《枚舉算法的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)基本信息（一）實(shí)驗(yàn)教材本節(jié)課選自人教/中圖版高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第二章基于枚舉算法的問(wèn)題解決。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容它既是程序三大基本結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用與提升，也為后續(xù)深入學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)做好鋪墊。本節(jié)課通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，探究枚舉算法的基本思想與設(shè)計(jì)流程，掌握枚舉算法程序?qū)崿F(xiàn)的方法，提高解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)1：在幾串鑰匙中尋找正確的鑰匙打開(kāi)箱子。對(duì)枚舉算法的基本思想做出假設(shè)與猜想。實(shí)驗(yàn)2：破解三位數(shù)密碼，既是12和21的倍數(shù)，也是33的倍數(shù)。驗(yàn)證枚舉算法的基本思想與設(shè)計(jì)流程，得出結(jié)論，并掌握其程序?qū)崿F(xiàn)方法。教學(xué)對(duì)象分析——高一年級(jí)學(xué)生1.已有知識(shí)：學(xué)生已學(xué)完程序設(shè)計(jì)三大基本結(jié)構(gòu)，對(duì)算法和表達(dá)式有一定了解，具備一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。2.能力方面：抽象思維逐漸發(fā)展，具備較強(qiáng)的邏輯推理能力，初步形成主動(dòng)思考與探索能力。3.學(xué)習(xí)障礙：對(duì)算法了解較淺，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)薄弱，直接設(shè)計(jì)算法和編寫代碼較為困難。實(shí)驗(yàn)教學(xué)器材與原理器材：裝有Python編程環(huán)境的計(jì)算機(jī)，自制流程圖圖形卡片，掛著鎖的箱子和多把大小不一鑰匙，密碼筆記本。原理：1.枚舉算法基本思想。經(jīng)過(guò)確定問(wèn)題—生成所有可能解—驗(yàn)證解—輸出結(jié)果這一系列的過(guò)程去找到問(wèn)題的精確解或者在某些情況下給出問(wèn)題的近似解。2.計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一般流程。經(jīng)過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—設(shè)計(jì)算法—編寫程序—調(diào)試運(yùn)行實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路及創(chuàng)新要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路以打開(kāi)“寶箱”這一問(wèn)題為主線，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入——實(shí)驗(yàn)操作，作出猜想——實(shí)驗(yàn)類比，驗(yàn)證猜想——實(shí)驗(yàn)小結(jié)，評(píng)價(jià)提升四步走引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)枚舉算法的基本思想與設(shè)計(jì)流程，通過(guò)自主學(xué)習(xí)，合作探究實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)，用中學(xué)”。因此本節(jié)課采用的教法有：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、探究法、演示法；學(xué)生在此過(guò)程中情景學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)。（二）創(chuàng)新要點(diǎn)1.通過(guò)演示在鑰匙串中找鑰匙開(kāi)鎖到破解筆記本密碼，將無(wú)形的算法思想轉(zhuǎn)化為有形的實(shí)驗(yàn)操作步驟，讓學(xué)生切身體驗(yàn)枚舉算法設(shè)計(jì)流程。2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)清晰，在實(shí)驗(yàn)2算法設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，由小組合作組裝流程圖卡片補(bǔ)充完整流程圖，從而完成建模，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。3.為解決學(xué)生個(gè)體的差異性，在代碼編寫環(huán)節(jié)，能力較強(qiáng)的學(xué)生自己思考補(bǔ)充，較差的同學(xué)結(jié)合教師提供的關(guān)鍵代碼選項(xiàng)進(jìn)行選擇填空補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)（一）教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)具體案例，分析枚舉范圍與條件，并建立模型，理解算法思想，掌握枚舉算法的基本思想與設(shè)計(jì)流程，有助于學(xué)生內(nèi)化遷移，解決更多相關(guān)問(wèn)題。2.通過(guò)自主探究和小組合作，設(shè)計(jì)算法并利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題，體驗(yàn)算法、程序在生活中的應(yīng)用，感受運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的魅力，樹(shù)立數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新意識(shí)。3.掌握枚舉算法的程序?qū)崿F(xiàn)方法，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力，同時(shí)在此過(guò)程中樹(shù)立信息安全意識(shí)與責(zé)任，進(jìn)一步提升信息素養(yǎng)。（二）教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：理解枚舉算法的基本思想，掌握枚舉算法設(shè)計(jì)方法與程序?qū)崿F(xiàn)方法。2.教學(xué)難點(diǎn)：掌握枚舉算法程序?qū)崿F(xiàn)方法，提高解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程為落實(shí)教學(xué)目標(biāo)，共設(shè)計(jì)了六個(gè)環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入。通過(guò)打開(kāi)小明爺爺?shù)膶毾鋵?dǎo)入實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生興趣。環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)操作，作出猜想。首先學(xué)生親身體驗(yàn)在鑰匙串（上面的鑰匙大小不一）中尋找鑰匙開(kāi)鎖，讓學(xué)生體驗(yàn)枚舉過(guò)程。體驗(yàn)結(jié)束后教師提出兩個(gè)問(wèn)題：1.你嘗試了所有鑰匙嗎？2.你是如何確定就是這把鑰匙的呢？學(xué)生帶著這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行小組討論，結(jié)合問(wèn)題答案分享他們成功開(kāi)鎖的過(guò)程。接著教師展示找鑰匙開(kāi)鎖的算法模型，并請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行講解。隨后學(xué)生結(jié)合模型，討論對(duì)于枚舉算法，要分析的問(wèn)題有哪些。即對(duì)枚舉算法基本思想、設(shè)計(jì)流程及程序?qū)崿F(xiàn)方法作出猜想。環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)類比，驗(yàn)證猜想。圍繞該環(huán)節(jié)，安排了三個(gè)任務(wù)，任務(wù)1：補(bǔ)充流程圖，設(shè)計(jì)算法。任務(wù)2：完善程序代碼，得出結(jié)果。任務(wù)3：驗(yàn)證結(jié)果，得出結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，教師提供半成品流程圖與程序代碼，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支架，降低一定難度，提高課堂效率。學(xué)生小組討論，自主分析補(bǔ)充流程圖，完成算法設(shè)計(jì)，再結(jié)合流程圖完善程序代碼，進(jìn)一步掌握枚舉算法實(shí)現(xiàn)的方法。小組組內(nèi)分享并驗(yàn)證自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證猜想，并討論得出結(jié)論。環(huán)節(jié)四：報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果及推論。小組代表根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程總結(jié)枚舉算法的基本思想與設(shè)計(jì)流程，分享程序?qū)崿F(xiàn)的方法，其余學(xué)生可進(jìn)行評(píng)價(jià)補(bǔ)充。最后教師進(jìn)行概括性總結(jié)與補(bǔ)充。環(huán)節(jié)五：分享心得，實(shí)驗(yàn)總結(jié)。學(xué)生暢談本節(jié)課的收獲——即枚舉算法的基本思想與設(shè)計(jì)流程，交流在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題與解決辦法，并且總結(jié)使用枚舉算法必須滿足的條件，與枚舉算法的優(yōu)缺點(diǎn)。最后教師對(duì)本節(jié)課進(jìn)行概括總結(jié)，并進(jìn)行提升：正確利用信息技術(shù)，做有意義的事情；設(shè)置安全性更高的密碼。環(huán)節(jié)六：學(xué)以致用。在掌握枚舉算法設(shè)計(jì)思想與流程后，布置三選二的課后練習(xí)：韓信點(diǎn)兵問(wèn)題｜雞兔同籠問(wèn)題｜百錢買百雞問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)與反思實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)1.以破解密碼實(shí)驗(yàn)活動(dòng)理解枚舉算法的基本思想與設(shè)計(jì)流程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與探究的興趣。2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小組合作，互幫互助得到良好開(kāi)展。3.通過(guò)生活案例，自主學(xué)習(xí)與合作探究相結(jié)合，感受程序與算法在生活中的應(yīng)用，提高解決問(wèn)題的能力，激發(fā)數(shù)字化