资源简介

(共34张PPT)
第7单元 第2课
设计算法
（黔教版）五年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
不仅要运用科技提升垃圾分类的效率，还要关注环保和社会福利。例如，垃圾分类的普及和优化，能够减少垃圾对环境的污染等。
能通过设计新型算法在垃圾分类过程中，创新的数字化技术（如智能垃圾桶、垃圾分类APP等）提升垃圾分类精度和效率。
会根据算法的计算思维，设计合理的算法帮助系统进行垃圾的快速分类，从而提高日常生活中的垃圾分类效率。
能识别垃圾分类过程中所需要的数据类型、收集和分析信息的方式，以及如何利用这些信息优化垃圾处理和分类效率。
02
新知导入
活动背景
我想用算法来解决垃圾分类的问题，应该如何做呢
先分析解决问题的步骤，然后用自然语言或者流程图将其描述出来。
我们可以借鉴日常生活中解决问题的方式，先分析问题，有所发现后总结规律，从而为算法设计提供思路。
02
新知导入
03
新知讲解
算法是指一系列解决问题的步骤或规则，它通过输入数据，经过一系列特定的操作，最终得到所需的输出。简单来说，算法就是解决问题的方法和过程。
小科提示
03
新知讲解
常见的算法有排序算法（如快速排序、归并排序），查找算法（如二分查找），图算法（如深度优先搜索、广度优先搜索）等。
小科提示
03
新知讲解
活动：设计垃圾类型查询算法
1.四人一组体验查询过程(图7-2-1)。两人轮流提问，询问某垃圾的类别，另外两人从分类图中查找并告知该垃圾的类别。
图7-2-1 垃圾类型查询体验
如果提问的内容不在分类图中，可以将其补充到分类图中。
03
新知讲解
2.回顾上述垃圾类型查询的过程，想一想可分成几步 如果要使用计算机实现查询功能，你能试着描述垃圾类型查询的算法吗
数据准备：准备一个包含垃圾种类及其对应分类的数据库或图结构。每个垃圾种类都有一个明确的分类标签。
输入：用户通过查询垃圾的名称、特征、属性等来寻找垃圾的类别。
分类查询：用户可以通过选择某个特征或分类标准来进行查询，或者根据一组规则筛选出合适的分类。
输出：系统根据查询的条件返回该垃圾的分类，例如可回收物、有害垃圾、湿垃圾或干垃圾等。
更新和维护：随着垃圾种类的增加或改变，系统可以通过更新分类数据来确保准确性。
03
新知讲解
实际生活中，我们遇到难以分类的垃圾，可以先查看分类图，然后再做判断。实际生活中的问题求解有助于算法的发现与构造。
03
新知讲解
1. 可回收物：包括纸类（旧报纸、纸箱）、塑料（塑料瓶、塑料袋）、玻璃（玻璃瓶、玻璃制品）和金属（铝罐、铁罐）等可以再利用的材料。
2. 有害垃圾：包括有毒、有害的物品，如电池、过期药品、油漆桶、荧光灯管等。
小科提示
03
新知讲解
3. 湿垃圾（厨余垃圾）：包括食物残渣、果皮、蔬菜根叶等有机废弃物。
4. 干垃圾（其他垃圾）：包括不可回收、不含有害物质的垃圾，如破损的陶瓷、破损的玻璃、卫生纸、破布等。
小科提示
03
新知讲解
活动：设计模拟投放垃圾算法
1.两人一组玩模拟投放垃圾游戏(图7-2-2)。准备10张写有垃圾名称的卡片及4张垃圾箱图片，甲同学负责投放垃圾，乙同学负责判断并记录得分。每正确投放1个垃圾，得1分;否则提示投放错误。游戏结束后，如果得分为满分，则宣布甲同学挑战成功，否则宣布其挑战失败。
03
新知讲解
图7-2-2 模拟投放垃圾游戏
03
新知讲解
可回收物：玻璃瓶（属于玻璃类）、旧报纸旧课本（纸类）外卖盒子。
有害垃圾：过期药品、纽扣电池、干电池。
湿垃圾：鸡翅骨头（属于食物残渣）、剩饭剩菜（有机废弃物）。
干垃圾：餐巾纸（如果是脏的，不能回收）。
小科提示
03
新知讲解
2.模拟投放垃圾游戏由哪些步骤组成 请尝试描述模拟投放垃圾游戏的算法。
模拟投放垃圾算法
第1步：准备4种类别的垃圾箱，10种不同的废弃物；
第2步：准备一张纸，用于记录得分；
第3步：输入垃圾类型，首先用户需要输入垃圾的类型，可以是纸类、塑料类、玻璃类等。
第4步：判断垃圾分类规则，根据输入的垃圾类型，判断其属于可回收物、有害垃圾、湿垃圾或干垃圾。
03
新知讲解
2.模拟投放垃圾游戏由哪些步骤组成 请尝试描述模拟投放垃圾游戏的算法。
模拟投放垃圾算法
第5步：匹配投放分类，根据分类结果，确定应投放到的垃圾桶。例如：可回收物投放到蓝色桶，有害垃圾投放到红色桶等。
第6步：确认投放，提示用户是否将垃圾正确投放，如果确认正确则进入下一步。
第7步：记录和反馈，记录垃圾分类结果，并给出相应的反馈，帮助用户了解自己的投放是否正确。
03
新知讲解
设计算法需要我们认真研究问题，并经历综合分析、认真构思、仔细设计、耐心调整等环节。
03
新知讲解
活动：展示与比较算法
在组内展示自己的想法，比较各种算法的优点。
算法1 (1~5分) 算法 2 (1~5分) 算法 3
(1~5分）
算法描述是否正确 2 3 4
算法是否易于理解 1 3.5 2
算法是否计算准确 3 4.5 2
03
新知讲解
有些算法受限于时间或者技术难度，往往难以实现，这时需要综合各种因素，选出最佳算法。
04
课堂练习
一、选择题
1、以下哪项不是垃圾分类的主要目标？（ ）
A.加速垃圾的填埋 B.提高垃圾的再利用率
C.减少垃圾产生 D.降低垃圾对环境的污染
2、垃圾分类算法常用的机器学习方法是？（ ）
A.线性回归 B.支持向量机(SVM)
C.神经网络 D.快速傅里叶变换
A
B
04
课堂练习
3、在垃圾分类的实际应用中，AI模型的训练数据集一般包括？（ ）
A.分类垃圾的图片 B.用户偏好数据
C.使用者的个人信息 D.社会经济数据
二、判断题
1、垃圾分类可通过传统的规则算法来解决，无需深度学习模型。（ ）
2、垃圾分类算法的性能与数据集的大小和质量密切相关。（ ）
3、可回收物包括报纸、纸箱、玻璃瓶等。（ ）
A
√
X
√
04
课堂练习
三、操作题
请使用Python语言和OpenCV或Pillow库设计一个垃圾分类的简单框架。
要求：
输入为垃圾图片；根据图片特征（如颜色、形状等）分类为可回收物、湿垃圾、干垃圾、有害垃圾； 输出分类结果。
04
课堂练习
三、操作题
05
拓展延伸
算法的基本流程
输入阶段：获取问题所需要的输入数据。
处理阶段：根据问题的要求，对输入数据进行一系列计算或操作。
输出阶段：根据处理结果输出所需的解答或结果。
终止条件：算法的执行需要有终止条件，当达成条件时，算法结束。
05
拓展延伸
算法的特性
有明确的输入和输出：算法的输入是特定的数据或信息，经过一定的处理后会得到输出结果。
确定性：算法在执行的每一步都有确定的操作，结果是可预测的。
有限性：一个有效的算法必须在有限的步骤内完成任务，避免无休止的循环。
05
拓展延伸
算法的特性
有效性：算法中的每个步骤都必须能够有效地执行，即可以在有限的时间内完成。
可理解性：算法的逻辑应该是清晰和易于理解的。
优化性：一个优秀的算法应尽可能地减少计算资源的消耗，如时间复杂度和空间复杂度。
05
拓展延伸
设计算法解决实际问题的案例
自动驾驶汽车：通过图像识别、深度学习算法等技术，自动驾驶汽车可以判断交通信号、道路状况以及其他障碍物，从而实现自动驾驶。
个性化推荐系统：例如，Netflix、YouTube、淘宝等平台利用推荐算法根据用户的兴趣和行为，推送个性化的内容和商品，提高用户的满意度和平台的盈利能力。
05
拓展延伸
设计算法解决实际问题的案例
语音识别与翻译：像Siri、Google Assistant等语音助手，通过语音识别算法和自然语言处理算法，能够识别并理解用户的语音指令，实现与设备的智能交互。
医疗影像分析：通过深度学习算法分析医学影像，能够更准确地发现病变，提高诊断效率和准确性，帮助医生做出更好的决策。
06
课堂总结
1
引入新知内容
设计算法
2
设计垃圾类型查询算法
3
设计模拟投放垃圾算法
4
完成活动展示和课堂练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
07
板书设计
设计算法
1、进行新知引入
2、设计垃圾类型查询算法
3、设计模拟投放垃圾算法
4、完成活动展示和课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、设计垃圾分类的智能推荐系统。
08
课后作业
1、设计并编写一个垃圾分类的智能推荐系统，根据用户上传的垃圾信息，给出分类建议。
```python
def classify_garbage(item):
recyclable_items = ["plastic", "paper", "glass"]
non_recyclable_items = ["food", "wet waste", "styrofoam"]
if item in recyclable_items:
return "可回收垃圾"
elif item in non_recyclable_items:
return "不可回收垃圾"
else:
return "无法识别垃圾类型"
# 测试示例 print(classify_garbage("plastic")) # 输出：可回收垃圾 print(classify_garbage("food")) # 输出：不可回收垃圾 ```
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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