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第1课《在线社会离不开算法应用》教学设计
课题 在线社会离不开算法应用 单元 第六单元 学科 信息科技 年级 五年级下
核心素养目标 信息意识：知道在线生活中算法被广泛应用，通过设计算法能够根据历史浏览或购买数据为我们推荐出我们可能所需要的商品或书籍。计算思维：通过探析访问网页节点的路径、学习“向你推荐”的算法思想能够将推荐算法广泛应用到生活中，提高查找数据的效率。数字化学习与创新：了解算法可以实现创新，借助数字化工具进行学习，学习如何处理和分析大规模用户数据，理解数据之间的关联性。信息社会责任：学习推荐算法时，需要了解数据收集和使用的相关法律法规和伦理规范，提高对数据隐私的尊重和保护意识。
教学重点 1、探析访问网页节点的路径
教学难点 1、探析“向你推荐”的算法思想
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 板书课题。1、活动背景在线社会正悄然改变着我们的生活与学习方式。你知道在线社会中算法的作用吗？你思考过算法创新的重要性以及如何创新算法吗？让我们一起继续探索在线社会中算法的“秘密”吧!2、活动目标1知道在线生活中算法被广泛应用，算法可以实现创新；2结合在线社会情境分析所应用的算法，体验并主动尝试进行算法创新；3认识算法创新对科技强国的重大意义，树立坚持原始创新的意识。3、新知导入观看视频《算法在生活中的应用》问：你感受到在线社会对我们的影响了吗 答：在线社会改变了我们的生活和学习方式。答：在线生活与学习方式的改变离不开算法的应用。在浏览网络时，我们能够从一个网站跳转到另一个网站，或从一个网页跳转到另一个网页。它们之间是如何连接的呢 了解本单元需要学习的知识点、活动背景及学习目标，深入思考我们生活中在哪些方面运用了算法，感受算法对我们生活中的影响。再观看视频，了解算法在我们生活中有哪些优缺点。 通过系统的知识学习、实际应用的观察和视频资源的辅助，帮助学生全面理解算法在生活中的广泛应用及其复杂影响。
讲授新课 新知讲解：一、活动：探析访问网页节点的路径打开一个网站，把每个网页当作一个节点，把那些超链接当作连接网页的边（图6-1-1）。尝试画出一张至少有5个节点的图，并且说出任意两个网页节点的访问路径。通过这种方式将复杂的网站变成一张图利用边可以访问图中所有的节点。但在实际生活中，人们是先设计图，再通过算法实现各个节点之间的搜索或访问。二、活动：体验“一笔画”游戏观察图6-1-2的3个图形，你能一笔画出来吗？请说出原因。第一个图可以一笔画出来，因为只有两个节点；后面两张不能一步画出来，因为节点太多了。判断某个图形是否可以“一笔画”，这个过程包含了“遍历”思想的算法。随着互联网技术的不断发展，包含“遍历”思想的算法在现实世界中得到了广泛应用。阅读拓展：图的遍历算法起源于著名的“七桥问题”。1735 年数学家欧拉运用抽象原理，将现实中的事物变成了图，并建立了数学模型，从而开创了数学中一个新的分支——图论。什么是遍历？“遍历” 是一种算法思想，指的是按照某种顺序访问数据结构中的每一个元素，确保每个元素都被访问一次且仅一次。遍历是许多算法的基础，广泛应用于各种数据结构，如数组、链表、树和图等。通过遍历，可以对数据结构中的元素进行操作，例如查找、统计、排序等。目标：访问数据结构中的每一个元素。顺序：遍历的顺序取决于数据结构的类型和遍历算法的设计。特点：每个元素被访问一次且仅一次，避免重复访问或遗漏。三、活动：探析“向你推荐”的算法思想1.小慧在线买书时，发现网站上有很多书籍推荐信息(图6-1-3)，其中有些是自己感兴趣的书目。你知道原因吗？以小组为单位进行讨论，说一说各自的想法。当小慧之前浏览过某些书籍页面时，网站会记录她的浏览行为。例如，她可能之前查看过一些文学类书籍，网站通过分析这些浏览历史，认为她对文学类书籍感兴趣。网站利用算法，根据她之前浏览的书籍类型、作者等信息，为她推荐类似风格或主题的书籍。2.你还知道哪些网站使用了推荐算法？请说出具有推荐功能的栏目名称，并以小组为单位合作分析该栏目的功能。（1）京东栏目名称：为你推荐功能分析：根据用户的浏览历史、购买行为和搜索记录，推荐用户可能感兴趣的商品。用户每次刷新页面时，推荐内容会根据最新的行为数据动态调整，确保推荐结果的时效性和相关性。（2）知乎栏目名称：首页推荐功能分析：根据用户的兴趣标签、浏览历史和点赞行为，推荐相关的文章、问题和回答。（3）抖音栏目名称：为你推荐功能分析：通过分析用户的观看行为、停留时间、点赞和评论等数据，推荐用户可能感兴趣的短视频。小科提示：推荐算法是一种常见的基于图的算法。它对用户和物品的历史数据进行挖掘，预测用户可能喜好的物品并进行推荐。例如，“猜你喜欢”“购买了该物品的人也喜欢”等功能就运用了推荐算法。在线社会中算法无处不在！例如，鼠标指针移动的背后是精准判断鼠标位置的算法；在线视频播放的背后是视频压缩或解压缩算法在工作；当我们举起手机进行自拍时，离不开人像识别和美颜算法；使用地图导航时，离不开最短路径算法；网络购物时，加密算法为我们的数据安全保驾护航；快递发货时，由分配算法来确定物流线路……算法在生活中带来的便利1.智能家居控制：智能家居系统中的算法可以根据用户的习惯和偏好，自动控制家电设备，如灯光、空调、窗帘等，为用户提供更加舒适便捷的生活环境。2.出行规划：地图导航算法能够为用户规划最优出行路线，避开拥堵路段，减少出行时间，提高出行效率。3.满足个性化需求：推荐算法能够根据用户的兴趣、行为等数据，为用户提供个性化的推荐内容。例如，电商平台根据用户的浏览和购买历史，推荐用户可能感兴趣的商品，使用户更容易找到自己需要的产品。四、课堂练习完成教材1—4页相关课堂练习题。四、拓展延伸1、推荐算法设计步骤基于浏览历史推荐：提取用户最近浏览过的商品类别。推荐同一类别中热度较高且用户未浏览过的商品。基于购买历史推荐：提取用户购买过的商品类别。推荐同一类别中用户未购买过的热门商品。基于搜索关键词推荐：分析用户搜索的关键词，找到与关键词相关的商品。推荐这些商品中热度较高且用户未浏览或购买过的商品。2、哪些网站应用了“遍历”思想的算法1.地图导航软件（如高德地图、百度地图）应用场景：路径规划。算法：广度优先搜索（BFS）或Dijkstra算法。通过遍历地图中的节点（道路、交叉口等），找到从起点到终点的最短路径。作用：为用户提供最优的出行路线，提高导航效率2.搜索引擎（如谷歌、百度）应用场景：网页爬虫。算法：深度优先搜索（DFS）或广度优先搜索（BFS）。爬虫通过遍历网页链接，收集网页内容并建立索引。作用：快速收集和更新网页信息，为用户提供准确的搜索结果。3.文件存储服务（如Dropbox、百度云）应用场景：文件系统管理。算法：深度优先搜索（DFS）或广度优先搜索（BFS）。用于遍历文件系统，实现文件搜索、目录管理等功能。作用：帮助用户快速找到所需文件，优化存储空间管理。 一、探析访问网页节点的路径打开一个结构相对简单的网站；在纸上或使用绘图工具绘制至少5个网页节点，标记每个节点的名称。用箭头表示网页之间的超链接关系，形成一个简单的有向图。记录并分析路径长短。二、活动：体验“一笔画”游戏学生尝试用笔在纸上画出这些图形，观察是否能够一笔完成。对于每个图形，记录是否成功完成“一笔画”，并尝试总结原因。一个图可以一笔画的条件是：图中最多有两个奇数度节点（即与该节点相连的边数为奇数）。一个图可以一笔画并回到起点（欧拉回路）的条件是：图中所有节点的度数均为偶数。三、活动：探析“向你推荐”的算法思想思考为什么小慧在线买书时，网站有很多她感兴趣的书推荐，小组先进行讨论分析，根据提示“浏览历史、购买行为、搜索关键词”等认识是推荐算法并理解推荐算法的基本原理。找出其他使用推荐算法的网站，并分析其推荐功能。每个小组选择一个网站，说出具有推荐功能的栏目名称，并分析该栏目的功能。学习小科提示，更全面的了解推荐算法，了解其作用及对我们生活中的影响。发现生活中使用的各种工具里面包含的算法完成课堂练习。进行课外知识拓展。学习推荐算法设计步骤；通过自己对身边事物的总结哪些网站应用了“遍历”思想的算法。 一、探析访问网页节点的路径通过将网页视为节点、超链接视为边，学生可以直观地理解节点、边、路径等基本概念。通过实际绘制和分析路径，能够体验路径搜索算法在实际生活中的应用。二、活动：体验“一笔画”游戏通过尝试“一笔画”，学生可以体验“遍历”思想，即如何系统地访问图中的每条边。引导学生思考如何通过算法判断一个图是否可以一笔画，培养他们的算法思维学生需要观察图形，分析节点的度数，判断是否满足一笔画的条件。这个过程有助于培养学生的逻辑思维和分析能力，提高他们解决复杂问题的能力。三、活动：探析“向你推荐”的算法思想通过分析小慧的书籍推荐案例，学生可以直观地理解推荐算法的基本原理，如基于用户行为、兴趣标签和用户画像的推荐。小组讨论和分析其他网站的推荐功能，培养学生的分析能力和团队合作能力。通过分享和讨论，学生可以从不同角度理解推荐算法的应用。小组讨论和分析其他网站的推荐功能，培养学生的分析能力和团队合作能力。通过分享和讨论，学生可以从不同角度理解推荐算法的应用。让学生深刻体会推荐算法不仅提升了我们的生活质量和效率，也带来了新的挑战。我们在享受推荐算法带来的便利的同时，也需要保持理性和批判性思维，关注其可能带来的问题，并积极寻求解决方案。在课堂练习中强化所学知识内容。拓宽学生知识面。不仅掌握书本知识，通过拓展延伸，让学生全方面了解算法在生活中的广泛应用，了解算法原理。
课堂小结 在线社会离不开算法应用1、进行新知引入2、探析访问网页节点的路径3、探析“向你推荐”的算法思想4、完成课堂练习5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、设计算法为用户推荐他所感兴趣的商品。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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