2.3算法与问题解决-用算法解决问题的过程教学设计20232024学年浙教版高中信息技术必修1

2.3《算法与问题解决用算法解决问题的过程》教学设计教材内容:2.3用算法解决问题的过程教材分析“用算法解决问题的过程”是浙教版(2019)信息技术教材必修1的第二章《算法与问题解决》的第三节内容，其中包括抽象与建模、设计算法、描述算法等内容。通过分析抽象与建模、设计算法、描述算法的含义，让学生掌握抽象与建模、设计算法、描述算法三个步骤，同时能细化到每个步骤具体需要做什么，以及灵活运用。本节内容属于信息技术的基础理论，是在熟悉算法的概念和描述方式的基础上的深入学习。主要让学生掌握抽象建模的方法并解决实际问题。适应的课程标准:1.6从生活实例出发，概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。课程标准和教学目标教学目标:初步掌握从实际项目中界定问题、对问题进行抽象与建模的方法。能基于问题求解模型，分析计算过程中的数据、运算特点，针对求解目标开展算法设计。能根据问题求解过程中数据和运算的特点。选择合适的控制结构来正确地设计、描述算法。指向的核心素养:信息意识:能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。计算思维:针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题:能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题。学习环境:有教学控制软件的多媒体机房，装有MS软件和班级讨论区。建议课时:1课时教学重难点：本节内容属于信息技术的基础理论，是在熟悉算法的概念和描述方式的基础上的深入学习。主要让学生掌握抽象建模的方法并解决实际问题。教学重点:理解三个过程，抽象与建模→设计算法→描述算法教学难点:能根据问题设计出解决问题的算法环节教学过程设计意图情景导入通过一个肥胖视频，引起学生对运动的重视，接着在PPT上展示多个常见计步器的LOGO，和学生一起玩"猜猜我是谁”游戏，看学生能认出几个，从而说明现在计步器软件变得越来越流行了。人们可以不用另外购买计步器，通过软件就可以进行计步，平时运动起来很方便，一边听歌，一边计步。由于竞争激烈，现在的计步器APP不仅具有计步功能，还设置了各种奖励机制来鼓励用户多运动，多使用APP。今天我们就来研究“动动有奖”APP的奖励机制,并为此设计相关算法。通过展示漂亮的L0GO图片和简单的游戏，引起学生的注意，认识到计步器APP的优点和流行程度，从而激发学生解决“动动有奖”算法问题的兴趣。学生活动（1）教师在PPT上展示“动动有奖”APP系统界面和奖励规则，并给出项目任务根据学生每天走路的步数，统计n天过去以后，该用户总共领取的奖金总数。抽象与建模请学生分步骤思考以下问题:1.提炼核心要素(1)本问题的己知数据有哪些?走路的总天数，每天走路的步数，每天是否成功领取前一天奖金的标记。(2)如何存储这些已知数据?使用变量n表示总天数，变量Xi表示第i天走路的步数，变量Fi表示第1天是否成功领取前一天奖金，1和0分别表示成功领取和未领取。(3)本问题的求解目标是什么?统计n天过去以后，该用户总共领取的奖金总数，可以用变量total表示。2.建立计算模型(1)如何计算第i天的奖金Si?第i天领取的奖金与前一天走路的步数有关，也与连续成功领奖的天数有关。每天走路的前1000步奖励0.3金，之后每2000步奖励0.1金(不足2000步没有奖励)，每天最高奖励不超过3金。使用数学表达式可写成;如果连续3天领奖成功，从第4天起走路奖金翻1倍(乘以2),每天最高奖励不超过6金。使用数学表达式可写成;(乘以2),每天最高奖励不超过6金。使用数学表达式可写成;(2)如何计算n天过去以后，该用户总共领取的奖金总数?根据n组数据，累计每天的奖金Si。使用数学表达式可写成:说明:为验证模型的正确性，可提供少量测试数据代入模型，计算结果。通过引导学生按步骤分析问题，体验提炼核心要素和建立计算模型的过程，掌握获取已知条件和求解目标的方法，学会使用数学表达式来建立计算模型，逐步培养抽象与建模的能力。通过代入测试数据，强化学生对计算模型的理解，以使设计出正确的算法学生活动（2）设计算法有了计算模型后，就可以遵循算法的特征，围绕算法的要素设计算法。请学生分步骤思考以下问题:1.对数据处理的过程一般分为哪几个步骤?①输入数据。②处理数据③输出处理结果。2.本问题的输入数据有哪些?本问题需要输入的数据有走路的总天数n以及n组Xi和Fi的值。3.可以使用哪种算法控制结构来处理这些输入的数据?因为每天处理数据的规律是相同的，所以可以使用循环结构来处理数据，每执行一次循环体就是处理一天的数据。4.如何使用自然语言来描述上述算法?详细算法参见教材内容。先给出处理算法的一般过程，再对具体的步骤分别提问，引导学生感受到“自顶向下逐步求精”结构化程序设计思想的重要性。鼓励学生使用不同于教材的方法来设计算法，培养学生使用自然语言将计算模型转化成算法的能力，增强学生的计算思维。学生活动（3）描述算法请学生使用流程图描述算法。详细算法参见教材内容。思考与练习:上述算法中，"按照奖励规则第1条计算奖金t”在两个环节中出现，请根据算法功能完成下列练习。(1)改进算法，使得算法中只有一个环节出现“按照奖励规则第1条计算奖金t”(2)请进一步细化原算法中的按照奖励规则第1条计算奖金t”，并用流程图进行插述。流程图是描述算法的一种重要方法，教师要引导学生理解流程图的特征和不同控制结构的流程图样式。思考与练习的设计，意在让学生感受算法的多样性，为今后设计最优算法而积累认知。课堂小结总结用算法解决问题的过程:1.抽象与建模:2.设计算法:3.描述算法。引导学生梳理知识点形成知识框架，并形成思维导图，以便学生面对实际问题时能进行抽象思维，用理论指导实践。作业布置1、自主练习，偏重基础，要求学生独立完成，加深知识点的印象；2、合作探究作业，课后思考与练习：优化本节课的程序，提高学生能力。作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。根据学生的基础和能力设置不同难度的作业，以满足不同层次的学生需求。教学设计思路通过展示漂亮的LOGO图片和生活视频，引起学生的注意，认识到计步器APP的优点和流行程度，从而激发学生解决“动动有奖”算法问题的兴趣。学生已经通过前面几节课感受了从问题到算法的一般思维过程及方法，初步体验了在现实情境中界定问题、总结规律、抽象算法的思维过程，但是还未上升到理论高度，需要通过研究更为复杂的问题来提升抽象与建模的能力。教材提供的“动动有奖”算法问题难度适当，讲解清晰，教师可以引导学生通过按步骤分析问题，体验提炼核心要素和建立计算模型的过程，掌握获取已知条件和求解目标的方法，学会使用数学表达式来建立计算模型，逐步培养抽象与建模的能力。在设计算法时，先给出处理数据算法的一般过程，再对具体的步骤分别提问，引导学生感受到“自顶向下、从粗到细”结构化程序设计思想的重要性。流程图是描述算法的一种重要方法，教师要引导学生理解流程图的特征和不同算法控制结构对应的流程图样式，并通过适度的练习熟练掌握流程图的画法。搞清楚教材提供的流程图以后，教师还可以引导学生对原算