資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 信息技術 年級 高一 學期 春季
課題 從洗衣流程認識算法
教科書 書 名：普通高中信息技術 必修1 數據與計算 教材 出版社：上海科技教育出版社
教學目標
1.從生活實例出發認識算法。 2.通過對洗衣機洗衣模式的觀察、分析，理解算法的特征。 3.通過對解決同一問題的兩種算法的比較，感受好的算法的重要性，了解算法評價指標。
教學重難點
教學重點： 1.認識算法的概念。 2.認識算法的特征。 教學難點： 1.描述算法的過程中，體現算法的特征。 2.對算法評價指標的理解。
教學流程
教學過程
一、項目導入： 洗衣機被譽為人類歷史上100個最偉大的發明之一。它模擬人工洗衣的過程，自動執行洗衣流程。它的發明將人類從繁重的洗衣勞動中解放出來。那么洗衣機為什么如此的神奇呢？這都源于算法。 【設計意圖】引出本節課內容。 二、項目主題： 以“描述洗衣機的洗衣流程”為項目主題，探究其自動化背后的算法思想。 通過對手工洗衣步驟的總結和洗衣機洗衣流程的觀察，認識算法及其特征。 【設計意圖】明確本節課的學習目標 三、項目活動： 活動一：描述手工洗衣步驟 請同學們結合生活經驗。說一說，手工洗衣服經過的步驟。 生：根據生活經驗描述手工洗衣過程 師：總結手工洗衣步驟。浸泡——搓洗——漂洗——擰干 四步手工洗衣流程 把這四個步驟看做是解決手工洗衣問題的算法。 那什么是算法呢？ 【知識點一：認識算法】 廣義的講，算法就是在有限步驟內解決某一問題所使用的方法。 算法是對問題解決的過程中“做什么”和“怎么做”的具體步驟的描述。 舉例說明認識生活中的算法、計算機能識別的算法。 總結：算法是今天計算機幫助人做事的基礎。 【小貼士】通過小視頻認識單片機，了解單片機的工作原理。了解單片機與洗衣機、洗衣機算法之間的關系。 【設計意圖】從生活體驗出發，認識生活中的算法，學習算法概念的相關相關知識，認識計算機能識別的算法，理解算法是計算機幫助人類做事的基礎。 活動二：探究洗衣機的洗衣算法 請仔細觀察，認真思考。該圖是在“快洗”模式下某洗衣機的洗衣算法嗎？為什么？ 學生依據算法概念，結合生活實際，說出該圖不是算法的原因——其每一個步驟都沒有描述清楚，洗衣機的可以明確執行的細節。 機器能執行的算法，必須滿足五個特征。 【知識點二：算法的特征】 實例法講授算法的特征， 1.有窮性。 算法必須由有限個步驟組成，并在有限的時間內能夠實現。 2.確定性。 算法中的每一個步驟都應該是確定的，沒有歧義的語句。 3.可行性。 可行性是指算法中的每一個步驟都可以被計算機執行，并且得到確定的結果。 4.有零個或多個輸入。算法在執行時要從外部獲取的數據，可以是多個也可以是零個。 5.有一個或多個輸出。輸出是算法執行的結果，是按照算法對數據進行處理所得到的結果。與輸入不同，輸出至少要有一個，沒有輸出的算法是沒有意義的。 再次分析該圖特征，強化對特征的理解。 問：觀察（動圖）洗衣機的“洗滌”狀態。說一說，在“快洗”模式下，以下四個步驟是第二步“洗滌”操作的算法嗎？它符合算法的特征嗎？ 學生依據算法特征，進行分析，得出其是算法的結論。 【設計目的】分析洗衣機快洗模式的流程圖是否為洗衣機的洗衣算法，引出算法特征的學習。再次分析快洗模式流程圖特征，強化對特征的理解。接著觀察洗衣機洗滌狀態動圖，分析給出的四步“洗滌”操作是否是洗衣機的洗滌操作算法？學生依據算法的特征，得出其是算法的結論。為活動三，提供描述樣例。 活動三：描述洗衣機的洗衣算法 請同學們認真觀看，某洗衣機“單洗滌”模式的工作模擬動畫，嘗試描述其洗衣算法。在算法描述的過程中，注意如何體現算法的特征。（說明：啟動前默認已手動添加洗衣液）提示：該視頻可以反復觀看。 學生算法展示。 學生算法描述①點擊啟動按鈕⑥電動機正轉5秒 停止2秒 電動機反轉5秒②開始進水⑦停止2秒 電動機反轉5秒 停止2秒③到達傳感器水位⑧電動機反轉5秒 停止2秒 報警洗衣結束④停止進水⑨停止2秒 電動機正轉5秒⑤停止2秒⑩電動機正轉5秒 停止2秒
分析該算法描述是否符合算法特征？ 修改算法 ①點擊啟動按鈕⑦停止2秒 停止2秒②入水閥門打開，開始進水⑧電動機反轉5秒 電動機正轉5秒③到達傳感器水位⑨停止2秒 停止2秒④入水閥門關閉，停止進水⑩電動機正轉5秒 電動機反轉5秒⑤停止2秒 停止2秒 停止2秒⑥電動機正轉5秒 電動機反轉5秒 蜂鳴器開啟鳴叫3秒結束
【設計意圖】通過觀察“單洗滌”模式的模擬動畫，描述其算法，內化對算法概念與特征的理解，突破本節課重點，難點1。 還能用更少的步驟來描述這個算法嗎？ 請觀察第6到17步有什么規律？ 與學生共同分析算法，優化算法步驟。 算法二①點擊啟動按鈕⑥洗滌次數初始值為0⑨停止2秒②入水閥門打開，開始進水⑦判斷洗滌次數是否小于3， 執行步驟⑧， 否則執行步驟 ⑩電動機反轉5秒③到達傳感器水位 停止2秒④關閉入水閥門，停止進水 洗滌次數+1，返回⑦⑤停止2秒⑧電動機正轉5秒 蜂鳴器開啟鳴叫3秒結束
3.算法比較 思考：若增加“洗滌”操作步驟，令其執行10次，哪一種算法更容易修改？ 【知識點三：算法的評價】 解決同一個問題算法可以有多種。 列舉實例，介紹算法評價指標 （1）可讀性：一個好的算法應當是可讀的、理解的，方便被人分析、修改和使用。 （2）正確性：一個好的算法。算法首先是正確的，即對任意一組輸入，包括合理與不合理的輸入，總能得到預期的輸出。 （3）高效性：好的算法應該具備時間效率高和存儲量低的特點。 例子：分組監測法，提高新冠篩查效率案例。 思考：若感染人數較多，這個算法還適用嗎？ 小結：同一問題的解決辦法可以有多種，考慮問題要全面，要根據具問題的具體情況選擇合適的算法。 【設計意圖】引發學生思考，發現算法優化的好處，引出算法的評價指標。通過案例列舉及思考，突破難點2，進一步提升對算法解決問題的認識。 四、課程小結 項 目 任 務活 動知識鏈接通過對手工洗衣步驟的總結和洗衣機洗衣流程的觀察、描述，認識算法及其特征。活動一：描述手工洗衣步驟 活動二：探究洗衣機的洗衣算法 活動三：描述洗衣機的洗衣算法認識算法 算法的特征 算法的評價
【設計意圖】通過表格的方式，回顧梳理本節課學習內容，提出希望。 五、課后作業 尋找生活中的算法，試著去描述它，描述的過程中考慮算法的特征。

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