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1、算法的概念及描述和算法的控制结构教学设计课程标准 和教学目标算法的概念及描述和算法的控制结构教材内容：2.3用算法解决问题的过程适应的课程标准：1.6从生活实例出发，概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。教学目标：初步掌握从实际项目中界定问题、对问题进 行抽象与建模的方法。能基于问题求解模型，分析计算过程中的数 据、运算特点，针对求解目标开展算法设计。能根据问题求解过程中数据和运算的特点， 选择合适的控制结构来正确地设计、描述算法。指向的核心素养：信息意识：能够根据解决问题的需要，自觉、主 动地寻求恰当的方式获取与处理信息。计算思维：针对给定的任务进行需求分析，明确
2、需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进 行抽象处理，并用形式化的方法表述问题。学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，装有MS软件和班级讨论区。建议课时：1课时教学活动 设计教学环节教学过程设计意图情境导入在PPT上展示多个常见手机计步器APP的LOGO图片，和 学生一起玩“猜猜我是谁游戏，看学生能认出几个APP, 从而说明现在手机计步器软件变得越来越流行了，人们 可以不用另外购买计步器，通过手机软件就可以进行计 步，平时运动起来很方便， 边手机听歌， 边计步。由于竞争激烈，现在的手机计步器APP不仅具有计步功 能，还设置了各种奖励机制来鼓励用户多运动，多使用 APPo今天我们就来研究“动
3、动有奖” APP的奖励机制, 并为此设计相关算法。通过展示漂亮的LOGO图片和简单的游戏， 引起学生的注意，认识到手机计步器APP 的优点和流行程度，从而激发学生解决“动 动有奖”算法问题的兴趣。学生活动 (1)教师在PPT上展示“动动有奖” APP系统界面和奖励规 贝并给出项目任务：根据学生每天走路的步数，统计 n天过去以后，该用户总共领取的奖金总数。抽象与建模请学生分步骤思考以下问题：1 .提炼核心要素(1)本问题的已知数据有哪些？走路的总天数，每天走路的步数，每天是否成功领取前 一天奖金的标记。(2)如何存储这些已知数据？使用变量n表示总天数，变量Xi表示第i天走路的步数， 变量Fi表示
4、第i天是否成功领取前一天奖金，1和0分 别表示成功领取和未领取。(3)本问题的求解目标是什么？统计n天过去以后，该用户总共领取的奖金总数，可以 用变量total表示。2 .建立计算模型通过引导学生按步骤分析问题，体验提炼 核心要素和建立计算模型的过程，掌握获 取已知条件和求解目标的方法，学会使用 数学表达式来建立计算模型，逐步培养抽 象与建模的能力。通过代入测试数据，强化学生对计算模型 的理解，以便设计出正确的算法。(1)如何计算第i天的奖金Si?第i天领取的奖金与前一天走路的步数有关，也与连续 成功领奖的天数有关。每天走路的前1000步奖励03金，之后每2000步奖励 0.1金(不足2000
5、步没有奖励)，每天最高奖励不超过3 金。使用数学表达式可写成：c0 （F0）t （Fl且Fw F皿%不全为1） 121 （F1且F,Fg, 小全为1）如果连续3天领奖成功,从第4天起走路奖金翻1倍(乘 以2),每天最高奖励不超过6金。使用数学表达式可写成：zO(X,1000)0.3(10003000)l- I 0.3+L(X-1000)4-2000jx0.1(3000X55000)1355000)注：表示对表达式的值向下取整。(2)如何计算n天过去以后，该用户总共领取的奖金总 数？根据n组数据，累计每天的奖金Si。使用数学表达式可写成：已知n ( 1 Wn30)组数据：X” F,计算“奖金”总
6、和total。0 (F-0)其中total-20,| t 出=1 且F/ Fr, Fj.3不全为 1)iwll2t (Fl 且&, Fw, F“全为 1)说明：为验证模型的正确性，可提供少量测试数据代入 模型，计算结果。学生活动(2)先给出处理数据算法的一般过程，再对具 体的步骤分别提问，引导学生感受到“自 顶向下、逐步求精”结构化程序设计思想 的重要性。鼓励学生使用不同于教材的方法来设计算 法，培养学生使用自然语言将计算模型转 化成算法的能力，增强学生的计算思维。设计算法有了计算模型后，就可以遵循算法的特征，围绕算法的 要素设计算法。请学生分步骤思考以下问题：1 .对数据处理的过程一般分为哪
7、几个步骤？输入数据。处理数据。输出处理结果。2 .本问题的输入数据有哪些？本问题需要输入的数据有走路的总天数n以及n组Xi和 Fi的值。3 .可以使用哪种算法控制结构来处理这些输入的数据？ 因为每天处理数据的规律是相同的，所以可以使用循环 结构来处理数据，每执行一次循环体就是处理一天的数 据。学生活动（3）流程图是描述算法的一种重要方法，教师 要引导学生理解流程图的特征和不同算法 控制结构对应的流程图样式，并通过适度 的练习熟练掌握流程图的画法。思考与练习的设计，一是为了进一步引导 学生深入探究教材呈现的算法，二是帮助 学生初步感受解决同一个问题时算法的多 样性，为今后实际设计算法、对算法进行
8、 迭代而积累认知。4 .如何使用自然语言来描述上述算法? 详细算法参见教材内容。描述算法请学生使用流程图描述算法。详细算法参见教材内容。思考与练习：上述算法中，“按照奖励规则第1条计算奖金t”在两个 环节中出现，请根据算法功能完成下列练习。改进算法，使得算法中只有一个环节出现“按照奖励 规则第1条计算奖金t”。请进一步细化原算法中的“按照奖励规则第1条计 算奖金t”，并用流程图进行描述。课堂小结总结用算法解决问题的过程:L抽象与建模；2 .设计算法；3 .描述算法。通过对“动动有奖”APP的奖励系统的分析, 学生体验了使用算法解决实际问题的过 程，在此基础上启发学生提炼出其中的关 键环节，并形
9、成思维导图，以便学生面对 实际问题时能进行抽象思维，用理论指导 实践。作业布置模仿教材中“动动有奖” APP奖励系统，设置一个“早 起签到”积分奖励算法，并用自然语言或流程图描述算 法。基础作业（面向所有学生）：思考教材“巩固与提高”中4个问题。提升作业（面向学有余力学生）：课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升 华知识点的有效途径。根据学生的基础和 能力设置不同难度的作业，以满足不同层 次的学生需求。通过展示漂亮的LOGO图片和简单的游戏，引起学生的注意，认识到手机计步器APP的优点和流行程度，从而激 发学生解决“动动有奖”算法问题的兴趣。学生已经通过前面几节课感受了从问题到算法的一般思维过程
10、及方法，初步体验了在现实情境中界定问题、总结 规律、抽象算法的思维过程，但是还未上升到理论高度，需要通过研究更为复杂的问题来提升抽象与建模的能力。教学设计思路教材提供的“动动有奖”算法问题难度适当，讲解清晰，教师可以引导学生通过按步骤分析问题，体验提炼核心 要素和建立计算模型的过程，掌握获取已知条件和求解白标的方法，学会使用数学表达式来建立计算模型，逐步培养 抽象与建模的能力。在设计算法时，先给出处理数据算法的一般过程，再对具体的步骤分别提问，引导学生感受到“自顶向下、从粗 到细”结构化程序设计思想的重要性。流程图是描述算法的一种重要方法，教师要引导学生理解流程图的特征和不同算法控制结构对应的
11、流程图样式， 并通过适度的练习熟练掌握流程图的画法。搞清楚教材提供的流程图以后，教师还可以引导学生对原算法进行改进和进一步细化，并用流程图描述，帮助学生感受解决同一个问题时算法的多样性，为今后实际设计算法、对算法进行迭 代而积累认知。通过对“动动有奖” APP的奖励系统的分析，学生体验了使用算法解决实际问题的过程，在此基础上启发学生提 炼出其中的关键环节，并形成思维导图，以便学生面对实际问题时能进行抽象思维，用理论指导实践。本条例各个核心素养的具体落点分析如下:信息意识：落点在“能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息”。本节课分析的“动 动有奖” APP项目难度较大，
12、背景信息复杂繁琐，需要学生认真阅读材料，并从中提取有效信息，明确问题的已知数 据和求解目标，并找出二者的关系，建立计算模型，以便设计算法。分析完教材提供的案例以后，学生还要在老师的 引导下总结规律，提炼出用算法解决问题的一般过程，这对学生主动获取和处理信息的能力要求较高，有利于培养学 生自主学习的意识和习惯。针对核心素养培养的设计考虑计算思维：落点在“针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进行抽象处 理，并用形式化的方法表述问题”。本条例提供的项目实例较为复杂，可以对解题过程进行分解，逐层细化，深入分 析每个步骤的各个细节问题。要回答这些问题，需要学生综合运
13、用之前学习的算法特征和描述方法，提炼问题的核心 要素，进行抽象与建模，使用自然语言和流程图等方法来描述算法。在熟悉了教材提供的算法及其流程图后，教师引 导学生思考如何改进算法和对算法进一步细化，并对流程图进行改进，帮助学生感受解决同一个问题时算法的多样性, 为今后实际设计算法、对算法进行迭代而积累认知。通过分析和思考实际项目各阶段不同的问题，体验使用算法解决 问题的全过程，并总结成方法，形成思维模式，以便迁移到解决其他项目上，为后面使用计算机编程解决问题打下坚 实基础。数字化实践：落点在“运用数字化工具建构知识”。学生们要通过分析和解决实际项目，提炼出使用算法解决问题的 关键环节，并上升为理论，这需要较为深入的思考。利用思维导图软件能帮助学生理清思路，将思考过程可视化，从 而帮助梳理和发现思考过程中存在的问题，也更利于分享与交流。