資源簡介

(共37張PPT)
第7單元 第5課
分享交流
（黔教版）五年級
下
1
核心素養目標
3
新知講解
5
拓展延伸
7
板書設計
2
新知導入
4
課堂練習
6
課堂總結
課后作業
8
01
核心素養目標
信息意識
計算思維
數字化學習與創新
信息社會責任
在垃圾分類的過程中，要確保系統在處理數據時不產生偏見、不侵犯用戶隱私，并讓系統的決策過程透明、可解釋，避免技術濫用。
通過數字化手段學習垃圾分類的相關知識，如使用數據分析軟件、編程語言（如Python）來實現垃圾分類系統的設計與優化。
能夠利用計算機算法來處理和優化垃圾分類的過程，優化垃圾處理方案等。
具備通過智能算法高效地分類垃圾、優化資源的利用意識，認識到信息技術在垃圾分類系統中提升效率、減少資源浪費的作用。
02
新知導入
活動背景
我們小組還對垃圾類型查詢算法做了一些改進。
我們小組在算法實現和驗證過程中遇到了一些新問題，但我們還是順利完成了任務。
02
新知導入
活動背景
經歷過用簡單算法解決問題的過程后，我們要及時總結整個過程中的做法、遇到的問題以及解決方案等，這樣能夠幫助自己今后更好地解決問題。
這些都是難得的經驗，和大家分享一下吧。
02
新知導入
03
新知講解
活動：總結算法設計與實現過程
1.分析本單元算法設計與實現的過程，嘗試用流程圖描述該過程與步驟。
2.總結算法設計與實現過程中的經驗，并進行分類整理。
算法設計的經驗：
在設計垃圾分類系統時，首先要明確分類的標準和目標，收集相關數據，包括垃圾的種類、特征和分類標準，以便為算法提供支持。
算法描述的經驗：
使用偽代碼或流程圖：清晰地描述算法的步驟，確保邏輯清晰，便于團隊成員理解。
03
新知講解
算法驗證的經驗：
測試用例設計：設計多種測試用例，包括邊界情況和異常情況，確保算法在各種情況下都能正常工作。
交叉驗證：使用不同的數據集進行驗證，確保算法的正確性。
算法優化的經驗：
復雜度分析：分析算法的時間復雜度和空間復雜度，尋找優化的空間。
迭代改進：根據測試結果不斷調整和優化算法，提升分類準確率和效率。
03
新知講解
3.根據自己和小組其他成員在算法設計與實現過程中的表現，填寫表7-5-1。
組員: 小梅、小華、小圓、小周
注:1-完全不符合;2-不符合;3-一般;4-比較符合;5-完全符合。
03
新知講解
活動：展示與交流
1.你認為可以從哪些方面評價“利用算法解決問題” 填寫表7-5-2，對各組展示效果進行評價。
表7-5-2 小組展示評價表
注:1-完全不符合;2-不符合;3-一般;4-比較符合;5-完全符合。
03
新知講解
2.用適當的方式呈現自己的算法，分享算法設計與實現的經驗。
3.聽取其他同學對自己所設計算法的建議，參考圖7-5-1，提出自己的算法優化方案。
圖 7-5-1 算法優化計劃
03
新知講解
完成算法后，回顧與總結整個算法設計的過程是非常重要的。我們可以通過口頭報告、電子海報等形式，向大家展示算法設計成果，分享算法設計與實現的經驗。通過回顧與反思，提升自己利用算法解決問題的能力。
04
課堂練習
一、選擇題
1、垃圾分類系統中，以下哪種數據結構最適合存儲分類標準？
A. 數組 B. 鏈表
C. 哈希表 D. 樹
2、在垃圾分類的算法優化中，哪項技術有助于提高分類的準確性？
A. 增強學習 B. 數據清洗
C. 數據增強 D. 數據傳輸
3、優化垃圾分類系統的算法時，哪種方法不適合用于小樣本數據？
A. 決策樹 B. K近鄰算法 C. 神經網絡 D. 邏輯回歸
C
B
C
04
課堂練習
二、判斷題
1、優化算法的主要目標是提高分類的準確率和效率。 （ ）
2、垃圾分類系統的算法不需要考慮用戶的反饋。 （ ）
3、垃圾分類系統的用戶界面設計對分類結果的準確性沒有直接影響。（ ）
4、算法優化只能通過修改模型的結構來完成，無法通過調整數據預處理方法來提高性能。（ ）
5、數據增強可以通過生成新的訓練數據來提高垃圾分類模型的泛化能力。（ ）
√
X
√
X
√
04
課堂練習
三、操作題
使用機器學習庫（如scikit-learn），訓練一個模型來識別垃圾圖像，并評估其準確率。
05
拓展延伸
優化算法的不同方法
優化算法不僅僅是通過調參來提高模型的準確性，還包括選擇合適的特征，清理無關特征，選擇適當的訓練集等。垃圾分類系統的性能也取決于特征工程，即從輸入數據中提取出有用的特征。
05
拓展延伸
數據預處理的重要性
數據清洗、特征提取和數據增強在提高垃圾分類算法性能中的作用。
數據清洗：指清除數據中的噪聲和錯誤數據，使得算法能夠獲得更高質量的輸入。
垃圾分類的輸入數據可能來自不同的傳感器或攝像頭，因而噪聲和不一致性會影響分類性能。數據清洗可以幫助消除這些不一致，提升模型的準確性。
05
拓展延伸
數據預處理的重要性
特征提取：特征提取是將原始數據轉化為有意義的信息。在垃圾分類中，特征可以是圖像的顏色、紋理、形狀等。良好的特征提取方法能夠顯著提升模型性能，因為它確保模型可以利用最有區分度的信息進行分類。
數據增強：是一種通過創建新的訓練樣本來提高模型泛化能力的方法。比如，通過旋轉、翻轉或改變圖像的亮度等方式，生成新的數據樣本，幫助模型更好地處理不同情況下的垃圾數據。這種方法對于小數據集尤為重要，可以有效防止過擬合。
05
拓展延伸
用戶體驗與算法設計
如何通過用戶界面設計和用戶體驗優化，提高垃圾分類系統的使用率。
簡潔的界面設計：用戶界面應簡潔直觀，讓用戶可以迅速理解如何使用系統。簡化操作流程，減少不必要的復雜性，讓用戶易于上手。
實時反饋：提供即時反饋，尤其是分類結果可以及時展示，并且用戶能夠看到分類是否正確。通過反饋機制可以增加用戶的信任感和參與度。
05
拓展延伸
用戶體驗與算法設計
引導功能：對于新用戶，系統可以提供教程或引導功能，幫助用戶了解如何進行垃圾分類，進而提高使用率。
多平臺支持：為了滿足不同用戶的需求，垃圾分類系統可以提供移動端與PC端的支持，讓用戶可以根據自己的需要選擇最方便的設備。
06
小結與評價
單元拓展
熟悉了利用計算機解決問題的一般過程，相信你能更好地利用算法解決問題。你想挑戰下面的哪個任務 試試你的本領吧。
06
小結與評價
任務一
閱讀下列流程圖,想一想該算法解決了什么問題。根據流程圖嘗試編程實現該算法。
這個流程圖描述了一個簡單的加法練習程序，目的是通過隨機生成加法題目來測試用戶的計算能力，并記錄用戶的得分。
06
小結與評價
任務二
在下圖所示的環形賽道或復雜賽道中，嘗試設計算法，讓汽車沿著賽道自動行駛。
環形賽道
復雜賽道
06
小結與評價
任務三
閏年是為了彌補因人為歷法規定造成的年度天數與地球實際公轉周期的時間差而設立的。判斷一個年份是否為閏年的方法如下：
1.年份如果能被4整除，但不能被100整除，則該年為閏年；
2.年份如果能被 400 整除，則該年也是閏年。參考下圖，嘗試用流程圖將判斷閏年的算法描述出來。
06
閏年判斷算法流程圖
小結與評價
判斷年份
不是閏年，結束
是否能被4整除
判斷年份是否能被100整除
是閏年，結束
判斷年份是否能被 400整除
不是閏年，結束
是閏年，結束
06
小結與評價
單元閱讀
利用算法設置紅綠燈時間
設置紅綠燈時間時，需要考慮路口的人流量、車流量情況。以往紅綠燈時間的設置，是利用感應線圈檢測出車流數據，然后人工進行時長的設置但這樣比較耗費人力。如今，城市交通可以利用攝像頭進行視頻圖像采集獲取機動車數量、道路擁堵情況等實時數據，從而設置合適的通行方案。借助計算機算法，道路的通行效率大大提升，擁堵問題得到緩解。
06
小結與評價
單元評價
本單元我們經歷了利用算法解決問題的過程，設計了垃圾類型查詢及擬投放垃圾的算法，編寫程序，對算法進行了改進和優化，從而解決垃圾分類問題。在學習過程中，你有哪些收獲呢 表現得怎么樣 ……請就本單元學習做出評價!
06
小結與評價
單元練習
1、利用算法解決問題的基本過程如下，請進行合理排序：
(1)反思改進;(2)設計方案;(3)用編程實現算法:(4)算法設計與描述;(5)交流分享
(4) 算法設計與描述、 (2) 設計方案、(3) 用編程實現算法、 (1) 反思改進、(5) 交流分享
06
小結與評價
單元練習
2、說說你的發現與思考。生活中很多問題的解決都離不開算法設計。在算法設計中，需要注意哪些方面呢 請說一說各自的想法。
問題定義：清晰的問題定義是成功的關鍵，確保算法目標明確。
數據質量：高質量的數據是算法有效性的基礎，數據的準確性和完整性直接影響結果。
可擴展性：設計時考慮未來的擴展需求，確保算法能夠適應新的數據和需求變化。
06
小結與評價
單元練習
2、說說你的發現與思考。生活中很多問題的解決都離不開算法設計。在算法設計中，需要注意哪些方面呢 請說一說各自的想法。
用戶反饋：算法設計應考慮用戶的實際需求和反饋，持續改進算法以提高用戶滿意度。
性能與效率：在保證準確率的同時，優化算法的執行效率，尤其是在處理大規模數據時。
06
小結與評價
學習評價
請從合理確定問題、設計并描述算法、編程驗證算法、呈現研究過程與結果、形成環保觀念及小組合作等方面，評價本單元的學習表現。
通過本單元的學習，我能夠明確垃圾分類系統的需求，設定問題，并根據問題設計合適的算法來解決并設計合理的垃圾分類算法，并且清晰地描述算法的實現步驟，并驗證其效果，確保算法的準確性和穩定性。 再對結果進行詳細分析，提出優化方案。在過程中不僅提升了算法設計和編程能力，還增強了環保意識，并通過小組合作實現了更好的成果。
06
小結與評價
單元總結
本單元我們以垃圾分類為背景，調查分析需要解決的問題，設計垃圾類型查詢及模擬扔垃圾算法，編寫程序驗證算法并對算法進行了優化。在學習過程中，我們經歷了明確問題、設計算法、驗證算法、優化算法、分享交流的過程，提高了用設計算法解決實際問題的能力，增強了社會責任感。
06
課堂總結
1
引入新知內容
分享交流
2
總結算法設計與實現過程
3
完成課堂練習
4
進行相關知識拓展
1
2
3
4
4
完成單元總結內容
5
07
板書設計
分享交流
1、進行新知引入
2、總結算法設計與實現過程
3、完成課堂練習
4、進行知識拓展
5、完成單元總結內容
課后作業。
1、完成活動總結。
2、撰寫一篇關于垃圾分類算法的調研報告。
08
課后作業
1、針對已有的垃圾分類算法，進行活動總結并交流分享。
2、閱讀相關文獻，撰寫一篇關于垃圾分類算法的調研報告，重點分析現有算法的優缺點。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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