算法和算法的描述教学设计潍坊美加实验学校 李友锦一、教材分析：本节课是高中信息技术选修模块一算法与程序设计第一章第二节的内容，主要是一些概念和理论，而算法的概念和理论都太抽象，如果单纯靠老师讲解会来非常的枯燥乏味，那么如何把这些抽象的东西变得通俗易懂，如何更加贴近学生的生活，使学生能轻松而又愉快的接受并理解就成为这节课设计的一个重点。二、学生分析：学生第一节课进行了程序设计的体验尝试，每个同学再帮助文件的引导下完成了一个“简易计算器”的制作，经历了计算机解决问题的一般过程，但是对于如何进行程序设计还是非常陌生的。同时学生已有的相关经验事：在数学中已学过程序设计模块，对算法有一定的初步基础。但是对于计算机程序中的算法还是非常陌生的，是零基础的。 三、学习目标： 1.找出牧羊人过河问题的两种解决方法在游戏中验证，尝试用自己话说出自己对算法的理解和算法的五大特征。 2.尝试用自然语言、流程图描述求解ax+b=0的过程，对比分析说出各自优点和不足。 3.结合“猜数字”游戏，理解并应用算法优化找到“猜价格”电视节目的解决方案。四、教学重点：1、 算法的概念2、 算法的描述3、 算法的设计五、教学难点：如何将枯燥抽象的算法的概念让学生真正“看得见摸得着“的实际问题，如何变抽象的问题为具体可执行的问题。六、教学手段：与学生进行互动探讨式教学,以趣味智力题激发学生探索解决问题的兴趣，以故事事例和具体的程序运行对比，引导学生一步步的思考，从而总结出算法的概念，理解算法的特征，并能以此解决实际问题，通过解决ax+b=0这个问题算法的描述，最后通过解决“猜价格“实际问题结合设计游戏程序引导学生如何设计和选择算法，充分调动学生的主观能动性和探究学习能力。七、教学过程：教学环节教师活动学生活动设计理念上节回顾【思考回顾】我们上节课通过“简单计算器”的例子探讨了计算机解决问题的步骤，你们还记得计算机解决问题的步骤吗？结合上节课的学习，回顾计算机解决问题的步骤结合上节课计算器的设计，引领孩子们复习解决问题的过程创设情景引入新课【农夫过河问题】【问题一】：有一个牧羊人带着一头羊,一只狼和一颗大白菜准备过河,他找到一只很小的船,每次只能带一样东西过去,可是如果让狼与羊单独在一起,狼会吃羊,让羊与白菜单独在一起,羊会吃白菜，牧羊人应如何过河？要求：现在请同学们来设计一个方案,把3样东西安然无恙的带过河。学生按小组讨论，设计过河的方案。过河的方案:第一步：人和羊过河，人返回，留下羊；第二步：人和狼过河，人和羊返回，留下狼；第三步：人和菜过河，人返回，留下菜；第四步：人和羊过河。通过对问题一的方案设计，引起学生的学习积极性，让学生很快的进入学习状态。问题好玩，有意思，有挑战性，激发同学们的学习热情算法的概念教师针对问题一的过河方案，提出以下问题：问题1：这个方案总共有多少步？问题2：刚才同学们把第二步和第三步可以改变先后顺序，其它顺序还能不能颠倒，比如说：第一步先过狼？问题3：通过以上例子，我们能不能总结出什么是算法？问题4：你是怎样记录或者描述你的解决方法的？【游戏验证】小组讨论这个问题的解决方法，大家得出解决方案后，提供“农夫过河问题“游戏，让同学嗯真正体验验证该方案是否能够成功教师小结算法的概念：通俗：算法就是解决问题的方法和步骤数学：算法是在有限步骤内求解某一问题所使用的的一组定义明确的规则。计算机：算法就是解决问题的方法和步骤，而且步骤是有限的。在以后的编程中也要记住了，有些步骤是可以颠倒的，不影响程序的结果；但是有些一但颠倒了那最终的结果也就全变了。每一个能能被解决的问题，其中都包含着算法算法 不等于 计算方法【算法是程序的灵魂】尼克劳斯沃思提出“算法+数据结构=数据“，因此而获得图灵奖，可见算法的重要性；算法独立于任何具体的程序设计语言，一个算法可以用多种程序设计语言来实现。学生回答教师的问题，通过问题的回答，总结出算法的概念：算法就是解决问题的方法和步骤。通过游戏验证，让孩子们真正能够体验算法，感知算法，让抽象的算法课变得好玩对比老师给出的三个方面的定义，对比理解算法的概念通过4个问题的设置，基本上把算法的概念引导出来。把算法的概念与问题一紧密相连，可以使学生更好的理解算法的概念，加深印象。通过游戏的验证让同学们的解决方案能够被执行在课堂上获得“荣誉感“认知算法的重要性，是程序设计的灵魂算法的特征【算法的特征】给出学生算法的特征，引领同学们结合实例进行思考理解输入：有_个（通过过河问题思考得出答案）输出：有_个（举例求圆形面积周长得出结论）有穷性：一个算法在执行有穷步之后必须结束。也就是说，一个算法包含的步骤是有限的。确定性：算法的每一步必须要确切的定义，不能有歧义性。可行性：运算中的算法和操作上都是能够精确地进行，能够按照执行得出正确的结果。【连连看】根据右边的算法描述，你觉得他违反了算法的哪个特征结合老师的引导，思考算法的特长，并且能够找到相关的例子举出实际例子帮助学生理解算法的特征、认知内化后，看看孩子们能否真正理解算法特征算法的描述【算法的描述方法】自然语言描述：用自然语言表达算法，就是把算法的各个步骤，依次用人们熟悉的自然语言表述出来。流程图描述：流程图也称为程序框图，他是算法的一种图形化表达方法。伪代码描述：伪代码是介于自然语言和计算机程序之间的一种算法描述。（本节课不讨论）举例：自然语言：先带羊过去，自己回来，再把白菜带过去，带羊回来，接着带儿狼过去，自己回来，最后带羊过去！这样就全部过去了！求圆的面积流程图：日常烧水的流程图【流程图的图例】学生回答：自然语言学生回答：流程图和伪代码的方式以实际的问题对比自然语言和流程图的比较学生根据表格学习流程图中的基本图形及其功能。算法的描述方式在数学模块中已经学习过，在本节课当中，主要是回顾。以实际生活中的问题，学生容易理解也看的非常清楚明了学生通过对2种方式的比较，总结出2种方式各自的优势与不足。算法的设计【问题】：写出求ax+b=0的一个算法要求：1.算法的五大特征2.小组分工，2人自然语言，2人流程图3.要用到数学知识，注意分析a，b的情况在学生设计算法的过程中，指导学生完成，比较二者的不同。【自然语言与流程图的比较】学生自主探索完成算法的设计在设计过程中，学生用到不同的算法表述方法对比得出自然语言与流程图描述的特点问题的设置，在于让学生通过实践，理解问题的算法不同表述方法通过问题的设置与回答，比较两种方式的各自对比特点算法的优化【高斯的故事】 提供高斯小时候的故事：高斯是德国著名的大科学家，他最出名的故事就是在他10岁时，小学老师出了一道算术难题：计算123100？ 这下可难倒了刚学数学的小朋友们，他们按照题目的要求，正把数字一个一个地相加可这时，却传来了高斯的声音：“老师，我已经算好了！” 老师很吃惊，高斯解释道：因为1100101，299101，398101，4952101，5051101，而像这样的等于101的组合一共有50组，所以答案很快就可以求出：101505050 思考，通过这个故事你有什么样的想法？引领学生总结：两种算法，两种效率！优化算法，让我们的世界更加美好！【实际问题解决】央视2套购物街节目中，有一个环节是猜价格得物品的游戏，规则：主持人要求参与者快速猜出物品的价格，主持人出示某件物品，参与者每次估算出一个价格，主持人只能回答高了还是低了或者正确。规定时间或次数内猜对的选手将直接获得该物品。情景重现：与学生模拟玩一次这个游戏，老师写一个价格，让同学们猜，5次机会，猜对了拿走手机。同学们能不能找到一个概率最大的算法把“奖品“抱走呢？思考解决方法，在程序中测试，分享你们组的想法，帮助我们获得奖品！老师提供用vb做的一个猜数字大小的小程序，在程序体验中去找到这个方法同学分享自己的算法。老师总结，点出算法的神奇和无穷的奥妙。学生对故事中两种算法分别进行比较，从运行时间效率方面得出算法较好的结论。结合实际问题同学们思考尝试如何解决才价格的问题边玩游戏边思考，找到解决这个“猜大小“游戏的解决方案问题三的提出主要是针对算法的时间效率；高斯小时候的这个问题引导学生思考不同算法的效率是不同的针对实际问题，让同学们你经历解决问题的过程学生边玩游戏边思考解决问题的方案课堂小结教师小结：让学生思考反馈本节课所学的知识帮助学生形成系统的知识体系