上海市高中信息技术 循环结构 二分法算法教案

上海市高中信息技术循环结构二分法算法教案授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教材分析本节课选自上海市高中信息技术教材，章节为“循环结构二分法算法”。本节课主要内容是让学生理解循环结构的概念，掌握二分法算法的原理及其应用。通过本节课的学习，学生应能理解循环结构在算法中的应用，掌握二分法算法的基本原理，并能够运用二分法算法解决实际问题。

本节课的内容与学生的日常生活紧密相连，通过生活中的实例，引导学生理解循环结构的概念，进而引入二分法算法。在教学过程中，我将采用问题驱动的教学方法，引导学生主动探究二分法算法的原理，并通过实践操作，让学生在编程中体验二分法算法的应用。同时，我会注重学生的个体差异，因材施教，使每个学生都能在课堂上得到充分的锻炼和发展。

本节课的教学目标如下：

1.理解循环结构的概念及其在算法中的应用。

2.掌握二分法算法的原理及其应用。

3.能够运用二分法算法解决实际问题。

4.培养学生的编程实践能力，提高学生的信息素养。

教学重点与难点：

重点：循环结构的概念，二分法算法的原理及其应用。

难点：二分法算法的原理理解，编程实践。核心素养目标本节课的核心素养目标主要围绕信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息伦理四个方面展开。

1.信息意识：培养学生对循环结构及其在算法中的应用的认识，使学生能够主动发现和处理信息，增强信息敏感度和信息判断力。

2.计算思维：通过学习二分法算法，培养学生运用计算机科学的方法和思维解决实际问题的能力，训练学生的逻辑思维和问题解决能力。

3.数字化学习与创新：引导学生运用二分法算法解决实际问题，培养学生自主探究、合作学习的能力，提升学生在数字化环境下的学习能力和创新精神。

4.信息伦理：在教学过程中，注重培养学生尊重知识产权、遵守网络规则和道德的意识，使学生在信息处理过程中能够遵循伦理原则，做到安全、合法、负责任地使用信息技术。教学难点与重点1.教学重点：

（1）循环结构的概念：理解循环结构在算法中的应用，能够识别和运用循环结构解决问题。

举例：通过生活中的实例，如计算斐波那契数列，引导学生理解循环结构的概念及其在算法中的应用。

（2）二分法算法的原理：掌握二分法算法的原理，能够运用二分法算法解决问题。

举例：通过分析二分法查找的过程，让学生理解二分法算法的原理，并能够运用二分法算法查找特定元素。

（3）编程实践：能够运用循环结构和二分法算法编写程序，解决实际问题。

举例：让学生通过编程实践，完成一个简单的二分法查找算法的实现，并应用于解决实际问题。

2.教学难点：

（1）二分法算法的原理理解：理解二分法算法的原理，能够灵活运用二分法算法解决问题。

举例：对于初学者来说，理解二分法算法的思想可能会有一定的困难，需要通过具体的实例和图示，让学生深入理解二分法算法的原理。

（2）编程实践：运用循环结构和二分法算法进行编程实践，解决实际问题。

举例：学生在编程实践过程中，可能会遇到语法错误、逻辑错误等问题，需要教师引导学生逐步解决，提高学生的编程能力。

（3）算法思维的培养：培养学生的算法思维，能够运用算法解决问题。

举例：在教学过程中，教师需要引导学生从问题的角度思考，如何设计算法解决问题，培养学生的算法思维。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，包括上海市高中信息技术教材中关于“循环结构二分法算法”的相关章节，以便学生能够跟随教学进度进行学习和复习。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以帮助学生更直观地理解和掌握循环结构和二分法算法的概念和应用。例如，可以准备二分法查找过程的动画演示，让学生能够直观地看到二分法算法的执行过程。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。例如，如果安排学生进行编程实践，需要准备足够的计算机设备和网络环境，确保每位学生都能够顺利进行编程实验。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。可以将教室布置成小组合作的形式，设置多个讨论区，以便学生能够在小组内进行合作学习和讨论。同时，设置实验操作台，供学生进行编程实践和实验操作。

5.网络资源：准备一些与教学内容相关的网络资源，如在线编程平台、算法学习网站等，以便学生能够在课后进行进一步的学习和练习。

6.教学工具：准备教师使用的教学工具，如投影仪、电脑、音响等，以便教师能够顺利进行课堂教学和展示教学资源。

7.学习指导资料：准备学习指导资料，包括学习目标、学习内容、学习方法等，以帮助学生明确学习要求，指导学生进行有效的学习。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《循环结构与二分法算法》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否遇到过需要重复做某件事情的情况？”比如，每天都要重复做作业、练习等等。这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索循环结构的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解循环结构的基本概念。循环结构是编程中的一种基本控制结构，它能够使程序重复执行一段代码多次。循环结构在实际编程中非常重要，它可以提高程序的效率和灵活性。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了循环结构在计算斐波那契数列中的应用。通过这个案例，大家能够看到循环结构如何帮助我们解决问题。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调循环结构和二分法算法这两个重点。对于循环结构，我会通过举例和图示来帮助大家理解。对于二分法算法，我会详细解释其原理和应用，并通过图示来说明二分法查找的过程。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与循环结构和二分法算法相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作。这个操作将演示循环结构和二分法算法的基本原理。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“循环结构与二分法算法在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了循环结构的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对二分法算法的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。学生学习效果1.理解循环结构的概念及其在算法中的应用。学生将能够识别和运用循环结构解决问题，提高程序的效率和灵活性。

2.掌握二分法算法的原理及其应用。学生将能够理解二分法查找的过程，运用二分法算法解决问题，提高问题解决的效率。

3.培养学生的编程实践能力，提高学生的信息素养。学生将能够运用循环结构和二分法算法编写程序，解决实际问题，培养学生的编程思维和问题解决能力。

4.培养学生的合作学习和探究学习的能力。通过小组讨论和实践活动，学生将能够与他人合作，共同解决问题，培养探究学习的意识和能力。

5.培养学生的创新思维和创造力。通过解决实际问题，学生将能够运用所学的知识和算法，提出创新的解决方案，培养学生的创新思维和创造力。

6.培养学生的批判性思维和问题解决能力。学生将能够对问题进行批判性的思考，分析问题的本质，运用所学的知识和算法，提出解决问题的策略和方法。

7.培养学生的自主学习能力。学生将能够在课后进行进一步的学习和练习，提高自主学习的能力和习惯。

8.培养学生的信息伦理意识。学生将能够在信息处理过程中遵循伦理原则，做到安全、合法、负责任地使用信息技术。典型例题讲解本节课我们将通过几个典型的例题来进一步巩固和理解循环结构与二分法算法。以下是五个例题及其解答：

例题1：编写一个程序，计算斐波那契数列的前n项和。

解答：

```python

deffibonacci_sum(n):

ifn<=1:

returnn

else:

returnfibonacci_sum(n-1)+fibonacci_sum(n-2)

#测试代码

n=10

print(fibonacci_sum(n))

```

例题2：编写一个程序，实现二分法查找特定元素。

解答：

```python

defbinary_search(arr,target):

low=0

high=len(arr)-1

whilelow<=high:

mid=(low+high)//2

ifarr[mid]==target:

returnmid

elifarr[mid]<target:

low=mid+1

else:

high=mid-1

return-1

#测试代码

arr=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

target=7

index=binary_search(arr,target)

print("元素找到的位置：",index)

```

例题3：编写一个程序，计算一个数的阶乘。

解答：

```python

deffactorial(n):

ifn==0:

return1

else:

returnn*factorial(n-1)

#测试代码

n=5

print(factorial(n))

```

例题4：编写一个程序，实现冒泡排序算法。

解答：

```python

defbubble_sort(arr):

n=len(arr)

foriinrange(n):

forjinrange(0,n-i-1):

ifarr[j]>arr[j+1]:

arr[j],arr[j+1]=arr[j+1],arr[j]

#测试代码

arr=[64,34,25,12,22,11,90]

bubble_sort(arr)

print("排序后的数组：",arr)

```

例题5：编写一个程序，实现快速排序算法。

解答：

```python

defquick_sort(arr,low,high):

iflow<high:

pi=partition(arr,low,high)

quick_sort(arr,low,pi-1)

quick_sort(arr,pi+1,high)

defpartition(arr,low,high):

pivot=arr[high]

i=low-1

forjinrange(low,high):

ifarr[j]<pivot:

i=i+1

arr[i],arr[j]=arr[j],arr[i]

arr[i+1],arr[high]=arr[high],arr[i+1]

returni+1

#测试代码

arr=[64,34,25,12,22,11,90]

n=len(arr)

quick_sort(arr,0,n-1)

print("排序后的数组：",arr)

```教学评价与反馈1.课堂表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性、对循环结构和二分法算法的理解和掌握程度，以及他们在实践活动中的表现，来评价他们的课堂表现。

2.小组讨论成果展示：通过听取每个小组在讨论中的观点和想法，以及他们在实验操作中的表现，来评价他们的讨论成果和实验操作的成果。

3.随堂测试：通过随堂测试来评价学生对循环结构和二分法算法的理解和掌握程度，以及他们的编程实践能力。测试题型可以包括选择题、填空题和编程题。

4.作业完成情况：通过检查学生完成作业的情况，来评价他们对循环结构和二分法算法的理解和掌握程度，以及他们的自主学习能力和信息素养。

5.教师评价与反馈：根据以上评价结果，教师可以给予学生积极的反馈和鼓励，指出他们在学习过程中的优点和需要改进的地方，帮助他们更好地理解和掌握循环结构和二分法算法，提高他们的编程实践能力和信息素养。同时，教师也可以提供一些额外的学习资源和练习题，帮助学生巩固和提高他们的学习成果。反思改进措施（一）教学特色创新

1.引入实际案例：通过引入实际生活中的案例，使学生能够更好地理解和应用循环结构和二分法算法。例如，可以利用二分法算法进行大文件查找，或者利用循环结构进行数据分析。

2.增强互动环节：增加课堂互动环节，鼓励学生提问和回答问题，提高学生的参与度和积极性。可以设置小组讨论，让学生在小组内分享自己的理解和经验，共同解决问题。

3.结合编程实践：将理论知识与编程实践相结合，让学生通过编写程序来加深对循环结构和二分法算法的理解。可以设置编程作业，让学生在课后进行编程练习，巩固所学知识。

（二）存在主要问题

1.学生理解程度不一：学生在理解循环结构和二分法算法时，存在一定的难度和差异。部分学生可能难以理解算法的原理和应用，需要教师进行更多的指导和帮助。

2.教学方法单一：当前的教学方法可能过于侧重理论讲解，缺乏实践操作和互动环节。这可能导致学生对知识点的理解和应用不够深入，需要进行教学方法的改进和创新。

3.评价方式不够全面：当前的评价方式可能过于侧重于考试成绩和作业完成情况，忽视了学生的实际操作能力和编程实践能力的评价。这可能导致学生对理论知识的学习过于重视，而忽视了实践能力的培养。

（三）改进措施

1.提供更多辅导和支持：针对学生理解程度不一的问题，教师可以提供更多的辅导和支持，帮助学生理解循环结构和二分法算法的原理和应用。可以通过设置辅导课程、安排助教等方式，帮助学生解决学习中的问题。

2.创新教学方法：为了提高学生的参与度和