信息技術(shù)教科版 (2019)4.1 算法及其特征優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及反思

這是一份信息技術(shù)教科版 (2019)4.1 算法及其特征優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及反思，共9頁。教案主要包含了知識(shí)點(diǎn)一、算法，任務(wù)分析，選擇排序，數(shù)據(jù)類型——數(shù)組，知識(shí)點(diǎn)三、枚舉算法等內(nèi)容，歡迎下載使用。
認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)
教學(xué)主題
算法及其特征
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
能夠合理并綜合運(yùn)用三種類型的流程圖
能夠?qū)⑺惴ā⒘鞒虉D進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換
能夠通過流程圖解決實(shí)際問題
過程與方法
通過講授時(shí)的活動(dòng)練習(xí)和探究任務(wù)，提高綜合運(yùn)用算法、流程圖實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的能力。
情感態(tài)度價(jià)值觀
能夠從實(shí)際生活中、其他學(xué)科中感知到算法和流程圖的實(shí)際價(jià)值。
核心素養(yǎng)培養(yǎng)
通過選擇排序算法將算法、流程圖和程序設(shè)計(jì)結(jié)合起來，奠定高級(jí)算法基礎(chǔ)和高階信息素養(yǎng)。
教學(xué)內(nèi)容
算法；選擇排序算法與數(shù)組數(shù)據(jù)類型；枚舉算法
教學(xué)媒體
電子白板、PPT
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
舊知復(fù)習(xí)
將流程圖轉(zhuǎn)換為算法
【問題】
該流程圖的目的是什么？
1.輸入變量a、b的值。
2.比較a和b。如果a>b，則a存入以max命名的存儲(chǔ)單元中；否則，b存入max。
3.輸出結(jié)果max。
回答問題：比較a與b的大小，并輸出最大值。
讓學(xué)生通過觀察流程圖，圖形化語言的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為中文的思維流程，使其回憶選擇結(jié)構(gòu)流程圖的使用過程和結(jié)果。
課堂講授
【知識(shí)點(diǎn)一、算法】
軟件開發(fā)社團(tuán)要招募新成員，報(bào)名的同學(xué)要經(jīng)過面試才能加入。第一關(guān)面試題是：
“一個(gè)房間有3盞燈，房間外有3個(gè)開關(guān)分別控制這3盞燈。在只允許進(jìn)房間一次的情況下，如何判斷哪個(gè)開關(guān)控制哪盞燈？
【任務(wù)分析】
燈的屬性：
1、亮與不亮；
2、熱與不熱；
燈亮推出開關(guān)的控制
燈熱推出燈曾經(jīng)亮過。
其步驟為：
首先開1號(hào)、2號(hào)兩個(gè)開關(guān)；
2分鐘后關(guān)閉1號(hào)開關(guān)；
進(jìn)房間，顯然亮著的燈由2號(hào)開關(guān)控制；
接下來摸一下另外兩盞不亮的燈，發(fā)熱的燈肯定由1號(hào)開關(guān)控制；
最后確定3號(hào)開關(guān)控制的燈。
思考并依據(jù)教師提示和任務(wù)要求，探究完成步驟分析。
經(jīng)過梳理算法步驟，將其轉(zhuǎn)化為流程圖。
首先，學(xué)生依據(jù)任務(wù)分析探究完成算法的實(shí)現(xiàn)，理解算法的功能和價(jià)值，然后將算法轉(zhuǎn)化為流程圖，使其深度理解算法和流程圖的區(qū)別于練習(xí)，并能夠綜合運(yùn)用算法和流程圖。
最后由學(xué)生和教師共同歸納總結(jié)算法的內(nèi)涵和特征，培養(yǎng)其結(jié)論的推理能力。
2、算法
從某種意義上說，算法也是一種數(shù)學(xué)模型。一般而言，問題求解的第一步是數(shù)學(xué)建模。用數(shù)學(xué)語言描述實(shí)際現(xiàn)象，將現(xiàn)實(shí)世界的問題抽象成數(shù)學(xué)模型，就可能發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)并判定其能否求解，繼而找到求解該問題的方法和算法。
3、算法的重要特征
有窮性
算法必須能在執(zhí)行有限個(gè)步驟之后終止。
確切性
算法中的每一次運(yùn)算都有明確的定義，具有無二義性，并且可以通過計(jì)算得到唯一的結(jié)果。
輸入項(xiàng)
一個(gè)算法有0個(gè)或多個(gè)輸入，以刻畫運(yùn)算對(duì)象的初始情況，所謂0個(gè)輸入是指算法本身給出了初始條件。
輸出項(xiàng)
算法一定要有輸出。任何算法都不能"無功而返"。
可行性
算法中執(zhí)行的任何計(jì)算都可以在有限時(shí)間內(nèi)完成（也稱為有效性）。算法中的運(yùn)算都必須是可以實(shí)現(xiàn)的。
認(rèn)真思考并記錄筆記。
【知識(shí)點(diǎn)二、選擇排序算法與數(shù)組數(shù)據(jù)類型】
選擇排序算法是常用的一種排序思維。
播放【選擇排序】視頻，讓學(xué)生觀看視頻并思考其原理。
1、選擇排序算法
內(nèi)涵
選擇排序（Selectin srt）是一種簡單直觀的排序算法。它的工作原理是每一次從待排序的數(shù)據(jù)元素中選出最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€(gè)元素，存放在序列的起始位置，所以稱為：選擇排序。
原理（或算法）
設(shè)第一個(gè)元素為比較元素，依次和后面的元素比較
比較完所有元素找到最小的元素，將它和第一個(gè)元素互換
重復(fù)上述操作，我們找出第二小的元素和第二個(gè)位置的元素互換
以此類推找出剩余最小元素將它換到前面，即完成排序
觀看視頻并思考總結(jié)內(nèi)涵和原理。
自主書寫算法過程。
遇到疑難需要向教師提出。
根據(jù)教師引導(dǎo)完成提問中的內(nèi)容并理解數(shù)組實(shí)例的排序過程。
閱讀題目。
認(rèn)真思考并記錄筆記。
根據(jù)代碼執(zhí)行結(jié)果深度理解數(shù)組的原理和表示方式。
學(xué)生依據(jù)教師提示逐步完成流程圖。
程序代碼：
A = [4,5,6,3,2,1]
#print(len(A)) #len(A):返回?cái)?shù)組A的長度，可通過print(len(A))來看一下結(jié)果
fr i in range(len(A)):
min_idx = i #設(shè)min_idx為A數(shù)組的初始位置，即A[min_idx]=64
fr j in range(i+1, len(A)): #執(zhí)行循環(huán)，進(jìn)行兩個(gè)數(shù)的比較，將最小值的序號(hào)賦值為min_idx
if A[min_idx] > A[j]:
min_idx = j

A[i], A[min_idx] = A[min_idx], A[i] #交換順序，將最小值放在前面

print ("排序后的數(shù)組：")
fr i in range(len(A)):
print("%d" %A[i])
程序結(jié)果
讓學(xué)生反復(fù)觀看視頻，在教師引導(dǎo)下總結(jié)歸納選擇排序算法的內(nèi)涵和原理。
由學(xué)生總結(jié)歸納肯定存在難度和挑戰(zhàn)，因此教師提供具體實(shí)例腳手架為學(xué)生詳細(xì)解釋和程序選擇排序算法的過程，并逐步解決學(xué)生的思維疑惑。
在實(shí)例中讓學(xué)生理解數(shù)組數(shù)據(jù)類型的使用，既能讓學(xué)生理解字符串，又能拓展學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的相應(yīng)函數(shù)。引入方式恰當(dāng)合理。
在探究練習(xí)中，教師的提示支架非常重要，在綜合任務(wù)完成過程中，不斷關(guān)注學(xué)生的挑戰(zhàn)難點(diǎn)，并且提供恰當(dāng)?shù)奶崾?，引?dǎo)學(xué)生自主完成任務(wù)。
2、詳解選擇排序算法過程
觀察下側(cè)交換位置，請(qǐng)你說出各數(shù)組的實(shí)現(xiàn)過程和原理。
3、練習(xí)
給出數(shù)組4、5、6、3、2、1
1、畫出每次排序的結(jié)果，并說明每次排序的過程。
2、繪制選擇排序的流程圖。
練習(xí)前為學(xué)生提供支架知識(shí)：
【數(shù)據(jù)類型——數(shù)組】
數(shù)組用于在單個(gè)變量中存儲(chǔ)多個(gè)值。
為學(xué)生講解數(shù)組的實(shí)際存儲(chǔ)原理以及表示方式。
【練習(xí)】嘗試以下代碼
教師提示學(xué)生完成該數(shù)組排序的過程和需用用到的流程圖結(jié)構(gòu)：
核心結(jié)構(gòu)：循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)
設(shè)需要比較的數(shù)為a[i]
設(shè)移動(dòng)比較的數(shù)為a[j]
循環(huán)結(jié)構(gòu)為：
j=i+1：起始比較
j=j+1：逐位移動(dòng)
選擇結(jié)構(gòu)為：
如果a