7下第2单元《算法和数据结构》单元设计公开课教案教学设计课件案例试卷

一、单元基本信息学科信息技术实施年级七年级单元课时6使用教材浙教版（2020版）信息技术七年级下册单元名称第二单元算法和数据结构设计者（团队）叶彬慧、陈锦武二、单元教学规划参考模板（一）单元学习主题单元主题名称：“小王的智慧超市梦”——无人超市管理系统主题背景概述（200-300字）信息时代发展迅速，无人化设施不断冒出，生活愈发智能化。在杭州、上海等地出现了越来越多的智慧设施，比如无人超市、无人健身馆。未来，可能还会推出的无人公交车、无人外卖等。但在温州，智慧设施的发展还比较滞后，现在温州还没有真正落地投入使用的无人大型设施。小王的梦想是在温州开一家无人超市，想为温州智慧生活的发展出一份力，但他还有些摸不着头脑。为了实现自己的超市梦，小王需要做足准备。那么结合这一项目的学习，我们可以设计无人超市的相关算法，帮助小王走近他的无人超市梦。主题学情分析（200-300字）①知识体系起点：七年级学生在数学以及英语的学习上刚深入不久，学生在数学的部分习题中已经碰到过流程图，但并不了解具体的流程框含义。并且已经积累了一定的英语单词量，后续对变量等概念的学习有一定的帮助。②学生能力起点：在大数据学习的基础上，学生已有一定的信息逻辑。大部分学生对算法这类抽象概念的学习有着畏难心理，但在上学期的铺垫下，学生学习的自信心有了很大程度的提升，为本项目学习奠定了基础。③学段特征：该阶段学生刚从小学升入初中，思维模式稍显稚嫩，但整体又较为活跃，愿意主动思考问题。学生们在平时都有过超市购物的经历，但都没有接触过无人超市，对这一类超市比较陌生，需要教师引导。开放性学习环境项目中需要加强对学生基础知识的教学工作，同时还要求学生能够积极主动的参与到课堂当中，且通过相应的自主学习、小组学习，有效增强学习效果。为了更好地为学生创设开放性学习环境，本项目中的部分课堂我们可以离开机房，放在教室里学习。（二）单元学习目标（200-300字）目标①通过对日常生活中具体问题的分析，了解数据结构的概念及其常见的数据结构类型，对数据结构与算法关系有初步认识。②了解如何将问题抽象表达出来，从而找到有效的解决问题的方法，并对相关算法有更加深刻的理解。（2）核心素养指向①在教师展示小王想法后，学生提出并分析问题，并在尝试解决该问题时能形成一系列的问题解决过程，以此提高计算思维。②结合数据结构设计算法的过程中，强化学生对不同数据结构的判断能力，以提高其信息意识。③在该无人超市项目初始，学生体会人工运营到智能运营的转变，并且感受其优势，在这一过程中可以有效提升自身的数字化学习与创新意识。（三）单元学习活动（思维导图）（四）开展持续性评价评价内容围绕项目规划、项目实施过程、作品成果、交流展示效果等几个方面进行评价。评价指标详见项目评价量规评价方法采取自评、师评、小组互评的方式，利用评价量规进行评价。赋值方法采用画星星的方式进行赋值，来表示评价的效果。每一项满分5个星（1）项目评价量规评价内容具体要求自我评价★★★★★★★★★★打★项目规划完成项目规划书，缺少人员分工或相对简单。规划项目任务明确，规划合理，有小组成员分工。规划项目内容完整，规划合理，人员分工明确，步骤流程清晰技术应用基本符合要求，算法有一定的逻辑，需要设计或修改的流程不多，个别流程有错误。能够基本掌握三大控制结构，数据结构的组织正确，算法有少量问题。能够熟练掌握三大控制结构，数据结构的组织正确且合理，算法正确且流程无任何问题。功能实现完成基本功能，有少量算法可以改进。预设功能基本实现，能准确应用所学知识。预设功能全部实现，能灵活应用所学知识，扩展功能应用。学习过程能够与小组合作，参与整个学习过程。能够与小组合作，积极投入到整个学习过程。能够与小组合作，在整个学习过程中起到主导作用，积极投入到整个学习过程。项目进度各项目任务基本按进度计划完成。各项目任务按进度计划完成。各项目任务都按进度计划高效高质完成。展示交流表达较清晰，能够叙述本组项目内容的基本情况。表达清晰，对本组项目内容叙述清晰、有条理。表达清晰，声音响亮，讲解与展示内容配合到位，有条理性和感染力。（2）项目规划书小组成员叶彬慧陈锦武系统功能任务分工任务主要内容负责人单元统筹明晰单元目标与重难点叶彬慧明确流程思维导图的绘制等叶彬慧课时设计每课时的教学设计叶彬慧、陈锦武算法设计进度安排第1-3课时（陈锦武）；第4-6课时（叶彬慧）（3）项目实施日志项目任务实施情况遇到的问题解决的办法单元统筹明确了单元的设计方向各课时之间的知识连贯性不佳解析各知识点的联系，优化设计明确流程绘制单元思维导图以及课时思维导图教学设计内容较多简化过程的描述，精炼重点课时设计设计每一课的教案进度没有做好统一在课后继续优化教案并修改项目是否按规划正常实施□正常☑不正常原因分析：学生在项目实施过程中，容易被项目牵着走，而不是自主提出问题。解决方法：教师将更多时间留给学生，让学生模拟自己团队为真正的“企业团队”，引导他们由心提出问题。自我评价本项目结合智慧生活，有效激发学生的探究兴趣。需要改进的地方本项目还不够细化，可以继续深化，让学生更加深入去思考与探究。三、课时教学设计单元第2课时课题名称算法的表示设计者陈锦武、叶彬慧设计内容教材简析本课节选自浙江教育出版社（2020版）七年级下册第二单元的第11课，主要内容为算法的表示方法、流程图的概念以及绘制流程图的步骤。本单元我以“无人超市管理系统”为背景，通过“帮助小王实现无人超市梦”这一主题，引导学生不断优化无人超市相关的算法。而本课则是通过了解算法的常用表示方法，进而学会用流程图描述算法，认识相应的流程图图形及用法，以运用于无人超市的流程规划，设计并绘制对应的流程图，初步推进小王的梦想。学情简析学生的学习积极性较高，并且对无人超市的运营也有着较大的兴趣。在前一节的学习中，学生了解了普通超市中人工运营的部分，对项目有了一个简单的规划，虽然大部分学生对算法这类抽象概念的学习有着畏难心理，但随着项目的推进，学生学习的自信心有了很大程度的提升。学习目标（1）目标1.通过小组活动，思考无人超市的运营流程——即客人来购物需要经过哪些步骤，用自然语言描述该问题的算法。2.通过教师引导，了解算法的常用表示方法，认识常用的流程图图形及用法。3.通过使用Visio2010软件，绘制本项目中客人购物流程这一问题的算法，掌握流程图绘制的基本方法。（2）核心素养指向1.学生的思维从人工向智能化转变，接而提出问题、分析问题，并在尝试解决该问题时能形成一系列的问题解决过程，以此提高计算思维。2.结合无人超市实例设计流程图的过程中，强化学生对不同流程图图形的判断能力，并能根据所需进行应用，以提高其信息意识。3.学生理解人工到智能的过程，并且体会其优势，提升自身的数字化学习与创新意识。重点：流程图图形的含义、算法的常用表示方法难点：流程图的绘制四、学习过程环节一：从人工到智能（5分钟）关键问题：客人如果要在无人超市中进行购物，他需要经过哪些流程？学习任务：1.结合上节课所学，回顾并总结出超市的运营流程。2.结合分析出的运营流程，思考无人超市中顾客的购物流程。3.通过自然语言，将无人超市购物流程的算法进行描述并记录。学生活动：1.回顾前一节课的成果。2.小组一起讨论，分析出无人超市中顾客的购物流程，明确其具体的步骤，并通过自然语言分点进行记录。学习指导：1.提示学生人工的不方便，引导学生将思维从人工转向智能。2.引导学生感受自然语言记录算法的不方便之处。设计意图：本课的导入部分比较直截了当。小王介绍完他的无人超市梦之后，为了让同学们将智能运营和上节课的人工运营有一个明显的对比，所以在本课的导入中，教师直接引导学生进行回顾与分析。学生进入项目的状态更快，并且可以再对比中体验人工智能的优势。环节二：算法的流程图表示（15分钟）关键问题：流程图的各图形有什么含义？学习任务：1.结合繁杂的自然语言描述，学习新的算法表示方法。2.结合课本以及课件内容，学习不同的流程图图形含义并进行有效测试。3.通过流程图的学习，在笔记本上绘制顾客的购物流程该一算法的流程图。学生活动：1.感受自然语言的利弊。2.学习不同的流程图图形含义，完成流程图图形的测试题。3.绘制无人超市中顾客购物流程这一算法的流程图。学习指导：1.引导学生发现并感受另一种算法表示方法——流程图表示。2.纠正同学们在测试题中的错误。3.观察同学们绘制流程图时的表现。如：（1）流程图是否大体上自上向下（2）流程线是否与流程框收尾相连（3）各流程框是否选择正确设计意图：学习完流程图的各图形含义之后，教师并没有迫切地让同学们直接用计算机绘制，而是请同学们现在纸上进行绘制。这样同学们不仅仅对流程图的使用更加清晰，还可以避免一些细节上的错误。学生在动笔绘制的过程中，不断思维算法逻辑，并且以图呈现，可以有效提高其计算思维。环节三：用Visio绘制流程图（20分钟）关键问题：如何使用Visio2010进行流程图的绘制？学习任务：1.了解Visio的基本界面以及基本功能。2.结合课本中的使用步骤，或独立思考，完成流程图的绘制。3.学有余力的同学，可以再绘制无人超市中“机器人”的工作流程。学生活动：1.打开visio软件，学习其基本功能。2.使用visio软件进行流程图的绘制，将纸上的流程图呈现到计算机屏幕中。3.学有余力的同学完成拓展任务。学习指导：1.引导学生认识Visio的界面以及基本功能。2.纠正同学们在软件使用时的错误。3.观察同学们绘制流程图时的表现。如：（1）流程图是否大体上自上向下（2）各流程框是否选择正确（尤其是开始或结束框）设计意图：这一部分的主要任务是请同学们将自己设计的无人超市运营流程图，通过计算机软件进行有效存储。不仅仅贴合了本课的中心思想——从人工到智能，更让同学们感受人工智能的优势，以及计算机存储的有效性，提升同学们数字化学习与创新的意识。环节四：总结与回顾（5分钟）关键问题：这节课我们学习了什么？这个项目我们完成了什么？学习任务：学生回顾，教师进而补充。思考：流程图中（分支、循环）非自上向下的这一类结构有何特色？为下一节课的学习做好铺垫。学生活动：学生回顾与总结，并继续完善导学单。学习指导：引导学生进行本课的知识点总结，在流程图结构的思考中给予一定提示。设计意图：本环节是对整堂课的梳理，加深同学们流程图学习的印象。在最后的思考中，重点分析判断框的特色，为后续的学习做了一定的铺垫，使得项目学习更加连贯。五、设计理念1.采用了单元优化设计思维，本单元围绕着“无人超市管理系统”展开，而本课是基于之前的内容，完成从人工到智能的初步转变，让学生体会智能生活的优点，提升其数字化学习与创新思维。2.本课采用学生合作学习、领导学习的方式，通过小组合作，更加拓宽学生思维，也帮助各同学的学习更加有效。单元第4课时课题名称★初识数据结构设计者叶彬慧设计内容教材简析本课节选自浙教版信息技术七年期下册第二单元《算法和数据结构》，这一单元我以“无人超市管理系统”为背景，通过“帮助小王实现无人超市梦”这一主题，引导学生不断优化无人超市相关的算法。本课为该单元中的第4课，由于内容较难，故我分为上下两课时。而这节课为其中的第一课时，主要内容为结合无人超市的规划方案，理解栈与队列的概念与应用方法，以运用于无人超市的商品管理，帮助小王的梦想更进一步。学情简析心理特征：本课授课对象为七年级学生，该阶段学生刚从小学升入初中，思维模式稍显稚嫩，但整体又较为活跃，愿意主动思考问题。并且，大部分的学生喜欢在讨论中得出答案，也喜欢交流与分享。知识基础：大部分学生对算法这类抽象概念的学习有着畏难心理，但在该项目前几节课的铺垫下，学生学习的自信心有了很大程度的提升，为本课学习奠定了基础。数据结构的概念对学生来说比较抽象，难以理解，相较于概念的直接学习，学生更喜欢在体验中获得知识。学习目标（一）目标1.通过“无人超市具体需要管理的对象”作为引入进行思考，明确主要管理对象——商品，并且分析出管理商品需要设置的方案。2.通过教师引导，简要回顾小王的“前期工作”，明确这节课需要解决的问题。3.结合计算机解决问题的一般方法，依次分析商品补货、商品回收与整理对应的具体方案。根据分析的内容，分别结合栈和队列进行概念学习。（二）核心素养指向1.在教师展示小王想法后，学生提出并分析问题，并在尝试解决该问题时能形成一系列的问题解决过程，以此提高计算思维。2.结合数据结构设计算法的过程中，强化学生对不同数据结构的判断能力，以提高其信息意识。重点：商品补货以及商品回收与整理的方案设计。难点：栈、队列这两个数据结构的概念与结构分析。学习过程环节一：情景引入，回顾项目（5分钟）关键问题：该无人超市系统，主要需要管理的对象是什么？具体需要设置哪些内容？学习任务：1.情景回顾通过当代智慧生活视频，引出小王的梦想——“温州无人超市”。结合前三节课我们关于“无人超市”做的准备，回顾人工到智能实现的过程，以及流程图的三种控制结构。2.明确对象结合无人超市特色，思考并讨论无人超市的主要管理对象，并且说明其具体需要管理的内容。学生活动：1.回顾前几节课的知识点。2.独立思考，或同桌一起讨论，分析出无人超市的主要管理对象——商品，明确其需要具体管理的内容：结算、整理、补充、分类、回收等等。学习指导：1.引导学生回顾循环的三种控制结构，为本课后续的流程图阅读做好铺垫。2.提示超市运营的管理主体，并且引导学生从商品数据变化切入，分析出商品的管理方案。设计意图：教师以“智慧生活发展”作为案例引入，引起了同学们的共鸣与兴趣。由于温州现阶段还没有无人超市，故以小王的“无人超市梦”为项目主题，升华学生为温州服务的精神。结合前节课的内容继续进行分析，引出无人超市的主要管理对象，明确本课的目标，为后续的学习做了一定的铺垫。环节二：设定条件，研讨分析（15分钟）关键问题：当货柜只有单面“门”时，该如何设计自动补货？（栈）当货柜增加到双面通道时，又该如何设计自动补货？（队列）学习任务：1.问题分析思考货架商品单“门”补货时，涉及到了商品的哪些参数。2.算法设计结合分析出的结果，设计相应的单“柜门”商品补货方案。学生活动：1.每小组合作活动，分析出该问题中，商品的具体变化内容，明确其涉及到的参数。2.结合课本内容以及小组讨论的结果，设计商品的补货方案，并挑选一位同学准备上台展示自己的设计方案，有能力的同学可以图文结合进行描述。学习指导：1.教师不断走动，观察各组的完成情况，给予提示与指导。2.教师在各组间提示：①结合无人超市的商品补货进行分析时，更要明确商品的数据特征。②提示面包店中商品的放置规律。③其余的看课堂的具体生成情况。设计意图： 教师引导同学们分析问题，提高其问题分析能力。过程中使同学们加深对项目该阶段目标的理解，培养信息意识。小组活动时，教师引导同学们并请他们分析商品移动特征，在讨论中的提醒更能加深同学们的印象。环节三：举一反三，回收设计（15分钟）关键问题：针对顾客放入回收箱的商品，机器人如何进行智能回收与整理？学习任务：1.问题分析思考回收箱的商品变化状态时，涉及到了商品的哪些参数，如何设计更便捷。2.算法设计结合分析出的结果，设计相应的商品回收与整理方案。学生活动： 1.各小组快速讨论，思考该问题用“栈”还是“队列”进行解决。小组讨论好后，快速分配好每个学生的工作，如同学1进行方案的语言描述、同学2进行图形的绘制。 2.学生继续上台展示，其他同学聆听、观看并记录。学习指导：1.教师可以引导学生设计更智能化的回收箱，帮助小组的分析更加完善。2.教师在小组分享后，提炼关键分析点，为后续的总结做准备。设计意图： 学生在初步认识栈与队列之后，举一反三解决回收箱的智能设计问题。该部分与上部分的学习一样，采用了小组一起展示的方法，让所有学生在本课堂中感受自身价值，让学生更有参与感。“小老师”教学的过程，不仅提高了学生的表达能力，更是加深学生对该知识点的印象。如果学生可以达到“教会其他学生”这样的目标，那么自身一定对该知识点有了很好的理解。让学生在“说”中“学”，更能有效提升学生的信息素养。环节四：针对性分析，知识建构（6分钟）关键问题：在各方案中，商品之间有哪些相互关系（即数据结构）？学习任务：1.问题分析结合同学们设计的方案，分析出各方案中涉及到哪些商品变化，聚焦到补货的具体流程进行数据结构的初步分析。2.数据结构概念结合不同方案中商品的特征，理解数据结构——栈以及队列的概念与结构。学生活动： 1.通过教师的引导，学习并理解栈与队列的结构特征及其数据存储方式。 2.拓展开说一说生活中运用到栈以及队列的实际案例。学习指导：1.根据学生设计的方案，聚焦到商品的变化过程，引出数据结构的概念，引导学生理解并感受栈与队列的特征。2.教师举一些生活中运用到栈与队