资源简介

《算法及其描述》教学设计
第一部分：课标解读
通过本章学习，学生需掌握算法的基础知识，理解算法在计算机解决问题过程中的核心地位。要求学生理解算法的概念与基本特征，掌握自然语言、流程图、伪代码三种常用的算法描述方法，并初步了解算法的三种基本控制结构。引导学生经历“观察问题→分析步骤→描述算法→对比优化”的完整过程，体会“算法”作为解决问题步骤与方法的思想精髓，培养有条理、有逻辑的计算思维。本章知识内容上承“体验计算机解决问题的过程”，下启“计算机程序与程序设计语言”，为学生后续学习程序设计知识奠定基础。
第二部分：单元设计说明
【教材分析】
本课选自《数据与计算》第三章第二节“算法及其描述”，是学生在学习“体验计算机解决问题的过程”之后的进阶内容。本节课内容主要是一些概念和理论，而算法的概念和理论都较为抽象，讲起来容易枯燥乏味，因此需要把这些抽象知识变得通俗易懂。本节课在内容上衔接了上一节课，同时也为后续程序设计语言基础知识的学习做好铺垫和准备，起到了承上启下的作用。本节内容主要包括三个方面：理解算法并掌握算法的基本特征；学会用自然语言、流程图等方法描述算法；初步了解算法的三种基本控制结构（顺序、选择、循环），为后续运用程序语句描述算法奠定了基础。
【学情分析】
本节课的教学对象是高一学生。学生通过前一节内容的学习，已经了解了计算机解决问题的一般过程，并且大部分学生在之前或多或少接触过一些基础的计算机编程知识。然而，对于算法的概念和理论，大多数学生仍感到抽象和深奥。学生在学习本节时，往往能够理解算法的表面含义，但对于算法的五个特征（有穷性、确定性、输入、输出、可行性）还缺乏深入理解，对于自然语言、流程图和伪代码三种描述方法的优缺点对比及适用场景也较难把握。需要从学生熟悉的生活实例入手，通过趣味案例激发兴趣，循序渐进地引导学生逐步理解并掌握算法及其描述方法。
【教学重难点】
重点： 理解算法的概念及基本特征；掌握自然语言、流程图、伪代码三种算法描述方法的使用。
难点： 通过算法的描述过程，培养和形成学生的计算思维；通过实际问题分析，能自主设计合适的算法并准确描述。
【教学策略与方法】
趣味导入法： 以“农夫过河”经典的过河问题为情境导入，通过趣味问题设计激发学生的学习兴趣，将学生注意力迅速引入课堂，引出“算法”这一核心概念。
案例探究法： 以教材“购买笔记本”的不定方程问题为核心案例，引导学生经历算法分析的全过程，围绕“解方程”这一具体问题探究算法的描述方法。
类比教学法： 将算法的五个特征与生活实例进行一一对应类比，将抽象的概念特征具体化，帮助学生直观理解算法的本质特征。
对比分析法： 引导学生通过小组讨论，对比自然语言、流程图和伪代码三种算法描述方法的优势与不足，完成表格填写，培养比较与归纳的能力。
分层指导法： 基础薄弱的学生重点掌握算法的概念与流程图的基本绘制方法，学有余力的学生尝试用三种方法分别描述同一算法并做对比分析。
第三部分：教学设计
教学环节 教学活动 计算思维培养意图 计算思维素养效果评估
教师活动 学生活动
课前预习 布置预习任务：
1. 阅读课本第三章3.2节算法及其描述部分；
2. 查阅资料，了解过河问题的解法；
3. 思考：平时做一道数学题所经历的步骤与计算机解决问题有什么联系？ 1. 阅读教材，标注“算法”“有穷性”“确定性”等关键词；
2. 查阅过河问题的常见解法，思考其步骤；
3. 尝试用自己理解的语言描述“算法”。 引导学生从日常生活经验出发，初步感知“步骤”与“规则”的重要性，建立对算法的初始认知，培养归纳与抽象的思维意识。 能否说出过河问题的基本解决思路，能否初步理解“解决问题的步骤”就是算法的雏形。
导入新课 情境引入——过河问题
呈现问题：一个牧羊人带着一头羊、一只狼和一颗大白菜准备过河。船每次只能带一样东西过河。如果狼与羊单独在一起，狼会吃羊；羊与白菜单独在一起，羊会吃白菜。牧羊人该如何过河才能确保羊、狼和白菜都安全过河？
引导学生小组讨论，请代表上台画出流程图或演示过河过程。
提问：牧羊人的过河方案实际上就是什么？（算法）
引出本课主题——算法即解决问题的过程与方法，是若干步骤的精确规定。并向学生说明：这节课将从三个方面学习：算法的定义与特征、算法的描述方法、算法的基本控制结构。 小组讨论过河方案，尝试推理并记录步骤；小组代表分享本组的过河方案；思考：解决问题的过程与“算法”之间的联系。 通过经典的探究性问题导入，将学生注意力引导到课堂中来，并通过此情境引出“算法”主题，让学生在趣味探究中感知算法的基本特征，理解算法就是解决问题的步骤或规则。 学生能否通过小组合作找到过河问题的可行方案，能否说出该方案中包含的几个关键步骤，从而初步理解“算法”的含义。
新课学习 第一环节：算法的定义与特征（约8分钟）
1. 定义讲解
结合教材，讲解算法的定义：算法是指在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则。通俗地说，算法就是用计算机求解某一问题的方法，是能被机械地执行的动作或指令的有穷集合。
引导学生从过河问题入手，将牧羊人的过河方案作为算法的具体实例，帮助学生建立直观认识。
2. 特征讲解
结合教材中“求方程6x+5y+4z=50的正整数解”问题，逐一讲解算法的五个特征：
（1）有穷性：算法必须在执行有穷步之后结束，步骤数是有限的。
（2）确定性：算法的每一步都有确切的定义，不能产生歧义。
（3）数据输入：算法可以有零个或多个输入。
（4）数据输出：算法必须有一个或多个输出，没有输出的算法毫无意义。
（5）可行性：算法的每一步都可以在有限时间内完成。
穿插：赵本山小品“大象装冰箱”第二步“把大象装进去”不明确不可行，因此不算算法，帮助学生加深理解。
第二环节：算法的描述方法（约12分钟）
1. 描述算法的三种方法
引入教材原句：算法是对解题过程的精确描述，且需要使用某种方法将其表示出来。
分别讲解三种常见描述方法：
（1）自然语言描述：用日常语言描述算法步骤。优点是通俗易懂，缺点是当分支或循环较多时难以清晰表示，且语言存在歧义。
（2）流程图描述：用规定的图形符号和流程线表示算法的流程展示，可使流程描述得清晰、简洁。逐一讲解常用流程图符号：起止框（圆角矩形）、输入输出框（平行四边形）、处理框（矩形）、判断框（菱形）、流程线（带箭头）、连接点。以“求方程6x+5y+4z=50的正整数解”为例，展示用流程图描述算法的全过程。
（3）伪代码描述：介于自然语言和编程语言之间的文字和符号来描述算法。结构清晰、代码简单、可读性好，但无统一格式。以方程求解问题为例展示伪代码描述方式。
2. 对比总结
引导学生小组讨论，完成教材表3-5的填写：三种算法描述方法的优势与不足。
第三环节：算法的三种基本控制结构（约5分钟）
简要介绍算法的三种基本控制结构：
（1）顺序结构：按先后顺序依次执行的步骤。
（2）选择结构：根据条件是否成立选择执行不同步骤。
（3）循环结构：重复执行某组步骤直到条件不满足为止。
借助流程图符号讲解在流程图中如何表示三种结构（用判断框表示选择和循环），这部分内容也是衔接后续程序设计课程的桥梁。
第四环节：任务实践（约12分钟）
任务一（基础）——绘制流程图
发布任务：“请用流程图描述一个程序：输入两个整数，输出其中较大数的算法。”
引导学生分析：需要哪些步骤？（输入两数→比较大小→输出较大数）每个步骤对应哪些流程图符号？
学生独立手绘流程图，教师巡视指导，关注符号使用是否规范、流程线方向是否正确。
展示优秀作品，纠正常见错误。
任务二（巩固）——三种方法描述
发布任务：“分别用自然语言、流程图和伪代码描述‘求1+2+3+…+100的和’的算法。”
小组分工合作，分别尝试三种描述方法，完成后组内交流讨论三种方法的优缺点。
教师展示典型作品，引导学生点评。
任务三（提升/选做）——完成教材表3-5
结合本节课学习内容，组织学生小组合作完成教材表3-5的填写，对比三种算法描述方法的优势与不足，进一步巩固三种描述方法的理解。 学习定义与特征环节
① 复述算法的定义；
② 记录算法的五个特征及其含义；
③ 联系生活事例判断是否是算法。
学习描述方法环节
① 跟随教师学习三种描述方法；
② 在笔记本上绘制常用的流程图符号图，标注每个符号的名称和功能；
③ 小组讨论三种方法的优缺点，准备完成教材表格。
学习控制结构环节
① 听讲并记录三种基本控制结构的特点；
② 在流程图中识别三种结构的表现形式。
实践环节
① 独立绘制“求两数大值”的流程图；
② 小组成员分工协作，用三种方法分别描述求和算法；
③ 交流讨论三种描述方法的优劣；
④ 填写教材表3-5。 概念讲授环节：通过实例辅助讲解，使学生对抽象概念有直观感知，建立正确的算法认知；明确五个特征，为后续程序设计打下理论基础。
描述方法讲授：让学生系统掌握三种算法的描述方法，理解各方法的优缺点，培养“根据实际问题选择合适描述工具”的意识。
控制结构简介：让学生初步了解三种控制结构，为后续程序设计语言的学习做好知识衔接。
任务实践环节：任务一巩固流程图的绘制技能，训练学生将算法规范表达的画图能力；任务二通过对比三种描述方法，培养比较分析和综合评价的能力，进一步理解流程图在描述算法方面“清晰、简洁”的优势。 概念评估：能否准确说出算法的定义和五个特征，能否判断一个实例是否符合算法特征。
描述方法评估：任务一：流程图绘制是否规范，符号使用是否正确，流程线方向是否准确。
任务二：三种描述方法是否准确完整；小组交流中能否说出自然语言易歧义、流程图清晰直观、伪代码接近编程等各自特点。
表3-5填写是否正确完整。
课堂总结 引导学生系统回顾本课所学内容：
1. 算法的定义——解决问题的一组明确规则的步骤；
2. 算法的五个特征——有穷性、确定性、输入、输出、可行性；
3. 三种描述方法——自然语言、流程图、伪代码，各自的优缺点；
4. 三种基本控制结构——顺序、选择、循环。
强调：算法是程序设计的灵魂，学习算法能够培养我们解决实际问题的能力。
提问：生活中还有哪些事情的处理过程可以看作“算法”？为什么用三种方法描述同一算法？ 各小组代表总结本课所学内容；交流在流程图绘制中遇到的困难和解决方法；尝试举例说明生活中类似算法的流程或规则。 通过归纳总结让学生系统掌握算法及其描述知识体系；引导学生将算法思想迁移到生活，实现知识的内化与应用。 学生能否准确概括算法的定义和特征，能否说出三种描述方法各自的优势和不足，能否举出2-3个生活中的算法实例。
学业检测 1. 基础作业：
完成课本3.2节“练习”中的填空和选择题；
用流程图描述“判断一个整数是否是偶数”的算法。
2. 提升作业：
用三种方法分别描述“输入三个整数，输出从小到大排序后结果”的算法；
撰写一篇短文，谈谈生活中哪些地方用到了“算法”思想。
3. 预习作业：
预习课本3.3节“计算机程序与程序设计语言”，思考：算法设计好了，接下来如何让计算机执行它？ 根据自身情况选择完成基础或提升任务；提升作业写出完整算法和流程图；预习作业在笔记本上记录初步想法。 用分层任务检测学生对算法概念和描述方法的掌握程度；通过短文写作培养学生将算法思想应用于实际生活的意识和表达能力；预习任务为下节课学习程序语言做好衔接。 能否准确完成填空题和选择题；流程图绘制是否使用正确符号、流程是否合理；提升作业的三种描述是否完整准确；短文是否体现对算法思想的真实理解。
【板书设计】
算法及其描述
一、算法的定义
在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则。
通俗地说，就是用计算机求解某一问题的方法，
是能被机械地执行的动作或指令的有穷集合。
二、算法的五个特征
特征 含义
有穷性 算法必须在有限步后结束
确定性 每一步定义明确，无歧义
数据输入 有零个或多个输入
数据输出 有一个或多个输出
可行性 每一步可在有限时间内完成
三、算法的三种描述方法
自然语言：通俗易懂 → 易产生歧义 → 难以表示复杂流程
流程图：清晰简洁 → 符号规范 → 专业标准
伪代码：结构清晰 → 接近编程 → 无统一格式
常用流程图符号
符号形状 名称 功能
圆角矩形 起止框 表示开始或结束
平行四边形 输入输出框 表示数据输入或输出
矩形 处理框 表示计算或赋值
菱形 判断框 表示条件判断
箭头线 流程线 表示流程方向
圆圈 连接点 表示转接
四、算法的三种基本控制结构
顺序结构：依次执行各步骤
选择结构：根据条件选择不同路径
循环结构：重复执行某组步骤

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