资源简介

课题 算法及其特征
教学目标
1.根据具体的问题讨论分析出算法的基本特征，感受算法在解决问题中的重要性。（信息意识） 2.尝试运用恰当的方法描述算法。（计算思维） 3.能够将部分简单算法转换为程序，并调试运行得出结果。（数字化学习与创新）
教学重点： 1.算法的概念和重要特征。 2.运用python语言实现简单算法，解决问题。 教学难点：运用python语言实现简单算法，解决问题。
教学过程
一、课前回顾：计算机解决问题的过程 基本任务：对问题进行定性分析跟定量分析，遵循算法的特征和约定，寻求计算的方法和规则，明确解决问题的途径。 设计意图：回顾计算机解决问题的过程，明确设计算法是解决问题的核心，引出算法及其特征。 二、探索新知 （一）算法的概念 1.算法的概念及理解 概念：算法就是解决问题的方法和步骤 。 理解：解决问题的过程就是实现算法的过程。 设计意图：让学生对算法有初步的认识，为接下来的具体分析提供可靠的基础。 2.通过具体问题分析算法的概念： 活动1：寻找开关对应关系 问题描述：软件开发社团要招募新成员，报名的同学要经过面试才能加入。第一关面试题是:“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 ” 设计意图：创设情境，引发思考 （1）分析问题:灯的状态和特征 教师活动：从表面上看，灯只有亮、灭两种状态，但是灯又具有一种特殊性，即开灯的同时会伴随发光发热，因此灯被触摸时还有冷、热两种状态。综上所述，一盏灯可能有4种不同的状态。而在房间内共有3盏灯，完全可以保证每盏灯的状态都是唯一的。由于题目中并没有限制开关按动次数，所以3个开关的闭合状态是可以随意改变的。如何能使3盏灯处于不同的状态 并判断哪个开关控制哪盏灯呢？ 课堂活动一：根据问题描述，用自然语言将解决该问题的步骤填在学习任务单的课上学习任务一中。 学生活动：分析灯的状态，思考解决问题的方法和步骤，完成学习任务单中课上学习任务一：用自然语言描述解决该问题的步骤。 （2）设计算法 解决问题的步骤（自然语言描述） 第一步：为开关跟灯分别编号 第二步：打开1号跟2号两个开关 第三步：过几分钟后关闭1号开关 第四步：进房间，亮着的灯是由2号开关控制 第五步：摸一下另外两盏不亮的灯，发热的灯泡是由1号开关控制 第六步：不亮又不热的灯是由3号开关控制 设计意图：将第二单元学习的内容，算法的描述运用到具体问题中，既加深了学生对算法描述的印象，让学生能够将知识迁移到学习和生活的其他相关问题的解决过程中。 解决问题的步骤（用流程图描述） 课堂活动二：根据自然语言的描述，将课本88页的“开关对应关系流程图”补充完整。 开关对应关系流程图 学生活动：根据自然语言的描述，补充流程图 教师活动：分析流程图 提问：解决开关对应关系问题的方法跟步骤是唯一的吗 学生活动：思考回答，可以先开2号跟3号开关，关闭3号开关进行判断，也可以开1号跟三号开关，关闭一号开关后进行判断...... 教师活动：通过开关对应关系问题再次讲解算法的概念：寻找开关对应关系的方法跟步骤可以称为一个算法，所以算法就是解决问题得方法跟步骤，解决该问题可以有多种方法即解决同一个问题的算法可能有多种 。 设计意图：通过具体的问题“寻找开关对应关系”进一步分析算法的概念，加深对知识点的理解，并在该过程中回顾算法的描述方式。培养学生的计算思维能力。 (二）算法的描述 1.算法的描述方式 （1）自然语言：自然语言就是使用日常所用的语言描述算法的步骤。 （2）流程图：流程图是用图形表示算法的一种常用工具。 （3）伪代码：伪代码是采用一种类似程序设计语言的代码来描述算法。 2.三种描述方式的优缺点 教师活动：提问：在寻找开关对应关系问题中，用自然语言跟流程图描述了该问题的算法，同学们们认为哪种方式你更容易理解呢？ 学生活动：思考回答 教师活动：分析三种描述方式的优缺点 （1）自然语言 优点：使用简单，易于理解。 缺点：容易产生二义性。 （2）流程图 优点：步骤清晰简洁，算法结构表达明确，适合初学者使用。 缺点：绘制过程繁琐，对于复杂问题，结构过于复杂，不易理解。 （3）伪代码 优点：回避了程序设计语言严格的书写格式，叙述准确，无二义性，结构性强。 缺点：需要具备一定的程序设计语言基础，不利于初学者使用。 教师活动：总结，针对不同问题需采用不同的方式对算法进行描述 设计意图：通过具体问题讲解算法的描述方式跟各种描述方式的优缺点，让学生在掌握算法描述方式的基础上学会在不同的问题中采用不同的描述方式。 （三）算法的特征 1.算法的特征分析 教师活动：通过具体例子讲解算法的特征 （1）有穷性：算法必须能在执行有限个步骤之后终止，即算法一定要能够结束。 举例：依次输出10000以内所有的正整数跟依次输出所有的正整数。 分析：依次输出10000以内所有的正整数符合有穷性特征，因为程序在执行10000次以后会终止，而以此输出所有的正整数不符合有穷性特征，因为正整数有无数个，所以执行的步骤是无限的。 （2）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。 举例： a=10跟a=自然数 分析：将10赋给变量a符合确切性特征，但将自然数赋给变量a就不符合确切性特征，因为自然数没指定是哪一个，所以结果是不确定的。 （3）输入项：一个算法有0个或多个输入，以刻画运算对象的初始情况， 0个输入指算法本身给出了初始条件。 举例：输入a输入b，输出a*b跟a=9,b=3输出a*b 分析：要输出a跟b的乘积，a跟b的值可以从键盘输入，也可以是a跟b的值已经包含在算法中了，即可以是0个输入，也可以是多个输入。 （4）输出项：算法一定要有输出，任何算法都不能无功而返。 分析：一个算法至少要有一个输出，计算问题是无解的，也要把无解的状态进行输出。 (5）可行性：算法中的运算都必须是可以实现的，都可在有效时间内完成（也称为有效性） 举例：a=9,b=3,c=a/b跟a=9,b=0,c=a/b 分析：a=9,b=3,c取a/b的商是可行的，但a=9,b=0，c取a/b的商就是不可行的。 总结：算法必须具备的五个特征 设计意图：通过举例分析，让学生更好的理解算法的特征。 2.算法的特征实践探究 活动2：寻找被污染的药丸 问题描述：面试的第二关是实验题：有四个装了药丸的瓶子，每颗药丸质量都相同，其中有一个药瓶中所有药丸被污染了。每颗被污染的药丸比污染前增重1克。已知每颗药丸的单颗标准质量，只允许称量一次，如何判断出哪个药瓶的药被污染了？ 课堂活动三：根据问题描述，完成课本89页活动二中的问题 如果从每个药瓶中取出1颗药丸分别进行称重，肯定可以判断出哪颗药丸被污染了，但是这种做法显然不符合“只能称量一次”的要求。改进方法？ 考虑1颗药丸的重量变化，如果药九被污染，则增重 克，否则增重_ 克。从某一个药瓶中取出n颗药丸，如果被污染，则增重 克，否则增重_ 克 如果我们从不同的药瓶中取出不同颗数的药丸，你能根据增重情况找出被污染的药丸吗 从第1个药瓶中取出1颗药丸，从第2个药瓶中取出2颗药丸，从第3个药瓶中取出3颗药九，从第4个药瓶中取出4颗药丸，共I0颗药九。如果增重 克，则___ 号药瓶中的药丸被污染。 教师活动：引导学生完成课本89页活动二中的问题。 分析问题：考虑1颗药丸被污染，则增重1克；n颗药丸被污染，则增重n克；如果我们从不同的瓶子中取出不同颗数的药丸，则可以判断是哪个瓶子被污染了。 设计算法：解决问题的步骤（自然语言描述） 第一步：从第1个瓶子取出1颗药丸； 第二步：从第2个瓶子取出2颗药丸； 第三步：从第3个瓶子取出3颗药丸； 第四步：从第4个瓶子取出4颗药丸； 第五步：对以上10颗药丸进行称重； 第六步：分析结果，如果增重1克，则为1号瓶子污染；如果增重2克，则为2号瓶子污染，如果增重3克，则为3号瓶子污染；如果增重4克，则为4号瓶子污染。 学生活动：设计程序并运行，使输入10颗药丸的总重量跟药丸的单颗标准质量后就可以得出结果，找到被污染的药丸 教师活动：分析程序并运行 d=int(input('请输入单颗药丸的标准重量：')) z=int(input('请输入药丸称得的重量：')) w=z-10*d print('被污染的药瓶序号是：',w) input("运行完毕，请按回车键退出...") 课堂活动四：根据程序运行的过程及结果，回顾算法的特点，思考一下，在这个问题中，哪些信息属于输入、哪些信息属于输出呢 将分析结果填在学习任务单的课上学习任务二的表1中： 表1 教师活动：引导学生完成表1的填写，总结该问题中算法的特征 设计意图：突破重难点，通过具体问题的分析，引导学生抽象问题具体化，更好的理解算法的特征，培养学生的信息意识跟计算思维能力。 （四）课堂小结 教师活动：引导学生总结本节课所学知识 学生活动：总结本节课所学内容 设计意图：及时梳理总结知识，加深印象。 （五）课后探究 活动3：巧用运算，寻找误删的ID号 问题描述：学校历届校友的海量数据存储在校网络中心服务器中（共10000条，无重复数据），某管理员因为误操作删除了一位校友的ID号（8位整数）信息，恰好在备份数据库中保存了一份所有人员ID号的文件（无重复数据，无序）。怎样快速找出被误删的ID号以便恢复数据？ 任务要求：编写程序，找出误删的ID号 设计意图：运用所学知识解决具体问题 ，加深印象。 （六）课后作业 1．下列关于算法的描述正确的是( ) A．一个算法可以没有输入 B．算法只能用流程图来表示 C．如果一个算法没有输入，也就不会有输出 D．一个算法的执行步骤可以是无限的 2．下列那个不是算法的常见描述方式( ) A．自然语言 B．流程图 C．结构图 D．伪代码 设计意图：及时巩固所学知识 （七）教师寄语 其实我们的成长过程也充满了一个个算法，希望同学们能好好设计，在有限的年华里，调试出不一样精彩的青春！

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