資源簡介

《算法及其描述》教學設計
課程基本信息
學科 信息技術 年級 高一年級 學期 秋季
課題 算法及其描述
教科書 書 名：信息技術必修1《數據與計算》 出版社：廣東教育出版社 出版日期：2019年7月
教材分析
本節課《算法及其描述》是粵教版信息技術必修1第三章《算法基礎》中的第二節內容，在內容上銜接了上一節課，同時也為后面程序設計語言基礎知識的學習做好鋪墊和準備，在整體上起到了一個承上啟下的作用。本節課將帶領同學們一起通過實際案例探究算法，在探究過程中理解算法的概念，掌握算法的特征，并運用恰當的描述方法和控制結構表示簡單的算法。
學情分析
本節課的教學對象是高一學生，學生通過前一節內容的學習，已經了解了計算機解決問題的一般過程，并且大多數學生在之前小學或初中階段或多或少接觸過一些基礎的計算機編程知識，對于算法并不陌生，也愿意積極參與探究；但是就班級整體來說，還是存在不同的學生計算機水平差異較大，因此在本節課的教學中，將通過案例探究的形式，帶領學生一步步了解掌握算法及其描述的知識內容。
教學目標
1.掌握算法的定義與基本特征（信息意識，計算思維） 2.了解三種算法的描述方法（計算思維，數字化學習與創新） 3.了解算法的三種基本控制結構（計算思維，數字化學習與創新） 4.培養和激發學習興趣，理解算法在問題分析中的重要作用（信息社會責任）
教學重難點
教學重點： 掌握算法的概念及特征。 學會運用合適的描述方法和控制結構表示簡單算法。 教學難點： 通過算法的描述過程，培養和形成學生計算思維。 2.通過實際問題分析，能自主設計合適的算法并描述。
教學方法
任務驅動法；情境導入法；講授法等
教學環境及教學準備
計算機網絡教室；極域電子教室系統
課時安排
1課時
教學過程
環節一：情境導入，什么是算法？
教師活動：同學們我們先來看一個經典的過河問題，有一個牧羊人帶著一頭羊，一只狼和一顆大白菜準備過河，他乘坐的船每次只能帶一樣東西過去，如果讓狼與羊單獨在一起，狼會吃羊；讓羊和白菜單獨在一起，羊會吃白菜；牧羊人該如何過河才能確保羊、狼和白菜都安全過河呢？ 學生活動：探究思考，討論得出可行的方案。 設計意圖：通過有趣的過河問題進行導入，將學生的注意力引導到課堂教學中來，并通過這個情境的探究引出主題，到底什么是算法？
環節二：進行內容教學
（一）：算法的定義 教師活動：我們先一起來看看算法的定義：算法是指在有限步驟內求解某一問題所使用的一組定義明確的規則。通俗地說，算法就是用計算機求解某一問題的方法，是能被機械地執行的動作或指令的有窮集合。 學生活動：聽講，思考。 教師活動：根據算法的定義，我們可以舉出算法的實際案例，比如說我們正確的解答出一道數學題，這屬于算法；同學們每天通過人臉識別進校的過程也屬于算法；但是趙本山和宋丹丹老師的將大象裝冰箱總共分幾步的方法不屬于算法，因為在第二步將大象裝進冰箱中，這一步是不明確的或者說是不可行的，這不符合算法的特征，所以不能稱之為算法。那么算法的特征有哪些呢？ 學生活動：聽講并思考。 設計意圖：通過實際案例讓學生對算法有個具體的感知，引出算法的特征的知識內容。
（二）：算法的特征 教師活動：算法的特征有以下幾個，分別是： 有窮性：算法的有窮性是指一個算法在執行有窮步之后必須結束，即一個算法所包含的計算步驟是有限的。 確定性：算法的確定性是指算法執行的每一個步驟必須有確切的定義，不能出現模棱兩可的情況。 數據輸入：一個算法必須有零個或多個數據輸入，以刻畫運算對象的初始情況。 數據輸出：一個算法有一個或多個數據輸出，以反映對輸入數據加工后的結果，沒有輸出的算法是毫無意義的。 可行性：算法的可行性是指算法中執行的任何計算步驟都可以被分解為基本的可執行的操作步驟，即每個計算步驟都可以在有限時間內完成。 學生活動：進行聽講并理解。 （三）：練習鞏固一 教師活動：以上我們已經介紹了算法的概念和算法的特征，為了查看同學們的理解與掌握情況，我們下面一起通過兩個練習題目來鞏固一下知識點。 學生活動：學生查看練習題目并獨立完成。 設計意圖：通過階段性的練習題目來鞏固學習過的知識點，同時也可檢測學生對算法的定義和算法的特征的知識點的掌握情況。 （四）：活動探究：雞兔同籠問題 教師活動：上面我們介紹了算法的定義和算法的特征，那么下面我們將嘗試通過算法來解決實際的問題，雞兔同籠問題是我國古代比較有名的數學趣題，雞兔同籠是說在一個籠子里有雞和兔，現在只知道里面一共有35個頭，94個腳，問雞和兔各有多少只？對于這個問題，現在的同學們可能覺得非常的簡單，因為這在數學上就是一個簡單一元二次方程問題，但是今天我們要嘗試使用算法來解決這個問題，那么如何用算法來描述解決問題呢？ 學生活動：思考并進行探究。 設計意圖：通過案例活動探究，引發學生的思考，同時引出算法的描述的知識點內容。
(五)：算法的描述 教師活動：算法的描述主要有三種描述方法，分別是自然語言描述算法；用流程圖描述算法；用偽代碼描述算法。下面我們將逐一介紹算法的三種描述方法，并嘗試使用這三種描述方法去對雞兔同籠問題進行算法描述。 首先是用自然語言描述算法，所謂用自然語言描述算法，就是用人們日常所用的語言，如漢語、英語等來描述算法。用自然語言描述雞兔同籠問題應該是這樣的： 第一步：設雞的個數為x只；兔的個數為y個 第二步：列一元二次方程 第三步：求解得出x與y的值，結束算法 可以看出用自然語言描述算法簡單易懂，但是用自然語言進行算法的描述在表達的時候可能會存在歧義性。 其次是用流程圖描述算法，用流程圖描述算法是用程序框圖來描述算法的一種表示方法。使用流程圖描述算法可使算法的流程描述得清晰、簡潔。要學會流程圖描述算法首先要認識流程圖的基本圖形和它代表的含義。 知道流程圖的基本圖形代表的含義和其功能之后，下面我們嘗試用流程圖去描述雞兔同籠問題的算法，結果如下圖所示：
最后是用偽代碼描述算法，用偽代碼描述算法就是用介于自然語言和計算機語言之間的文字和符號來描述算法。它不用圖形符號，書寫方便，格式緊湊，易于理解。下面是我們用偽代碼對雞兔同籠問題進行算法的描述。 import math x=1 while(0（七）：算法的三種基本控制結構 教師活動：在用流程圖描述雞兔同籠問題的算法中，我們可以看到我們算法的三種基本控制結構，下面我們將依次來介紹一下算法的三種基本控制結構。 首先是順序結構，順序結構表示程序中的各步操作按出現的先后順序執行。其結構圖示如下。 選擇結構：表示程序的處理步驟出現了分支，需要根據某一特定的條件選擇其中的一個分支執行。選擇結構有單選擇、雙選擇和多選擇三種。下圖是雙選擇的選擇結構的結構圖示。 循環結構：表示程序反復執行某個或某些操作，直到判斷條件為假（或為真）時才可終止循環。其結構圖示如下：
任何復雜的算法都可以用這三種基本控制結構組合。使用三種基本控制結構描述算法，可以改善算法的清晰度，提高算法的可讀性。 學生活動：聽講，思考，理解。 設計意圖：通過用流程圖描述雞兔同籠問題的算法的流程圖介紹，引出算法的三種基本控制結構，即順序結構，選擇結構與循環結構。并進行延伸講解算法的三種控制結構。
（八）：練習鞏固二 教師活動：以上我們介紹了算法的三種描述方法和算法的三種基本控制結構，下面我們通過相關的練習題來進行一下知識的鞏固。 學生活動：獨立自主完成練習題，通過練習題回憶算法的描述方法和算法的基本控制結構，并進一步的加深理解鞏固。 設計意圖：層層遞進，逐步鞏固加深知識點的掌握。
環節三：實踐活動和課程總結
教師活動： 實踐活動：在我們書本的第51頁，有個關于歐幾里得算法——輾轉相除法，其具體過程如下：設給定的兩個正整數為m和n，求它們的最大公約數的步驟為： ①以m除以n，令所得的余數為R。 ②若R=0，則輸出結果n，算法結束；否則，繼續步驟③。 ③令m=n，n=R，并返回步驟①繼續進行。 請同學們利用課后的時候嘗試用流程圖將上述算法表示出來，并試探索歐幾里得算法在現實生活中有哪些應用，舉出兩個應用實例。 課堂總結： 1、算法的定義是什么？ 2、算法的特征有哪些？ 3、算法的描述方法有哪些？它們各有什么優缺點？ 4、算法的三種控制結構是指什么？
學生活動：學生回憶知識點。 設計意圖：對本節課的知識點進行總結，形成知識鏈。
教學反思
本節課達成了教學目標，在教學過程中重視學生的學習體驗，創設了多種情境并引入案例進行教學，內容能做到有趣豐富，教學過程層層遞進，學生能掌握教學內容，在引導學生進行實踐探究的時候，今后要更加注重培養學生的信息意識和計算思維能力。

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