4.1《算法及其特征》教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析：本節(jié)課選自高中信息技術(shù)教科版必修1：數(shù)據(jù)與計(jì)算第四章第一節(jié)的內(nèi)容。通過典型應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生能夠從實(shí)際問題出發(fā)，設(shè)計(jì)解決問題的方法即算法。通過分析問題設(shè)計(jì)算法編碼實(shí)現(xiàn)測試運(yùn)行四個(gè)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生利用算法的思想解決問題的能力，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，為今后利用計(jì)算機(jī)解決現(xiàn)實(shí)問題提供支持。學(xué)情分析：本節(jié)課的授課對象為高一年級學(xué)生。通過前面三章的學(xué)習(xí)，學(xué)生對數(shù)據(jù)與Python語法已經(jīng)有一定的理解，具備使用Python編寫代碼的基礎(chǔ)，但是根據(jù)問題情境設(shè)計(jì)算法，以及對問題進(jìn)行分析與轉(zhuǎn)化還是欠缺的。所以課堂設(shè)計(jì)中要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在問題探究與解決中理解算法的概念和實(shí)現(xiàn)方法，在理解算法的基礎(chǔ)上掌握算法幾大特征?！窠虒W(xué)目標(biāo)1.知識與技能目標(biāo)：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(biāo)：能夠運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆绞矫枋鏊惴?；會使用python語言實(shí)現(xiàn)簡單算法，解決問題3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：在活動探究中培養(yǎng)學(xué)生分析問題、轉(zhuǎn)化問題、解決問題的思維過程，強(qiáng)化總結(jié)概括能力?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】能夠分析問題，設(shè)計(jì)解決問題的算法，并用恰當(dāng)?shù)姆椒枋鏊惴??！窘虒W(xué)難點(diǎn)】了解枚舉法的含義，能夠基于計(jì)算機(jī)解決問題的一般過程使用枚舉法解決相關(guān)問題。教學(xué)準(zhǔn)備：1.硬件環(huán)境：網(wǎng)絡(luò)機(jī)房。2.軟件環(huán)境：python、畫程等工具。3.教學(xué)資源：PPT課件、python半成品程序。建議課時(shí)：1課時(shí)(45min)教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖知識點(diǎn)復(fù)習(xí)（3min）通過兩個(gè)程序語句復(fù)習(xí)這節(jié)課需要用到的知識點(diǎn)。for循環(huán)的格式和執(zhí)行過程。range()函數(shù)的特點(diǎn)及使用方法。思考程序運(yùn)行結(jié)果，回憶for循環(huán)及range()函數(shù)的特征及使用方法。通過知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)，讓學(xué)生快速回憶for循環(huán)結(jié)構(gòu)及range()函數(shù)相關(guān)知識點(diǎn)，以支撐后面的教學(xué)環(huán)節(jié)。情境導(dǎo)入（5min）以“人鬼過河”游戲?qū)胝n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(yàn)“人鬼過河”游戲，領(lǐng)會算法的概念。通過游戲體驗(yàn)導(dǎo)入課堂，能夠有效吸引學(xué)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(shù)學(xué)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(xué)生理解抽象概念，便于知識結(jié)構(gòu)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(shù)”為案例，通過提問，引導(dǎo)學(xué)生利用基于算法的思想分析問題。2.設(shè)計(jì)算法總結(jié)設(shè)計(jì)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(gè)三位數(shù)ABC的各個(gè)數(shù)位以及判斷它是否是個(gè)水仙花數(shù)。回憶設(shè)計(jì)算法的幾種方法。圖文結(jié)合，讓學(xué)生能夠根據(jù)已知條件對問題進(jìn)行逐步分析，進(jìn)而解決問題?；顒?(5min)使用畫程軟件將流程圖補(bǔ)充完整。補(bǔ)充流程圖，判斷一個(gè)數(shù)是否是水仙花數(shù)。利用畫程軟件補(bǔ)充流程圖?；顒芋w驗(yàn)中掌握利用流程圖設(shè)計(jì)算法的過程，能夠根據(jù)問題設(shè)計(jì)符合要求的流程圖結(jié)構(gòu)。作品展示(2min)隨機(jī)抽取一個(gè)學(xué)生的作品，尋找學(xué)生作品中是否存在錯(cuò)誤點(diǎn)，并分析根據(jù)流程圖設(shè)計(jì)算法的過程。觀看其他學(xué)生的流程圖，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤點(diǎn)，體會流程圖的制作過程。對比其他同學(xué)的作品，有利于吸引學(xué)生的注意力，提高課堂活動完成度?；顒?(3min)將python半成品程序補(bǔ)充完整，判斷一個(gè)三位數(shù)是否是水仙花數(shù)。請同學(xué)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(shù)的水仙花數(shù)，但我們設(shè)計(jì)的程序每次只能判斷一個(gè)數(shù)，如何改進(jìn)？根據(jù)流程圖，觀察演示過程，并思考如何改進(jìn)程序。通過程序補(bǔ)充，體會python編程工具解決問題的方法，形成根據(jù)設(shè)計(jì)的算法編寫程序的思維過程。通過提問，引發(fā)學(xué)生思考，為后面引出循環(huán)結(jié)構(gòu)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(jìn)行分析：1.三位數(shù)的范圍：2.使用什么結(jié)構(gòu)遍歷所有的三位數(shù)學(xué)生通過思考很容易得出三位數(shù)的范圍是10099;利用for循環(huán)結(jié)構(gòu)能夠遍歷所有的三位數(shù)。循序漸進(jìn)地引出問題，讓學(xué)生學(xué)會利用計(jì)算機(jī)的思維方法分析問題，形成解決問題的方案，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。活動3(5min)改寫活動二的程序，找出三位數(shù)里面的所有水仙花數(shù)。展示利用流程圖設(shè)計(jì)的算法，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)程序。根據(jù)分析過程及流程圖，利用for循環(huán)改寫活動二，找出三位數(shù)里面的所有水仙花數(shù)。改善程序，進(jìn)一步鞏固學(xué)生分析問題設(shè)計(jì)算法編碼實(shí)現(xiàn)測試運(yùn)行的計(jì)算機(jī)解決問題的過程。知識講解4(5min)枚舉算法：通過“水仙花數(shù)”案例，引出枚舉算法的概念，并引導(dǎo)學(xué)生思考生活中的枚舉算法，總結(jié)枚舉算法在解決問題過程中的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)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(jié)歸納枚舉算法的優(yōu)缺點(diǎn)。圍繞項(xiàng)目體驗(yàn)過程總結(jié)歸納枚舉算法的概念、特點(diǎn)，以生活中的案例進(jìn)行類比，有利于學(xué)生知識點(diǎn)的遷移與建構(gòu)。共同探究(5min)根據(jù)活動2和活動3設(shè)計(jì)的程序，師生共同總結(jié)歸納算法的五大特征：輸入：0個(gè)或者多個(gè)；輸出：1個(gè)或者多個(gè)；可行性、確切性、有窮性。根據(jù)具體的案例對算法的五個(gè)特征進(jìn)行分析，有利于學(xué)生理解抽象概念，總結(jié)歸納