算法的概念及描述和算法的控制結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)目標(biāo)算法的概念及描述和算法的控制結(jié)構(gòu)教材內(nèi)容：2.3用算法解決問題的過程適應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)：1.6從生活實(shí)例出發(fā)，概述算法的概念與特征，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)拿枋龇椒ê涂刂平Y(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單算法。教學(xué)目標(biāo)：●初步掌握從實(shí)際項(xiàng)目中界定問題、對(duì)問題進(jìn)行抽象與建模的方法?！衲芑趩栴}求解模型，分析計(jì)算過程中的數(shù)據(jù)、運(yùn)算特點(diǎn)，針對(duì)求解目標(biāo)開展算法設(shè)計(jì)。●能根據(jù)問題求解過程中數(shù)據(jù)和運(yùn)算的特點(diǎn)，選擇合適的控制結(jié)構(gòu)來正確地設(shè)計(jì)、描述算法。指向的核心素養(yǎng)：●信息意識(shí)：能夠根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動(dòng)地尋求恰當(dāng)?shù)姆绞将@取與處理信息?！裼?jì)算思維：針對(duì)給定的任務(wù)進(jìn)行需求分析，明確需要解決的關(guān)鍵問題；能提取問題的基本特征，進(jìn)行抽象處理，并用形式化的方法表述問題。學(xué)習(xí)環(huán)境：有教學(xué)控制軟件的多媒體機(jī)房，裝有MS軟件和班級(jí)討論區(qū)。建議課時(shí)：1課時(shí)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)過程設(shè)計(jì)意圖情境導(dǎo)入在PPT上展示多個(gè)常見手機(jī)計(jì)步器APP的LOGO圖片，和學(xué)生一起玩“猜猜我是誰”游戲，看學(xué)生能認(rèn)出幾個(gè)APP，從而說明現(xiàn)在手機(jī)計(jì)步器軟件變得越來越流行了，人們可以不用另外購(gòu)買計(jì)步器，通過手機(jī)軟件就可以進(jìn)行計(jì)步，平時(shí)運(yùn)動(dòng)起來很方便，一邊手機(jī)聽歌，一邊計(jì)步。由于競(jìng)爭(zhēng)激烈，現(xiàn)在的手機(jī)計(jì)步器APP不僅具有計(jì)步功能，還設(shè)置了各種獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制來鼓勵(lì)用戶多運(yùn)動(dòng)，多使用APP。今天我們就來研究“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”APP的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，并為此設(shè)計(jì)相關(guān)算法。通過展示漂亮的LOGO圖片和簡(jiǎn)單的游戲，引起學(xué)生的注意，認(rèn)識(shí)到手機(jī)計(jì)步器APP的優(yōu)點(diǎn)和流行程度，從而激發(fā)學(xué)生解決“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”算法問題的興趣。學(xué)生活動(dòng)（1）教師在PPT上展示“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”APP系統(tǒng)界面和獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)則，并給出項(xiàng)目任務(wù)：根據(jù)學(xué)生每天走路的步數(shù)，統(tǒng)計(jì)n天過去以后，該用戶總共領(lǐng)取的獎(jiǎng)金總數(shù)。抽象與建模請(qǐng)學(xué)生分步驟思考以下問題：提煉核心要素（1）本問題的已知數(shù)據(jù)有哪些？走路的總天數(shù)，每天走路的步數(shù)，每天是否成功領(lǐng)取前一天獎(jiǎng)金的標(biāo)記。（2）如何存儲(chǔ)這些已知數(shù)據(jù)？使用變量n表示總天數(shù)，變量Xi表示第i天走路的步數(shù)，變量Fi表示第i天是否成功領(lǐng)取前一天獎(jiǎng)金，1和0分別表示成功領(lǐng)取和未領(lǐng)取。（3）本問題的求解目標(biāo)是什么？統(tǒng)計(jì)n天過去以后，該用戶總共領(lǐng)取的獎(jiǎng)金總數(shù)，可以用變量total表示。建立計(jì)算模型（1）如何計(jì)算第i天的獎(jiǎng)金Si？第i天領(lǐng)取的獎(jiǎng)金與前一天走路的步數(shù)有關(guān)，也與連續(xù)成功領(lǐng)獎(jiǎng)的天數(shù)有關(guān)。每天走路的前1000步獎(jiǎng)勵(lì)0.3金，之后每2000步獎(jiǎng)勵(lì)0.1金(不足2000步?jīng)]有獎(jiǎng)勵(lì))，每天最高獎(jiǎng)勵(lì)不超過3金。使用數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫成：如果連續(xù)3天領(lǐng)獎(jiǎng)成功,從第4天起走路獎(jiǎng)金翻1倍(乘以2),每天最高獎(jiǎng)勵(lì)不超過6金。使用數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫成：（2）如何計(jì)算n天過去以后，該用戶總共領(lǐng)取的獎(jiǎng)金總數(shù)？根據(jù)n組數(shù)據(jù)，累計(jì)每天的獎(jiǎng)金Si。使用數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫成：說明：為驗(yàn)證模型的正確性，可提供少量測(cè)試數(shù)據(jù)代入模型，計(jì)算結(jié)果。通過引導(dǎo)學(xué)生按步驟分析問題，體驗(yàn)提煉核心要素和建立計(jì)算模型的過程，掌握獲取已知條件和求解目標(biāo)的方法，學(xué)會(huì)使用數(shù)學(xué)表達(dá)式來建立計(jì)算模型，逐步培養(yǎng)抽象與建模的能力。通過代入測(cè)試數(shù)據(jù)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)計(jì)算模型的理解，以便設(shè)計(jì)出正確的算法。學(xué)生活動(dòng)（2）設(shè)計(jì)算法有了計(jì)算模型后，就可以遵循算法的特征，圍繞算法的要素設(shè)計(jì)算法。請(qǐng)學(xué)生分步驟思考以下問題：1.對(duì)數(shù)據(jù)處理的過程一般分為哪幾個(gè)步驟？=1\*GB3①輸入數(shù)據(jù)。=2\*GB3②處理數(shù)據(jù)。=3\*GB3③輸出處理結(jié)果。2.本問題的輸入數(shù)據(jù)有哪些？本問題需要輸入的數(shù)據(jù)有走路的總天數(shù)n以及n組Xi和Fi的值。3.可以使用哪種算法控制結(jié)構(gòu)來處理這些輸入的數(shù)據(jù)？因?yàn)槊刻焯幚頂?shù)據(jù)的規(guī)律是相同的，所以可以使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來處理數(shù)據(jù)，每執(zhí)行一次循環(huán)體就是處理一天的數(shù)據(jù)。4.如何使用自然語言來描述上述算法？詳細(xì)算法參見教材內(nèi)容。先給出處理數(shù)據(jù)算法的一般過程，再對(duì)具體的步驟分別提問，引導(dǎo)學(xué)生感受到“自頂向下、逐步求精”結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想的重要性。鼓勵(lì)學(xué)生使用不同于教材的方法來設(shè)計(jì)算法，培養(yǎng)學(xué)生使用自然語言將計(jì)算模型轉(zhuǎn)化成算法的能力，增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維。學(xué)生活動(dòng)（3）描述算法請(qǐng)學(xué)生使用流程圖描述算法。詳細(xì)算法參見教材內(nèi)容。思考與練習(xí)：上述算法中，“按照獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)則第1條計(jì)算獎(jiǎng)金t”在兩個(gè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)，請(qǐng)根據(jù)算法功能完成下列練習(xí)。(1)改進(jìn)算法，使得算法中只有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)“按照獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)則第1條計(jì)算獎(jiǎng)金t”。(2)請(qǐng)進(jìn)一步細(xì)化原算法中的“按照獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)則第1條計(jì)算獎(jiǎng)金t”，并用流程圖進(jìn)行描述。流程圖是描述算法的一種重要方法，教師要引導(dǎo)學(xué)生理解流程圖的特征和不同算法控制結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的流程圖樣式，并通過適度的練習(xí)熟練掌握流程圖的畫法。思考與練習(xí)的設(shè)計(jì)，一是為了進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生深入探究教材呈現(xiàn)的算法，二是幫助學(xué)生初步感受解決同一個(gè)問題時(shí)算法的多樣性，為今后實(shí)際設(shè)計(jì)算法、對(duì)算法進(jìn)行迭代而積累認(rèn)知。課堂小結(jié)總結(jié)用算法解決問題的過程：1.抽象與建模；2.設(shè)計(jì)算法；3.描述算法。通過對(duì)“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”APP的獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)的分析，學(xué)生體驗(yàn)了使用算法解決實(shí)際問題的過程，在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生提煉出其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并形成思維導(dǎo)圖，以便學(xué)生面對(duì)實(shí)際問題時(shí)能進(jìn)行抽象思維，用理論指導(dǎo)實(shí)踐。作業(yè)布置基礎(chǔ)作業(yè)（面向所有學(xué)生）：思考教材“鞏固與提高”中4個(gè)問題。提升作業(yè)（面向?qū)W有余力學(xué)生）：模仿教材中“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”APP獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)，設(shè)置一個(gè)“早起簽到”積分獎(jiǎng)勵(lì)算法，并用自然語言或流程圖描述算法。課后作業(yè)是課堂學(xué)習(xí)的延伸，是鞏固和升華知識(shí)點(diǎn)的有效途徑。根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和能力設(shè)置不同難度的作業(yè)，以滿足不同層次的學(xué)生需求。教學(xué)設(shè)計(jì)思路通過展示漂亮的LOGO圖片和簡(jiǎn)單的游戲，引起學(xué)生的注意，認(rèn)識(shí)到手機(jī)計(jì)步器APP的優(yōu)點(diǎn)和流行程度，從而激發(fā)學(xué)生解決“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”算法問題的興趣。學(xué)生已經(jīng)通過前面幾節(jié)課感受了從問題到算法的一般思維過程及方法，初步體驗(yàn)了在現(xiàn)實(shí)情境中界定問題、總結(jié)規(guī)律、抽象算法的思維過程，但是還未上升到理論高度，需要通過研究更為復(fù)雜的問題來提升抽象與建模的能力。教材提供的“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”算法問題難度適當(dāng)，講解清晰，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過按步驟分析問題，體驗(yàn)提煉核心要素和建立計(jì)算模型的過程，掌握獲取已知條件和求解目標(biāo)的方法，學(xué)會(huì)使用數(shù)學(xué)表達(dá)式來建立計(jì)算模型，逐步培養(yǎng)抽象與建模的能力。在設(shè)計(jì)算法時(shí)，先給出處理數(shù)據(jù)算法的一般過程，再對(duì)具體的步驟分別提問，引導(dǎo)學(xué)生感受到“自頂向下、從粗到細(xì)”結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想的重要性。流程圖是描述算法的一種重要方法，教師要引導(dǎo)學(xué)生理解流程圖的特征和不同算法控制結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的流程圖樣式，并通過適度的練習(xí)熟練掌握流程圖的畫法。搞清楚教材提供的流程圖以后，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)原算法進(jìn)行改進(jìn)和進(jìn)一步細(xì)化，并用流程圖描述，幫助學(xué)生感受解決同一個(gè)問題時(shí)算法的多樣性，為今后實(shí)際設(shè)計(jì)算法、對(duì)算法進(jìn)行迭代而積累認(rèn)知。通過對(duì)“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”APP的獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)的分析，學(xué)生體驗(yàn)了使用算法解決實(shí)際問題的過程，在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生提煉出其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并形成思維導(dǎo)圖，以便學(xué)生面對(duì)實(shí)際問題時(shí)能進(jìn)行抽象思維，用理論指導(dǎo)實(shí)踐。針對(duì)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的設(shè)計(jì)考慮本條例各個(gè)核心素養(yǎng)的具體落點(diǎn)分析如下：信息意識(shí)：落點(diǎn)在“能夠根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動(dòng)地尋求恰當(dāng)?shù)姆绞将@取與處理信息”。本節(jié)課分析的“動(dòng)動(dòng)有獎(jiǎng)”APP項(xiàng)目難度較大，背景信息復(fù)雜繁瑣，需要學(xué)生認(rèn)真閱讀材料，并從中提取有效信息，明確問題的已知數(shù)據(jù)和求解目標(biāo)，并找出二者的關(guān)系，建立計(jì)算模型，以便設(shè)計(jì)算法。分析完教材提供的案例以后，學(xué)生還要在老師的引導(dǎo)下總結(jié)規(guī)律，提煉出用算法解決問題的一般過程，這對(duì)學(xué)生主動(dòng)獲取和處理信息的能力要求較高，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和習(xí)慣。計(jì)算思維：落點(diǎn)在“針對(duì)給定的任務(wù)進(jìn)行需求分析，明確需要解決的關(guān)鍵問題；能提取問題的基本特征，進(jìn)行抽象處理，并用形式化的方法表述問題”。本條例提供的項(xiàng)目實(shí)例較為復(fù)雜，可以對(duì)解題過程進(jìn)行分解，逐層細(xì)化，深入分析每個(gè)步驟的各個(gè)細(xì)節(jié)問題。要回答這些問題，需要學(xué)生綜合運(yùn)用之前學(xué)習(xí)的算法特征和描述方法，提煉問題的核心要素，進(jìn)行抽象與建模，使用自然語言和流程圖等方法來描述算法。在熟悉了教材提供的算法及其流程圖后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考如何改進(jìn)算法和對(duì)算法進(jìn)一步細(xì)化，并對(duì)流程圖進(jìn)行改進(jìn)，幫助學(xué)生感受解決同一個(gè)問題時(shí)算法的多樣性，為今后實(shí)際設(shè)計(jì)算法、對(duì)算法進(jìn)行迭代而積累認(rèn)知。通過分析和思考實(shí)際項(xiàng)目各階段不同的問題，體驗(yàn)使用算法解決問題