資源簡介

【課程標準】
高中信息技術課程旨在全面提升全體高中學生的信息素養。本模塊是學生在學習必修和選擇性必修課程內容的基礎上，對算法內容更為系統的、深入的學習，因此在教學中要利用前階段的學習基礎,創設利用算法解決問題的情境，讓學生經歷將實際問題形式化的過程，深入理解算法的特征，掌握常見算法的描述、編程及應用的方法，并能有意識、負責任地應用算法解決實際問題。
“算法概念及其描述”教學案例
教案背景
背景介紹：
智能時代，算法已經廣泛應用于各領域。許多專家通過分析行業的運行規律，界定問題，有針對性地建立模型、設計算法，并應用信息技術實現模型，從而創造出新的產品，創生出新的產業。例如，通過設計算法，在網絡環境下實現“互聯網＋單車”，催生出“共享單車”這個新產業，解決短距離出行不便問題。中學生學習一些算法知識，了解算法的基本設計方法，可以深入理解身邊數字化工具的特征，能夠利用算法思想解決實際問題，提高學習和生活效率，更好地融入信息社會。
教學對象：高一年級
學科：信息技術
課時：1課時
教學目標
知識與技能：
了解算法，掌握并理解算法的特征。
過程與方法：
能夠運用算法的多種方法來解決實際問題，準確地描述算法，深刻認識到算法與信息社會息息相關。
情感態度與價值觀：
學會運用計算思維識別與分析問題，感受算法帶來的數字生活的變化，培養學生的計算思維，提高信息素養。
教材分析
教材地位
本教材選自選自中圖人教版2019版算法與程序設計模塊。本模塊是學生在學習必修和選擇性必修課程內容的基礎上，對算法內容更為系統的、深入的學習，本節課選自第二章“算法與程序實現”的第二節，本節課的授課為理論課，在前階段學習的基礎上，更加深入。
教學內容
算法的概念
算法的特征
算法的描述（算法與數字生活）
學習者分析
該階段學生注意具有一定的穩定性，記憶以有意記憶為主，能注意在理解的基礎上記憶。初步完成從具體思維到抽象思維為主的過渡。本節課比較抽象，在設計時主要從生活中出發，讓學生了解算法。
通過學習本課，學生應該掌握以下幾點：
結合實例，經歷分析問題、確定算法的基本過程，認識算法在其中的地位和作用。
能夠掌握算法的特征。
經歷用自然語言、流程圖或偽代碼等方法描述算法的過程。
教學重難點
教學重點：算法的特征
教學難點：算法的描述
教學方法
講授法、任務學習法、案例教學法
教學過程（循序漸進）
激趣導入
觀看微視頻：一場舉世矚目的圍棋比賽以“阿爾法狗”4：1擊敗前世界圍棋第一人李世石九段告終。
教師提出問題——視頻當中的內容向我們展示了什么？為什么“阿爾法狗”會打敗人類棋手，這其中體現了什么？
學生：回答問題。
教師引導：在剛才的視頻呈現的比賽中，是將算法引入了人工智能，一般來說，下一盤圍棋大約需要150步，每一步有250種可選的方法，要是人工智能采用這種思路，需要計算大約10360種情況。最終取得勝利。那什么是算法呢？為什么運用算法可以解決我們的許多的難題呢？今天就讓我們打開算法的大門，體驗它的魅力吧！
設計意圖：創設情境，吸引學生興趣，啟發學生思考，把學生帶到今天的學習中來，有利于培養學生的探究能力。
活動一：認識算法
教師引導，安排任務——如何幫助牧羊人成功渡河
（案例教學，吸引學生興趣）：同學們，今天我們將通過牧羊人的故事來認識算法。
任務驅動，小組合作——學生分組進行討論，羅列出最優方案
學生：同伴之間討論，列出過河方案，并回答問題，以小組為單位，選一人進行方案展示
教師：做好記錄
成果展示與總結 ——不同的學生選擇不同的方式，教師與學生都參與進行點評
學生：展示如何幫助牧羊人過河
教師在學生展示完成后，進行分析總結，為學生理清思路，得出最佳解決方案，并說明為什么要這樣設計方案。
教師引出算法的概念
教師：通過剛才同學們的努力，我們已經成功幫助牧羊人渡過了河，那請同學們想一想在剛才我們是怎么樣幫助到牧羊人的呢？
學生：分步驟過河
教師：對的，在剛才我們解決這個問題的時候是分步驟，通過許多分析與思考得出的結果。這其實是算法的一個運用。剛才我們將這個問題分解，采取明確而有步驟的方式來解決過河的難題。
請學生閱讀教材，教師進行最后的總結（板書）
（算法是為解決一類特定問題而采取的確定的、有限的步驟。它描述出某類問題求解的方法和過程，在整個問題解決過程中起著重要的作用。）
設計意圖：
活動一是簡單的認識算法，以問題導入啟發學生思考，合作探究能力，以教材為基礎，認識到利用算法解決問題的重要性。
活動二：走進算法
呈現案例，并要求學生自主閱讀教材：
在用“更相減損術”求最大公約數的過程中,輸入的是兩個正整數。
用“更相減損術”求得的最大公約數就是該算法的輸出。
提出問題：
教師：通過同學們的學習相信大家對于算法的了解更加清晰了，那我們教材與老師呈現的案例都體現了算法的哪些特征呢？你有什么發現呢？
學生A：要有步驟
學生B：案例里面是有輸入輸出的
學生C：需要用到計算機
學生D：步驟一定要正確
教師對學生的回答進行總結：
教師：在計算機領域，算法作為一個精心設計的運算序列,描述了計算機如何將輸入轉化為輸出的過程。在這個過程中，它發揮了巨大的重要，通過閱讀與探討，我們發現算法的特征有：
■有輸入。一個算法一般要求有0個或多個輸入，以描述運算對象的初始情況。
■有輸出。一個算法可以有一個或多個輸出，以反映對輸入數據加工后的結果。
■有窮性。算法不能是死循環，否則毫無意義。
可行性。算法中的每一步操作都是可以執行的,或者都可以分解成計算機可執行的基本操作。
確定性。算法的每個步驟都具有確定的含義,沒有歧義。模糊不清、模棱兩可或帶有二義性的描述都會影響算法的確定性。
板書特征
游戲環節
教師利用游戲，設計選擇，讓學生加深對算法特征的掌握與理解
設計意圖：
活動二在讓學生在認識了算法的基礎上，通過自己的查閱資料和自學，提高學生的信息素養，游戲環節的設置增加了課堂趣味，鞏固學生的學習。
活動三：描述算法
提出問題
教師：那剛才我們在運用簡單算法解決過河問題的時候，是怎么樣描述算法的呢？
學生：用語言進行描述
教師：對的，用語言描述的方法就是自然語言法。（板書：自然語言法——牧羊人過河的故事）
教師進一步引導，啟發學生思考
教師：那還有其他方法嗎？如何運用其他可理解的形式表示出來呢？請同學們閱讀教材與上網查閱資料找出其他的方法。
學生：思考其他描述算法的方法，并通過討論、查閱等方法進行學習。回答老師問題
教師進行總結，并引出案例
（運用公交車投幣的故事來引出流程圖描述算法）
流程圖
某城市公交車票價2元，乘客可以刷卡乘車。刷卡時，若公交卡余額不足2元，提示“請投幣”;若余額大于或等于2元但小于10元，提示“余額即將不足”;若余額大于或等于10元，提示“歡迎乘車”。用流程圖描述該功能實現的算法如圖所示。
偽代碼
向學生展示教材上的代碼，并運行，向學生解釋（同時也為下節課程序設計做準備）
設計意圖：
使學生能夠描述算法，將生活中的現象與算法結合起來，能夠利用算法思想解決實際問題，提高學習和生活效率，更好地融入信息社會。
課堂小結
通過思維導圖的形式，師生共同總結
課后思考
啟發學生思考：
學生依據生活中的案例，分享算法的運用有哪些？你能想到什么方法展現它？
例如：使用機器人清理房間，通過智能運動手環進行科學健身，輸入用戶口令安全登錄賬戶等，算法都在其中起著重要的作用。借助高效的算法和優化的程序，我們可以更加快捷方便地解決越來越多的問題，提高生活、工作和學習效率。
設計意圖：再次鞏固本課所學，提升學生自主思考，感受數字化學習環境下算法的魅力！
教學板書
教學反思
本節課是理論課，但課堂模式活潑，在對導入、內容的講解上有趣，非常有利于激發學生的興趣。在實際教學中還需要考慮到學生的個性化以及差異來劃分任務相信學生學起來更加有利，更有利于能力的培養。

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