2023-2024学年粤教版（2019）高中信息技术必修一《数据与计算》第三章第二节《算法及其描述》教案

2023-2024学年粤教版（2019）高中信息技术必修一《数据与计算》第三章第二节《算法及其描述》教案主备人备课成员教学内容2023-2024学年粤教版（2019）高中信息技术必修一《数据与计算》第三章第二节《算法及其描述》

本节课主要内容包括：

1.算法的概念：介绍算法的定义、特点及与程序的区别。

2.算法的描述方法：讲解算法的常见描述方法，包括自然语言描述、流程图描述、伪代码描述等。

3.算法实例分析：通过具体实例，让学生理解算法的描述和实现过程。

4.算法的设计原则：介绍算法设计的基本原则，如简洁性、可读性、健壮性等。核心素养目标1.信息意识：培养学生对算法重要性的认识，提高学生对信息处理过程中算法应用的敏感度。

2.计算思维：通过算法的学习，发展学生的逻辑思维能力和问题解决能力，使其能够运用计算思维分析问题、设计算法。

3.信息社会责任：教育学生理解算法在社会生活中的作用，认识合理使用算法的重要性，培养学生的信息道德和社会责任感。教学难点与重点1.教学重点

-算法的定义与特征：理解算法是一系列解决问题的步骤，具有明确性、有序性、有限性和有效性。

-算法描述方法：掌握使用自然语言、流程图和伪代码等描述算法的方法，能够将问题解决方案转化为算法描述。

-举例：通过讲解排序算法（如冒泡排序）的实现过程，强调算法的有序性和有限性，让学生理解算法的核心概念。

2.教学难点

-算法思维的形成：学生可能难以从传统的解题思维转变到算法思维，需要通过大量的练习和实例来培养。

-算法描述的准确性：学生在使用流程图或伪代码描述算法时，可能无法准确表达算法的逻辑，需要反复练习和指导。

-举例：在讲解递归算法时，学生可能难以理解递归的概念和执行过程，可以通过递归求解阶乘的实例，帮助学生理解递归算法的设计和执行逻辑。此外，通过对比递归和循环的优缺点，帮助学生突破递归算法理解的难点。学具准备Xxx课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源-软硬件资源：计算机实验室、投影仪、白板

-课程平台：学校教学管理系统

-信息化资源：教学PPT、算法演示软件、在线编程平台

-教学手段：小组讨论、问题解答、实例分析、编程练习教学过程设计1.导入环节（5分钟）

-创设情境：展示日常生活中使用算法的例子，如搜索引擎的搜索结果排序、导航软件的路径规划等。

-提出问题：询问学生是否注意到这些例子中的算法是如何工作的，引发学生对算法的兴趣。

-引出主题：简要介绍本节课的主题“算法及其描述”，说明算法在学习计算机科学中的重要性。

2.讲授新课（15分钟）

-算法的概念：讲解算法的定义、特征和分类，通过实例（如简单的算术运算）让学生理解算法的概念。

-算法的描述方法：详细讲解自然语言描述、流程图描述和伪代码描述，展示每种方法的优缺点。

-算法实例分析：以冒泡排序算法为例，展示算法的描述和实现过程，引导学生理解算法的执行逻辑。

3.巩固练习（10分钟）

-分组讨论：学生分成小组，讨论如何使用流程图描述一个简单的算法（如求两个数的最大公约数）。

-编程练习：学生在计算机上使用在线编程平台，尝试编写冒泡排序算法的代码，并观察算法的执行效果。

4.课堂提问与师生互动（10分钟）

-提问：询问学生对于算法描述方法的理解，以及在实际编程中可能遇到的问题。

-互动：让学生展示自己的流程图或代码，其他学生进行评价和讨论，教师提供反馈和指导。

-解决问题：针对学生在编写代码时遇到的问题，教师提供解决方案，帮助学生理解算法的细节。

5.拓展延伸（5分钟）

-介绍递归算法：简要介绍递归算法的概念，通过实例（如求解阶乘）让学生感受递归算法的特点。

-拓展思维：引导学生思考算法在解决复杂问题中的作用，激发学生探索更高级算法的兴趣。

6.总结与反思（5分钟）

-总结：回顾本节课的主要内容，强调算法在计算机科学中的核心地位。

-反思：让学生分享在本节课中的收获和疑问，教师对学生的反馈进行总结和评价。

整个教学过程设计旨在通过情境导入激发兴趣，通过讲授和练习巩固知识，通过提问和互动深化理解，最后通过总结和反思提升学生的核心素养。拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《计算机程序设计艺术》卷1：基本算法，作者：DonaldE.Knuth，该书详细介绍了算法的基本概念和多种算法的详细分析。

-《算法导论》，作者：ThomasH.Cormen，CharlesE.Leiserson，RonaldL.Rivest，CliffordStein，这本书是算法领域的经典教材，涵盖了算法设计技巧和大量算法实例。

-《算法图解》，作者：AdityaBhargava，以图解的方式介绍了算法的核心概念，适合初学者阅读。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-让学生尝试设计一个简单的算法来解决实际问题，如编写一个计算器程序，要求能够处理基本的算术运算。

-探索不同的排序算法，如选择排序、插入排序等，并比较它们的效率和适用场景。

-学习算法的时间复杂度和空间复杂度分析，理解算法效率的衡量标准。

-研究递归算法的优化方法，如尾递归优化，并尝试在编程语言中实现。

-阅读有关算法竞赛的书籍或文章，了解算法在实际应用中的挑战和解决方案。

-参与在线编程挑战，如LeetCode、Codeforces等，提高解决实际编程问题的能力。

-观看有关算法的讲座和教学视频，如Coursera、edX上的算法课程，加深对算法理论的理解。

-成立学习小组，定期讨论算法问题，共同进步。重点题型整理题型一：算法描述转换

题目：将以下自然语言描述的算法转换为流程图或伪代码。

描述：计算两个整数a和b的最大公约数。

答案：流程图或伪代码展示如何通过辗转相除法计算最大公约数。

题型二：算法分析

题目：分析以下算法的执行过程，并写出算法的输出结果。

算法：

```

输入：数组[3,1,4,1,5]

输出：排序后的数组

冒泡排序过程：

foriinrange(len(数组)-1):

forjinrange(len(数组)-i-1):

if数组[j]>数组[j+1]:

交换数组[j]和数组[j+1]

```

答案：经过冒泡排序，数组的输出结果为[1,1,3,4,5]。

题型三：递归算法实现

题目：使用递归方法编写一个函数，计算给定非负整数n的阶乘。

答案：递归函数示例：

```

deffactorial(n):

ifn==0:

return1

else:

returnn*factorial(n-1)

```

题型四：算法优化

题目：给定以下插入排序算法，优化该算法以减少不必要的比较。

算法：

```

输入：数组

输出：排序后的数组

插入排序过程：

foriinrange(1,len(数组)):

key=数组[i]

j=i-1

whilej>=0and数组[j]>key:

数组[j+1]=数组[j]

j-=1

数组[j+1]=key

```

答案：优化后的插入排序算法，可以增加一个标志变量来判断是否发生了元素的移动，如果没有移动则不需要进行后续的比较。

题型五：算法应用

题目：编写一个算法，实现从有序数组中删除重复元素，并返回新数组的长度。

答案：算法示例：

```

defremove_duplicates(arr):

ifnotarr:

return0

new_len=1

foriinrange(1,len(arr)):

ifarr[i]!=arr[i-1]:

arr[new_len]=arr[i]

new_len+=1

returnnew_len

```板书设计①算法的定义与特征

-算法的定义

-算法的特征（明确性、有序性、有限性、有效性）

②算法描述方法

-自然语言描述

-流程图描述

-伪代码描述

③算法实例

-冒泡排序算法的描述

-递归算法的描述（如阶乘计算）教学反思今天的课堂上，我尝试着以学生为中心，让他们更多地参与到算法学习的各个环节中。在导入环节，我通过展示日常生活中的算法应用，成功地激发了学生的兴趣，他们对于算法的好奇心和求知欲被调动起来，这对于后续的学习是非常有帮助的。

在讲授新课环节，我注意到学生在理解算法的特征时有些困难，尤其是对于“有限性”这一特征。我意识到，可能是因为我没有提供足够的实例来帮助学生理解。在未来的教学中，我计划增加更多的实例，特别是那些学生能够亲自操作的实例，来加深他们的理解。

在巩固练习环节，我让学生通过小组讨论和编程练习来加深对算法描述的理解。我看到学生们在讨论中积极交流，互相学习，这让我感到非常欣慰。但同时，我也发现有些学生在编程时遇到了困难，可能是因为他们对编程语言还不够熟悉。我计划在课后为他们提供更多的编程资源和辅导。

在课堂提问与师生互动环节，我发现学生们对于递归算法的理解不够深入。我尝试通过简单的例子来解释递归的概念，但感觉效果并不理想。我意识到，我可能需要更多的时间来让学生动手实践递归算法，而不是仅仅通过讲解来传授知识。

在拓展延伸环节，我鼓励学生们进行课后自主学习和探究，但我注意到有些学生对于如何选择学习资源感到困惑。我想，我可以在下一节课上提供一些推荐的阅读材料和在线资源，帮助他们更好地进行自主学习。课堂课堂评价：

在今天的课堂上，我采用了多种方式来评价学生的学习情况。首先，通过提问的方式，我检查了学生对算法基础知识的掌握程度。我发现大部分学生能够回答出算法的定义和特征，但对于算法的描述方法理解不够深入。因此，我在课堂上即时进行了针对性的讲解和示例，帮助学生更好地理解流程图和伪代码的描述方式。

在观察环节，我注意到学生在小组讨论时表现出了较高的参与度和合作精神。他们能够积极交流自己的想法，并在同伴的帮助下解决问题。然而，也有部分学生在编程练习时遇到了困难，可能是因为他们对编程环境的熟悉度不够，或者是编程基础有待加强。针对这些问题，我计划在课后提供额外的辅导和支持。

测试环节中，我设计了一些小测验来检验学生对冒泡排序和递归算法的理解。通过测试结果，我发现虽然学生们在理解基本概念上做得不错，但在实际应用算法解决问题时，还存在一定的困难。我会根据测试结果调整教学策略，增加更多的实例分析和编程练习。

作业评价：

在对学生作业的评价中，我重点关注了他们对算法描述的准确性和编程实践的能力。我认真批改了每个学生的作业，并针对每个学生的作业给出了详细的点评。对于表现出色的