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(共37张PPT)
第7单元 第5课
分享交流
（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
在垃圾分类的过程中，要确保系统在处理数据时不产生偏见、不侵犯用户隐私，并让系统的决策过程透明、可解释，避免技术滥用。
通过数字化手段学习垃圾分类的相关知识，如使用数据分析软件、编程语言（如Python）来实现垃圾分类系统的设计与优化。
能够利用计算机算法来处理和优化垃圾分类的过程，优化垃圾处理方案等。
具备通过智能算法高效地分类垃圾、优化资源的利用意识，认识到信息技术在垃圾分类系统中提升效率、减少资源浪费的作用。
02
新知导入
活动背景
我们小组还对垃圾类型查询算法做了一些改进。
我们小组在算法实现和验证过程中遇到了一些新问题，但我们还是顺利完成了任务。
02
新知导入
活动背景
经历过用简单算法解决问题的过程后，我们要及时总结整个过程中的做法、遇到的问题以及解决方案等，这样能够帮助自己今后更好地解决问题。
这些都是难得的经验，和大家分享一下吧。
02
新知导入
03
新知讲解
活动：总结算法设计与实现过程
1.分析本单元算法设计与实现的过程，尝试用流程图描述该过程与步骤。
2.总结算法设计与实现过程中的经验，并进行分类整理。
算法设计的经验：
在设计垃圾分类系统时，首先要明确分类的标准和目标，收集相关数据，包括垃圾的种类、特征和分类标准，以便为算法提供支持。
算法描述的经验：
使用伪代码或流程图：清晰地描述算法的步骤，确保逻辑清晰，便于团队成员理解。
03
新知讲解
算法验证的经验：
测试用例设计：设计多种测试用例，包括边界情况和异常情况，确保算法在各种情况下都能正常工作。
交叉验证：使用不同的数据集进行验证，确保算法的正确性。
算法优化的经验：
复杂度分析：分析算法的时间复杂度和空间复杂度，寻找优化的空间。
迭代改进：根据测试结果不断调整和优化算法，提升分类准确率和效率。
03
新知讲解
3.根据自己和小组其他成员在算法设计与实现过程中的表现，填写表7-5-1。
组员: 小梅、小华、小圆、小周
注:1-完全不符合;2-不符合;3-一般;4-比较符合;5-完全符合。
03
新知讲解
活动：展示与交流
1.你认为可以从哪些方面评价“利用算法解决问题” 填写表7-5-2，对各组展示效果进行评价。
表7-5-2 小组展示评价表
注:1-完全不符合;2-不符合;3-一般;4-比较符合;5-完全符合。
03
新知讲解
2.用适当的方式呈现自己的算法，分享算法设计与实现的经验。
3.听取其他同学对自己所设计算法的建议，参考图7-5-1，提出自己的算法优化方案。
图 7-5-1 算法优化计划
03
新知讲解
完成算法后，回顾与总结整个算法设计的过程是非常重要的。我们可以通过口头报告、电子海报等形式，向大家展示算法设计成果，分享算法设计与实现的经验。通过回顾与反思，提升自己利用算法解决问题的能力。
04
课堂练习
一、选择题
1、垃圾分类系统中，以下哪种数据结构最适合存储分类标准？
A. 数组 B. 链表
C. 哈希表 D. 树
2、在垃圾分类的算法优化中，哪项技术有助于提高分类的准确性？
A. 增强学习 B. 数据清洗
C. 数据增强 D. 数据传输
3、优化垃圾分类系统的算法时，哪种方法不适合用于小样本数据？
A. 决策树 B. K近邻算法 C. 神经网络 D. 逻辑回归
C
B
C
04
课堂练习
二、判断题
1、优化算法的主要目标是提高分类的准确率和效率。 （ ）
2、垃圾分类系统的算法不需要考虑用户的反馈。 （ ）
3、垃圾分类系统的用户界面设计对分类结果的准确性没有直接影响。（ ）
4、算法优化只能通过修改模型的结构来完成，无法通过调整数据预处理方法来提高性能。（ ）
5、数据增强可以通过生成新的训练数据来提高垃圾分类模型的泛化能力。（ ）
√
X
√
X
√
04
课堂练习
三、操作题
使用机器学习库（如scikit-learn），训练一个模型来识别垃圾图像，并评估其准确率。
05
拓展延伸
优化算法的不同方法
优化算法不仅仅是通过调参来提高模型的准确性，还包括选择合适的特征，清理无关特征，选择适当的训练集等。垃圾分类系统的性能也取决于特征工程，即从输入数据中提取出有用的特征。
05
拓展延伸
数据预处理的重要性
数据清洗、特征提取和数据增强在提高垃圾分类算法性能中的作用。
数据清洗：指清除数据中的噪声和错误数据，使得算法能够获得更高质量的输入。
垃圾分类的输入数据可能来自不同的传感器或摄像头，因而噪声和不一致性会影响分类性能。数据清洗可以帮助消除这些不一致，提升模型的准确性。
05
拓展延伸
数据预处理的重要性
特征提取：特征提取是将原始数据转化为有意义的信息。在垃圾分类中，特征可以是图像的颜色、纹理、形状等。良好的特征提取方法能够显著提升模型性能，因为它确保模型可以利用最有区分度的信息进行分类。
数据增强：是一种通过创建新的训练样本来提高模型泛化能力的方法。比如，通过旋转、翻转或改变图像的亮度等方式，生成新的数据样本，帮助模型更好地处理不同情况下的垃圾数据。这种方法对于小数据集尤为重要，可以有效防止过拟合。
05
拓展延伸
用户体验与算法设计
如何通过用户界面设计和用户体验优化，提高垃圾分类系统的使用率。
简洁的界面设计：用户界面应简洁直观，让用户可以迅速理解如何使用系统。简化操作流程，减少不必要的复杂性，让用户易于上手。
实时反馈：提供即时反馈，尤其是分类结果可以及时展示，并且用户能够看到分类是否正确。通过反馈机制可以增加用户的信任感和参与度。
05
拓展延伸
用户体验与算法设计
引导功能：对于新用户，系统可以提供教程或引导功能，帮助用户了解如何进行垃圾分类，进而提高使用率。
多平台支持：为了满足不同用户的需求，垃圾分类系统可以提供移动端与PC端的支持，让用户可以根据自己的需要选择最方便的设备。
06
小结与评价
单元拓展
熟悉了利用计算机解决问题的一般过程，相信你能更好地利用算法解决问题。你想挑战下面的哪个任务 试试你的本领吧。
06
小结与评价
任务一
阅读下列流程图,想一想该算法解决了什么问题。根据流程图尝试编程实现该算法。
这个流程图描述了一个简单的加法练习程序，目的是通过随机生成加法题目来测试用户的计算能力，并记录用户的得分。
06
小结与评价
任务二
在下图所示的环形赛道或复杂赛道中，尝试设计算法，让汽车沿着赛道自动行驶。
环形赛道
复杂赛道
06
小结与评价
任务三
闰年是为了弥补因人为历法规定造成的年度天数与地球实际公转周期的时间差而设立的。判断一个年份是否为闰年的方法如下：
1.年份如果能被4整除，但不能被100整除，则该年为闰年；
2.年份如果能被 400 整除，则该年也是闰年。参考下图，尝试用流程图将判断闰年的算法描述出来。
06
闰年判断算法流程图
小结与评价
判断年份
不是闰年，结束
是否能被4整除
判断年份是否能被100整除
是闰年，结束
判断年份是否能被 400整除
不是闰年，结束
是闰年，结束
06
小结与评价
单元阅读
利用算法设置红绿灯时间
设置红绿灯时间时，需要考虑路口的人流量、车流量情况。以往红绿灯时间的设置，是利用感应线圈检测出车流数据，然后人工进行时长的设置但这样比较耗费人力。如今，城市交通可以利用摄像头进行视频图像采集获取机动车数量、道路拥堵情况等实时数据，从而设置合适的通行方案。借助计算机算法，道路的通行效率大大提升，拥堵问题得到缓解。
06
小结与评价
单元评价
本单元我们经历了利用算法解决问题的过程，设计了垃圾类型查询及拟投放垃圾的算法，编写程序，对算法进行了改进和优化，从而解决垃圾分类问题。在学习过程中，你有哪些收获呢 表现得怎么样 ……请就本单元学习做出评价!
06
小结与评价
单元练习
1、利用算法解决问题的基本过程如下，请进行合理排序：
(1)反思改进;(2)设计方案;(3)用编程实现算法:(4)算法设计与描述;(5)交流分享
(4) 算法设计与描述、 (2) 设计方案、(3) 用编程实现算法、 (1) 反思改进、(5) 交流分享
06
小结与评价
单元练习
2、说说你的发现与思考。生活中很多问题的解决都离不开算法设计。在算法设计中，需要注意哪些方面呢 请说一说各自的想法。
问题定义：清晰的问题定义是成功的关键，确保算法目标明确。
数据质量：高质量的数据是算法有效性的基础，数据的准确性和完整性直接影响结果。
可扩展性：设计时考虑未来的扩展需求，确保算法能够适应新的数据和需求变化。
06
小结与评价
单元练习
2、说说你的发现与思考。生活中很多问题的解决都离不开算法设计。在算法设计中，需要注意哪些方面呢 请说一说各自的想法。
用户反馈：算法设计应考虑用户的实际需求和反馈，持续改进算法以提高用户满意度。
性能与效率：在保证准确率的同时，优化算法的执行效率，尤其是在处理大规模数据时。
06
小结与评价
学习评价
请从合理确定问题、设计并描述算法、编程验证算法、呈现研究过程与结果、形成环保观念及小组合作等方面，评价本单元的学习表现。
通过本单元的学习，我能够明确垃圾分类系统的需求，设定问题，并根据问题设计合适的算法来解决并设计合理的垃圾分类算法，并且清晰地描述算法的实现步骤，并验证其效果，确保算法的准确性和稳定性。 再对结果进行详细分析，提出优化方案。在过程中不仅提升了算法设计和编程能力，还增强了环保意识，并通过小组合作实现了更好的成果。
06
小结与评价
单元总结
本单元我们以垃圾分类为背景，调查分析需要解决的问题，设计垃圾类型查询及模拟扔垃圾算法，编写程序验证算法并对算法进行了优化。在学习过程中，我们经历了明确问题、设计算法、验证算法、优化算法、分享交流的过程，提高了用设计算法解决实际问题的能力，增强了社会责任感。
06
课堂总结
1
引入新知内容
分享交流
2
总结算法设计与实现过程
3
完成课堂练习
4
进行相关知识拓展
1
2
3
4
4
完成单元总结内容
5
07
板书设计
分享交流
1、进行新知引入
2、总结算法设计与实现过程
3、完成课堂练习
4、进行知识拓展
5、完成单元总结内容
课后作业。
1、完成活动总结。
2、撰写一篇关于垃圾分类算法的调研报告。
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课后作业
1、针对已有的垃圾分类算法，进行活动总结并交流分享。
2、阅读相关文献，撰写一篇关于垃圾分类算法的调研报告，重点分析现有算法的优缺点。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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