信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算4.2《數(shù)值計(jì)算》教學(xué)設(shè)計(jì)

信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算4.2《數(shù)值計(jì)算》教學(xué)設(shè)計(jì)課題：科目：班級：課時：計(jì)劃1課時教師：單位：一、教材分析信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算4.2《數(shù)值計(jì)算》教學(xué)設(shè)計(jì)，本節(jié)課內(nèi)容與課本緊密關(guān)聯(lián)，旨在讓學(xué)生掌握數(shù)值計(jì)算的基本概念和方法，通過實(shí)例演示和練習(xí)，提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)值計(jì)算解決實(shí)際問題的能力。課程設(shè)計(jì)符合教學(xué)實(shí)際，注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和信息技術(shù)素養(yǎng)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生信息意識，通過數(shù)值計(jì)算的學(xué)習(xí)，提升學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)解決問題的能力。增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維，使學(xué)生能夠理解數(shù)值計(jì)算的原理，掌握算法設(shè)計(jì)的基本方法。同時，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，鼓勵學(xué)生在實(shí)際情境中應(yīng)用數(shù)值計(jì)算，提高問題解決能力。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課之前，已具備基本的數(shù)學(xué)知識和計(jì)算機(jī)操作技能，能夠理解簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算和基本的計(jì)算機(jī)操作流程。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對信息技術(shù)課程普遍保持較高的興趣，具有較強(qiáng)的動手操作能力。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生傾向于通過實(shí)踐操作來學(xué)習(xí)，而另一部分學(xué)生則更偏好通過理論講解來理解概念。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生在理解數(shù)值計(jì)算的原理時可能遇到困難，尤其是對于數(shù)值誤差和舍入誤差的概念。此外，學(xué)生在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)算法時可能會遇到編程技巧和邏輯思維方面的挑戰(zhàn)。部分學(xué)生可能對數(shù)值計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用場景缺乏直觀感受，難以將理論知識與實(shí)際問題相結(jié)合。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算》教材，包括《數(shù)值計(jì)算》章節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與數(shù)值計(jì)算相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以幫助學(xué)生直觀理解概念。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備計(jì)算器、編程軟件等實(shí)驗(yàn)器材，確保其完整性和安全性，以便學(xué)生進(jìn)行數(shù)值計(jì)算實(shí)踐。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，提供實(shí)驗(yàn)操作臺，營造有利于學(xué)生互動學(xué)習(xí)和實(shí)踐的環(huán)境。五、教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（教師）同學(xué)們，大家好！今天我們要一起探索信息技術(shù)中的數(shù)值計(jì)算。在日常生活中，我們經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，比如購物時的價格計(jì)算、工程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等等。那么，數(shù)值計(jì)算究竟是什么呢？今天我們就來揭開它的神秘面紗。

（學(xué)生）老師，什么是數(shù)值計(jì)算呢？

（教師）很好，看來大家對數(shù)值計(jì)算很感興趣。數(shù)值計(jì)算就是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程。接下來，我們將通過一系列的實(shí)例，來了解數(shù)值計(jì)算的基本概念和方法。

二、新課講授

1.數(shù)值計(jì)算的基本概念

（教師）首先，我們來了解一下數(shù)值計(jì)算的基本概念。數(shù)值計(jì)算主要包括四則運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算、對數(shù)運(yùn)算等。這些運(yùn)算在日常生活中非常常見，比如計(jì)算面積、體積、百分比等。

（學(xué)生）老師，四則運(yùn)算包括哪些內(nèi)容呢？

（教師）四則運(yùn)算包括加法、減法、乘法和除法。這些都是最基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，也是數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)。

2.數(shù)值計(jì)算的方法

（教師）了解了基本概念后，我們再來學(xué)習(xí)數(shù)值計(jì)算的方法。數(shù)值計(jì)算的方法主要包括直接計(jì)算法和迭代計(jì)算法。

（學(xué)生）老師，什么是直接計(jì)算法呢？

（教師）直接計(jì)算法就是直接使用計(jì)算器或編程語言進(jìn)行計(jì)算。這種方法簡單易行，但有時會存在精度問題。

（學(xué)生）那什么是迭代計(jì)算法呢？

（教師）迭代計(jì)算法是一種逐步逼近真實(shí)值的方法。通過不斷迭代，逐步提高計(jì)算精度。這種方法在處理復(fù)雜問題時更為有效。

3.數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用

（教師）接下來，我們來探討一下數(shù)值計(jì)算在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。比如，在工程設(shè)計(jì)中，我們需要計(jì)算材料的用量、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等；在科學(xué)研究領(lǐng)域，數(shù)值計(jì)算可以幫助我們分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、預(yù)測未來趨勢等。

（學(xué)生）老師，數(shù)值計(jì)算在科學(xué)研究中有哪些應(yīng)用呢？

（教師）數(shù)值計(jì)算在科學(xué)研究中的應(yīng)用非常廣泛。比如，在物理學(xué)中，我們可以利用數(shù)值計(jì)算來模擬原子、分子等微觀粒子的運(yùn)動；在生物學(xué)中，我們可以通過數(shù)值計(jì)算來研究生物種群的增長、遺傳變異等。

三、課堂練習(xí)

1.實(shí)例分析

（教師）下面，我們來分析一個實(shí)例，看看如何運(yùn)用數(shù)值計(jì)算解決實(shí)際問題。

（學(xué)生）好的，老師，請給出一個實(shí)例。

（教師）假設(shè)我們要計(jì)算一個長方體的體積，長、寬、高分別為3米、2米和4米。

（學(xué)生）根據(jù)公式，體積V等于長×寬×高，所以V=3×2×4=24立方米。

（教師）很好，同學(xué)們能夠運(yùn)用所學(xué)知識解決問題。接下來，我們再來看一個更復(fù)雜的實(shí)例。

2.編程實(shí)踐

（教師）現(xiàn)在，請大家嘗試使用編程語言編寫一個計(jì)算長方體體積的程序。

（學(xué)生）好的，老師，我可以用Python語言來實(shí)現(xiàn)。

（教師）很好，同學(xué)們能夠?qū)⒗碚撝R運(yùn)用到實(shí)際編程中。接下來，請大家嘗試編寫一個計(jì)算圓的面積的程序。

四、課堂總結(jié)

（教師）同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了數(shù)值計(jì)算的基本概念、方法和應(yīng)用。通過實(shí)例分析和編程實(shí)踐，大家已經(jīng)掌握了如何運(yùn)用數(shù)值計(jì)算解決實(shí)際問題。希望同學(xué)們在今后的學(xué)習(xí)和生活中，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識，提高自己的信息技術(shù)素養(yǎng)。

（學(xué)生）老師，我們學(xué)會了數(shù)值計(jì)算，感覺很有成就感！

（教師）是的，同學(xué)們，掌握信息技術(shù)知識，不僅能夠提高我們的學(xué)習(xí)效率，還能為未來的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。希望大家繼續(xù)努力，不斷探索，不斷進(jìn)步。

五、課后作業(yè)

1.復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，鞏固數(shù)值計(jì)算的基本概念和方法。

2.嘗試使用編程語言編寫一個計(jì)算任意幾何圖形面積的程序。

3.思考數(shù)值計(jì)算在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，并舉例說明。

（教師）同學(xué)們，今天的課程就到這里。希望大家能夠認(rèn)真完成課后作業(yè)，鞏固所學(xué)知識。下課！六、教學(xué)資源拓展一、拓展資源

1.數(shù)值計(jì)算的歷史與發(fā)展

介紹數(shù)值計(jì)算的歷史背景，從古代的算盤到現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)，闡述數(shù)值計(jì)算技術(shù)是如何一步步發(fā)展起來的?？梢越榻B一些重要的數(shù)值計(jì)算方法，如牛頓迭代法、二分法等，以及這些方法在數(shù)學(xué)和科學(xué)研究中的應(yīng)用。

2.數(shù)值計(jì)算在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

探討數(shù)值計(jì)算在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，如有限元分析、流體動力學(xué)模擬等。介紹這些領(lǐng)域中的數(shù)值計(jì)算方法，如有限元法、有限體積法等，以及它們在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用案例。

3.數(shù)值計(jì)算在經(jīng)濟(jì)學(xué)和金融學(xué)中的應(yīng)用

介紹數(shù)值計(jì)算在經(jīng)濟(jì)學(xué)和金融學(xué)中的應(yīng)用，如優(yōu)化算法在資源配置、投資組合設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，蒙特卡洛模擬在風(fēng)險評估和期權(quán)定價中的應(yīng)用等。

二、拓展建議

1.閱讀相關(guān)書籍

推薦學(xué)生閱讀《數(shù)值計(jì)算方法》、《數(shù)值分析》等書籍，深入了解數(shù)值計(jì)算的理論基礎(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用。

2.觀看教學(xué)視頻

推薦學(xué)生觀看在線教學(xué)視頻，如MOOC（大規(guī)模開放在線課程）中的數(shù)值計(jì)算相關(guān)課程，通過視頻學(xué)習(xí)更直觀地理解數(shù)值計(jì)算的方法和技巧。

3.參與科研項(xiàng)目

鼓勵學(xué)生參與學(xué)校的科研項(xiàng)目或?qū)嶒?yàn)室工作，親身實(shí)踐數(shù)值計(jì)算方法，解決實(shí)際問題，提高自己的科研能力和實(shí)踐技能。

4.編寫計(jì)算程序

引導(dǎo)學(xué)生嘗試編寫計(jì)算程序，如使用Python、MATLAB等編程語言實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算方法，通過編程實(shí)踐加深對數(shù)值計(jì)算的理解。

5.參加競賽和活動

鼓勵學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競賽、編程比賽等活動，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作和競爭，提高自己的數(shù)值計(jì)算能力和解決問題的能力。

6.探索數(shù)值計(jì)算的新領(lǐng)域

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注數(shù)值計(jì)算的新領(lǐng)域，如大數(shù)據(jù)分析、人工智能中的數(shù)值計(jì)算方法，了解這些領(lǐng)域的前沿動態(tài)和發(fā)展趨勢。

7.交流與合作

鼓勵學(xué)生與其他學(xué)科的同學(xué)交流，探討數(shù)值計(jì)算在其他學(xué)科中的應(yīng)用，如物理學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等，拓寬知識面，提高綜合素養(yǎng)。

8.撰寫研究報告

引導(dǎo)學(xué)生撰寫關(guān)于數(shù)值計(jì)算的研究報告，總結(jié)所學(xué)知識，分析實(shí)際問題，提出解決方案，培養(yǎng)科研寫作能力。七、內(nèi)容邏輯關(guān)系①數(shù)值計(jì)算的基本概念

-知識點(diǎn)：數(shù)值計(jì)算的定義、目的

-詞：數(shù)值、計(jì)算、精度、誤差

-句：數(shù)值計(jì)算是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程，其目的是為了得到精確或近似的結(jié)果。

②數(shù)值計(jì)算的方法

-知識點(diǎn)：直接計(jì)算法、迭代計(jì)算法

-詞：直接計(jì)算、迭代、逼近、精度

-句：直接計(jì)算法簡單易行，但可能存在精度問題；迭代計(jì)算法通過逐步逼近，提高計(jì)算精度。

③數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用

-知識點(diǎn)：數(shù)值計(jì)算在工程、科研、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的應(yīng)用

-詞：工程、科研、經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用、優(yōu)化、模擬

-句：數(shù)值計(jì)算在工程領(lǐng)域用于結(jié)構(gòu)分析、流體模擬；在科研領(lǐng)域用于數(shù)據(jù)分析、模型建立；在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域用于風(fēng)險評估、投資決策。八、課后拓展1.拓展內(nèi)容

（1）閱讀材料：《數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)》

這本書是關(guān)于數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)知識的入門書籍，適合初學(xué)者閱讀。書中詳細(xì)介紹了數(shù)值計(jì)算的基本概念、方法和應(yīng)用，包括線性方程組的求解、數(shù)值積分、數(shù)值微分等。通過閱讀這本書，學(xué)生可以加深對數(shù)值計(jì)算理論的理解。

（2）視頻資源：《數(shù)值計(jì)算方法動畫教程》

這是一系列以動畫形式講解數(shù)值計(jì)算方法的視頻教程，內(nèi)容包括迭代法、數(shù)值微分、數(shù)值積分等。視頻以生動的動畫演示，幫助學(xué)生直觀地理解數(shù)值計(jì)算的過程。

2.拓展要求

（1）自主閱讀

鼓勵學(xué)生在課后自主閱讀《數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)》這本書，重點(diǎn)掌握數(shù)值計(jì)算的基本概念、方法和應(yīng)用。在閱讀過程中，遇到不懂的地方，可以做好筆記，以便在課堂上提問或?qū)で罄蠋煹膸椭?/p>

（2）觀看視頻教程

學(xué)生可以通過觀看《數(shù)值計(jì)算方法動畫教程》來進(jìn)一步鞏固課堂上學(xué)到的知識。觀看后，可以嘗試自己動手計(jì)算一些簡單的數(shù)值計(jì)算問題，以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

（3）實(shí)踐應(yīng)用

學(xué)生可以將所學(xué)的數(shù)值計(jì)算方法應(yīng)用于實(shí)際生活或?qū)W習(xí)中的問題，如計(jì)算某個幾何圖形的面積、體積，分析數(shù)據(jù)趨勢等。通過實(shí)踐，提高解決問題的能力。

（4）小組討論

學(xué)生可以組成學(xué)習(xí)小組，共同討論數(shù)值計(jì)算方法在實(shí)際問題中的應(yīng)用。在討論過程中，相互交流學(xué)習(xí)心得，共同提高。

（5）撰寫讀書筆記

學(xué)生可以在閱讀《數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)》后，撰寫讀書筆記，總結(jié)所學(xué)知識，包括重要概念、方法及其應(yīng)用。讀書筆記可以作為復(fù)習(xí)和回顧的資料。

（6）參加在線課程

學(xué)生可以參加一些在線課程，如Coursera、edX等平臺上的數(shù)值計(jì)算課程，進(jìn)一步拓展知識面，提升自己的學(xué)術(shù)水平。

（7）實(shí)驗(yàn)操作

對于條件允許的學(xué)生，可以嘗試進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的實(shí)驗(yàn)操作，如使用MATLAB、Python等編程語言編寫程序，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算實(shí)踐。

教師指導(dǎo)：

教師在學(xué)生進(jìn)行課后拓展學(xué)習(xí)時，應(yīng)提供必要的指導(dǎo)和幫助，包括解答學(xué)生的疑問、推薦相關(guān)學(xué)習(xí)資源、組織學(xué)習(xí)小組討論等。同時，教師還可以定期檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成果，以鼓勵學(xué)生持續(xù)進(jìn)步。課堂1.課堂評價

（1）提問環(huán)節(jié)

在課堂教學(xué)中，通過提問的方式可以有效地了解學(xué)生對數(shù)值計(jì)算知識的掌握程度。以下是一些具體的提問策略：

-提問頻率：在課程的不同階段，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的理解情況，適時提問，確保提問的連貫性和有效性。

-提問方式：采用開放式問題，鼓勵學(xué)生思考，如“你能解釋一下數(shù)值誤差和舍入誤差的區(qū)別嗎？”

-問題難度：根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，設(shè)計(jì)不同難度的問題，從基礎(chǔ)知識到應(yīng)用問題，逐步提高學(xué)生的思維深度。

（2）觀察學(xué)生參與度

觀察學(xué)生在課堂上的參與情況，包括學(xué)生的注意力集中程度、參與討論的積極性、解決問題的能力等。以下是一些觀察要點(diǎn)：

-注意力集中：觀察學(xué)生是否能夠集中注意力聽講，是否能夠跟隨教師的講解進(jìn)行思考。

-積極參與：鼓勵學(xué)生提問和回答問題，觀察他們在課堂討論中的表現(xiàn)。

-解決問題能力：通過課堂練習(xí)或小組討論，觀察學(xué)生是否能夠運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。

（3）測試與反饋

定期進(jìn)行小測驗(yàn)或練習(xí)，以檢驗(yàn)學(xué)生對數(shù)值計(jì)算知識的掌握情況。以下是一些測試策略：

-測試形式：采用選擇題、填空題、簡答題等多種形式，全面評估學(xué)生的知識掌握情況。

-測試內(nèi)容：測試內(nèi)容應(yīng)涵蓋數(shù)值計(jì)算的基本概念、方法和應(yīng)用，確保測試的全面性。

-反饋與指導(dǎo)：及時批改測試卷，對學(xué)生的答案進(jìn)行點(diǎn)評，指出錯誤原因，并提供正確的解答和指導(dǎo)。

2.作業(yè)評價

（1）作業(yè)批改

對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，確保作業(yè)的準(zhǔn)確性和完整性。以下是一些批改要點(diǎn)：