù)算法。

二、新課導(dǎo)入

（老師）首先，我們先來回顧一下圓周率的定義。圓周率π是圓的周長與其直徑的比值，它是一個(gè)無理數(shù)，大約等于3.14159。那么，如何利用計(jì)算機(jī)來計(jì)算這個(gè)無理數(shù)呢？這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)算法。

三、算法設(shè)計(jì)

（老師）接下來，我們來設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的算法，用來計(jì)算圓周率。首先，我們需要明確算法的目標(biāo)：計(jì)算圓周率的近似值。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，我們可以采用以下步驟：

1.輸入：設(shè)定一個(gè)精度值，例如小數(shù)點(diǎn)后10位。

2.初始化：設(shè)置一個(gè)變量來存儲(chǔ)圓周率的近似值，初始值為0。

3.循環(huán)計(jì)算：通過迭代計(jì)算圓周率的近似值，直到達(dá)到設(shè)定的精度。

4.輸出：輸出計(jì)算得到的圓周率近似值。

（學(xué)生）老師，那我們?cè)撊绾芜M(jìn)行循環(huán)計(jì)算呢？

（老師）這是一個(gè)很好的問題。我們可以采用以下方法進(jìn)行循環(huán)計(jì)算：

1.設(shè)置一個(gè)初始值，例如1/4。

2.在每次迭代中，將當(dāng)前值與1除以迭代次數(shù)的平方根相加。

3.重復(fù)步驟2，直到達(dá)到設(shè)定的精度。

四、編程實(shí)踐

（老師）現(xiàn)在，請(qǐng)大家嘗試使用編程語言（如Python）來實(shí)現(xiàn)這個(gè)算法。首先，我們需要定義一個(gè)函數(shù)，用于計(jì)算圓周率的近似值。函數(shù)的輸入?yún)?shù)是精度值，輸出參數(shù)是計(jì)算得到的圓周率近似值。

（學(xué)生）老師，我寫了一個(gè)函數(shù)，但是不知道如何進(jìn)行迭代計(jì)算。

（老師）沒關(guān)系，我們可以通過一個(gè)循環(huán)來實(shí)現(xiàn)迭代。在Python中，我們可以使用for循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。在循環(huán)中，我們需要更新當(dāng)前值，并判斷是否達(dá)到設(shè)定的精度。

五、算法優(yōu)化

（老師）同學(xué)們，在實(shí)現(xiàn)算法的過程中，我們可能會(huì)遇到一些性能問題。為了提高算法的效率，我們可以嘗試以下優(yōu)化方法：

1.使用更高效的數(shù)學(xué)公式來計(jì)算圓周率。

2.使用并行計(jì)算來加速迭代過程。

3.優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少內(nèi)存占用。

六、課堂討論

（老師）現(xiàn)在，請(qǐng)大家分組討論一下，我們剛剛設(shè)計(jì)的算法有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？如果需要進(jìn)一步提高計(jì)算精度，我們可以采取哪些措施？

（學(xué)生）我覺得我們的算法在計(jì)算精度方面還可以，但是在迭代過程中，計(jì)算量較大，可能會(huì)耗費(fèi)較多時(shí)間。

（老師）是的，這是一個(gè)值得注意的問題。我們可以嘗試使用更高效的數(shù)學(xué)公式來優(yōu)化算法，或者調(diào)整迭代次數(shù)，以減少計(jì)算量。

七、總結(jié)與反思

（老師）同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了如何設(shè)計(jì)簡單的數(shù)值數(shù)據(jù)算法，并利用計(jì)算機(jī)來計(jì)算圓周率。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們不僅掌握了算法設(shè)計(jì)的基本方法，還提高了編程實(shí)踐能力。希望大家在今后的學(xué)習(xí)中，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題中，不斷提高自己的信息技術(shù)素養(yǎng)。

（學(xué)生）謝謝老師，我明白了。在今后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)更加努力，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中。

八、課后作業(yè)

（老師）為了鞏固今天所學(xué)的知識(shí)，請(qǐng)大家完成以下作業(yè)：

1.嘗試使用不同的編程語言實(shí)現(xiàn)圓周率的計(jì)算算法。

2.分析并比較不同算法在計(jì)算精度和效率方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

3.查閱資料，了解圓周率在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

（學(xué)生）好的，老師，我會(huì)認(rèn)真完成作業(yè)的。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-《計(jì)算機(jī)算法導(dǎo)論》：這本書詳細(xì)介紹了算法的基本概念、設(shè)計(jì)方法和分析技巧，對(duì)于想要深入了解算法設(shè)計(jì)的同學(xué)來說是一本很好的參考書。

-《數(shù)值計(jì)算方法》：這本書涵蓋了數(shù)值計(jì)算的基本理論和方法，包括數(shù)值積分、數(shù)值微分、數(shù)值解方程等內(nèi)容，對(duì)于學(xué)習(xí)如何用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算非常有幫助。

-《編程之美》：這本書通過大量的實(shí)例，介紹了編程的基本技巧和思維方法，對(duì)于提高編程能力有很好的指導(dǎo)作用。

2.拓展建議：

-閱讀拓展資源中的《計(jì)算機(jī)算法導(dǎo)論》，了解算法設(shè)計(jì)的基本原則和常見算法，如排序算法、搜索算法等。

-利用《數(shù)值計(jì)算方法》中的知識(shí)，學(xué)習(xí)如何將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)值計(jì)算問題，并嘗試用編程語言實(shí)現(xiàn)。

-通過《編程之美》的學(xué)習(xí)，掌握編程的技巧和思維，提高編程實(shí)踐能力。

-參與在線編程社區(qū)，如GitHub、StackOverflow等，與其他編程愛好者交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，共同解決問題。

-參加編程競(jìng)賽或項(xiàng)目實(shí)踐，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，提升解決問題的能力。

-觀看相關(guān)的在線課程或視頻教程，如Coursera、edX等平臺(tái)上的計(jì)算機(jī)科學(xué)課程，拓寬知識(shí)面。

-閱讀相關(guān)的學(xué)術(shù)論文，了解算法和數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。

-嘗試使用不同的編程語言實(shí)現(xiàn)算法，比較不同語言的優(yōu)缺點(diǎn)，提高跨語言編程能力。

-學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可視化工具，如AlgorithmVisualizer，加深對(duì)算法的理解。

-參加學(xué)?；蛏鐓^(qū)組織的編程工作坊，與其他同學(xué)一起學(xué)習(xí)和進(jìn)步。板書設(shè)計(jì)①算法設(shè)計(jì)基本步驟

-輸入

-初始化

-循環(huán)計(jì)算

-輸出

②圓周