第三章算法的基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)-高中信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算課件教學(xué)設(shè)計(jì)（粵教版2019）

一、教學(xué)基本信息學(xué)科信息技術(shù)授課老師課題算法授課年級(jí)高一教材普通高中教科書(shū)信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算（粵教版）二、教學(xué)分析教材分析本節(jié)選自廣東教育出版社《信息技術(shù)必修一數(shù)據(jù)與計(jì)算》的第三章《算法基礎(chǔ)》，是信息技術(shù)課程的核心內(nèi)容之一。算法作為解決問(wèn)題的明確指令集合，是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本章節(jié)通過(guò)介紹算法的概念、特性、表示方法以及簡(jiǎn)單算法實(shí)例，旨在幫助學(xué)生建立算法思維，為后續(xù)的程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本節(jié)課的課標(biāo)要求是從生活實(shí)例出發(fā)，概述算法的概念與特征，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單的算法。學(xué)情分析學(xué)生在此之前可能對(duì)算法有一定的感性認(rèn)識(shí)，但缺乏系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作。他們對(duì)于算法的實(shí)際應(yīng)用和在解決問(wèn)題中的作用可能不夠清晰。因此，教學(xué)需要從學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，逐步引導(dǎo)他們深入理解算法的本質(zhì)和應(yīng)用價(jià)值。三、教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)理解算法的基本概念及其在解決問(wèn)題中的作用。學(xué)會(huì)使用流程圖、偽代碼等方式描述算法。掌握簡(jiǎn)單算法的設(shè)計(jì)。了解程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展過(guò)程，理解不同程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)算法的基本概念、流程圖與偽代碼的使用；程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的種類(lèi)教學(xué)難點(diǎn)算法設(shè)計(jì)的邏輯思維和問(wèn)題解決能力。四、教學(xué)策略設(shè)計(jì)思路教學(xué)方法：講述法、探究式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。本教學(xué)設(shè)計(jì)遵循“從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，理論與實(shí)踐相結(jié)合”的原則。通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、引導(dǎo)探究、實(shí)踐操作、總結(jié)反饋等環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的算法思維和問(wèn)題解決能力。教學(xué)過(guò)程中注重學(xué)生的主體性和參與性，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)小組合作、討論交流等方式進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。五、教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)過(guò)程與內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入情景回顧導(dǎo)入：之前我們了解了關(guān)于數(shù)據(jù)、數(shù)字化的一些知識(shí)，接下來(lái)我們將要進(jìn)入必修一中最為重要，也是最難的模塊：程序設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)之前，我們先來(lái)體驗(yàn)下為什么要用計(jì)算機(jī)來(lái)解決問(wèn)題。學(xué)生聆聽(tīng)并思考教師的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生深入思考，進(jìn)而引入課題。問(wèn)題探究1：算法1、人工解決問(wèn)題和用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的異同日常生活中國(guó)，我們經(jīng)常會(huì)遇到一些需要反復(fù)做的事情，并且人為去計(jì)算這寫(xiě)事情，所需要的時(shí)間和成本是很高的。比如PPt中展示的，我們想要找出從A市到B市之間最快的中轉(zhuǎn)路線，中間有K個(gè)中轉(zhuǎn)城市可以選擇。人力去計(jì)算是很耗費(fèi)時(shí)間的，效率極其低下的。這時(shí)我們就可以使用計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)助我們解決這個(gè)問(wèn)題。（課本第4647頁(yè)）使用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程/步驟第一步分析問(wèn)題第二步設(shè)計(jì)算法第三步編寫(xiě)程序第四步調(diào)試運(yùn)行程序大家一起逐步分析，它到底是什么操作？（1）分析問(wèn)題：分析的是什么？①已知條件有哪些？②需要解決的問(wèn)題是什么？（2）設(shè)計(jì)算法設(shè)計(jì)算法的含義：給出解決問(wèn)題的精確步驟（3）編寫(xiě)程序根據(jù)前一步中設(shè)計(jì)的算法（即分析問(wèn)題后給出的解決問(wèn)題的步驟），選擇合適的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，進(jìn)行程序的編寫(xiě)。（4）調(diào)試運(yùn)行程序編寫(xiě)好后，并不是一定可以成功運(yùn)行或得到想要的結(jié)果。就像大家解數(shù)學(xué)題，做完題目后驗(yàn)算一樣，要測(cè)試程序能否順利運(yùn)行以及是否符合預(yù)期。有可能會(huì)出現(xiàn)順利運(yùn)行沒(méi)有報(bào)錯(cuò)但結(jié)果不對(duì)的情況，那就是算法邏輯上出錯(cuò)了，需要重新修正算法邏輯。比較人工解決和計(jì)算機(jī)解決①解決步驟是一樣的②解決問(wèn)題的效率不一樣2、算法在使用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的步驟中最為關(guān)鍵的就是設(shè)計(jì)算法。如果算法有問(wèn)題，那么后續(xù)的步驟都會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。那到底什么是算法？又該怎么去寫(xiě)這個(gè)算法呢？算法是什么算法就是在解決特定問(wèn)題時(shí)，采取的確定的、有限的步驟。定義：算法是指在有限步驟內(nèi)求解某一問(wèn)題所使用的一組定義明確的規(guī)則。通俗地說(shuō)，算法就是用計(jì)算機(jī)求解某一問(wèn)題的方法，是能被機(jī)械地執(zhí)行的動(dòng)作或指令的有窮集合。算法的特征注意：可以沒(méi)有輸入必須要有輸出這個(gè)特征，沒(méi)有輸出的算法沒(méi)有意義。算法的描述方法案例：設(shè)置“倒計(jì)時(shí)15s”的算法。（1）自然語(yǔ)言：貼近生活日常用語(yǔ)，第一步干什么，第二步干什么等等?；顒?dòng)1：用自然語(yǔ)言描述法，描述算法。（2）流程圖：每個(gè)圖形有自己的含義。活動(dòng)2：把自然語(yǔ)言描述法轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流程圖。（3）偽代碼：偽代碼比較難理解，它是介于自然語(yǔ)言和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之間的一種算法描述方法。既不是自然語(yǔ)言，又不是真正的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。這種描述方法方便向程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言去遷移，但不適合沒(méi)有程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的初學(xué)者?；顒?dòng)3：把流程圖轉(zhuǎn)換成偽代碼。（4）小結(jié)和辨析三種算法描述方法的優(yōu)缺點(diǎn)及區(qū)別。4、算法的基本控制結(jié)構(gòu)思考回答問(wèn)題明確需要解決的具體問(wèn)題。比較兩種方法的解決步驟和所需時(shí)間。聽(tīng)講并思考算法的重要性。記錄算法的定義。聽(tīng)講并記下算法的特征。與同學(xué)討論為什么“可以沒(méi)有輸入但必須要有輸出”這一特征至關(guān)重要。學(xué)習(xí)并了解不同的算法描述方法（如流程圖、偽代碼等）。針對(duì)“倒計(jì)時(shí)15s”的案例，嘗試使用所學(xué)的方法描述算法。與同學(xué)分享并討論各自的算法描述，比較優(yōu)劣。培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題分析能力，使他們能夠從復(fù)雜情境中提煉出關(guān)鍵信息。為后續(xù)的算法設(shè)計(jì)和程序編寫(xiě)提供清晰的輸入和輸出要求。培養(yǎng)學(xué)生的算法思維能力，讓他們學(xué)會(huì)將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為可計(jì)算的步驟。通過(guò)對(duì)比實(shí)踐，讓學(xué)生親身體驗(yàn)人工解決和計(jì)算機(jī)解決的優(yōu)劣。加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)在問(wèn)題解決中作用和價(jià)值的認(rèn)識(shí)。強(qiáng)調(diào)算法在使用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題中的重要性。幫助學(xué)生理解算法的基本定義。幫助學(xué)生深入理解算法的核心特征。通過(guò)分析和討論，加深對(duì)算法特征的理解和應(yīng)用。強(qiáng)調(diào)輸出在算法中的必要性，以確保算法的有意義和實(shí)用性。教授學(xué)生如何使用不同的工具和方法來(lái)描述算法。通過(guò)實(shí)踐案例，鍛煉學(xué)生的算法描述能力。通過(guò)分享和討論，培養(yǎng)學(xué)生的交流合作能力和批判性思維。問(wèn)題探究2：程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言1、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言剛剛我們提到偽代碼不是真正的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，那這一小節(jié)，我們一起來(lái)學(xué)習(xí)一下什么是程序，什么是真正的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，為什么要有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，分模塊講解：計(jì)算機(jī)程序：計(jì)算機(jī)程序就是指計(jì)算機(jī)可以識(shí)別運(yùn)行的指令集合。問(wèn)題：計(jì)算機(jī)程序是不是就是計(jì)算機(jī)軟件？答案：軟件是程序以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)所需要的所有文檔與數(shù)據(jù)的總稱(chēng),而程序只是軟件的一部分。計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行：馮諾依曼計(jì)算機(jī)：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備?？刂破鲝拇鎯?chǔ)器中讀取指令，分析指令，讓運(yùn)算器執(zhí)行指令，最后把結(jié)果通過(guò)輸出設(shè)備顯示。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言定義計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)法規(guī)則。經(jīng)歷了從機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言到高級(jí)語(yǔ)言的發(fā)展歷程。引入思考：為什么要有計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言？思考并回答“計(jì)算機(jī)程序是不是就是計(jì)算機(jī)軟件？”這一問(wèn)題。記錄軟件與程序的區(qū)別。理解計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行的基本過(guò)程了解計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展歷程（從機(jī)器語(yǔ)言到匯編語(yǔ)言再到高級(jí)語(yǔ)言）。幫助學(xué)生明確計(jì)算機(jī)程序的基本概念，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。通過(guò)講解馮諾依曼計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作流程，幫助學(xué)生建立對(duì)計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行過(guò)程的直觀認(rèn)識(shí)。通過(guò)介紹發(fā)展歷程，使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的演變過(guò)程及其