2.4常见算法的程序实现教学设计20232024学年人教版高中信息技术必修1

《常见算法的程序实现》教学设计学科信息技术年级高一班级授课教师章节第二章第四节第一课时课题名称常见算法的程序实现一课型新授课授课时间教材内容分析本节从体验探索开始，在已经实现“自助式人行过街红绿灯”基本功能的基础上，引导学生结合生活实际进行分析，探讨“绿灯时长的最优设置”，通过计算绿灯最短时长，认识解析算法。随后，学习枚举法，通过实践活动“寻找1000以内的所有素数”，对两种方案的算法与程序实现的进行比较，感受算法效率。最后进行算法综合应用，掌握调试运行程序的基本方法。学生情况分析学生具有强烈的求知欲和探索精神，兴趣广泛，思想活跃，有创意，有较好的发散思维，有一定的分析问题和解决问题的能力。经过前期的涫，他们已经掌握了Python语言编程的基本知识，并实现了编程模拟“自助式人行过街红绿灯”的基本功能。但对程序设计中的一些基本算法了解不深，对现实生活中较复杂问题的分析能力较弱，不能选择合适的算法进行问题的分析和算法实现。另外，在日常和生活中，学生经常需要构建表达式解决较为复杂的问题，具有较强的解析算法学习需要。教学目标（核心素养）理解解析算法的含义与基本思想，能够通过编程实现算法。掌握使用解析算法解决问题的基本方法，能从日常生活和学习中民现或抽象出可以利用算法与程序设计解决的问题，形成主动应用算法和程序解决问题的意识。能对自己和他人设计的算法与程序进行优化，开展合作，运用算法与程序实现设计问题求解方案，进行创造性探索。能遵守与程序设计相关的偷道德与法律法规，负责任地使用信息技术。教学重点理解解析算法的含义与基本思想，难免通过编号实现算法。教学难点掌握使用解析算法解决问题的基本方法，能从日常生活、学习中发现或抽象出可以利用算法与程序设计解决的问题。教学方法合作探究、任务驱动教学过程教师活动学生活动设计意图引入新课体验探索：绿灯时长的最优设置通常，行人步行速度约为4.4KM/h，观察到信号灯变化后的反应时间约为2s。要保证过街行人能走过长为20m的人行横道，人行过街绿灯时长至少需要设置为多少？定出求解绿灯最短时长的计算公式？生活中信号灯的时长是如何设置的？观察思考在老师的引导下，思考并回答问题。引导学生关注信号灯时长问题，提出问题，为后面解析算法解决问题做好准备。新课学习新课学习活动1：分析问题已知条件：马路宽度s，行人步行速度v和人反应时长t0。求解目标：最短绿灯时长t0计算公式：t=s/v+t0活动2：数学计算以学校马路为例，根据相关数据，使用数学计算的方法，计算出最短绿灯时长。问题1：成人、老人和孩子的数据应该选取哪个？问题2：绿灯时长可以为小数吗？师生共同讨论，得出结论：选取老人和孩子的数据更合理；绿灯时长不能为小数，需要向上取整。开始V0.9,t开始V0.9,t03输入S输出t结束活动4：程序实现V=0.9t0=3S=int(input(“请输入道路路宽（米）：”))T=math.ceil(s/v+t0)活动5：归纳总结，理解解析算法解析算法指通过找出解决问题的前提条件与结果之间关系的表达式，并计算表达式实现问题的求解。例：自由落体运动问题。从离地500m的高处自由落下一个小球，求从开始落下的时刻起，小球在最后1s内的位移（重力加速度g以9.8m/s2计）。分析问题已知条件：小球离地高度（h）500m，重力加速度g为9.8m/s2；求解目标：小球在下落最后1s内的位移；解析公式：h=12gt2设计算法要计算最后1s内小球的位移，首先要求出小球的落地时间t，由h=12gt2可以得出落地时间t=2ℎg求解算法（下图）开始开始h500,g9.8T2ℎ输出hh结束hxg(t1)(t1)/2Hhhhx4）编程代码Importmathh=500g=9.8t=math.sqrt(2*h/g)Hx=g*(t1)*(t1)/2hh=hhxPrint(“小球最后1s下落的位移是：”，hh，“m”)小结：在编程解决问题时，要善于综合运用物理、数学、化学等学科的知识和方法来分析问题，寻找问题中各要素之间的关系，用形式化的符号和公式表达要素间的关系，得出解决问题所需要的表达示。综合实践：某地区为了开发山区农业，需要了解山地的气候变化。现已知该地区海拔每升高100m，气温下降约0.5℃，册地最高海拔为1500m，山脚下的年平均气温为22℃（假设山脚海拔为0m）。依据气温随海拔升高面变化的规律，写出计算该山地不同海拔高度的气温的解析式，并编程实现。分析问题：已知条件：求解目标：二者关系：数学解析式：编程调试：老师巡视，根据具体情况，对任务的完成情况进行反馈和指导。总结使用解析算法解决问题的关键。构建恰当的解析式，是使用解析算法解决问题的关键所在。根据活动中两年问题的解决方法，分别说明：当使用一个解析式无法解决问题时，需要使用多个解析式进行多次推导；解析式如果不够科学，会直接影响程序的运行或是问题的解决。根据具体数据，计算出最短绿灯时长。绘制流程图展示关键解析语句，并运行程序。先数学计算，再编程实现，感受计算机自动化计算的优势，理解算法的作用。通过使用真实数据解决生活中的问题，学习结合实际情况，选取恰当的数据。培养学生主动学习，解决生活中的问题。课堂总结解析算法是最基本、最常用的算法之一，首先分析已知条件和求解目标以及它们之间的关系，然后推导出解析式，有的问题一次推导就可以解决，有的则需要多次，最