2023-2024學(xué)年粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第三章第二節(jié)《算法及其描述》教案

2023-2024學(xué)年粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第三章第二節(jié)《算法及其描述》教案主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容2023-2024學(xué)年粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第三章第二節(jié)《算法及其描述》

本節(jié)課主要內(nèi)容包括：

1.算法的概念：介紹算法的定義、特點(diǎn)及與程序的區(qū)別。

2.算法的描述方法：講解算法的常見(jiàn)描述方法，包括自然語(yǔ)言描述、流程圖描述、偽代碼描述等。

3.算法實(shí)例分析：通過(guò)具體實(shí)例，讓學(xué)生理解算法的描述和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

4.算法的設(shè)計(jì)原則：介紹算法設(shè)計(jì)的基本原則，如簡(jiǎn)潔性、可讀性、健壯性等。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.信息意識(shí)：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)算法重要性的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生對(duì)信息處理過(guò)程中算法應(yīng)用的敏感度。

2.計(jì)算思維：通過(guò)算法的學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維能力和問(wèn)題解決能力，使其能夠運(yùn)用計(jì)算思維分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法。

3.信息社會(huì)責(zé)任：教育學(xué)生理解算法在社會(huì)生活中的作用，認(rèn)識(shí)合理使用算法的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的信息道德和社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-算法的定義與特征：理解算法是一系列解決問(wèn)題的步驟，具有明確性、有序性、有限性和有效性。

-算法描述方法：掌握使用自然語(yǔ)言、流程圖和偽代碼等描述算法的方法，能夠?qū)?wèn)題解決方案轉(zhuǎn)化為算法描述。

-舉例：通過(guò)講解排序算法（如冒泡排序）的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)算法的有序性和有限性，讓學(xué)生理解算法的核心概念。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-算法思維的形成：學(xué)生可能難以從傳統(tǒng)的解題思維轉(zhuǎn)變到算法思維，需要通過(guò)大量的練習(xí)和實(shí)例來(lái)培養(yǎng)。

-算法描述的準(zhǔn)確性：學(xué)生在使用流程圖或偽代碼描述算法時(shí)，可能無(wú)法準(zhǔn)確表達(dá)算法的邏輯，需要反復(fù)練習(xí)和指導(dǎo)。

-舉例：在講解遞歸算法時(shí)，學(xué)生可能難以理解遞歸的概念和執(zhí)行過(guò)程，可以通過(guò)遞歸求解階乘的實(shí)例，幫助學(xué)生理解遞歸算法的設(shè)計(jì)和執(zhí)行邏輯。此外，通過(guò)對(duì)比遞歸和循環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)，幫助學(xué)生突破遞歸算法理解的難點(diǎn)。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源-軟硬件資源：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、投影儀、白板

-課程平臺(tái)：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)

-信息化資源：教學(xué)PPT、算法演示軟件、在線編程平臺(tái)

-教學(xué)手段：小組討論、問(wèn)題解答、實(shí)例分析、編程練習(xí)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-創(chuàng)設(shè)情境：展示日常生活中使用算法的例子，如搜索引擎的搜索結(jié)果排序、導(dǎo)航軟件的路徑規(guī)劃等。

-提出問(wèn)題：詢問(wèn)學(xué)生是否注意到這些例子中的算法是如何工作的，引發(fā)學(xué)生對(duì)算法的興趣。

-引出主題：簡(jiǎn)要介紹本節(jié)課的主題“算法及其描述”，說(shuō)明算法在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)中的重要性。

2.講授新課（15分鐘）

-算法的概念：講解算法的定義、特征和分類(lèi)，通過(guò)實(shí)例（如簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算）讓學(xué)生理解算法的概念。

-算法的描述方法：詳細(xì)講解自然語(yǔ)言描述、流程圖描述和偽代碼描述，展示每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

-算法實(shí)例分析：以冒泡排序算法為例，展示算法的描述和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生理解算法的執(zhí)行邏輯。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-分組討論：學(xué)生分成小組，討論如何使用流程圖描述一個(gè)簡(jiǎn)單的算法（如求兩個(gè)數(shù)的最大公約數(shù)）。

-編程練習(xí)：學(xué)生在計(jì)算機(jī)上使用在線編程平臺(tái)，嘗試編寫(xiě)冒泡排序算法的代碼，并觀察算法的執(zhí)行效果。

4.課堂提問(wèn)與師生互動(dòng)（10分鐘）

-提問(wèn)：詢問(wèn)學(xué)生對(duì)于算法描述方法的理解，以及在實(shí)際編程中可能遇到的問(wèn)題。

-互動(dòng)：讓學(xué)生展示自己的流程圖或代碼，其他學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)和討論，教師提供反饋和指導(dǎo)。

-解決問(wèn)題：針對(duì)學(xué)生在編寫(xiě)代碼時(shí)遇到的問(wèn)題，教師提供解決方案，幫助學(xué)生理解算法的細(xì)節(jié)。

5.拓展延伸（5分鐘）

-介紹遞歸算法：簡(jiǎn)要介紹遞歸算法的概念，通過(guò)實(shí)例（如求解階乘）讓學(xué)生感受遞歸算法的特點(diǎn)。

-拓展思維：引導(dǎo)學(xué)生思考算法在解決復(fù)雜問(wèn)題中的作用，激發(fā)學(xué)生探索更高級(jí)算法的興趣。

6.總結(jié)與反思（5分鐘）

-總結(jié)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)算法在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的核心地位。

-反思：讓學(xué)生分享在本節(jié)課中的收獲和疑問(wèn)，教師對(duì)學(xué)生的反饋進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)旨在通過(guò)情境導(dǎo)入激發(fā)興趣，通過(guò)講授和練習(xí)鞏固知識(shí)，通過(guò)提問(wèn)和互動(dòng)深化理解，最后通過(guò)總結(jié)和反思提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》卷1：基本算法，作者：DonaldE.Knuth，該書(shū)詳細(xì)介紹了算法的基本概念和多種算法的詳細(xì)分析。

-《算法導(dǎo)論》，作者：ThomasH.Cormen，CharlesE.Leiserson，RonaldL.Rivest，CliffordStein，這本書(shū)是算法領(lǐng)域的經(jīng)典教材，涵蓋了算法設(shè)計(jì)技巧和大量算法實(shí)例。

-《算法圖解》，作者：AdityaBhargava，以圖解的方式介紹了算法的核心概念，適合初學(xué)者閱讀。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-讓學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的算法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，如編寫(xiě)一個(gè)計(jì)算器程序，要求能夠處理基本的算術(shù)運(yùn)算。

-探索不同的排序算法，如選擇排序、插入排序等，并比較它們的效率和適用場(chǎng)景。

-學(xué)習(xí)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度分析，理解算法效率的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

-研究遞歸算法的優(yōu)化方法，如尾遞歸優(yōu)化，并嘗試在編程語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)。

-閱讀有關(guān)算法競(jìng)賽的書(shū)籍或文章，了解算法在實(shí)際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)和解決方案。

-參與在線編程挑戰(zhàn)，如LeetCode、Codeforces等，提高解決實(shí)際編程問(wèn)題的能力。

-觀看有關(guān)算法的講座和教學(xué)視頻，如Coursera、edX上的算法課程，加深對(duì)算法理論的理解。

-成立學(xué)習(xí)小組，定期討論算法問(wèn)題，共同進(jìn)步。重點(diǎn)題型整理題型一：算法描述轉(zhuǎn)換

題目：將以下自然語(yǔ)言描述的算法轉(zhuǎn)換為流程圖或偽代碼。

描述：計(jì)算兩個(gè)整數(shù)a和b的最大公約數(shù)。

答案：流程圖或偽代碼展示如何通過(guò)輾轉(zhuǎn)相除法計(jì)算最大公約數(shù)。

題型二：算法分析

題目：分析以下算法的執(zhí)行過(guò)程，并寫(xiě)出算法的輸出結(jié)果。

算法：

```

輸入：數(shù)組[3,1,4,1,5]

輸出：排序后的數(shù)組

冒泡排序過(guò)程：

foriinrange(len(數(shù)組)-1):

forjinrange(len(數(shù)組)-i-1):

if數(shù)組[j]>數(shù)組[j+1]:

交換數(shù)組[j]和數(shù)組[j+1]

```

答案：經(jīng)過(guò)冒泡排序，數(shù)組的輸出結(jié)果為[1,1,3,4,5]。

題型三：遞歸算法實(shí)現(xiàn)

題目：使用遞歸方法編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)，計(jì)算給定非負(fù)整數(shù)n的階乘。

答案：遞歸函數(shù)示例：

```

deffactorial(n):

ifn==0:

return1

else:

returnn*factorial(n-1)

```

題型四：算法優(yōu)化

題目：給定以下插入排序算法，優(yōu)化該算法以減少不必要的比較。

算法：

```

輸入：數(shù)組

輸出：排序后的數(shù)組

插入排序過(guò)程：

foriinrange(1,len(數(shù)組)):

key=數(shù)組[i]

j=i-1

whilej>=0and數(shù)組[j]>key:

數(shù)組[j+1]=數(shù)組[j]

j-=1

數(shù)組[j+1]=key

```

答案：優(yōu)化后的插入排序算法，可以增加一個(gè)標(biāo)志變量來(lái)判斷是否發(fā)生了元素的移動(dòng)，如果沒(méi)有移動(dòng)則不需要進(jìn)行后續(xù)的比較。

題型五：算法應(yīng)用

題目：編寫(xiě)一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)從有序數(shù)組中刪除重復(fù)元素，并返回新數(shù)組的長(zhǎng)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

```板書(shū)設(shè)計(jì)①算法的定義與特征

-算法的定義

-算法的特征（明確性、有序性、有限性、有效性）

②算法描述方法

-自然語(yǔ)言描述

-流程圖描述

-偽代碼描述

③算法實(shí)例

-冒泡排序算法的描述

-遞歸算法的描述（如階乘計(jì)算）教學(xué)反思今天的課堂上，我嘗試著以學(xué)生為中心，讓他們更多地參與到算法學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，我通過(guò)展示日常生活中的算法應(yīng)用，成功地激發(fā)了學(xué)生的興趣，他們對(duì)于算法的好奇心和求知欲被調(diào)動(dòng)起來(lái)，這對(duì)于后續(xù)的學(xué)習(xí)是非常有幫助的。

在講授新課環(huán)節(jié)，我注意到學(xué)生在理解算法的特征時(shí)有些困難，尤其是對(duì)于“有限性”這一特征。我意識(shí)到，可能是因?yàn)槲覜](méi)有提供足夠的實(shí)例來(lái)幫助學(xué)生理解。在未來(lái)的教學(xué)中，我計(jì)劃增加更多的實(shí)例，特別是那些學(xué)生能夠親自操作的實(shí)例，來(lái)加深他們的理解。

在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，我讓學(xué)生通過(guò)小組討論和編程練習(xí)來(lái)加深對(duì)算法描述的理解。我看到學(xué)生們?cè)谟懻撝蟹e極交流，互相學(xué)習(xí)，這讓我感到非常欣慰。但同時(shí)，我也發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生在編程時(shí)遇到了困難，可能是因?yàn)樗麄儗?duì)編程語(yǔ)言還不夠熟悉。我計(jì)劃在課后為他們提供更多的編程資源和輔導(dǎo)。

在課堂提問(wèn)與師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們對(duì)于遞歸算法的理解不夠深入。我嘗試通過(guò)簡(jiǎn)單的例子來(lái)解釋遞歸的概念，但感覺(jué)效果并不理想。我意識(shí)到，我可能需要更多的時(shí)間來(lái)讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐遞歸算法，而不是僅僅通過(guò)講解來(lái)傳授知識(shí)。

在拓展延伸環(huán)節(jié)，我鼓勵(lì)學(xué)生們進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究，但我注意到有些學(xué)生對(duì)于如何選擇學(xué)習(xí)資源感到困惑。我想，我可以在下一節(jié)課上提供一些推薦的閱讀材料和在線資源，幫助他們更好地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。課堂課堂評(píng)價(jià)：

在今天的課堂上，我采用了多種方式來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。首先，通過(guò)提問(wèn)的方式，我檢查了學(xué)生對(duì)算法基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度。我發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生能夠回答出算法的定義和特征，但對(duì)于算法的描述方法理解不夠深入。因此，我在課堂上即時(shí)進(jìn)行了針對(duì)性的講解和示例，幫助學(xué)生更好地理解流程圖和偽代碼的描述方式。

在觀察環(huán)節(jié)，我注意到學(xué)生在小組討論時(shí)表現(xiàn)出了較高的參與度和合作精神。他們能夠積極交流自己的想法，并在同伴的幫助下解決問(wèn)題。然而，也有部分學(xué)生在編程練習(xí)時(shí)遇到了困難，可能是因?yàn)樗麄儗?duì)編程環(huán)境的熟悉度不夠，或者是編程基礎(chǔ)有待加強(qiáng)。針對(duì)這些問(wèn)題，我計(jì)劃在課后提供額外的輔導(dǎo)和支持。

測(cè)試環(huán)節(jié)中，我設(shè)計(jì)了一些小測(cè)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)冒泡排序和遞歸算法的理解。通過(guò)測(cè)試結(jié)果，我發(fā)現(xiàn)雖然學(xué)生們?cè)诶斫饣靖拍钌献龅貌诲e(cuò)，但在實(shí)際應(yīng)用算法解決問(wèn)題時(shí)，還存在一定的困難。我會(huì)根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整教學(xué)策略，增加更多的實(shí)例分析和編程練習(xí)。

作業(yè)評(píng)價(jià)：

在對(duì)學(xué)生作業(yè)的評(píng)價(jià)中，我重點(diǎn)關(guān)注了他們對(duì)算法描述的準(zhǔn)確性和編程實(shí)踐的能力。我認(rèn)真批改了每個(gè)學(xué)生的作業(yè)，并針對(duì)每個(gè)學(xué)生的作業(yè)給出了詳細(xì)的點(diǎn)評(píng)。對(duì)于表現(xiàn)出色的