资源简介

“圾”中生智，“慧”泽万家
——2.1 计算机解决问题的过程
核心素养目标
信息意识
根据解决人工垃圾回收问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式处理问题
在智能垃圾回收项目体验中，能够敏锐感觉到垃圾回收的信息规律，学会分析问题并将问题转化为程序设计的需求分析。
在合作解决智能垃圾回收问题的过程中，愿意与小组成员共享信息，实现信息的更大价值。
计算思维
在分析智能垃圾回收问题过程中，学会使用自然语言和流程图去描述算法。
通过判断和分析智能垃圾回收的功能，运用合理的算法绘制流程图，了解算法的三种基本结构。
结合运用顺序结构、分支结构、循环结构的语句编写简单的程序实现智能垃圾回收的功能。
学习自定义函数，将智能垃圾回收功能的代码写在函数中，并发布功能模块，实现各个垃圾回收点的功能共享。
总结利用计算机解决垃圾回收问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他生态环境保护问题解决中。
数字化学习与创新
掌握数字化学习的方法，能够根据需要选用合适的数字化工具开展学习，如使用画程软件绘制智能垃圾回收功能设计的算法，在Python语言的标准开发环境IDLE中编写程序并调试运行。
信息社会责任
使用正规流程图软件和编程软件，规范操作。
在整个智能垃圾回收单元学习中，具有积极学习的态度，意识到保护生态环境的重要性，主动学习应用到生态环境保护的其他问题解决中。
教材分析
编程计算这一单元处于必修一数据与计算中的第二单元，是编程学习的开篇单元，单元中有计算机解决问题的过程、做出判断的分支、周而复始的循环、可以复用的代码四节内容，通过智能垃圾回收项目学习计算机解决问题的过程，在对垃圾回收项目功能算法代码实现过程中，学习分支语句、循环语句的代码编写，并将智能垃圾回收功能写入自定义函数中，学习函数调用和功能模块发布，实现各个垃圾回收点的功能共享。通过本单元的整体学习，可以为后面分析编写其他功能程序打下坚实的基础。
学情分析
本单元授课对象为高一学生，在初中接触的编程大多像Scratch类的模块化搭建，还未接触到具体的代码指令，面对具体的情境，学生能用自己的话说出解决问题的方法，但不知如何用计算机程序实现。比如，体验智能垃圾回收过程，识别垃圾类型转换成编程计算，则需要将垃圾信息存储到变量内，再通过分支、循环语句实现。学生的计算思维需要慢慢形成，从解决简单的问题开始培养，让学生在学习智能垃圾回收活动中一边熟悉基本语法，一边提升思维能力。在掌握程序编写后自行编写代码实现功能，解决生活中的其他问题。
学习目标
单元目标
学生能够在体验计算机帮助解决垃圾回收问题过程中，分析出智能垃圾回收的功能步骤，做好需求分析，算法设计。
学生能在设计智能垃圾回收功能算法中，能够敏锐观察到结构规律，编写简单的程序实现功能。
学生能在完成智能垃圾回收功能代码编写后，利用函数调和模块发布，实现功能共享。
学生在合作解决智能垃圾回收问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值，完善智能垃圾回收功能。
学生在整个智能垃圾回收单元学习中，可以养成探究学习的态度，意识到保护生态环境的重要性，主动学习应用到生态环境保护的其他问题解决中。
本课时目标
学生能在体验智能垃圾回收过程中，能够敏锐抓取到功能信息，分析出智能垃圾回收的简单步骤。
学生能在智能垃圾回收功能分析过程中，了解算法概念，学会使用自然语言和流程图去描述智能垃圾回收功能算法。
学生能通过判断和分析，设计智能垃圾回收算法，绘制流程图，了解算法的三种基本结构。
学生能了解程序设计语言发展过程，总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。
教学重点
了解计算机解决问题的过程。
学会使用自然语言和流程图描述算法。
了解流程图的规范表示方法和算法的三种基本结构。
教学难点
学会使用流程图描述算法
掌握算法的三种基本结构
教学方法
多媒体教学
单元流程
教学流程（本课时）
教学过程
【视频导入】 3分钟
今年8月24日，南通市各单位联合举办了垃圾分类宣传进社区活动，我们一起看一段视频（播放视频）。志愿者们纷纷为小区居民普及垃圾分类回收的知识，提升居民的环保意识。学校也即将举办一场垃圾回收宣传进班级活动，现向班级招募志愿者，首先需要有垃圾回收的相关知识储备，请同学们花1分钟的时间，学习学案第四页的垃圾回收小知识。
设计意图：垃圾分类回收宣传视频引入，让学生意识到垃圾回收的重要性，积极主动学习垃圾回收知识。
【快问快答 思考问题】5分钟
规则讲解：四人一小组，屏幕上出现一个垃圾，最先举牌起立者进行抢答，答对该小组加一分，答错该轮无抢答机会，一共10轮。在竞答环节中每组正确率和反应速度都不一样，可以借助什么帮助我们进行垃圾回收呢？（计算机）思考利用计算机可以帮助我们实现哪些功能？
设计意图：通过快问快答模拟学生作为志愿者时的反应速度和准确率，人工垃圾回收易出错且耗时间，引出高效准确的智能垃圾回收。
【智能体验 认识算法】3分钟
打开桌面智能垃圾回收网页，体验在计算机帮助下进行垃圾回收的过程，并简单描述步骤，学生回答的步骤是自然语言的描述，表述时符合人类常用语言，通俗易懂，但内容越多越容易产生歧义，老师在黑板上所示的步骤是流程图，表示，更加形象、直观易理解。用来解决垃圾回收问题的步骤、方法就是算法。
设计意图：学生体验智能垃圾回收过程，分析描述其步骤，了解算法概念及自然语言表示，教师展示的步骤让学生了解流程图表示，二者直观比较更能了解两种描述方式的特点。
【思考分析 设计算法】5分钟
黑板上这个自上而下，按顺序依次执行的流程图，同学们思考一下它是什么结构？（顺序结构）按照这个算法结构，我们可以执行几次垃圾分类？一次。
如果我们有10个垃圾，想实现多次垃圾分类，如何去改进？重复执行。引出循环结构，打开“项目任务3：流程图绘制”文件，请同学们先认识一下左边的各个流程图符号，然后在右边这块区域，请将需要重复执行功能的流程图符号拖动到循环里，其余放在循环外，完成多次垃圾分类。
展示学生作品，学习循环结构。
设计意图：根据已有流程图，让学生分析执行过程，学习新的流程图符号改进绘制流程图，学习新的循环结构。在绘制流程图过程中培养学生操作和思考能力。
【核心学习 细化算法】5分钟
改进好的流程图已经将多次垃圾回收算法设计出来了，在这个算法中，核心功能是哪一个？（识别垃圾功能）请同学们打开桌面“项目任务4：流程图绘制2”这个文件，将右边零散的流程图符号连接起来完成识别功能，然后将原来识别功能的处理框删除，把右边连接好的具体的识别功能流程图拖动过去替换。
展示学生作品，学习分支结构
设计意图：引导学生分析识别功能具体执行步骤，细化算法，学习分支结构。
【编写程序 实现算法】5分钟
设计出了智能垃圾回收的流程图算法，思考计算机可以直接执行流程图内的步骤完成垃圾回收的任务吗？
计算机是无法执行的，包括之前的自然语言，计算机也无法执行，计算机只认识由二进制0和1代码指令构成的机器语言，但为了让人类容易编写指令，慢慢从机器语言发展到汇编语言再到高级语言，高级语言方便人类编写，计算机内部安装相应的解释器后口可以将高级语言转换成机器语言方便计算机识别处理。
画程可以将我们绘制完的流程图转换为相应的高级语言代码，接下来请同学们打开“项目任务5：流程图绘制3”文件，根据学案项目任务5的操作步骤，将流程图转化为相应的代码运行，将下方的5个垃圾名称依次输入观察程序运行结果。
设计意图：让学生意识到计算机只能识别处理二进制代码指令，无法执行流程图和自然语言描述的步骤，了解程序设计语言的发展，通过画程软件的“语言”菜单让学生认识高级语言，并学会在IDLE环境中运行程序。
【小结】
本节课通过分析垃圾回收问题，设计相应的垃圾回收功能算法并细化算法，初步认识程序设计语言，利用画程软件的优点编写程序，并在IDLE环境中运行，这一系列过程就是计算机解决问题的过程。借助计算机可以更高效准确的帮助我们实现垃圾回收，保护生态环境，希望同学们在接下来的编程学习中，可以激发更多的编程兴趣，设计出更多的程序保护我们的生态环境。
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