教学设计 完整版：编程解决问题和智能信息处理

高中信息技术（必修）信息技术基础编程解决问题和智能信息处理教学设计用计算机进行信息处理的基本方法学习目标：1.知识目标：了解并尝试编程的主要过程。2.能力目标：体验程序设计的独特魅力，了解编程加工的内在机制，培养学生的创新能力。学习重点： 让学生体验通过编程实现计算机加工信息的整个过程，知道利用计算机解决问题的步骤和基本思想方法，从而了解计算机信息加工的内在机制。学习难点： 让学生能理解用算法描述实际问题，理解人的思维在计算机工作中发挥的作用。学习方法： 任务驱动法、自学法和讲练结合法学习过程：一、创设情境：教师提问：学校要开运动会，希望用计算机来处理比赛数据，只有硬件设备就可以了吗？学生回答：需要相关软件。再问：哪位同学用过专门的处理比赛数据的软件？学生回答多半是没有。引出课题：有一位同学已经为此设计了一个小软件。演示：100米决赛项目成绩排序程序学生试用。给出总任务：体验设计这个软件的过程。提问：如果让我们对这些数据人工排序，怎么排？引出概念：“算法”——解决问题的方法和步骤。二、问题解决：演示：冒泡排序算法介绍数组概念小游戏：请5个学生上讲台，发给每人一张大卡片，上面都有一个数字，大小不等。数字不顺序，让学生重新排序。排序规则（从小到大）：从左边第一位学生开始，与相邻的学生比较卡片上数字的大小，数字大的排在右边。依次比较，直到排序完成。小任务：给定一个数组（三四个元素），用冒泡算法排序。三、体验过程：提问：计算机也会这样思考吗？如何让计算机知道我们设计的算法呢？引出程序设计的一般步骤：1.需求分析（算法分析）：确定要解决的问题，即要计算机“做什么”2.设计算法：对特定的问题设计一组求解步骤或方法。3.编写程序：把人工设计的算法转换成计算机能识别的代码4.上机调试与维护：刚写好的程序不一定正确，必须在计算机上实际运行，排除错误，测试能否达到预期的结果学生可将程序代码拷入编程环境，借助注释文字了解代码的作用，调试运行程序，检查程序运行的结果，体验编程解决问题的乐趣和成就感。完成总任务：体验设计一个对校运会100米决赛项目成绩进行输入和排序的程序的过程。四、总结：1.回顾整个程序设计的实战过程指出：现在我们使用的计算机还只能按照人们事先给定的步骤工作。遇到问题时，先要一步一步设计好怎么做，也就是设计好解决问题的算法，最后选择一种合适的计算机语言编写程序，将人类解决问题的过程用计算机语言表述为指令，从而赋予计算机解决问题的能力。计算机是按程序所规定的内容和步骤进行工作的，懂得程序设计的原理和方法将可以更好地利用计算机2.引导学生借助“教材实践”进一步探索。教学反思：1.学生对教材中列举的源程序普遍看不懂。本课要求是体验过程，能不能换一种方式；2. 在教学过程中，按小组学习是可行的。小组中不同层次的学生可形成“伙伴教学”的关系。编程解决问题编程解决问题的一般过程包括：分析问题，设计算法、编写程序、调试运行等。（1）分析问题。例如：物理老师想编写一个描述小球做平抛运动轨迹的程序（小球运动时间限定在1-100秒）可以从以下三个方面进行分析：A、明确问题的要求，掌握所要解决问题的内容和要求B、分析已知的信息，掌握与解决问题相关的资料C、确定输出的内容，掌握所要解决问题最终要达到的目标（2）设计算法设计算法就是寻找问题求解的方法和确定具体的求解步骤。用计算机解决问题时，任何答案的获得都是计算机按照指定顺序执行一系列指令的结果。因此，我们需要将解决问题的方法转换成一系列具体的、可操作的步骤，这些步骤的集合，就叫算法。为了更好地表示算法，人们发明了许多描述算法的工具，如流程图、伪代码、自然语言等。其中，流程图采用简洁符号描述解决问题的步骤，直观明了，在实际中，被普遍使用。《信息处理用流程图符号标准》用由美国国家标准化学会制定的，这套标准中常用的符号及功能如下：输入输出框：表示需要用户输入或由计算机自动输出的信息。描述小球做平抛运动轨迹的算法，可以用流程图表示如下：（3）编写程序算法确定后，需要选择一种编程语言编写程序，实现算法的功能。为了提高编程效率，人们不断开发出新的编程语言。到时目前为止，用于计算机编程的语言有上百种，如QBasic、Pascal、C++、Java、VisualBasic……，下面就是用VisualBasic（VB）编写的描述小球平抛运动轨迹的程序运行界面和程序代码。（4）调试运行编程完毕后，需要进行调试，以验证所编写的程序是否正确。如果程序运行不正确，说明程序中有错误。程序中的错误有两种：语法错误（syntaxerror）和逻辑错误(logicalerror)。语法错误是指编写程序时，有些地方不合乎程序语言的语法规则，计算机不能理解；逻辑错误指程序在逻辑上有问题，因而得出错误的结果。发现错误后，要查找错误、修改错误，再调试运行，直到运行结果正确为止。智能信息处理1）什么是人工智能人工智能是相对人的自然智能而言，是指用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”解决需要人类专家才能处理的问题。2）人工智能研究的研究领域：问题求解、自然语言处理、模式识别、智能数据库、智能机器人、博弈、自然程序设计、自动定理证明、智能代理。3）常见的智能信息处理（1）模式识别（包括指纹识别，视网模识别）①OCR又称光学字符识别，是通过扫描仪或阅读器等电子设备检测纸上的字符，根据检测到的暗亮确定其形状，然后按字符识别模式将形状，“翻译”成计算机中的一种字符代码。常用的OCR软件有汉王文本王、尚书、蒙恬等。②语音输入是利用模式识别技术将语音识别成文本的输入方法。在配备了声卡的计算机上，通过话筒把语音录入计算机，再由语音识别软件对语音进行模式分类，“翻译”成符合语法和语义的句子。目前大多数的语音输入产品采用IBM开发的语音识别技术。语音识别是一种新的计算机信息输入手段，目前处于发展与完善阶段。③手写输入是利用模式识别技术将手写的文字识别成文本的输入方法。用触笔在写字板上书写的字符由写字板传感检测，通过手写板软件转换成包括汉