教科版（2019）高中信息技术必修一4.3非数值计算教学设计（第2课时）

教科版（2019）高中信息技术必修一4.3非数值计算教学设计（第2课时）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《教科版（2019）高中信息技术必修一》的4.3非数值计算教学设计（第2课时）。该章节主要介绍算法的基本概念和设计方法。学生将学习如何分析问题、设计算法、编写程序，并通过实例了解算法在解决实际问题中的应用。

教学内容与学生已有知识的联系：

1.知识基础：学生应具备一定的编程基础，了解编程语言的基本语法和结构。

2.学科知识：学生需要对信息技术的基本概念有所了解，如数据结构、程序设计等。

3.生活实际：学生应能够将所学知识与实际问题相结合，运用算法解决生活中的问题。

本节课的教学目标是使学生掌握算法的基本概念和设计方法，提高学生分析问题、解决问题的能力。同时，通过实例教学，培养学生的编程兴趣和动手能力，为后续课程打下基础。二、核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个方面。

1.信息意识：通过学习非数值计算算法，培养学生对信息的敏感性和关注度，使学生能够从大量的信息中捕捉到有价值的信息，并运用到算法设计中。

2.计算思维：学生通过分析问题、设计算法的过程，锻炼自己的逻辑思维、创新思维和问题解决能力。学会运用计算机科学的方法和思维解决实际问题。

3.数字化学习与创新：学生能够利用网络资源和编程工具，自主学习算法知识，提高自己的数字化学习能力和创新能力。

4.信息社会责任：在算法设计过程中，学生应注重保护个人和他人的隐私权益，遵守相关的法律法规，履行信息社会的责任。三、学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：大部分学生已经掌握了基本的编程语言知识，如变量、循环、条件语句等。此外，学生对信息技术的基本概念和数据结构也有所了解。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对信息技术和编程课程普遍感兴趣，尤其是那些对解决问题和创新有兴趣的学生。他们在编程方面具备一定的能力，如编写简单的程序，但需要在算法设计和问题解决方面进一步提高。学生的学习风格多样，有的喜欢通过实践操作学习，有的则更倾向于理论学习。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在非数值计算算法的学习中，学生可能会遇到以下困难和挑战：

-理解算法的基本概念和设计方法：算法抽象性强，学生可能难以理解其背后的逻辑和原理。

-问题分析能力：学生可能不擅长分析实际问题，并将其转化为算法设计。

-编程实践：学生在编程实践中可能会遇到语法错误、逻辑错误等问题，需要克服这些困难才能完成算法设计。

-学习动机和自主性：部分学生可能缺乏学习动机和自主性，需要教师激发他们的学习兴趣和动力。

针对学生的学习者分析，教师应充分考虑学生的知识基础、兴趣和能力，采用多样化的教学方法和策略，帮助学生克服困难和挑战，提高非数值计算算法的学习效果。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《教科版（2019）高中信息技术必修一》的教材，以及本节课所需的学习资料。教材中应包含4.3非数值计算教学设计的相关内容，以便学生能够跟随教学进度进行学习。

2.辅助材料：为帮助学生更好地理解非数值计算算法，准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些资源可以用来直观地展示算法的应用场景，以及算法设计的过程，增强学生的学习兴趣和理解能力。

3.实验器材：本节课可能需要涉及到编程实践和算法实验，因此需要准备足够的计算机设备，确保每位学生都能进行实验操作。此外，还需要准备相关的实验器材，如编程软件、调试工具等，以保证实验的顺利进行。

4.教室布置：根据教学需要，对教室进行适当的布置。可以设置分组讨论区，以便学生进行小组讨论和合作学习；还可以设置实验操作台，供学生进行实验操作。通过合理的教室布置，创造一个有利于学生学习和支持教学活动的环境。

5.网络资源：为学生提供访问网络资源的权限，以便他们能够利用网络资源进行自主学习和查找相关信息。可以推荐一些与算法相关的在线学习平台、论坛和教程，帮助学生拓宽知识面和提高学习能力。

6.教学工具：准备好教学所需的投影仪、电脑、音响等设备，确保教学过程中的多媒体资源能够正常展示和使用。此外，还需要准备好教学PPT或教案，以便教师能够顺利进行教学活动。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《非数值计算教学设计》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用算法解决非数值计算的情况？”（举例说明）比如，我们在排序照片时，会使用一种特定的算法来确定照片的顺序。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，让我们一同探索非数值计算算法的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解非数值计算算法的基本概念。非数值计算算法是……（详细解释概念）。它在解决非数值计算问题中起着至关重要的作用。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了非数值计算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，我会特别强调算法设计和分析这两个重点。对于难点部分，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，每组讨论一个与非数值计算相关的实际问题。

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。这个操作将演示非数值计算算法的基本原理。

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“非数值计算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，我们了解了非数值计算算法的基本概念、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非数值计算算法的理解。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主要教学内容是《教科版（2019）高中信息技术必修一》的4.3非数值计算教学设计（第2课时）。以下是对本节课涉及的知识点的梳理：

1.非数值计算算法的概念：非数值计算算法是指用于解决非数值计算问题的算法，它不同于数值计算算法。非数值计算算法广泛应用于生活中的各种问题，如排序、查找、组合等。

2.算法设计的方法：本节课将介绍常用的算法设计方法，如贪心算法、动态规划算法、分治算法等。这些方法可以帮助我们高效地解决问题，提高程序的性能。

3.算法分析的评价指标：为了评价一个算法的好坏，我们需要了解算法的时间复杂度和空间复杂度。时间复杂度表示算法执行的时间与输入规模的关系，空间复杂度表示算法执行过程中所需内存与输入规模的关系。

4.常见非数值计算算法的应用实例：本节课将通过一些常见的非数值计算算法的应用实例，如快速排序、二分查找、最长公共子序列等，让学生了解算法的具体应用场景。

5.算法与程序的关系：算法是程序设计的基础，一个好的算法可以转化为高效的程序。学生需要理解算法与程序之间的联系，学会将算法转化为具体的程序代码。

6.算法思维的培养：通过学习非数值计算算法，可以培养学生的逻辑思维、创新思维和问题解决能力。学生需要学会分析问题、设计算法、编写程序，从而提高自己的计算思维能力。

7.实践操作与理论知识的结合：本节课强调实践活动与理论知识的结合。学生需要通过实验操作和小组讨论，将所学的算法设计方法和分析评价指标应用于实际问题中，提高自己的实践能力。

8.学习资源的利用：为了更好地学习非数值计算算法，学生需要充分利用教材、辅助材料、网络资源和实验器材等学习资源。通过自主学习和合作学习，提高自己的学习效果。七、内容逻辑关系①非数值计算算法的概念与分类

-重点知识点：非数值计算算法的定义、分类及特点

-板书设计：

-非数值计算算法

-分类：贪心算法、动态规划、分治算法等

-特点：解决非数值计算问题、多样性、实用性

②算法设计的方法

-重点知识点：常见算法设计方法的概念和步骤

-板书设计：

-算法设计方法

-贪心算法：选择、构造、分析

-动态规划：最优子结构、状态转移、边界条件

-分治算法：分解、递归、合并

③算法分析的评价指标

-重点知识点：时间复杂度、空间复杂度的概念和计算方法

-板书设计：

-算法分析评价指标

-时间复杂度：算法执行时间与输入规模的关系

-空间复杂度：算法执行过程中所需内存与输入规模的关系

-计算方法：大O符号、主定理等

④常见非数值计算算法的应用实例

-重点知识点：具体算法在实际问题中的应用实例

-板书设计：

-常见非数值计算算法应用实例

-快速排序：数组排序问题

-二分查找：有序数组查找问题

-最长公共子序列：序列比对问题

⑤算法与程序的关系

-重点知识点：算法与程序的概念、关系和转化方法

-板书设计：

-算法与程序

-概念：算法是解决问题的步骤，程序是算法实现的具体代码

-关系：算法是程序设计的基础

-转化方法：将算法转化为程序代码

⑥算法思维的培养

-重点知识点：算法思维的内涵、培养方法和评价

-板书设计：

-算法思维培养

-内涵：逻辑思维、创新思维、问题解决能力

-培养方法：实践操作、小组讨论、案例分析

-评价：学生算法思维的评价指标和方法

⑦实践操作与理论知识的结合

-重点知识点：实践操作与理论知识的结合方法和要求

-板书设计：

-实践与理论结合

-方法：通过实验操作、小组讨论等方式将理论知识应用于实际问题

-要求：注重实践操作、反思总结、不断提高

⑧学习资源的利用

-重点知识点：学习资源的种类、利用方法和技巧

-板书设计：

-学习资源利用

-种类：教材、辅助材料、网络资源、实验器材

-利用方法：自主学习、合作学习、查找相关信息

-技巧：有效筛选信息、合理利用时间、提高学习效率八、反思改进措施（一）教学特色创新

1.实践与理论结合：通过实验操作、小组讨论等方式将理论知识应用于实际问题，提高学生的实践能力和创新思维。

2.算法思维培养：注重培养学生的逻辑思维、创新思维和问题解决能力，通过案例分析和实践活动，让学生在实践中学会分析问题、设计算法、编写程序。

3.学习资源利用：提供丰富的学习资源，包括教材、辅助材料、网络资源和实验器材，鼓励学生自主学习和合作学习，提高学习效果。

（二）存在主要问题

1.部分学生对算法的理解和掌握程度不够，需要在教学过程中加强算法概念和原理的讲解，提供更多的实例和练习，帮助学生加深理解和掌握。

2.实验操作和小组讨论的组织和引导不够，需要加强对学生的指导和反馈，确保每个学生都能参与其中并从中受益。

3.部分学生的学习兴趣和动力不足，需要通过更多的互动和激励机制，激发学生的学习兴趣和动力，提高他们的学习积极性。

（三）改进措施

1.加强算法概念和原理的讲解，提供更多的实例和练习，帮助学生加深理解和掌握。可以通过组织算法竞赛、算法挑战等活动，激发学生的学习兴趣和动力。

2.加强实验操作和小组讨论的组织和引导，确保每个学生都能参与其中并从中受益。可以通过设定明确的学习目标、提供详细的操作指南和及时的反馈，帮助学生更好地完成实验操作和小组讨论。

3.通过更多的互动和激励机制，激发学生的学习兴趣和动力，提高他们的学习积极性。可以通过组织课堂讨论、小组竞赛等活动，鼓励学生积极参与，并通过奖励优秀学生和团队，激发他们的学习动力。典型例题讲解1.例题1：快速排序算法实现

题目：编写一个快速排序算法，对数组进行排序。

答案：

```python

defquick_sort(arr):

iflen(arr)<=1:

returnarr

pivot=arr[len(arr)//2]

left=[xforxinarrifx<pivot]

middle=[xforxinarrifx==pivot]

right=[xforxinarrifx>pivot]

returnquick_sort(left)+middle+quick_sort(right)

arr=[3,6,8,10,1,2,1]

print(quick_sort(arr))

```

2.例题2：二分查找算法实现

题目：编写一个二分查找算法，在有序数组中查找特定的元素。

答案：

```python

defbinary_search(arr,target):

left,right=0,len(arr)-1

whileleft<=right:

mid=left+(right-left)//2

ifarr[mid]==target:

returnmid

elifarr[mid]<target:

left=mid+1

else:

right=mid-1

return-1

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

target=5

print(binary_search(arr,target))

```

3.例题3：最长公共子序列算法实现

题目：编写一个最长公共子序列算法，找到两个序列中的最长公共子序列。

答案：

```python

deflcs(X,Y):

m=len(X)

n=len(Y)

L=[[0]*(n+1)foriinrange(m+1)]

foriinrange(1,m+1):

forjinrange(1,n+1):

ifX[i-1]==Y[j-1]:

L[i][j]=L[i-1][j-1]+1

else:

L[i][j]=max(L[i-1][j],L[i][j-1])

returnL[m][n]

X="ABCDGH"

Y="AEDFHR"

print(lcs(X,Y))

```

4.例题4：动态规划算法实现

题目：编写一个动态规划算法，计算斐波那契数列的第n项。

答案：

```python

deffibonacci(n):

ifn==0:

return0

ifn==1:

return1

dp=[0]*(n+1)

dp[1]=1

foriinrange(2,n+1):

dp[i]=dp[i-1]+dp[i-2]

returndp[n]

n=10

print(f