人教中图版（2019）高中信息技术第二章算法与程序综合应用2（第二十课时）-教学设计

人教中图版（2019）高中信息技术第二章算法与程序综合应用2（第二十课时）-教学设计课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析本节课的主要教学内容是利用Python编程语言实现简单的算法，培养学生的编程思维和算法能力。教学内容与学生已有知识的联系：学生在之前的学习中已经掌握了Python的基础语法和基本操作，本节课将在已有知识的基础上，通过具体的案例，让学生运用算法解决问题，提高学生的实际编程能力。

具体教学内容包括：

1.利用Python实现基本的排序和查找算法，如冒泡排序、二分查找等。

2.通过案例分析，让学生理解算法在实际问题中的应用，如最长公共子序列、最大子数组和等问题。

3.引导学生运用算法思维，分析问题、设计算法、编写程序，培养学生的编程素养。

4.结合课本中的实例，让学生通过实践活动，巩固所学知识，提高实际编程能力。

本节课的教学内容与课本中的第二章算法与程序综合应用2（第二十课时）相对应，旨在通过理论讲解和实践操作，让学生掌握算法的实现和应用，提高学生的编程能力。二、核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括以下几个方面：

1.信息意识：培养学生对编程和算法的好奇心和创新精神，让学生在实际问题中发现信息、利用信息，提升信息处理的意识和能力。

2.计算思维：引导学生运用计算思维分析问题、设计算法、编写程序，培养学生的逻辑推理和问题解决能力。

3.编程实践：通过实际的编程操作，让学生掌握Python编程语言的基本语法和操作，提高学生的编程技能和实际应用能力。

4.数据观念：让学生了解算法在处理数据中的应用，培养学生分析数据、处理数据的能力，提升学生的数据观念。

5.创新与创业：鼓励学生积极探索算法和编程的新方法，培养学生的创新思维和创业精神，为学生的未来发展奠定基础。三、教学难点与重点1.教学重点：

（1）排序算法：冒泡排序、选择排序、插入排序等基本的排序算法。

（2）查找算法：二分查找等基本的查找算法。

（3）算法分析：时间复杂度、空间复杂度的基本概念和计算方法。

（4）算法应用：最长公共子序列、最大子数组和等算法的实现和应用。

（5）编程实践：利用Python编程语言实现以上算法。

2.教学难点：

（1）排序算法的原理和实现：理解排序算法的原理，能够根据不同的场景选择合适的排序算法。

（2）查找算法的原理和实现：理解查找算法的原理，能够根据不同的场景选择合适的查找算法。

（3）算法分析的方法：掌握时间复杂度、空间复杂度的基本概念和计算方法，能够对算法进行分析和优化。

（4）算法应用的思路：能够将算法应用到实际问题中，解决实际问题。

（5）编程实践：掌握Python编程语言的基本语法和操作，能够利用Python实现以上算法。

四、教学方法与策略

1.情境教学法：通过具体的案例，让学生理解算法在实际问题中的应用，提高学生的学习兴趣和实际应用能力。

2.任务驱动法：布置相关的编程任务，让学生在实践中掌握算法和编程的知识，提高学生的编程技能。

3.小组合作学习：组织学生进行小组合作，共同完成编程任务，培养学生的团队协作能力和沟通能力。

4.互动式教学：教师与学生进行互动，解答学生的疑问，引导学生思考，提高学生的学习效果。

5.过程性评价：注重学生在学习过程中的表现，及时给予反馈，鼓励学生持续进步。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《人教中图版（2019）高中信息技术》第二章算法与程序综合应用2的教材，以便于学生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，如排序算法的动画演示、查找算法的示意图等，以便于学生更直观地理解和掌握算法原理。

3.实验器材：准备计算机及相关设备，确保学生可以进行编程实践。同时，准备网络连接设备，以便于学生查阅资料和进行在线编程实验。

4.教室布置：根据教学需要，将教室布置成分组讨论区和实验操作台。在分组讨论区，设置便于学生交流和合作的桌椅和白板，以便于学生进行小组讨论和分享成果。在实验操作台，设置计算机和相关设备，以便于学生进行编程实践和实验操作。

5.编程环境：提前为学生准备好Python编程环境，如Python安装包、IDLE编程工具等，并确保学生熟悉如何使用这些工具进行编程。

6.在线编程平台：为学生准备在线编程平台，如LeetCode、Codeforces等，以便于学生进行算法练习和competewithotherstudents.

7.教学课件：制作教学课件，包括算法原理的讲解、编程实践的指导等，以便于教师引导学生学习并提供清晰的讲解和演示。

8.学习指南：为学生准备学习指南，包括学习目标、教学内容、作业要求等，以便于学生了解学习要求和进行自主学习。

9.反馈问卷：准备反馈问卷，包括对本节课教学资源的使用情况和学生学习效果的调查，以便于教师了解学生的学习需求和教学资源的适用性，并进行相应的调整和改进。五、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《算法与程序综合应用2》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对大量数据进行排序的情况？”比如，我们在整理书架上的书籍时，可能需要按照书名或作者进行排序。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，让我们一同探索算法的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解排序算法的基本概念。排序算法是一种将一组数据按照特定顺序进行排列的算法。它的重要性在于，它可以我们的数据进行有效的组织，以便我们更快速地查找和处理数据。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了冒泡排序算法在实际中的应用，以及它如何帮助我们解决问题。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调冒泡排序和二分查找这两个重点。对于冒泡排序的难点部分，我会通过举例和比较来帮助大家理解。

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，每组讨论一个与排序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。这个操作将演示冒泡排序算法的基本原理。

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“排序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，我们了解了排序算法的基本概念、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排序算法的理解。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。六、知识点梳理本节课的知识点主要分为以下几个部分：

1.排序算法的概念及分类：排序算法是将一组数据按照特定顺序进行排列的算法。常见的排序算法有冒泡排序、选择排序、插入排序等。

2.冒泡排序算法：冒泡排序算法是一种简单的排序算法，它通过重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行，直到没有再需要交换的元素为止。

3.选择排序算法：选择排序算法是一种简单的排序算法，它的工作原理是每次从待排序的数据中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的数据排序完为止。

4.插入排序算法：插入排序算法是一种简单的排序算法，它的工作原理是将一个记录插入到已经排好序的有序表中，从而得到一个新的、记录数增加1的有序表。

5.二分查找算法：二分查找算法是一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法。它的工作原理是通过将有序数组分成两半，比较中间元素与目标值，根据比较结果判断目标值在数组的左侧或右侧，然后相应地继续在左侧或右侧子数组中查找，直到找到目标值或子数组为空。

6.算法分析：算法分析是指对一个算法的时间复杂度和空间复杂度进行评估。时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量，空间复杂度是指算法在执行过程中所需要的存储空间。

7.算法应用：算法应用是指将算法应用于实际问题中，解决实际问题。例如，最长公共子序列算法可以用于解决字符串匹配问题，最大子数组和算法可以用于解决求最大子数组和的问题。七、内容逻辑关系1.排序算法的基本概念和分类

重点知识点：排序算法、冒泡排序、选择排序、插入排序。

词句：排序算法是将一组数据按照特定顺序进行排列的算法，常见的排序算法有冒泡排序、选择排序、插入排序等。

板书设计：

-排序算法

-冒泡排序

-选择排序

-插入排序

2.冒泡排序算法的原理和实现

重点知识点：冒泡排序、排序原理、实现步骤。

词句：冒泡排序算法通过重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来，直到没有再需要交换的元素为止。

板书设计：

-冒泡排序

-排序原理

-实现步骤

3.选择排序算法的原理和实现

重点知识点：选择排序、排序原理、实现步骤。

词句：选择排序算法每次从待排序的数据中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的数据排序完为止。

板书设计：

-选择排序

-排序原理

-实现步骤

4.插入排序算法的原理和实现

重点知识点：插入排序、排序原理、实现步骤。

词句：插入排序算法将一个记录插入到已经排好序的有序表中，从而得到一个新的、记录数增加1的有序表。

板书设计：

-插入排序

-排序原理

-实现步骤

5.二分查找算法的原理和实现

重点知识点：二分查找、查找原理、实现步骤。

词句：二分查找算法通过将有序数组分成两半，比较中间元素与目标值，根据比较结果判断目标值在数组的左侧或右侧，然后相应地继续在左侧或右侧子数组中查找，直到找到目标值或子数组为空。

板书设计：

-二分查找

-查找原理

-实现步骤

6.算法分析的基本概念和计算方法

重点知识点：算法分析、时间复杂度、空间复杂度。

词句：算法分析是指对一个算法的时间复杂度和空间复杂度进行评估，时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量，空间复杂度是指算法在执行过程中所需要的存储空间。

板书设计：

-算法分析

-时间复杂度

-空间复杂度

7.算法应用的基本概念和应用实例

重点知识点：算法应用、应用实例、问题解决。

词句：算法应用是指将算法应用于实际问题中，解决实际问题，例如，最长公共子序列算法可以用于解决字符串匹配问题，最大子数组和算法可以用于解决求最大子数组和的问题。

板书设计：

-算法应用

-应用实例

-问题解决八、课后拓展1.拓展内容：

（1）阅读材料：

-《算法导论》（ThomasH.Cormen,CharlesE.Leiserson,RonaldL.Rivest,CliffordStein）

-《计算机程序的构造和解释》（HaroldAbelson,GeraldJaySussman,JulieSussman）

-《Python编程：从入门到实践》（AlSweigart）

（2）视频资源：

-Python基础教程：/video/BV1N7411a74n

-数据结构与算法：/video/BV1s7411a74n

-Python编程实战：/video/BV1J7411a74n

2.拓展要求：

（1）阅读材料：鼓励学生利用课后时间阅读以上推荐的阅读材料，加深对算法和编程的理解。阅读时，可以关注以下内容：

-算法的原理和实现

-Python编程的基本语法和操作

-数据结构和算法的关系

-算法在实际问题中的应用

（2）视频资源：鼓励学生利用课后时间观看以上推荐的视频资源，通过视频学习Python编程和算法知识。观看时，可以关注以下内容：

-Python编程的基础知识和实战案例

-数据结构与算法的概念和应用

-算法分析和优化方法

（3）实践操作：鼓励学生利用课后时间进行编程实践，将所学算法应用到实际问题中。可以参考以下案例进行实践：

-最长公共子序列（LongestCommonSubsequence,LCS）

-最大子数组和（MaximumSubarraySum,MSS）

-冒泡排序、选择排序、插入排序的实现

（4）交流讨论：鼓励学生与同学进行交流讨论，分享学习心得和编程经验。可以组织线上或线下的编程交流活动，促进学生之间的互动和合作。

（5）教师指导：教师可以提供必要的指导和帮助，如推荐阅读材料、解答疑问等。教师可以定期检查学生的学习进度，给予反馈和建议，帮助学生更好地理解和掌握所学知识。教学评价与反馈2.小组讨论成果展示：小组讨论成果展示是评价学生对知识点的理解和应用能力的重要方式。评价学生小组讨论的成果，关注学生的思维过程、算法设计、编程实现等方面。

3.随堂测试：通过随堂测试，评价学生对知识点的掌握程度。测试题目应涵盖本节课的重点内容，包括算法的原理、实现步骤、时间复杂度等。

4.作业完成情况：评价学生完成作业的情况，关注学生的编程实践、算法分析和问题解决能力。

5.教师评价与反馈：教师根据以上评价结果，对学生进行有针对性的评价和反馈。对学生的优点给予肯定和鼓励，对学生的不足给予指导和建议，帮助学生提高学习效果。

6.学生自我评价与反思：鼓励学生进行自