资源简介

《算法及其特征——软件社团纳新》
【学科核心素养】
够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息（信息意识）
通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。（计算思维）
掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造，助力终身学习能力的提高。（数字化学习与创新）
对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。（信息社会责任）
【课程标准要求】
（1）从生活实例出发，概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。
（2）掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，感受算法的效率，掌握程序调试与运行的方法。
【学业要求】
依据解决问题的需要，设计和表示简单算法；掌握一种程序设计语言的基本知识，利用
程序设计语言实现简单算法，解决实际问题（计算思维）
【教材分析】
教科版必修1《数据与计算》第4单元《计算与问题解决》第1节《算法及其特征》第一课时，该单元主要是对计算更多的探究，进一步了解计算与算法的关系，如何用算法来解决实际生活问题，本节课要唤醒学生已有的知识与技能，加深对算法的了解，通过前面的学习，学生初步了解输入输出语句、算法的结构、列表以及文件的操作，围绕“软件社团纳新”项目，贯穿本节课算法及其特征的学习。
【学情分析】
学生在前面已经学习过计算机解决问题的过程、算法的描述以及算法的三大基本结构，学习了简单的算法语言，为本次课学习做了铺垫。但是对于算法的特征，以及如何选用恰当的方法来描述算法并高效解决实际问题尚未了解。
【教学目标】
通过“寻找开关对应关系”活动，了解算法的特征；
通过“寻找被污染的药丸”和“寻找误删的ID号”两个活动，熟悉计算机解决问题的过程与步骤；
通过项目《软件社团纳新-探讨面试解决方案》，能够熟练选择合适的方法描述算法，并用Python编程语言实现简单算法，学会将信息技术解决问题的过程迁移到生活中其他问题的解决，感受信息技术带来的便利。
【教学重难点】
教学重点：理解算法及其特征；
教学难点：能够根据实际问题，设计出解决问题的算法，并能够利用python语言实现算法，解决问题。
【课时安排】
1课时
【教学准备】
多媒体机房、任务提示卡（见附录）、活动4、5的半成品程序（寻找污染药丸、寻找被误删的ID号）
【教学过程】
项目主题：探讨软件开发社团面试题的解决方案
项目说明：软件设计师是业务领域和技术领域的专家。面对客户需求，软件设计师要对问题进行整体分析以找到解决方案，通过恰当的方式与客户沟通；面对技术问题，软件设计师需要借助计算机编程解决实际问题。某学校软件开发社团社正在招新，我们面临这样一个项目任务，关于软件开发社团面试问题的解决方案。
让我们来检验一下自己的已有能力
知识回顾 引入新知
活动1：一起看短片，唤醒已有能力
活动要求：放映提前准备好的“算法的概念”视频，引导学生回顾先前在第二章所学关于算法的知识技能。
设计意图：本活动，旨在多媒体资源的辅助下，唤醒学生已学习过的知识与技能，加深对算法概念的理解，为后续深入探究算法及其特征奠定基础。
活动2：九宫格流程图大作战
活动要求：九宫格底下藏有流程图图例或基本结构的照片，学生猜出照片上的知识即可获胜。游戏进行方法：小组抢答选择卡片数字，老师点击该卡片，卡片就会消失在荧幕上。如果学生回答错误，就继续抢答回答问题。（保证每组都有回答的及机会）
设计意图：利用小游戏，唤醒学生关于流程图的相关知识，包括流程图图例、流程图的三种基本结构，为后续程序设计的深入研究打下基础。
项目自主探究
活动3：寻找“开关对应关系”
面试第一问：寻找“开关对应关系”
一个房间有3盏灯，房间外有3个开关分别控制这3盏灯。在只允许进房间一次的情况下，如何判断哪个开关控制哪盏灯 提示： 一盏打开的灯，视觉上来看，灯的状态是（）的；触觉上来看，灯的状态是（）的。所以，一盏灯有（）种状态。 如何使3盏灯处于不同的状态？请用自然语言描述你的算法： 第一步： 第二步：
活动要求：小组讨论问题，教师巡视给予专项指导，学生展示解决方案。教师引导下学生补全流程图，并根据流程图分析算法的特征。
知识技能：算法的特征
有穷性。算法必须能在执行有限个步骤之后终止。确切性。算法中的每一次运算都有明确的定义，具有无二义性，并且可以通过计算得到唯一的结果。输人项。一个算法有0个或多个输人，以刻画运算对象的初始情况，所谓0个输人是指算法本身给出了初始条件。输出项。算法一定要有输出。任何算法都不能“无功而返”。可行性。算法中执行的任何计算都可以在有限时间内完成(也称为有效性)。算法中的运算都必须是可以实现的。
设计意图：定性分析，挖掘对象特征，重温算法的结构化表达，通过补全流程图，让学生更好理解算法的概念，并通过观察流程图，引导学生归纳出算法的特征。
活动4：寻找“被污染的药丸”
面试第二问：寻找“被污染的药丸”
有4个装了药丸的瓶子，每颗药丸都有单颗标准质量，其中一个药瓶中所有药丸被污染了。每颗被污染药丸比污染前增重1克。只允许称量一次，判断出哪个瓶子的药被污染了。 提示： 1颗药丸被污染增重为1克，增重量为n克说明（）颗药丸被污染； 从1-4号药瓶依次取1-4颗药丸，共取出（）颗药丸； 设每颗正常药丸重d克，取出的药丸污染前总重（）克；实际称量取出的所有药丸重w；则比污染前增重x=（）克。 结论：被污染的药瓶序号为（）。
活动要求：小组分析问题，给出解决方案。教师引导学生思考此活动问题解决时，需要输入哪些信息，输出哪些信息？指导学生打开该活动的程序，补全程序并调试运行。
半成品程序：
d=int(input(“请输入每颗药丸的标准重量：”)) w=int(input(“请输入药丸称得的重量：”)) x= print(“被污染的药瓶序号是：”,x) input(“运行完毕，请按回车键退出.......”)
设计意图：该活动通过定量分析，引导学生通过实际情况体会计算的方法规则，体验问题解决的过程。挖掘程序的输入输出信息，补全程序并调试运行。让学生理解算法的特征感受程序解决实际问题的便捷性和准确性。
活动5：寻找“误删的ID号”
面试第三问：寻找“误删的ID号”
学校历届校友的数据存储在校网络中心服务器中（共10000条），管理人员误删了一位校友的ID号（8位正数）。恰好在备份数据库中保存了一份所有人员ID号的文件（无重复、无序）。怎样快速找出被误删的ID号以便恢复数据？ 提示： 1.数学建模：参与分析及处理的数据是ID号，其特征是无序，整数类型、8位、共10000个；ID号在校网络中心服务器中有（）条，备份数据库中有（）条； 2.设计算法 第一步： 第二步： 3.编写程序：打开“寻找被误删的ID号.py”,补全并调试运行
活动要求：小组讨论，给出解决方案，尝试补全程序调试运行。
半成品程序：
sum1=0 #设置初始值 sum2=0 #设置初始值 f1=open(r"copy.txt") #打开备份文件 list1=f1.readlines() #读取每行数据 for line in list1: #依次处理列表list1中的数据 sum1= sum1+int(line) #将读取的数据做求和运算 f1.close #关闭备份文件 f2=open(r"trouble.txt") #打开故障文件 list2=f2.readlines() #按行读取故障文件 for line in list2: #依次处理列表list2中的数据 sum2= sum2+int(line) #将读取的数据做异或运算 f2.close #补全关闭备份文件 print("被删除的ID号是:", ————) #补全输出被删除的ID号 input(“运行完毕，请按回车键退出.......”)
设计意图：该活动是进一步加深学生在活动4体会到的问题解决思路，引导学生分析问题，寻找从问题条件到目标实现之间的方法途径，给予学生分析设计的空间，鼓励学生探索多种方案解决问题。补全程序能复习到前面所学文件的读取、打开、关闭等知识。
课堂总结：
算法的概念
算法的描述方法
算法的特征
程序设计基本流程
算法来源于生活、服务于生活，选择合适的算法，提高解决问题的效率
板书设计：
布置作业：思考软件社团面试第三问的不同解决方案，并尝试根据自己的解决方案，编写程序代码。
附录：任务提示卡
面试第一问：寻找“开关对应关系” 面试第二问：寻找“被污染的药丸” 面试第三问：寻找“误删的ID号”
一个房间有3盏灯，房间外有3个开关分别控制这3盏灯。在只允许进房间一次的情况下，如何判断哪个开关控制哪盏灯 提示： 一盏打开的灯，视觉上来看，灯的状态是（）的；触觉上来看，灯的状态是（）的。所以，一盏灯有（）种状态。 如何使3盏灯处于不同的状态？请用自然语言描述你的算法： 第一步： 第二步： 有4个装了药丸的瓶子，每颗药丸都有单颗标准质量，其中一个药瓶中所有药丸被污染了。每颗被污染药丸比污染前增重1克。只允许称量一次，判断出哪个瓶子的药被污染了。 提示： 1颗药丸被污染增重为1克，增重量为n克说明（）颗药丸被污染； 从1-4号药瓶依次取1-4颗药丸，共取出（）颗药丸； 设每颗正常药丸重d克，取出的药丸污染前总重（）克；实际称量取出的所有药丸重w；则比污染前增重x=（）克。 结论：被污染的药瓶序号为（）。 学校历届校友的数据存储在校网络中心服务器中（共10000条），管理人员误删了一位校友的ID号（8位正数）。恰好在备份数据库中保存了一份所有人员ID号的文件（无重复、无序）。怎样快速找出被误删的ID号以便恢复数据？ 提示： 抽象数学模型：参与分析及处理的数据是ID号，其特征是无序，整数类型、8位、共10000个；ID号在校网络中心服务器中有（）条，备份数据库中有（）条； 2.设计算法 第一步： 第二步： 3.编写程序：打开“寻找被误删的ID号.py”,补全并调试运行
活动3开关对应关系流程图

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