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4.1 《算法及其特征》 教学设计
教材分析： 本节课选自高中信息技术教科版必修1：数据与计算第四章第一节的内容。通过典型应用实例，让学生能够从实际问题出发，设计解决问题的方法即算法。通过分析问题-设计算法-编码实现-测试运行四个环节培养学生利用算法的思想解决问题的能力，进一步促进学生学科核心素养的提升，为今后利用计算机解决现实问题提供支持。
学情分析： 本节课的授课对象为高一年级学生。通过前面三章的学习，学生对数据与Python语法已经有一定的理解，具备使用Python编写代码的基础，但是根据问题情境设计算法，以及对问题进行分析与转化还是欠缺的。所以课堂设计中要激发学生的学习兴趣，在问题探究与解决中理解算法的概念和实现方法，在理解算法的基础上掌握算法几大特征。
●教学目标 1.知识与技能目标：了解算法的基本要素和重要特征；通过解决“水仙花问题”，掌握枚举法算法的含义。 2.过程与方法目标：能够运用恰当的方式描述算法；会使用python语言实现简单算法，解决问题 3.情感态度与价值观目标：在活动探究中培养学生分析问题、转化问题、解决问题的思维过程，强化总结概括能力。 【教学重点】能够分析问题，设计解决问题的算法，并用恰当的方法描述算法。 【教学难点】了解枚举法的含义，能够基于计算机解决问题的一般过程使用枚举法解决相关问题。
教学准备： 1.硬件环境：网络机房。 2.软件环境：python、画程等工具。 3.教学资源：PPT课件、python半成品程序。
建议课时：1课时(45min)
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
知识点 复习 （3min） 通过两个程序语句复习这节课需要用到的知识点。 for循环的格式和执行过程。 range()函数的特点及使用方法。 思考程序运行结果，回忆for循环及range()函数的特征及使用方法。 通过知识点的复习，让学生快速回忆for循环结构及range()函数相关知识点，以支撑后面的教学环节。
情境 导入 （5min） 以“人鬼过河”游戏导入课堂，讲解游戏的玩法。初步形成算法的概念-即解决问题的过程与方法。 体验“人鬼过河”游戏，领会算法的概念。 通过游戏体验导入课堂，能够有效吸引学生的兴趣。
知识 讲解1 （2min） 算法： 在游戏中，解决“人鬼过河”问题所形成的一系列方法和步骤就是算法。 列举生活中的算法案例：如超市买东西、解数学题等。 通过生活案例，理解算法的概念。 通过生活中案例的类比分析，有利于学生理解抽象概念，便于知识结构的迁移。
知识 讲解2 （5min） 利用算法思想解决问题： 1.分析问题 以“水仙花数”为案例，通过提问，引导学生利用基于算法的思想分析问题。 2.设计算法 总结设计算法的几种方法：自然语言、伪代码、流程图。 思考如何求解1个三位数ABC的各个数位以及判断它是否是个水仙花数。 回忆设计算法的几种方法。 图文结合，让学生能够根据已知条件对问题进行逐步分析，进而解决问题。
活动1 (5min) 使用画程软件将流程图补充完整。 补充流程图，判断一个数是否是水仙花数。 利用画程软件补充流程图。 活动体验中掌握利用流程图设计算法的过程，能够根据问题设计符合要求的流程图结构。
作品 展示 (2min) 随机抽取一个学生的作品，寻找学生作品中是否存在错误点，并分析根据流程图设计算法的过程。 观看其他学生的流程图，发现错误点，体会流程图的制作过程。 对比其他同学的作品，有利于吸引学生的注意力，提高课堂活动完成度。
活动2 (3min) 将python半成品程序补充完整，判断一个三位数是否是水仙花数。 请同学上台演示python编程判断水仙花的过程，教师辅助。 提出问题：题目要求求解所有三位数的水仙花数，但我们设计的程序每次只能判断一个数，如何改进？ 根据流程图，观察演示过程，并思考如何改进程序。 通过程序补充，体会python编程工具解决问题的方法，形成根据设计的算法编写程序的思维过程。 通过提问，引发学生思考，为后面引出循环结构解决问题做铺垫。
知识 讲解3 （3min） 利用算法思想解决问题： 重新对问题进行分析： 1.三位数的范围： 2.使用什么结构遍历所有的三位数 学生通过思考很容易得出三位数的范围是100-99;利用for循环结构能够遍历所有的三位数。 循序渐进地引出问题，让学生学会利用计算机的思维方法分析问题，形成解决问题的方案，发展学生的计算思维。
活动3 (5min) 改写活动二的程序，找出三位数里面的所有水仙花数。 展示利用流程图设计的算法，引导学生改进程序。 根据分析过程及流程图，利用for循环改写活动二，找出三位数里面的所有水仙花数。 改善程序，进一步巩固学生分析问题-设计算法-编码实现-测试运行的计算机解决问题的过程。
知识 讲解4 (5min) 枚举算法： 通过“水仙花数”案例，引出枚举算法的概念，并引导学生思考生活中的枚举算法，总结枚举算法在解决问题过程中的优缺点。 根据概念思考生活中的枚举算法，如从一串钥匙中找出适配的钥匙、鸡兔同笼问题等，与教师共同总结归纳枚举算法的优缺点。 围绕项目体验过程总结归纳枚举算法的概念、特点，以生活中的案例进行类比，有利于学生知识点的迁移与建构。
共同 探究 (5min) 根据活动2和活动3设计的程序，师生共同总结归纳算法的五大特征：输入：0个或者多个；输出：1个或者多个；可行性、确切性、有穷性。 根据具体的案例对算法的五个特征进行分析，有利于学生理解抽象概念，总结归纳中有利于增强学生语言表述能力、概括能力。
课堂 小结 (2min) 知识梳理： 归纳整理本堂课的知识结构，开展总结反思。 思维导图结合课堂提问，有利于学生快速回忆本节课的教学重点。通过知识结构的层层推进，实现知识体系的建构与升华。
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