《认识算法》教学设计

课题：认识算法科目：信息技术教学对象：课型：新授课课时：1教师：单位：1.《课程标准》要求从生活实例出发，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的算法。2.教材分析本节课选自人教/中图版信息技术必修一《数据与计算》第二章第二节第一小节——认识算法。本课从生活实例展开，认识算法是为解决特定问题而采取的确定的、有限的步骤；接着，引申到理解计算机中的算法的概念及特征；最后，通过实例明白学习算法的意义，加深对信息时代中算法应用的普遍性和价值性的认识，理解学习算法的重要性。2.教学目标·了解算法的意义，体会算法的思想，理解算法在解决问题中的作用。（计算思维）·通过分析实例描述算法的特征。（计算思维）·能够用自然语言描述解决具体问题的算法。（数字化学习与创新）3.学业要求根据问题解决的需要设计算法。4.教学对象分析本节课的教学对象是高一年级，学习和生活中的许多问题都与算法息息相关，例如数学中的解方程等。只不过学生之前没有接触过算法，并不知道哪些情况下用到的是算法的知识，所以对算法的概念、特征没有真正地理解和掌握。通过本节课的学习，学生可以初步掌握算法的知识，并通过对具体案例的分析，体验算法在解决问题中的重要作用，初步形成算法的基本思想，提高计算思维。5.教学重点与难点教学重点：体会算法的思想，描述算法的特征。教学难点：会用自然语言表达一些具体的解决问题的算法。6.教学方法与教学手段教学方法：以问题解决为线索，以合作探究的方式组织教学本节课以“田忌赛马”为引，引出算法的基本思想，以“合理安排课外活动时间”、“推荐合理乘车路线”两个生活实例，得出广义上算法的概念。尝试描述“手机充电”问题算法，引导学生发散思维，举例说明生活中的算法实例，用尝试用自然语言进行描述。接着，引申到计算机中算法的概念和特征，并通过实例明白学习算法的意义，加深对信息时代中算法应用的普遍性和价值性的认识，理解学习算法的重要性。最后，对本节课的知识进行总结归纳，强调教学重点，配合例题进行当堂测验。7.教学媒体多媒体计算机等8.教学过程设计教学环节教学内容学生活动设计意图知识回顾引入课题回顾本章知识组成，回忆上节用计算机解决问题的一般过程，强调设计算法是问题解决的关键环节，引出本节主题——认识算法。聆听思考知识回顾，承前启后，让学生快速进入学习主题。创设情境分析课题情境1.“田忌赛马”请同学讲解田忌赛马的故事，教师配合教学课件进行补充完善，请同学们思考：通过“田忌赛马”故事，有什么体会？学生发言。教师总结，得出田忌取胜过程中用到的方法、步骤、策略就是算法。小组讨论总结发言由情境引入，通过趣味问题让学生对算法有一个初步的认识情境导入的目的，并不是为了解决这些问题，而是为了让学生初步了解算法。情境2.“合理安排课外活动时间”每天的课外活动时间是45分钟，在这45分钟的时间里，同学们需要用20分钟的时间来写作业，吃饭耗费十分钟，两分钟的时间买水，去卫生间需要3分钟，完成听力练习15分钟，运动10分钟。共计60分钟。请同学们小组讨论，为了在规定时间内完成这些事项，你需要做怎样的安排？学生讨论发言。教师总结，提出解决方案，合理安排时间，解决问题。情境3.“推荐合理乘车路线”小茗同学绘制了所在城市的地铁线路局部图，他计划从A站出发去B站附近图书馆学习。假设地铁各线路每两站间行车用时相等，记为t1；换乘地铁的用时也都相等，记为t2。请你列举出由A站出发到达B站的所有换成次数最少的乘车路线。学生发言。教师总结，后提问：如果小茗同学希望尽快到达B站，请你为他推荐一条最佳乘车路线，并说明理由。学生发言。教师总结，指出同一问题，设计的算法并不唯一，优化算法，找出问题的最优解。梳理知识形成概念广义的算法引申情境实质，指出广义上算法的概念，并通过描述“手机充电”算法，引导学生发散思维，举例说明生活中的算法实例，用尝试用自然语言进行描述。聆听思考讨论发言师生总结，形成概念，强调教学重点，加强记忆。计算机领域算法的概念给指出计算机领域算法的概念，强调此为教学重点，并由此指出算法的基本结构。聆听思考算法的特征归纳实例，总结——算法描述了计算机如何将输入转化为输出的过程，为保证计算机有序执行指令，算法中的每一个步骤都应该具有明确的意义，是可以执行的，且能在有限步骤内得到问题的解决。由此，引出算法的特征，分别是有输入、有输出、有穷性、可行性和确定性，并结合实例，进行讲解，强调重点。意义延伸结合生活中算法的实例（楼宇电梯、铁路购票系统、共享单车调度算法、图书顺序入架、菜谱、双面双份打印分类等），提示算法其实就在我们身边，只是之前没有意识到而已。分析实例，总结学习算法的意义——作为中学生，学习算法知识，了解算法的基本设计方法，可以深入理解身边数字化工具的特征，能够利用计算思想解决实际问题，提高学习和生活效率，更好地融入信息社会。聆听思考配合展示（“双面双份打印分类”讲解中，按照教师要求，对教学辅助材料进行分类）通过实例明白学习算法的意义，加深对信息时代中算法应用的普遍性和价值性的认识，理解学习算法的重要性。任务驱动实践应用实践任务：已知有10个一摸一样的零件，其中9个零件的质量相同，只有1个质量略轻，不符合规格要求。现在有一台天平，请设计算法找出该零件。学生分小组讨论，代表发言。延伸：1.若n=20，两种方案分别最多需要比较几次？2.若n=1000，两种方案分别最多需要比较几次？总结：我们设计算法，要找到解决问题的最佳方法。这一点，在推荐最佳乘车路线的问题上，也有体现。聆听思考小组讨论强化学生会算法思想的领会，使学生体会到算法并不抽象，实际上是解决问题的步骤，通过不同算法效率不同进行对比，让学生感受算法研究的价值。培养学生形成设计算法要要找到解决问题的最佳方法的观念。归纳总结课堂测验1.归纳总结师生共同总结本课学习收获，教师强调教学重点。回答问题总结梳理归纳教学内容，强调教学重点，加强学生记忆；课堂测验，反馈学习情况。2.课堂测验结合例题，进行知识测验。9.板书设计

附1：教学设计封面人教中图版高中信息技术必修1认识算法教学设计学段：学科：姓名：单位：

附2：教学设计详案教师：上课！学生：起立！老师好！教师：同学们好，请坐。本节课我们继续学习第二章《算法和程序实现》。本章围绕计算机解决问题的过程，按照先整体认知再具体学习的思路展开。在第一节“解决问题的一般过程和用计算机解决问题”的学习中，我们知道，计算机解决问题，从提出问题到解决问题，经过了分析问题、设计方案、编程调试等几个步骤，其中，设计方案，就是设计解决问题的具体方法和步骤，也就是算法设计。算法是问题解决的关键，也是计算思维的核心要素。本节课的重点内容，就是要掌握算法的概念和特征，为后续学习算法的描述方法和控制结构做铺垫。那么，什么是算法呢？带着这个问题，我们进入本节课的学习——认识算法。我们都听说过“田忌赛马”的故事，有谁能给大家讲一下这个故事吗？（学生活动）教师：田忌和齐王赛马，如果用自己的上等马对齐王的上等马，田忌比不过齐王，同样，中等马和下等马都不是齐王的中等马和下等马的对手，显然，田忌输了比赛。但是，田忌遇到了孙膑，孙膑就教他用自己的下等马对齐王的上等马，显然会输。之后，再用自己的上等马对齐王的中等马，最后用自己的中等马对齐王的下等马，这两局都赢。那么三局两胜，田忌赢了。从这个故事中，你学到了什么？有什么感悟？（学生活动）教师：我们发现，田忌取胜的过程中，需要一定的方法策略，而解决问题的方法、步骤和策略其实就是算法。再比如，我们每天的课外活动时间是45分钟，在这45分钟的时间里，同学们需要用20分钟的时间来写作业，吃饭耗费十分钟，两分钟的时间买水，去卫生间需要3分钟，完成听力练习15分钟，运动10分钟。共计60分钟。而我们的课外活动只有45分钟，请同学们小组讨论，为了在规定时间内完成这些事项，你需要做怎样的安排？（学生活动）教师：哪个小组的同学完成了这个问题？（学生活动）教师：其实为了高效利用时间，可以做听力练习的同时，完成吃饭、买水和去卫生间，这样，课外活动的时间刚好够用。再比如，小茗同学绘制了所在城市的地铁线路局部图，他计划从A站出发去B站附近图书馆学习。假设地铁各线路每两站间行车用时相等，记为t1；换乘地铁的用时也都相等，记为t2。请你列举出由A站出发到达B站的所有换成次数最少的乘车路线。（学生活动）教师：同学们刚才已经找出了4条换乘路线，如果小茗同学希望尽快到达B站，请你为他推荐一条最佳乘车路线，并说明理由。（学生活动）教师：我们为他推荐从J站换乘的路线，因为这条换乘路线所需时间最短。从刚才解决这三个问题的过程，我们发现，在生活和学习中，人们经常会用到算法。广义上讲，算法是为解决一类特定问题而采取的确定的、有限的步骤。它描述出某类问题求解的方法和过程，在整个问题解决过程中起着重要的作用。例如，手机充电问题，其实也可以用算法描述。步骤1，获取当前电量m；步骤2，判断电量m是否等于100%，若m=100%，提示“电量已充满”，若m≠100%，返回步骤1；步骤3，充电结束。那么，请你发散思维，列举生活中哪些问题的解决，还用到了算法知识呢？（学生活动）教师：我们认识了生活中的算法，在计算机领域算法作为一个精心设计的运算序列，描述了计算机如何将输入转化为输出的过程。算法的含义是本节课的第一个重点内容。算法作为一个精心设计的运算序列，描述了计算机如何将输入转化为输出的过程。比如根据特定算法设计实现的地图软件程序，可以根据用户输入的起止位置，给出各种推荐路线。其实这就是算法的基本结构，算法基本结构是算法基本单元，它是一组有着相同结构的算法。其中，输入是指算法接收的原始数据；处理是指算法处理数据所采用的的方式，包括算术运算、逻辑运算、算法处理等；输出指算法处理之后的结果，主要有打印输出、写入文件、写入数据库等几种形式。算法基本结构是算法实现的基础，它的重要性在于，它把复杂的算法结构划分成一系列步骤，每一步都有明确的目的和范围，使算法的实现更加简单。通过案例分析，我们总结，算法描述了计算机如何将输入转化为输出的过程，为保证计算机有序执行指令，算法中的每一个步骤都应该具有明确的意义，是可以执行的，且能在有限步骤内得到问题的解决。这既是算法的定义，从中，也体现了算法的五个特征，分别是有输入、有输出、有穷性、可行性和确定性。有输入指一个算法一般要求有0个或者多个输入，以描述运算对象的初始情况。比如手机充电算法中，输入的是当前电量m。如果是0个输入，说明算法本身已经确定了初始条件。有输出指一个算法可以有一个或者多个输出，以反映对输入数据加工后的结果。如手机充电算法中，提示“电量已充满”。有穷性指算法必须能在执行有限个步骤之后终止，也就是算法步骤不能是无限的。比如设计算法计算“所有偶数的和”，这个算法就不可实现，因为偶数的个数是无限的。可行性又称有效性，是指算法中的每一步操作都是可以执行的，或者都可以分解成计算机可执行的基本操作。确定性指算法的每个步骤都具有确定的含义，没有歧义。如果你的算法描述是“向左转一点”，就不符合算法确定性的要求，因为“一点”，没有指出具体的角度值，在计算机中无法被有效执行。模糊不清、模棱两可或带有二义性的描述都会影响算法的确定性。算法的特征是本节课的第二个重点内容。我们在设计算法时，要满足算法的这五个特征。那么，我们学习算法有什么意义呢？我们在生活和学习中经常会遇到算法。比如楼宇电梯通常按照一定的算法响应用户请求，合理停靠到响应的楼层；铁路网络订票系统按照一定的算法设置订票模式，高效服务用户。“双份打印分类”是怎么回事呢？我们来演示一下。同学们请看，这是老师事先准备好的演示用纸，每一张A4纸正反面打印，打印双份。那么我们如何按照页码排序整理呢？3号同学，你来演示一下。（学生活动）教师：还有其他方法吗？8号同学，你来演示一下。（学生活动）教师：同学们刚刚展示了两种分类方式，哪一种方式更加快捷？（学生回答）教师：显然，8号同学的方式更加快捷，不过还可以进一步完善。第一步，将第一张A4纸第二页在上放到桌面上；第二步，将第二、三张A4纸一同拿出来，第四页在上放到桌面另一边；第三步，将第四、五张A4纸拿出来，第六页在上放到第一步拿出来的那张A4纸上；第四步，重复上述过程，直到将最后一张A4纸双数页面在上，放到第二步放置的A4纸上；分来结束。这样，我们就能剩下一半的分类时间。此外，通过共享单车的调度算法，合理分配共享单车的位置、数量等，方便公众短距离出行；图书馆通过设计算法，可以实现图书快速、顺序入架。菜谱也符合算法特征。我们刚才说，算法的特征是——（学生回答）教师：那么菜谱算法输入的是——（学生回答）教师：输入原材料以及用量，输出是——（学生回答）教师：输出当然是香喷喷的饭菜了。菜谱算法必须在有限且可执行的步骤内完成，所用食材、调料也是确定的。所以菜谱也符合算法的特征。通过刚才这几个生活中的算法实例，我们发现算法其实就在我们身边，只是之前没有意识到而已。作为中学生，学习算法知识，了解算法的基本设计方法，可以深入理解身边数字化工具的特征，能够利用计算思想解决实际问题，提高学习和生活效率，更好地融入信息社会。我们来看一个有趣的实践活动。已知有10个一摸一样的零件，其中9个零件的质量相同，只有1个质量略轻，不符合规格要求。现在有一台天平，请设计算法找出该零件。请同学们小组讨论，我们可以怎么做呢？（学生活动）教师：哪个小组的同学说明一下设计的方案？（学生回答）教师：好，请坐，还有其他方案吗？（学生回答）教师：请坐。刚才这两组同学设计了两种不同的算法。第一种，是将这些零件进行两两比较，直到找到质量较轻的一个。这种方案，我们最多需要比较几次？（学生回答）教师：最多需要比较5次。我们将这种方案称为方案A。另一种方案是首先将这些零件分为两组，找出质量较轻的一