資源簡介

4.1 《算法及其特征》 教學設計
教材分析： 本節課選自高中信息技術教科版必修1：數據與計算第四章第一節的內容。通過典型應用實例，讓學生能夠從實際問題出發，設計解決問題的方法即算法。通過分析問題-設計算法-編碼實現-測試運行四個環節培養學生利用算法的思想解決問題的能力，進一步促進學生學科核心素養的提升，為今后利用計算機解決現實問題提供支持。
學情分析： 本節課的授課對象為高一年級學生。通過前面三章的學習，學生對數據與Python語法已經有一定的理解，具備使用Python編寫代碼的基礎，但是根據問題情境設計算法，以及對問題進行分析與轉化還是欠缺的。所以課堂設計中要激發學生的學習興趣，在問題探究與解決中理解算法的概念和實現方法，在理解算法的基礎上掌握算法幾大特征。
●教學目標 1.知識與技能目標：了解算法的基本要素和重要特征；通過解決“水仙花問題”，掌握枚舉法算法的含義。 2.過程與方法目標：能夠運用恰當的方式描述算法；會使用python語言實現簡單算法，解決問題 3.情感態度與價值觀目標：在活動探究中培養學生分析問題、轉化問題、解決問題的思維過程，強化總結概括能力。 【教學重點】能夠分析問題，設計解決問題的算法，并用恰當的方法描述算法。 【教學難點】了解枚舉法的含義，能夠基于計算機解決問題的一般過程使用枚舉法解決相關問題。
教學準備： 1.硬件環境：網絡機房。 2.軟件環境：python、畫程等工具。 3.教學資源：PPT課件、python半成品程序。
建議課時：1課時(45min)
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
知識點 復習 （3min） 通過兩個程序語句復習這節課需要用到的知識點。 for循環的格式和執行過程。 range()函數的特點及使用方法。 思考程序運行結果，回憶for循環及range()函數的特征及使用方法。 通過知識點的復習，讓學生快速回憶for循環結構及range()函數相關知識點，以支撐后面的教學環節。
情境 導入 （5min） 以“人鬼過河”游戲導入課堂，講解游戲的玩法。初步形成算法的概念-即解決問題的過程與方法。 體驗“人鬼過河”游戲，領會算法的概念。 通過游戲體驗導入課堂，能夠有效吸引學生的興趣。
知識 講解1 （2min） 算法： 在游戲中，解決“人鬼過河”問題所形成的一系列方法和步驟就是算法。 列舉生活中的算法案例：如超市買東西、解數學題等。 通過生活案例，理解算法的概念。 通過生活中案例的類比分析，有利于學生理解抽象概念，便于知識結構的遷移。
知識 講解2 （5min） 利用算法思想解決問題： 1.分析問題 以“水仙花數”為案例，通過提問，引導學生利用基于算法的思想分析問題。 2.設計算法 總結設計算法的幾種方法：自然語言、偽代碼、流程圖。 思考如何求解1個三位數ABC的各個數位以及判斷它是否是個水仙花數。 回憶設計算法的幾種方法。 圖文結合，讓學生能夠根據已知條件對問題進行逐步分析，進而解決問題。
活動1 (5min) 使用畫程軟件將流程圖補充完整。 補充流程圖，判斷一個數是否是水仙花數。 利用畫程軟件補充流程圖。 活動體驗中掌握利用流程圖設計算法的過程，能夠根據問題設計符合要求的流程圖結構。
作品 展示 (2min) 隨機抽取一個學生的作品，尋找學生作品中是否存在錯誤點，并分析根據流程圖設計算法的過程。 觀看其他學生的流程圖，發現錯誤點，體會流程圖的制作過程。 對比其他同學的作品，有利于吸引學生的注意力，提高課堂活動完成度。
活動2 (3min) 將python半成品程序補充完整，判斷一個三位數是否是水仙花數。 請同學上臺演示python編程判斷水仙花的過程，教師輔助。 提出問題：題目要求求解所有三位數的水仙花數，但我們設計的程序每次只能判斷一個數，如何改進？ 根據流程圖，觀察演示過程，并思考如何改進程序。 通過程序補充，體會python編程工具解決問題的方法，形成根據設計的算法編寫程序的思維過程。 通過提問，引發學生思考，為后面引出循環結構解決問題做鋪墊。
知識 講解3 （3min） 利用算法思想解決問題： 重新對問題進行分析： 1.三位數的范圍： 2.使用什么結構遍歷所有的三位數 學生通過思考很容易得出三位數的范圍是100-99;利用for循環結構能夠遍歷所有的三位數。 循序漸進地引出問題，讓學生學會利用計算機的思維方法分析問題，形成解決問題的方案，發展學生的計算思維。
活動3 (5min) 改寫活動二的程序，找出三位數里面的所有水仙花數。 展示利用流程圖設計的算法，引導學生改進程序。 根據分析過程及流程圖，利用for循環改寫活動二，找出三位數里面的所有水仙花數。 改善程序，進一步鞏固學生分析問題-設計算法-編碼實現-測試運行的計算機解決問題的過程。
知識 講解4 (5min) 枚舉算法： 通過“水仙花數”案例，引出枚舉算法的概念，并引導學生思考生活中的枚舉算法，總結枚舉算法在解決問題過程中的優缺點。 根據概念思考生活中的枚舉算法，如從一串鑰匙中找出適配的鑰匙、雞兔同籠問題等，與教師共同總結歸納枚舉算法的優缺點。 圍繞項目體驗過程總結歸納枚舉算法的概念、特點，以生活中的案例進行類比，有利于學生知識點的遷移與建構。
共同 探究 (5min) 根據活動2和活動3設計的程序，師生共同總結歸納算法的五大特征：輸入：0個或者多個；輸出：1個或者多個；可行性、確切性、有窮性。 根據具體的案例對算法的五個特征進行分析，有利于學生理解抽象概念，總結歸納中有利于增強學生語言表述能力、概括能力。
課堂 小結 (2min) 知識梳理： 歸納整理本堂課的知識結構，開展總結反思。 思維導圖結合課堂提問，有利于學生快速回憶本節課的教學重點。通過知識結構的層層推進，實現知識體系的建構與升華。
板書設計：

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