教科版（2019）高中信息技術(shù)必修一4.3非數(shù)值計算教學(xué)設(shè)計（第2課時）

教科版（2019）高中信息技術(shù)必修一4.3非數(shù)值計算教學(xué)設(shè)計（第2課時）課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是《教科版（2019）高中信息技術(shù)必修一》的4.3非數(shù)值計算教學(xué)設(shè)計（第2課時）。該章節(jié)主要介紹算法的基本概念和設(shè)計方法。學(xué)生將學(xué)習(xí)如何分析問題、設(shè)計算法、編寫程序，并通過實例了解算法在解決實際問題中的應(yīng)用。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系：

1.知識基礎(chǔ)：學(xué)生應(yīng)具備一定的編程基礎(chǔ)，了解編程語言的基本語法和結(jié)構(gòu)。

2.學(xué)科知識：學(xué)生需要對信息技術(shù)的基本概念有所了解，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計等。

3.生活實際：學(xué)生應(yīng)能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識與實際問題相結(jié)合，運用算法解決生活中的問題。

本節(jié)課的教學(xué)目標是使學(xué)生掌握算法的基本概念和設(shè)計方法，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。同時，通過實例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的編程興趣和動手能力，為后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。二、核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標主要包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四個方面。

1.信息意識：通過學(xué)習(xí)非數(shù)值計算算法，培養(yǎng)學(xué)生對信息的敏感性和關(guān)注度，使學(xué)生能夠從大量的信息中捕捉到有價值的信息，并運用到算法設(shè)計中。

2.計算思維：學(xué)生通過分析問題、設(shè)計算法的過程，鍛煉自己的邏輯思維、創(chuàng)新思維和問題解決能力。學(xué)會運用計算機科學(xué)的方法和思維解決實際問題。

3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：學(xué)生能夠利用網(wǎng)絡(luò)資源和編程工具，自主學(xué)習(xí)算法知識，提高自己的數(shù)字化學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

4.信息社會責(zé)任：在算法設(shè)計過程中，學(xué)生應(yīng)注重保護個人和他人的隱私權(quán)益，遵守相關(guān)的法律法規(guī)，履行信息社會的責(zé)任。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識：大部分學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的編程語言知識，如變量、循環(huán)、條件語句等。此外，學(xué)生對信息技術(shù)的基本概念和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也有所了解。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對信息技術(shù)和編程課程普遍感興趣，尤其是那些對解決問題和創(chuàng)新有興趣的學(xué)生。他們在編程方面具備一定的能力，如編寫簡單的程序，但需要在算法設(shè)計和問題解決方面進一步提高。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的喜歡通過實踐操作學(xué)習(xí)，有的則更傾向于理論學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在非數(shù)值計算算法的學(xué)習(xí)中，學(xué)生可能會遇到以下困難和挑戰(zhàn)：

-理解算法的基本概念和設(shè)計方法：算法抽象性強，學(xué)生可能難以理解其背后的邏輯和原理。

-問題分析能力：學(xué)生可能不擅長分析實際問題，并將其轉(zhuǎn)化為算法設(shè)計。

-編程實踐：學(xué)生在編程實踐中可能會遇到語法錯誤、邏輯錯誤等問題，需要克服這些困難才能完成算法設(shè)計。

-學(xué)習(xí)動機和自主性：部分學(xué)生可能缺乏學(xué)習(xí)動機和自主性，需要教師激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和動力。

針對學(xué)生的學(xué)習(xí)者分析，教師應(yīng)充分考慮學(xué)生的知識基礎(chǔ)、興趣和能力，采用多樣化的教學(xué)方法和策略，幫助學(xué)生克服困難和挑戰(zhàn)，提高非數(shù)值計算算法的學(xué)習(xí)效果。四、教學(xué)資源準備1.教材：確保每位學(xué)生都有《教科版（2019）高中信息技術(shù)必修一》的教材，以及本節(jié)課所需的學(xué)習(xí)資料。教材中應(yīng)包含4.3非數(shù)值計算教學(xué)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，以便學(xué)生能夠跟隨教學(xué)進度進行學(xué)習(xí)。

2.輔助材料：為幫助學(xué)生更好地理解非數(shù)值計算算法，準備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源。這些資源可以用來直觀地展示算法的應(yīng)用場景，以及算法設(shè)計的過程，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力。

3.實驗器材：本節(jié)課可能需要涉及到編程實踐和算法實驗，因此需要準備足夠的計算機設(shè)備，確保每位學(xué)生都能進行實驗操作。此外，還需要準備相關(guān)的實驗器材，如編程軟件、調(diào)試工具等，以保證實驗的順利進行。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，對教室進行適當?shù)牟贾?。可以設(shè)置分組討論區(qū)，以便學(xué)生進行小組討論和合作學(xué)習(xí)；還可以設(shè)置實驗操作臺，供學(xué)生進行實驗操作。通過合理的教室布置，創(chuàng)造一個有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和支持教學(xué)活動的環(huán)境。

5.網(wǎng)絡(luò)資源：為學(xué)生提供訪問網(wǎng)絡(luò)資源的權(quán)限，以便他們能夠利用網(wǎng)絡(luò)資源進行自主學(xué)習(xí)和查找相關(guān)信息?？梢酝扑]一些與算法相關(guān)的在線學(xué)習(xí)平臺、論壇和教程，幫助學(xué)生拓寬知識面和提高學(xué)習(xí)能力。

6.教學(xué)工具：準備好教學(xué)所需的投影儀、電腦、音響等設(shè)備，確保教學(xué)過程中的多媒體資源能夠正常展示和使用。此外，還需要準備好教學(xué)PPT或教案，以便教師能夠順利進行教學(xué)活動。五、教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時5分鐘）

同學(xué)們，今天我們將要學(xué)習(xí)的是《非數(shù)值計算教學(xué)設(shè)計》這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個問題：“你們在日常生活中是否遇到過需要用算法解決非數(shù)值計算的情況？”（舉例說明）比如，我們在排序照片時，會使用一種特定的算法來確定照片的順序。這個問題與我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容密切相關(guān)。通過這個問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索非數(shù)值計算算法的奧秘。

二、新課講授（用時10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解非數(shù)值計算算法的基本概念。非數(shù)值計算算法是……（詳細解釋概念）。它在解決非數(shù)值計算問題中起著至關(guān)重要的作用。

2.案例分析：接下來，我們來看一個具體的案例。這個案例展示了非數(shù)值計算算法在實際中的應(yīng)用，以及它如何幫助我們解決問題。

3.重點難點解析：在講授過程中，我會特別強調(diào)算法設(shè)計和分析這兩個重點。對于難點部分，我會通過舉例和比較來幫助大家理解。

三、實踐活動（用時10分鐘）

1.分組討論：學(xué)生們將分成若干小組，每組討論一個與非數(shù)值計算相關(guān)的實際問題。

2.實驗操作：為了加深理解，我們將進行一個簡單的實驗操作。這個操作將演示非數(shù)值計算算法的基本原理。

3.成果展示：每個小組將向全班展示他們的討論成果和實驗操作的結(jié)果。

四、學(xué)生小組討論（用時10分鐘）

1.討論主題：學(xué)生將圍繞“非數(shù)值計算算法在實際生活中的應(yīng)用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵提出自己的觀點和想法，并與其他小組成員進行交流。

2.引導(dǎo)與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個引導(dǎo)者，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結(jié)回顧（用時5分鐘）

今天的學(xué)習(xí)，我們了解了非數(shù)值計算算法的基本概念、重要性和應(yīng)用。同時，我們也通過實踐活動和小組討論加深了對非數(shù)值計算算法的理解。我希望大家能夠掌握這些知識點，并在日常生活中靈活運用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請隨時向我提問。六、知識點梳理本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是《教科版（2019）高中信息技術(shù)必修一》的4.3非數(shù)值計算教學(xué)設(shè)計（第2課時）。以下是對本節(jié)課涉及的知識點的梳理：

1.非數(shù)值計算算法的概念：非數(shù)值計算算法是指用于解決非數(shù)值計算問題的算法，它不同于數(shù)值計算算法。非數(shù)值計算算法廣泛應(yīng)用于生活中的各種問題，如排序、查找、組合等。

2.算法設(shè)計的方法：本節(jié)課將介紹常用的算法設(shè)計方法，如貪心算法、動態(tài)規(guī)劃算法、分治算法等。這些方法可以幫助我們高效地解決問題，提高程序的性能。

3.算法分析的評價指標：為了評價一個算法的好壞，我們需要了解算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。時間復(fù)雜度表示算法執(zhí)行的時間與輸入規(guī)模的關(guān)系，空間復(fù)雜度表示算法執(zhí)行過程中所需內(nèi)存與輸入規(guī)模的關(guān)系。

4.常見非數(shù)值計算算法的應(yīng)用實例：本節(jié)課將通過一些常見的非數(shù)值計算算法的應(yīng)用實例，如快速排序、二分查找、最長公共子序列等，讓學(xué)生了解算法的具體應(yīng)用場景。

5.算法與程序的關(guān)系：算法是程序設(shè)計的基礎(chǔ)，一個好的算法可以轉(zhuǎn)化為高效的程序。學(xué)生需要理解算法與程序之間的聯(lián)系，學(xué)會將算法轉(zhuǎn)化為具體的程序代碼。

6.算法思維的培養(yǎng)：通過學(xué)習(xí)非數(shù)值計算算法，可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、創(chuàng)新思維和問題解決能力。學(xué)生需要學(xué)會分析問題、設(shè)計算法、編寫程序，從而提高自己的計算思維能力。

7.實踐操作與理論知識的結(jié)合：本節(jié)課強調(diào)實踐活動與理論知識的結(jié)合。學(xué)生需要通過實驗操作和小組討論，將所學(xué)的算法設(shè)計方法和分析評價指標應(yīng)用于實際問題中，提高自己的實踐能力。

8.學(xué)習(xí)資源的利用：為了更好地學(xué)習(xí)非數(shù)值計算算法，學(xué)生需要充分利用教材、輔助材料、網(wǎng)絡(luò)資源和實驗器材等學(xué)習(xí)資源。通過自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，提高自己的學(xué)習(xí)效果。七、內(nèi)容邏輯關(guān)系①非數(shù)值計算算法的概念與分類

-重點知識點：非數(shù)值計算算法的定義、分類及特點

-板書設(shè)計：

-非數(shù)值計算算法

-分類：貪心算法、動態(tài)規(guī)劃、分治算法等

-特點：解決非數(shù)值計算問題、多樣性、實用性

②算法設(shè)計的方法

-重點知識點：常見算法設(shè)計方法的概念和步驟

-板書設(shè)計：

-算法設(shè)計方法

-貪心算法：選擇、構(gòu)造、分析

-動態(tài)規(guī)劃：最優(yōu)子結(jié)構(gòu)、狀態(tài)轉(zhuǎn)移、邊界條件

-分治算法：分解、遞歸、合并

③算法分析的評價指標

-重點知識點：時間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度的概念和計算方法

-板書設(shè)計：

-算法分析評價指標

-時間復(fù)雜度：算法執(zhí)行時間與輸入規(guī)模的關(guān)系

-空間復(fù)雜度：算法執(zhí)行過程中所需內(nèi)存與輸入規(guī)模的關(guān)系

-計算方法：大O符號、主定理等

④常見非數(shù)值計算算法的應(yīng)用實例

-重點知識點：具體算法在實際問題中的應(yīng)用實例

-板書設(shè)計：

-常見非數(shù)值計算算法應(yīng)用實例

-快速排序：數(shù)組排序問題

-二分查找：有序數(shù)組查找問題

-最長公共子序列：序列比對問題

⑤算法與程序的關(guān)系

-重點知識點：算法與程序的概念、關(guān)系和轉(zhuǎn)化方法

-板書設(shè)計：

-算法與程序

-概念：算法是解決問題的步驟，程序是算法實現(xiàn)的具體代碼

-關(guān)系：算法是程序設(shè)計的基礎(chǔ)

-轉(zhuǎn)化方法：將算法轉(zhuǎn)化為程序代碼

⑥算法思維的培養(yǎng)

-重點知識點：算法思維的內(nèi)涵、培養(yǎng)方法和評價

-板書設(shè)計：

-算法思維培養(yǎng)

-內(nèi)涵：邏輯思維、創(chuàng)新思維、問題解決能力

-培養(yǎng)方法：實踐操作、小組討論、案例分析

-評價：學(xué)生算法思維的評價指標和方法

⑦實踐操作與理論知識的結(jié)合

-重點知識點：實踐操作與理論知識的結(jié)合方法和要求

-板書設(shè)計：

-實踐與理論結(jié)合

-方法：通過實驗操作、小組討論等方式將理論知識應(yīng)用于實際問題

-要求：注重實踐操作、反思總結(jié)、不斷提高

⑧學(xué)習(xí)資源的利用

-重點知識點：學(xué)習(xí)資源的種類、利用方法和技巧

-板書設(shè)計：

-學(xué)習(xí)資源利用

-種類：教材、輔助材料、網(wǎng)絡(luò)資源、實驗器材

-利用方法：自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、查找相關(guān)信息

-技巧：有效篩選信息、合理利用時間、提高學(xué)習(xí)效率八、反思改進措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.實踐與理論結(jié)合：通過實驗操作、小組討論等方式將理論知識應(yīng)用于實際問題，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維。

2.算法思維培養(yǎng)：注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、創(chuàng)新思維和問題解決能力，通過案例分析和實踐活動，讓學(xué)生在實踐中學(xué)會分析問題、設(shè)計算法、編寫程序。

3.學(xué)習(xí)資源利用：提供豐富的學(xué)習(xí)資源，包括教材、輔助材料、網(wǎng)絡(luò)資源和實驗器材，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。

（二）存在主要問題

1.部分學(xué)生對算法的理解和掌握程度不夠，需要在教學(xué)過程中加強算法概念和原理的講解，提供更多的實例和練習(xí)，幫助學(xué)生加深理解和掌握。

2.實驗操作和小組討論的組織和引導(dǎo)不夠，需要加強對學(xué)生的指導(dǎo)和反饋，確保每個學(xué)生都能參與其中并從中受益。

3.部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力不足，需要通過更多的互動和激勵機制，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，提高他們的學(xué)習(xí)積極性。

（三）改進措施

1.加強算法概念和原理的講解，提供更多的實例和練習(xí)，幫助學(xué)生加深理解和掌握。可以通過組織算法競賽、算法挑戰(zhàn)等活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。

2.加強實驗操作和小組討論的組織和引導(dǎo)，確保每個學(xué)生都能參與其中并從中受益?？梢酝ㄟ^設(shè)定明確的學(xué)習(xí)目標、提供詳細的操作指南和及時的反饋，幫助學(xué)生更好地完成實驗操作和小組討論。

3.通過更多的互動和激勵機制，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，提高他們的學(xué)習(xí)積極性?？梢酝ㄟ^組織課堂討論、小組競賽等活動，鼓勵學(xué)生積極參與，并通過獎勵優(yōu)秀學(xué)生和團隊，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動力。典型例題講解1.例題1：快速排序算法實現(xiàn)

題目：編寫一個快速排序算法，對數(shù)組進行排序。

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.例題2：二分查找算法實現(xiàn)

題目：編寫一個二分查找算法，在有序數(shù)組中查找特定的元素。

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.例題3：最長公共子序列算法實現(xiàn)

題目：編寫一個最長公共子序列算法，找到兩個序列中的最長公共子序列。

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.例題4：動態(tài)規(guī)劃算法實現(xiàn)

題目：編寫一個動態(tài)規(guī)劃算法，計算斐波那契數(shù)列的第n項。

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