资源简介

第三章 算法基础
课时教学设计
第1课时 3.1 体验计算机解决问题
一、项目简介
1、项目主题 设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案
2、项目背景 目前，中国的桥、路、车、港口、网络规模都做得了世界第一，一个个奇迹般的工程，让人民切实感受到生活的便捷、美好和幸福。当从A市到B市没有直达的交通工具时（不考虑水上交通工具），人们可以利用铁路公司、汽车客运公司和航空公司公布的信息，设计出最优的旅行路线。为了获得高效的交通出行安排，人们根据需求设计好不同阶段的交通工具使用方案，方案中会设计到多条不同方式不同时间的交通工具的排列组合，编写程序来找出哪种方案最佳，比用人工寻找效率更高。 在运用计算机解决实际问题的过程中，需要先分析问题，设计解决问题的方法和策略，运用具体的算法。需要了解程序相关的知识，包括计算机语言、计算机程序、解决问题的算法等。
3、子项目一 剖析计算机解决问题的过程
二、课时内容分析
1、主要内容
1）体验人工解决问题的过程
2）体验计算机解决问题的过程
2、内容要求
理解计算机解决问题的优势与过程
3、地位和作用
通过人工解决问题的过程与计算机解决问题的过程对比，总结出计算机解决问题的思路，明确学习计算机程序的意义，是后续学习的基础。
三、课时目标分析
1、核心素养目标
知识目标 主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息（信息意识）
能力目标 针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题，下次问题解决思路（计算思维） 针对特定的学习任务，运用一定的数字化学习策略管理学习过程与资源，完成任务，创作作品。在网络学习空间中开展协作学习，建构知识。（数字化学习与创新）
情感目标 在信息交流或合作中，尊重不同的信息文化，积极、主动地融入信息社会中。 （信息社会责任）
2、项目目标
本课时围绕“设计从A 市到B 市最佳的旅行路线方案”项目，组织学生进行自主、协作、探究人工解决问题，并初步体验计算机程序解决问题的效果，让学生理解计算机解决问题的过程，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，完成阶段性项目学习目标。
3、学业目标
（1）根据不同受众的特征，能选择恰当的方式进行有效的交流。
（2）依据特定任务需求，甄别不同信息获取方法的优劣，并能利用适当途径甄别信息。
（3）主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。
（4）针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题。
（5）在网络学习空间中开展协作学习，建构知识。
（6）在信息交流或合作中，尊重不同的信息文化，积极、主动地融入信息社会中。
四、课时教学重难点分析
1、教学重点
1）理解人工解决问题的思路
2）理解计算机解决问题的思路
3）理解计算机解决问题的过程
2、教学难点
理解计算机解决问题的思路与过程，并应用到其他问题的解决过程中。
五、学情分析
1、知识积累 高中生在日常生活中接触和认识很多计算机解决问题的事例，有着丰富的问题解决经验，但是对于利用计算机程序解决问题理解程度很低。
2、学习能力 1、高中生有一定的计算机操作能力； 2、自主、探究与协作能力也在前期的实践中有所提高。 3、高中生逻辑思维能力较强
3、学习兴趣 部分高中生对于利用计算机解决问题比较感兴趣，对计算机程序有着浓厚的兴趣，但是计算机编程是一个需要较强逻辑思维的活动，是一项较为令大脑疲劳的事情，这需要学生维持兴趣的耐心与恒心
总结 需要结合贴合知识、贴近学生生活、难度适宜的项目来引导学生协作探究与知识学习，需要教师整合整体项目思路引导学生逐步掌握知识与技能，维持兴趣。
六、教学方法与策略
1、教学方法
讲授演示法、任务驱动、协作讨论
2、基本策略
通过人工解决问题与计算机解决问题的过程对比分析，引导学生认识计算机解决问题的优势，同时在对比中理清计算机解决问题的思路。
七、教学准备
1、环境准备
Python环境
2、资源准备
类型 项目 来源
课件 3.1 体验计算机解决问题的过程 教师制作
微课 Python简介与操作.mp4
活动文档 活动记录表
学习问卷
课时学习评价表
八、教学过程
环节 教学活动 设计意图 目标达成
环节一：单元主题、单元情境及3.1主题导入 教师： 1、通过幻灯片展示内容并提出问题： 学生：思考与回答 教师： 2、总结并导入单元课题： 数据在信息社会中具有重要价值，掌握数据处理的基本方法与技能具有重要意义。随着数据的快速增长，掌握利用计算机和算法更高效地分析和解决海量数据问题的方法对人类社会发展具有重要作用。 本章我们来学习第三章 算法基础。 3、单元情境展示 中国桥、中国路、中国车、中国港、中国网，一个个奇迹般的工程，让人民切切实实地感受到生活的便捷、美好和幸福。截至2017年10月，中国高速公路里程13.1万千米，位居世界第一，2020年将达15万千米；高铁里程2.2万千米，位居世界第一(图3-1)；城市轨道交通4153千米，位居世界第一；光缆线路3041万千米，位居世界第一；世界前10的斜拉桥，中国占7座；世界前10的悬索桥，中国占6座；吞吐量世界前10的港口，中国占7席。 4、单元主题 当从A市到B市没有直达的交通工具时（不考虑水上交通工具），人们可以利用铁路公司、汽车客运公司和航空公司公布的信息，设计出耗时最少的旅行路线（中转且等待时间和行驶时间最少）。 设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案 导入情境，激发兴趣 信息意识
环节二：探究活动一：体验人工解决问题的过程 教师： 1、提出问题：如何设计从A市到B市耗时最少(中转且等待时间和行驶时间最少)的旅行路线方案呢？ 2、分析问题： 1）宏观分析 假如我们从铁路公司和汽车客运公司网站得知以下信息： a、交通工具有汽车、火车和飞机； b、从A到B没有直达，只能中转。
于是从A市经B1，B2，B3……到B市的交通班车(班机)数共有： S=M1×N1+M2×N2+…+Mk×Nk 2）围观探究： 我们先简化一下问题：假设从A市到B市的中转城市只有B1、B2市，从A市经B1、B2市的交通情况如表 学生： 1、各小组结合活动记录表中提供的表3-2和表3-3，找出从A市到B市耗时最少(中转且等待时间和行驶时间最少)的旅行路线 2、各小组展示交流结果 教师： 1、分析结论与算法 1）结论：从以上两表可知，从A市经B，市到B市的联运班次有7×9=63(班)，从A市经B，市到B市的联运班次有12×9=108(班)，合计为S=63+108=171(班)。然后在171班次中找到能够中转且等待时间加上行驶时间最少的联运班次。 2）算法： 2、活动总结： 事实上，从A市到B市中转的城市有很多个，且分别有不同的交通工具及班次： 组合班次有S=M1 ×N1+M2 ×N2+…… +Mk ×Nk 这种情况下找出耗时最少的路线的工作量会非常大，其效率会很低，准确度也不能保证。因此，当数据量很大时，我们需要一种新的解决方案：计算机程序 从常规问题解决中归纳思路，为下一环节学学习奠定基础 计算思维 数字化学习与创新
环节三：探究活动二：3.1.12计算机解决问题的过程 教师：引导学生体验计算机程序解决从A市到B市耗时最少(中转且等待时间和行驶时间最少)的旅行路线问题 操作步骤： 1、找到老师提供的 “素材\程序3.1.py” 2、右击，选择Edit with IDLE 的 Edit with IDLE 3.8（32-bit） 3、运行程序 4：观察程序运行结果并进行检验。 学生： 1、小组协作完成体验 2、讨论交流：说说你利用计算机程序解决上述问题的感受 教师： 1、提出问题：计算机是怎么解决问题的呢？ 2、结合“计算机程序解决从A市到B市耗时最少(中转且等待时间和行驶时间最少)的旅行路线问题”分析计算机解决问题的过程 1）分析问题 2）设计算法 3）编写程序 4）调试运行 学生： 讨论：人工求解与计算机求解问题的方式的异同 教师： 分析结果 体验中发现优势，分析中数理计算机解决问题的思路 计算思维 ， 数字化学习与创新 ， 信息社会责任
环节四：项目选题 教师： 引导学生项目选题：同学们以4人组成一个小组，确定项目选题，以小组为单位，填写《项目学习活动记录表》“项目选题”栏目。 学生：选题。 学以致用 计算思维
环节五：总结 教师： 学生： 完成课时知识问卷练习及学习评价。 课时检测网址：https://ks.wjx.top/vj/YPBHaEi.aspx 数理知识框架 检测学习效果
九、教学板书规划
板书基本知识主题+疑难点知识分析
十、教学反思
本节课按照教学设计的思路基本完成了教学目标，但是对于本单元的大项目“设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案”，对于处于第三章学情的高一学生来说程序本身难度偏大，需要挑选一个更合适的项目，促进学生更容易理解。
十一、附件单：
编号 项目 作用
附件一 课时活动记录表 追踪与评价学生学习过程，积累过程资料
附件二 阶段学习评价量规 评价过程学习，促进学习与教学改进
附件一：课时活动记录表
第三章第一课时项目学习活动记录表
班级 组长 你的姓名
活动目标 1、体验人工解决问题的过程和计算机解决问题的过程 2、理解计算机解决问题的过程。
探究活动1：人工解决问题的过程。
探究活动 项目实施 结合下表3-1从A市经过B1市到B市的交通情况，通过问题分析、算法设计，完成表3-2从A市经过B1市到B市可组合班次情况找出从A市经B1市到B市耗时最少的旅行路线(中转且等待时间和行驶时间最少) 3-1从A市经过B1市到B市的交通情况 从A 到B1 编号 出发时间 到达时间 耗时 从B1 到B 编号 出发时间 到达时间 耗时 飞机 M1 09:00 12:00 3 飞机 无 无 无 无 M2 12:00 14:30 2.5 M3 16:00 18:00 2 火车 M4 08:00 20:00 12 火车 N1 09:00 10:30 1.5 M5 10:00 20:00 10 N2 11:00 12:18 1.3 M6 12:00 21:36 9.6 N3 15:00 16:00 1 M7 13:00 22:36 9.6 N4 18:00 20:00 2 汽车 无 无 无 无 汽车 N5 08:00 09:48 1.8 N6 09:00 11:00 2 N7 13:00 15:12 2.2 N8 15:00 17:12 2.2 N9 18:00 19:42 1.7
表3-2从A市经过B1市到B市 结论： 从A到B1 班次编号 耗时 从B1到B可中转班次 总耗时 编号 耗时 等待时长 M1 3 N3 1 3 N4 2 6 N7 2.2 1 N8 2.2 3 N9 1.7 6 M2 2.5 N3 1 0.5 N4 2 3.5 N8 2.2 0.5 N9 1.7 3.5
探究活动2：计算机解决问题的过程。
方法步骤：1、启动PythonIDLE集成开发环境 2：执行“file”菜单中的“open”命令，选择打开程序（“课本素材\程序3.1.py”） 3：执行“run”菜单中的“run module”命令 4：观察程序运行结果 结论截图：运行计算机程序后，会生成结论数据表格zjxc.xls，请将内容截图粘贴此处。
人工解决与计算机解决问题方式的异同讨论记录
求解问题的方式 相同点 不同点
人工求解问题的过程
用计算机求解问题过程
选题 以小组为单位，围绕本章项目学习活动的大主题“设计从A市到B市的最优旅行路线方案”，根据自己感兴趣的问题确定项目选题，，填写《项目学习活动记录表》“项目选题”栏目。 1.鸡兔同笼问题
例如鸡兔同笼，头共46，足共128，鸡兔各几只 2.韩信点兵 原有士兵约1500，死伤四五百，现点兵，3人一排，结果多出2名；接着命令士兵5人一排，结果多出3名；他又命令士兵7人一排，结果又多出2名，士兵约一千多，具体多少人
你的小组选题：
附件二：阶段学习评价量规
项目及分值 评分标准 分值 得分
自评 互评 师评
知识掌握 40 理解问题分析的思路 10
理解计算机解决问题的过程 10
操作技能 45 学会问题分析的方法 15
学会利用数字化工具促进学习 15
掌握python打开文件、运行程序的操作 15
项目学习 45 选择合适的项目选题 15
在活动中能够与同伴协作完成任务，分享成果 15
明确项目探究的意义 15
合计得分 100

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