教科版高中信息技術(shù)必修1數(shù)據(jù)與計(jì)算《第4單元計(jì)算與問題解決》大單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)[2020課標(biāo)]一、內(nèi)容分析與整合二、《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》分解三、學(xué)情分析四、大主題或大概念設(shè)計(jì)五、大單元目標(biāo)敘寫六、大單元教學(xué)重點(diǎn)七、大單元教學(xué)難點(diǎn)八、大單元整體教學(xué)思路九、學(xué)業(yè)評價(jià)十、大單元實(shí)施思路及教學(xué)結(jié)構(gòu)圖十一、大情境、大任務(wù)創(chuàng)設(shè)十二、單元學(xué)歷案十三、學(xué)科實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)十四、大單元作業(yè)設(shè)計(jì)十五、“教-學(xué)-評”一致性課時(shí)設(shè)計(jì)十六、大單元教學(xué)反思一、內(nèi)容分析與整合（一）教學(xué)內(nèi)容分析《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中明確指出，信息技術(shù)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，包括信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會責(zé)任四個(gè)方面。必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》作為高中信息技術(shù)課程的重要組成部分，其核心目標(biāo)是通過數(shù)據(jù)與計(jì)算的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握基本的數(shù)據(jù)處理技能，理解算法的基本思想，并能夠運(yùn)用計(jì)算思維解決實(shí)際問題。第4單元《計(jì)算與問題解決》是本冊書的重點(diǎn)內(nèi)容之一，旨在通過一系列的教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生深入理解計(jì)算的本質(zhì)，掌握算法的基本特征，并能夠運(yùn)用數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的方法解決實(shí)際問題。本單元分為四個(gè)小節(jié)：算法及其特征、數(shù)值計(jì)算、非數(shù)值計(jì)算和綜合問題的解決。這四個(gè)小節(jié)相互關(guān)聯(lián)，逐步深入，共同構(gòu)成了計(jì)算與問題解決的完整體系。（二）單元內(nèi)容分析算法及其特征：本小節(jié)主要介紹算法的基本概念、基本要素和特征。通過日常生活中的實(shí)例，如“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”問題，引導(dǎo)學(xué)生理解算法是將解決問題的方法歸結(jié)為一系列清晰、準(zhǔn)確的步驟的過程。通過活動(dòng)設(shè)計(jì)，如“被污染的藥丸”和“誤刪的ID號”等，讓學(xué)生體驗(yàn)算法的應(yīng)用，并學(xué)會用流程圖描述算法。數(shù)值計(jì)算：本小節(jié)主要探討數(shù)值計(jì)算在實(shí)際問題解決中的應(yīng)用。通過繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線和求解斐波那契數(shù)列等任務(wù)，使學(xué)生感受數(shù)據(jù)的圖形化表示，設(shè)計(jì)解析式或迭代方程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。通過活動(dòng)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生了解數(shù)值類算法在實(shí)際問題解決時(shí)的常用方法。非數(shù)值計(jì)算：本小節(jié)主要探討非數(shù)值計(jì)算問題，如查找、排序等。通過“巧翻字典”和“玩轉(zhuǎn)‘漢諾塔’游戲”等任務(wù)，使學(xué)生體驗(yàn)分治思想和遞歸算法的應(yīng)用，學(xué)會用合適的算法解決實(shí)際問題。綜合問題的解決：本小節(jié)主要圍繞一個(gè)綜合問題——“接?！庇螒?，通過需求分析、任務(wù)分解、程序組裝和測試運(yùn)行等步驟，使學(xué)生體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程，學(xué)會分析任務(wù)、描述需求、設(shè)計(jì)算法和編寫程序。（三）單元內(nèi)容整合本單元以計(jì)算與問題解決為主線，將算法及其特征、數(shù)值計(jì)算、非數(shù)值計(jì)算和綜合問題的解決四個(gè)小節(jié)有機(jī)整合在一起。通過一系列的教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生逐步深入理解計(jì)算的本質(zhì)，掌握算法的基本特征，學(xué)會用數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的方法解決實(shí)際問題，并體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程。通過綜合問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。二、《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》分解（一）信息意識對信息的敏感度：通過日常生活中的實(shí)例，如“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”問題，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注信息的變化，理解信息在問題解決中的重要性。通過活動(dòng)設(shè)計(jì)，如“被污染的藥丸”和“誤刪的ID號”等，讓學(xué)生體驗(yàn)信息收集和處理的過程，提高對信息的敏感度。對信息價(jià)值的判斷力：在數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的任務(wù)中，引導(dǎo)學(xué)生分析問題的本質(zhì)，選擇合適的算法進(jìn)行求解。通過比較不同算法的效率和準(zhǔn)確性，培養(yǎng)學(xué)生對信息價(jià)值的判斷力。信息安全意識：在綜合問題的解決中，強(qiáng)調(diào)信息安全的重要性。通過設(shè)計(jì)安全策略，如數(shù)據(jù)加密、訪問控制等，培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識。（二）計(jì)算思維形式化表達(dá)：在算法及其特征的學(xué)習(xí)中，引導(dǎo)學(xué)生將解決問題的方法歸結(jié)為一系列清晰、準(zhǔn)確的步驟，并用流程圖等形式化工具進(jìn)行表達(dá)。通過活動(dòng)設(shè)計(jì)，如“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”和“被污染的藥丸”等，讓學(xué)生體驗(yàn)形式化表達(dá)的過程。抽象與建模：在數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的任務(wù)中，引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)際問題抽象為數(shù)學(xué)模型，如函數(shù)模型、遞歸模型等。通過設(shè)計(jì)解析式或迭代方程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，以及用分治思想和遞歸算法解決非數(shù)值計(jì)算問題，培養(yǎng)學(xué)生的抽象與建模能力。算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化：在綜合問題的解決中，引導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)需求，設(shè)計(jì)合適的算法進(jìn)行求解。鼓勵(lì)學(xué)生通過比較不同算法的效率和準(zhǔn)確性，對算法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用：在數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的任務(wù)中，引導(dǎo)學(xué)生利用電子表格軟件、編程工具等數(shù)字化學(xué)習(xí)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和算法實(shí)現(xiàn)。通過活動(dòng)設(shè)計(jì)，如繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線和求解斐波那契數(shù)列等，讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用。數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)：在綜合問題的解決中，鼓勵(lì)學(xué)生利用數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。通過需求分析、任務(wù)分解、程序組裝和測試運(yùn)行等步驟，讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)過程。創(chuàng)新思維的培養(yǎng)：在算法設(shè)計(jì)、程序編寫和項(xiàng)目開發(fā)的過程中，鼓勵(lì)學(xué)生提出新的想法和解決方案。通過討論、交流和分享，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力。（四）信息社會責(zé)任遵守信息法律法規(guī)：在算法設(shè)計(jì)和程序編寫的過程中，引導(dǎo)學(xué)生遵守信息法律法規(guī)，如版權(quán)法、軟件許可協(xié)議等。通過案例分析和討論，讓學(xué)生理解遵守信息法律法規(guī)的重要性。保護(hù)信息安全：在綜合問題的解決中，強(qiáng)調(diào)信息安全的重要性。通過設(shè)計(jì)安全策略，如數(shù)據(jù)加密、訪問控制等，培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注信息泄露、網(wǎng)絡(luò)攻擊等安全問題，學(xué)會保護(hù)個(gè)人和組織的信息安全。負(fù)責(zé)任地使用信息技術(shù)：在算法設(shè)計(jì)和程序編寫的過程中，引導(dǎo)學(xué)生負(fù)責(zé)任地使用信息技術(shù)。通過討論信息技術(shù)對社會的影響，讓學(xué)生理解信息技術(shù)使用的倫理和道德要求。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與信息技術(shù)公益活動(dòng)，為社會做出貢獻(xiàn)。三、學(xué)情分析（一）已知內(nèi)容分析在高中信息技術(shù)必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》的前三個(gè)單元中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)與信息的基本概念、數(shù)據(jù)處理的基本方法、算法與程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識，包括順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)等。這些內(nèi)容為學(xué)習(xí)第4單元《計(jì)算與問題解決》奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體來說，學(xué)生已經(jīng)掌握了：數(shù)據(jù)與信息的基本概念：學(xué)生能夠描述數(shù)據(jù)與信息的特征，知道數(shù)據(jù)編碼的基本方式，理解數(shù)據(jù)、信息與知識之間的相互關(guān)系。數(shù)據(jù)處理的基本方法：學(xué)生了解數(shù)據(jù)采集、分析和可視化表達(dá)的基本方法，能夠利用軟件工具或平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、組織、計(jì)算與呈現(xiàn)。算法與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識：學(xué)生熟悉了算法的基本概念，了解了算法的基本特征，掌握了順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的使用方法，能夠使用Python語言編寫簡單的程序?qū)崿F(xiàn)算法。（二）新知內(nèi)容分析第4單元《計(jì)算與問題解決》將進(jìn)一步深化學(xué)生對計(jì)算與算法的理解，掌握數(shù)值類及非數(shù)值類問題求解中的常用算法思想，并學(xué)會運(yùn)用算法解決實(shí)際問題。本單元主要包含以下內(nèi)容：算法及其特征：通過具體案例，讓學(xué)生熟悉將解決問題的方法歸結(jié)為一系列清晰、準(zhǔn)確的步驟的過程，了解算法的基本要素和重要特征，學(xué)會用恰當(dāng)?shù)姆绞矫枋鏊惴?，并使用Python語言實(shí)現(xiàn)簡單算法。數(shù)值計(jì)算：通過繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線和求解斐波那契數(shù)列等任務(wù)，讓學(xué)生感受數(shù)據(jù)的圖形化表示，設(shè)計(jì)解析式或迭代方程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，了解數(shù)值類算法在實(shí)際問題解決時(shí)的應(yīng)用及常用方法。非數(shù)值計(jì)算：通過巧翻字典和玩轉(zhuǎn)“漢諾塔”游戲等任務(wù)，讓學(xué)生運(yùn)用合適的算法形成解決問題的方案，了解算法設(shè)計(jì)中的分治思想和遞歸思想，并體驗(yàn)遞歸算法在解決具體問題中的應(yīng)用。綜合問題的解決：通過“接福”游戲項(xiàng)目，讓學(xué)生體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程，學(xué)會分析任務(wù)、描述需求分析、分解任務(wù)、組裝程序并進(jìn)行測試運(yùn)行，從而培養(yǎng)綜合解決問題的能力。（三）學(xué)生學(xué)習(xí)能力分析經(jīng)過前三個(gè)單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)知識和編程能力，能夠使用Python語言編寫簡單的程序?qū)崿F(xiàn)算法。面對更加復(fù)雜的問題求解和算法設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生可能還存在以下不足：算法設(shè)計(jì)與分析能力：雖然學(xué)生已經(jīng)了解了算法的基本概念，但在面對實(shí)際問題時(shí)，如何設(shè)計(jì)合適的算法進(jìn)行求解，還需要進(jìn)一步的訓(xùn)練和提升。數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算能力：學(xué)生對于數(shù)值計(jì)算中的迭代、遞歸等思想有一定的了解，但在非數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域，如分治策略、二分查找等算法的應(yīng)用還需要加強(qiáng)。綜合問題解決能力：在軟件開發(fā)項(xiàng)目中，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識，進(jìn)行需求分析、任務(wù)分解、程序編寫和測試運(yùn)行等工作，這對于學(xué)生的綜合能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力提出了更高的要求。（四）學(xué)習(xí)障礙突破策略為了幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)障礙，提升算法設(shè)計(jì)與分析、數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算以及綜合問題解決能力，我們將采取以下策略：案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)：通過具體案例，如“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”、“被污染的藥丸”、“誤刪的ID號”等，讓學(xué)生在實(shí)際問題中感受算法的應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過案例的分析和討論，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握算法設(shè)計(jì)與分析的方法。分層遞進(jìn)練習(xí)：針對學(xué)生的不同水平，設(shè)計(jì)不同難度的練習(xí)任務(wù)。從簡單的算法實(shí)現(xiàn)到復(fù)雜的綜合問題解決，逐步提升學(xué)生的算法設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力。鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和合作學(xué)習(xí)，通過小組合作完成任務(wù)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決問題的能力。強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)：通過編程實(shí)踐、項(xiàng)目開發(fā)等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)際操作中鞏固所學(xué)知識，提升編程能力和問題解決能力。鼓勵(lì)學(xué)生參加編程競賽、科技創(chuàng)新等活動(dòng)，拓寬視野，提升綜合素質(zhì)。注重反饋與評價(jià)：在教學(xué)過程中，注重對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行及時(shí)反饋和評價(jià)。通過課堂討論、作業(yè)批改、項(xiàng)目評審等方式，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正問題。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我評價(jià)和相互評價(jià)，培養(yǎng)自我反思和批判性思維能力。利用信息技術(shù)手段輔助教學(xué)：充分利用信息技術(shù)手段，如多媒體教學(xué)、在線編程平臺等，豐富教學(xué)手段和資源。通過動(dòng)畫演示、模擬實(shí)驗(yàn)等方式，幫助學(xué)生直觀理解算法思想和計(jì)算過程。利用在線編程平臺進(jìn)行編程練習(xí)和作業(yè)提交，提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)效果。通過案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)、分層遞進(jìn)練習(xí)、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)、注重反饋與評價(jià)以及利用信息技術(shù)手段輔助教學(xué)等策略，我們將有效幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)障礙，提升算法設(shè)計(jì)與分析、數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算以及綜合問題解決能力，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、大主題或大概念設(shè)計(jì)本單元的大主題或大概念設(shè)計(jì)為“計(jì)算與問題解決：算法思維與實(shí)踐應(yīng)用”。這一主題旨在通過一系列的教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解計(jì)算的本質(zhì)，掌握算法的基本特征與設(shè)計(jì)方法，并學(xué)會運(yùn)用算法思維解決實(shí)際問題。通過數(shù)值計(jì)算、非數(shù)值計(jì)算以及綜合問題的解決，學(xué)生將進(jìn)一步體驗(yàn)算法在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛應(yīng)用，提升計(jì)算思維與創(chuàng)新能力。五、大單元目標(biāo)敘寫（一）信息意識信息敏感度提升：學(xué)生能夠敏銳地感知到信息在計(jì)算與問題解決中的重要性，意識到信息的有效獲取、處理與利用是解決問題的關(guān)鍵。信息價(jià)值判斷：學(xué)生能夠準(zhǔn)確判斷信息的價(jià)值，對計(jì)算過程中的輸入信息進(jìn)行合理篩選，確保信息的準(zhǔn)確性和可靠性。信息安全意識：在運(yùn)用算法解決問題的過程中，學(xué)生能夠認(rèn)識到信息安全的重要性，遵守信息法律法規(guī)，保護(hù)個(gè)人及他人的信息安全。（二）計(jì)算思維形式化描述問題：學(xué)生能夠運(yùn)用形式化方法描述問題，將實(shí)際問題抽象為數(shù)學(xué)模型，為算法設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化：學(xué)生能夠針對具體問題設(shè)計(jì)合理的算法，并能夠根據(jù)問題的復(fù)雜度和資源限制對算法進(jìn)行優(yōu)化，提高計(jì)算效率。遞歸與迭代思維：學(xué)生能夠理解遞歸與迭代的基本思想，掌握遞歸與迭代算法的設(shè)計(jì)方法，并能在實(shí)際問題中靈活運(yùn)用。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新數(shù)字化工具應(yīng)用：學(xué)生能夠熟練運(yùn)用Python等編程語言和matplotlib、numpy等數(shù)字化工具進(jìn)行數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)能力。創(chuàng)新問題解決：在面對復(fù)雜問題時(shí)，學(xué)生能夠創(chuàng)造性地運(yùn)用算法思維提出解決方案，并通過編程實(shí)現(xiàn)，展現(xiàn)出較高的創(chuàng)新能力。項(xiàng)目實(shí)踐與協(xié)作：學(xué)生能夠通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成綜合項(xiàng)目的開發(fā)，學(xué)會在數(shù)字化環(huán)境中進(jìn)行有效的溝通與協(xié)作，共同解決問題。（四）信息社會責(zé)任遵守信息倫理：學(xué)生在運(yùn)用算法解決問題的過程中，能夠自覺遵守信息倫理道德準(zhǔn)則，不侵犯他人隱私，不傳播虛假信息。積極貢獻(xiàn)社會：學(xué)生能夠認(rèn)識到算法技術(shù)在社會發(fā)展中的重要作用，積極運(yùn)用所學(xué)知識為社會貢獻(xiàn)自己的力量，如參與開源項(xiàng)目開發(fā)、參與公益活動(dòng)等?？沙掷m(xù)發(fā)展觀念：在算法設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程中，學(xué)生能夠關(guān)注算法的環(huán)境影響，如計(jì)算資源的消耗、碳排放等，努力實(shí)現(xiàn)算法的綠色、可持續(xù)發(fā)展。六、大單元教學(xué)重點(diǎn)算法的基本特征與設(shè)計(jì)方法：學(xué)生需要深入理解算法的有窮性、確切性、輸入項(xiàng)、輸出項(xiàng)和可行性等基本特征，掌握算法設(shè)計(jì)的一般方法，包括枚舉法、迭代法、遞歸法等。數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算：學(xué)生需要學(xué)會運(yùn)用算法思維解決數(shù)值計(jì)算問題（如函數(shù)圖像繪制、斐波那契數(shù)列求解等）和非數(shù)值計(jì)算問題（如二分查找、漢諾塔游戲等），掌握相應(yīng)的算法設(shè)計(jì)技巧。綜合問題的解決：學(xué)生需要通過項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)會分析復(fù)雜問題，將其分解為若干個(gè)子問題，并設(shè)計(jì)合理的算法進(jìn)行求解。在求解過程中，學(xué)生需要注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通，共同完成任務(wù)。七、大單元教學(xué)難點(diǎn)算法思維的抽象性：算法思維是一種高度抽象化的思維方式，學(xué)生需要具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力才能理解并掌握。如何幫助學(xué)生將實(shí)際問題抽象為數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)合理的算法，是本單元的教學(xué)難點(diǎn)之一。遞歸算法的理解與應(yīng)用：遞歸算法是計(jì)算思維中的重要組成部分，但其理解和應(yīng)用具有一定的難度。學(xué)生需要理解遞歸的基本思想，掌握遞歸函數(shù)的設(shè)計(jì)方法，并能在實(shí)際問題中靈活運(yùn)用。這對學(xué)生的邏輯思維能力和編程能力都提出了較高的要求。綜合問題的解決能力：綜合問題的解決需要學(xué)生具備較強(qiáng)的綜合分析能力和創(chuàng)新思維能力。學(xué)生需要將所學(xué)知識融會貫通，靈活運(yùn)用算法思維解決實(shí)際問題。學(xué)生還需要注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通，共同完成任務(wù)。這對學(xué)生的綜合素質(zhì)提出了較高的要求，也是本單元的教學(xué)難點(diǎn)之一。為了突破這些教學(xué)難點(diǎn)，教師可以采取以下策略：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣：通過創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活實(shí)際的問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考問題、解決問題。循序漸進(jìn)，逐步深入：在算法思維的培養(yǎng)過程中，遵循由易到難、循序漸進(jìn)的原則，先引導(dǎo)學(xué)生解決簡單的數(shù)值計(jì)算問題，再逐步深入到非數(shù)值計(jì)算問題和綜合問題的解決中。注重實(shí)踐，強(qiáng)化應(yīng)用：通過項(xiàng)目實(shí)踐、編程練習(xí)等方式，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)算法的應(yīng)用價(jià)值，加深對算法思維的理解與掌握。團(tuán)隊(duì)協(xié)作，共同提高：鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，通過小組討論、分工合作等方式共同完成任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。及時(shí)反饋，調(diào)整策略：在教學(xué)過程中，密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)給予反饋和指導(dǎo)，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況調(diào)整教學(xué)策略，確保每位學(xué)生都能跟上教學(xué)進(jìn)度。八、大單元整體教學(xué)思路教學(xué)目標(biāo)設(shè)定本單元的教學(xué)旨在通過“計(jì)算與問題解決”這一主題，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任。以下是從這四個(gè)方面具體設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)：（一）信息意識增強(qiáng)學(xué)生對信息的敏感度：通過計(jì)算與問題解決的實(shí)際案例，使學(xué)生能夠敏銳地感知到信息在問題解決中的重要性，意識到有效信息的獲取和處理對問題解決的關(guān)鍵作用。提高學(xué)生對信息價(jià)值的判斷力：學(xué)生能夠根據(jù)不同的問題情境，判斷所需信息的可靠性和準(zhǔn)確性，并合理篩選和利用信息，為問題解決提供有力支持。培養(yǎng)信息共享與合作的意識：在問題解決過程中，鼓勵(lì)學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作，共享信息和資源，體驗(yàn)信息共享帶來的便利和高效，形成良好的信息合作與交流習(xí)慣。（二）計(jì)算思維抽象與形式化表達(dá)能力：通過算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，學(xué)生能夠?qū)?fù)雜的問題抽象為數(shù)學(xué)模型，并用形式化的語言（如自然語言、流程圖、偽代碼等）清晰準(zhǔn)確地描述問題，為計(jì)算機(jī)解決問題奠定基礎(chǔ)。邏輯思維能力：在算法設(shè)計(jì)與問題分析過程中，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，使其能夠運(yùn)用邏輯推理、分類、歸納等方法，對問題進(jìn)行有條理的分析和分解，形成系統(tǒng)的解決方案。算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化能力：學(xué)生能夠針對具體問題，設(shè)計(jì)有效的算法，并通過迭代、遞歸等思想對算法進(jìn)行優(yōu)化，提高解決問題的效率和準(zhǔn)確性。學(xué)會評估不同算法的性能，選擇最優(yōu)算法解決問題。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用能力：學(xué)生能夠熟練利用各種數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和工具（如電子表格、編程軟件、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺等），進(jìn)行信息獲取、處理和表達(dá)，提高學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)能力：在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生能夠主動(dòng)探索新知識，利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并能夠通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作，共同完成復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力：鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，進(jìn)行創(chuàng)新性思考和實(shí)踐，嘗試運(yùn)用新技術(shù)、新方法解決實(shí)際問題，創(chuàng)作具有個(gè)性化的數(shù)字化作品，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力。（四）信息社會責(zé)任信息安全與法律意識：在數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新過程中，學(xué)生能夠認(rèn)識到信息安全的重要性，遵守信息法律法規(guī)，保護(hù)個(gè)人隱私和信息安全，不傳播違法和不良信息。信息倫理與道德規(guī)范：培養(yǎng)學(xué)生良好的信息倫理和道德規(guī)范，尊重知識產(chǎn)權(quán)，合理使用信息資源，不抄襲、不剽竊他人成果，維護(hù)良好的信息生態(tài)環(huán)境。社會責(zé)任感與擔(dān)當(dāng)：通過解決實(shí)際問題，學(xué)生能夠認(rèn)識到信息技術(shù)在社會生活中的廣泛應(yīng)用和重要影響，形成積極的社會責(zé)任感，關(guān)注信息技術(shù)發(fā)展帶來的社會問題，為構(gòu)建和諧、安全的信息社會貢獻(xiàn)力量。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：通過具體案例，讓學(xué)生掌握算法的基本概念和特征，學(xué)會用流程圖、偽代碼等方式描述算法，并能夠用Python等編程語言實(shí)現(xiàn)簡單算法。數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算：結(jié)合數(shù)學(xué)公式、數(shù)列求和、圖像處理等實(shí)際問題，讓學(xué)生了解數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的基本方法，掌握迭代、遞歸等常用算法思想。綜合問題解決能力：通過軟件開發(fā)項(xiàng)目（如“接?！庇螒颍?，培養(yǎng)學(xué)生的綜合問題解決能力，使其能夠分析問題需求，設(shè)計(jì)解決方案，并實(shí)現(xiàn)和測試軟件系統(tǒng)。教學(xué)難點(diǎn)算法思想的抽象與形式化表達(dá)：如何將復(fù)雜問題抽象為數(shù)學(xué)模型，并用形式化的語言準(zhǔn)確描述問題，是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中面臨的一大挑戰(zhàn)。算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化：針對不同問題設(shè)計(jì)有效算法，并對算法進(jìn)行優(yōu)化以提高效率，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的邏輯思維能力和問題解決能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的有效應(yīng)用：在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，如何高效利用各種學(xué)習(xí)資源和工具，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，需要學(xué)生具備一定的信息素養(yǎng)和自主學(xué)習(xí)能力。教學(xué)策略與方法教學(xué)策略問題導(dǎo)向的教學(xué)策略：以實(shí)際問題為出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、設(shè)計(jì)算法、實(shí)現(xiàn)解決方案，通過問題解決的過程培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和綜合問題解決能力。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法：通過軟件開發(fā)項(xiàng)目（如“接福”游戲），讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、非數(shù)值計(jì)算等知識點(diǎn)，體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程和方法。合作探究的學(xué)習(xí)方式：鼓勵(lì)學(xué)生通過小組合作，共同分析問題、設(shè)計(jì)解決方案、實(shí)現(xiàn)和測試軟件系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。教學(xué)方法案例教學(xué)法：通過具體案例（如“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”、“被污染的藥丸”等），讓學(xué)生了解算法的基本概念和特征，掌握算法設(shè)計(jì)的基本方法。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：設(shè)定明確的學(xué)習(xí)任務(wù)（如繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線、求解斐波那契數(shù)列等），讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)相關(guān)知識點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率。實(shí)踐操作法：通過編程實(shí)踐、軟件開發(fā)等活動(dòng)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，體驗(yàn)算法設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、非數(shù)值計(jì)算等知識點(diǎn)的應(yīng)用過程，加深理解。教學(xué)過程設(shè)計(jì)（一）導(dǎo)入新課（約5分鐘）通過展示一些與計(jì)算相關(guān)的生活實(shí)例（如手機(jī)支付、智能家居等），激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到計(jì)算在現(xiàn)代生活中的廣泛應(yīng)用和重要性。然后，簡要介紹本單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標(biāo)，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。（二）算法及其特征（約20分鐘）案例講解：通過“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”等案例，讓學(xué)生了解算法的基本概念和特征，掌握算法設(shè)計(jì)的基本方法。互動(dòng)討論：組織學(xué)生分組討論算法在生活中的應(yīng)用實(shí)例，分享彼此的想法和見解，加深對算法概念的理解。實(shí)踐操作：讓學(xué)生嘗試用自然語言、流程圖等方式描述一個(gè)簡單算法（如求解一元二次方程），并相互交流評價(jià)。（三）數(shù)值計(jì)算（約25分鐘）理論講解：介紹數(shù)值計(jì)算的基本概念和常用方法（如迭代法、遞歸法等），并通過具體案例（如繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線、求解斐波那契數(shù)列等）進(jìn)行說明。編程實(shí)踐：讓學(xué)生利用Python等編程語言實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的相關(guān)算法（如繪制正弦曲線、求解兔子繁殖問題等），體驗(yàn)數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用過程。成果展示：組織學(xué)生展示自己的編程成果，并相互評價(jià)和交流心得體會。（四）非數(shù)值計(jì)算（約25分鐘）案例引入：通過“巧翻字典”、“漢諾塔游戲”等案例，讓學(xué)生了解非數(shù)值計(jì)算的基本概念和常用方法（如分治法、遞歸法等）。分組探究：讓學(xué)生分組探究非數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用實(shí)例，嘗試用二分查找、遞歸等算法解決實(shí)際問題（如查找有序數(shù)組中的特定元素、移動(dòng)漢諾塔等）。匯報(bào)交流：各小組匯報(bào)自己的探究成果和心得體會，教師進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評。（五）綜合問題的解決（約30分鐘）需求分析：介紹“接?！庇螒虻捻?xiàng)目背景和功能需求，引導(dǎo)學(xué)生分析問題并明確解決方案的設(shè)計(jì)思路。任務(wù)分解：將項(xiàng)目分解為多個(gè)子任務(wù)（如游戲環(huán)境設(shè)置、圖像繪制、事件處理等），并分配給各小組進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。編程實(shí)現(xiàn)：各小組利用Python和pygame模塊進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，教師巡回指導(dǎo)，解決學(xué)生在編程過程中遇到的問題。測試與調(diào)試：組織學(xué)生進(jìn)行軟件測試和調(diào)試工作，確保軟件功能的正確性和穩(wěn)定性。成果展示與評價(jià)：各小組展示自己的軟件成果，并進(jìn)行相互評價(jià)和交流心得體會。教師從信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等方面對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行綜合評價(jià)。（六）總結(jié)與拓展（約10分鐘）知識總結(jié)：對本單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)回顧，強(qiáng)調(diào)算法設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、非數(shù)值計(jì)算以及綜合問題解決等知識點(diǎn)的重要性和應(yīng)用價(jià)值。拓展延伸：引導(dǎo)學(xué)生思考信息技術(shù)在日常生活和學(xué)習(xí)中的廣泛應(yīng)用和未來發(fā)展趨勢，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)關(guān)注和學(xué)習(xí)信息技術(shù)相關(guān)知識。布置作業(yè)：布置相關(guān)作業(yè)（如設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的算法解決實(shí)際問題、利用Python實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)值計(jì)算或非數(shù)值計(jì)算程序等），鞏固所學(xué)知識并拓展應(yīng)用。學(xué)業(yè)評價(jià)設(shè)計(jì)評價(jià)原則全面性原則：評價(jià)應(yīng)涵蓋信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等多個(gè)方面，全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和發(fā)展水平。過程性原則：注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價(jià)，關(guān)注學(xué)生在算法設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、非數(shù)值計(jì)算以及綜合問題解決等方面的思維過程和實(shí)踐能力。主體性原則：鼓勵(lì)學(xué)生自我評價(jià)和相互評價(jià)，發(fā)揮學(xué)生在評價(jià)過程中的主體作用，提高評價(jià)的客觀性和有效性。發(fā)展性原則：評價(jià)應(yīng)關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異和發(fā)展?jié)摿?，注重激?lì)和引導(dǎo)學(xué)生不斷進(jìn)步和發(fā)展。評價(jià)方式課堂表現(xiàn)評價(jià)：通過觀察學(xué)生在課堂上的參與度、合作情況、問題解決能力等方面進(jìn)行評價(jià)。作品評價(jià)：對學(xué)生完成的編程作品、軟件項(xiàng)目等進(jìn)行評價(jià)，關(guān)注作品的創(chuàng)新性、實(shí)用性以及學(xué)生的編程能力和問題解決能力。測試評價(jià)：通過單元測試、期中測試等方式，對學(xué)生的知識掌握情況進(jìn)行評價(jià)。測試內(nèi)容應(yīng)涵蓋算法設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、非數(shù)值計(jì)算以及綜合問題解決等知識點(diǎn)。自我評價(jià)與相互評價(jià)：鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我評價(jià)和相互評價(jià)，反思自己的學(xué)習(xí)過程和成果，借鑒他人的優(yōu)點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)共同進(jìn)步。項(xiàng)目評價(jià)：通過“接福”游戲等軟件開發(fā)項(xiàng)目，對學(xué)生的綜合問題解決能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新思維等方面進(jìn)行評價(jià)。教學(xué)反思與改進(jìn)在教學(xué)過程結(jié)束后，教師應(yīng)及時(shí)進(jìn)行教學(xué)反思，總結(jié)教學(xué)過程中的成功經(jīng)驗(yàn)和不足之處。針對存在的問題和不足之處，提出具體的改進(jìn)措施和方法，不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)過程。教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的反饋和意見，積極聽取學(xué)生的建議和想法，不斷調(diào)整和完善教學(xué)策略和方法，提高教學(xué)效果和質(zhì)量。九、學(xué)業(yè)評價(jià)在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》的指導(dǎo)下，針對高中信息技術(shù)必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》的第4單元《計(jì)算與問題解決》的教學(xué)內(nèi)容，本學(xué)業(yè)評價(jià)旨在全面、系統(tǒng)地評估學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達(dá)成的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會責(zé)任等四個(gè)方面的學(xué)科核心素養(yǎng)。以下是對教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)目標(biāo)和評價(jià)目標(biāo)的詳細(xì)設(shè)定。（一）信息意識教學(xué)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生敏銳的信息感知能力，能夠自覺、主動(dòng)地尋求恰當(dāng)?shù)姆绞将@取與處理信息。引導(dǎo)學(xué)生理解信息在信息社會中的重要作用，能夠根據(jù)解決問題的需要，對信息來源的可靠性、內(nèi)容的準(zhǔn)確性、指向的目的性作出合理判斷。鼓勵(lì)學(xué)生在合作解決問題的過程中，愿意與團(tuán)隊(duì)成員共享信息，實(shí)現(xiàn)信息的更大價(jià)值。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)生能夠識別不同情境下的信息需求，并選擇合適的渠道和方法獲取所需信息。學(xué)生能夠分析信息的質(zhì)量和可靠性，對信息進(jìn)行篩選和判斷，剔除無效或錯(cuò)誤信息。學(xué)生能夠在團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目中積極分享信息，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的信息流通和共享。評價(jià)目標(biāo)：信息敏感度：觀察學(xué)生在不同學(xué)習(xí)活動(dòng)中對信息需求的識別能力，是否能夠迅速感知到信息的重要性。信息判斷能力：通過案例分析或情境模擬，評估學(xué)生對信息來源、內(nèi)容和目的的判斷能力。信息共享意識：在小組項(xiàng)目或團(tuán)隊(duì)合作中，考察學(xué)生是否愿意并能夠有效地共享信息，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作。（二）計(jì)算思維教學(xué)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型的能力。引導(dǎo)學(xué)生通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案。鼓勵(lì)學(xué)生在解決問題過程中，總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)生能夠針對具體問題，進(jìn)行抽象處理和形式化描述，設(shè)計(jì)出解決問題的算法。學(xué)生能夠運(yùn)用Python等程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)算法，解決實(shí)際問題。學(xué)生能夠在解決問題的過程中，不斷優(yōu)化算法，提高計(jì)算效率。評價(jià)目標(biāo)：算法設(shè)計(jì)能力：通過項(xiàng)目作業(yè)或編程練習(xí)，評估學(xué)生設(shè)計(jì)算法的能力，包括算法的合理性和有效性。編程實(shí)現(xiàn)能力：考察學(xué)生運(yùn)用Python等程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)算法的能力，包括代碼的準(zhǔn)確性和運(yùn)行效率。算法優(yōu)化能力：在解決實(shí)際問題時(shí)，觀察學(xué)生是否能夠不斷優(yōu)化算法，提高計(jì)算效率和準(zhǔn)確性。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的習(xí)慣。引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)工具的操作技能，用于開展自主學(xué)習(xí)、協(xié)同工作、知識分享與創(chuàng)新創(chuàng)造。鼓勵(lì)學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，創(chuàng)造性地解決問題，形成創(chuàng)新作品。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)生能夠利用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具和資源，自主開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)生能夠在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中，利用數(shù)字化工具進(jìn)行知識分享和創(chuàng)新創(chuàng)造。學(xué)生能夠針對具體問題，運(yùn)用數(shù)字化手段創(chuàng)造性地提出解決方案，并形成創(chuàng)新作品。評價(jià)目標(biāo)：數(shù)字化學(xué)習(xí)能力：觀察學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中的表現(xiàn)，評估其適應(yīng)性和自主學(xué)習(xí)能力。知識分享與創(chuàng)新：在團(tuán)隊(duì)協(xié)作項(xiàng)目中，考察學(xué)生是否愿意并能夠有效地利用數(shù)字化工具進(jìn)行知識分享和創(chuàng)新創(chuàng)造。創(chuàng)新作品制作：通過學(xué)生提交的創(chuàng)新作品，評估其在數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新方面的成果和水平。（四）信息社會責(zé)任教學(xué)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生具有一定的信息安全意識與能力，能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則。引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間中遵守公共規(guī)范，既能有效維護(hù)信息活動(dòng)中個(gè)人的合法權(quán)益，又能積極維護(hù)他人合法權(quán)益和公共信息安全。鼓勵(lì)學(xué)生對信息技術(shù)創(chuàng)新所產(chǎn)生的新觀念和新事物持積極學(xué)習(xí)的態(tài)度，具備理性判斷和負(fù)責(zé)行動(dòng)的能力。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)生能夠認(rèn)識到信息安全的重要性，掌握基本的信息安全防護(hù)技能。學(xué)生能夠遵守信息法律法規(guī)和倫理道德準(zhǔn)則，在信息活動(dòng)中表現(xiàn)出良好的社會責(zé)任感。學(xué)生能夠?qū)π畔⒓夹g(shù)創(chuàng)新保持開放和理性的態(tài)度，積極參與信息技術(shù)活動(dòng)，為社會進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。評價(jià)目標(biāo)：信息安全意識：通過情境模擬或案例分析，評估學(xué)生對信息安全重要性的認(rèn)識和防護(hù)技能掌握情況。法律法規(guī)遵守：考察學(xué)生在信息活動(dòng)中是否能夠遵守相關(guān)法律法規(guī)和倫理道德準(zhǔn)則，表現(xiàn)出良好的社會責(zé)任感。信息技術(shù)創(chuàng)新態(tài)度：通過問卷調(diào)查或訪談等方式，了解學(xué)生對信息技術(shù)創(chuàng)新的態(tài)度和參與度，評估其是否具備積極學(xué)習(xí)和理性判斷的能力。本學(xué)業(yè)評價(jià)通過設(shè)定明確的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)目標(biāo)和評價(jià)目標(biāo)，旨在全面評估學(xué)生在《計(jì)算與問題解決》單元學(xué)習(xí)過程中達(dá)成的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會責(zé)任等四個(gè)方面的學(xué)科核心素養(yǎng)。通過多樣化的評價(jià)方式和手段，如案例分析、情境模擬、項(xiàng)目作業(yè)、編程練習(xí)、創(chuàng)新作品制作以及問卷調(diào)查等，確保評價(jià)的全面性、公正性和有效性，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供有力的支持和指導(dǎo)。十、大單元實(shí)施思路及教學(xué)結(jié)構(gòu)圖一、大單元實(shí)施思路本單元的教學(xué)旨在通過一系列精心設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生深入理解計(jì)算與問題解決的核心概念，掌握算法的基本特征及其應(yīng)用，體驗(yàn)數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算的不同方法，并通過綜合問題的解決，提升信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力。具體實(shí)施思路如下：引入階段：通過貼近學(xué)生生活的實(shí)例，激發(fā)學(xué)生對計(jì)算與問題解決的興趣，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識計(jì)算與算法的重要性。算法學(xué)習(xí)階段：首先通過具體問題的分析，幫助學(xué)生理解算法的基本要素和特征，然后通過實(shí)踐活動(dòng)，如“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”、“被污染的藥丸”等，讓學(xué)生體驗(yàn)算法的應(yīng)用，掌握用自然語言、流程圖等方式描述算法的方法。數(shù)值計(jì)算階段：通過數(shù)學(xué)函數(shù)曲線的繪制和斐波那契數(shù)列的求解，讓學(xué)生感受數(shù)值計(jì)算在實(shí)際問題中的應(yīng)用，理解迭代等數(shù)值計(jì)算方法。非數(shù)值計(jì)算階段：通過“巧翻字典”和“漢諾塔游戲”等任務(wù)，讓學(xué)生體驗(yàn)非數(shù)值計(jì)算的特點(diǎn)，掌握分治、遞歸等非數(shù)值計(jì)算方法。綜合問題解決階段：通過“接福”游戲項(xiàng)目的開發(fā)，讓學(xué)生體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程，提升綜合運(yùn)用計(jì)算知識解決實(shí)際問題的能力。評價(jià)與反思階段：通過單元學(xué)習(xí)評價(jià)和反思，讓學(xué)生明確自己的學(xué)習(xí)成果和不足之處，為后續(xù)學(xué)習(xí)提供改進(jìn)方向。二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定（一）信息意識學(xué)生能夠認(rèn)識到信息在問題解決中的重要性，學(xué)會從問題中提取關(guān)鍵信息。學(xué)生能夠敏銳地感知到信息的變化，分析數(shù)據(jù)中所承載的信息，為解決問題提供參考。（二）計(jì)算思維學(xué)生能夠理解算法的基本要素和特征，學(xué)會用自然語言、流程圖等方式描述算法。學(xué)生能夠掌握數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的基本方法，如迭代、分治、遞歸等。學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維分析問題，選擇合理的算法解決問題。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。學(xué)生能夠掌握Python等程序設(shè)計(jì)語言，通過編程實(shí)現(xiàn)算法，解決實(shí)際問題。學(xué)生能夠在問題解決過程中，創(chuàng)造性地提出新的算法或優(yōu)化現(xiàn)有算法。（四）信息社會責(zé)任學(xué)生能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則。學(xué)生能夠在信息活動(dòng)中保護(hù)個(gè)人和他人的信息安全，維護(hù)公共信息安全。學(xué)生能夠認(rèn)識到信息技術(shù)對社會發(fā)展的影響，積極學(xué)習(xí)新技術(shù)，為信息社會作出貢獻(xiàn)。三、教學(xué)結(jié)構(gòu)圖大單元實(shí)施思路及教學(xué)結(jié)構(gòu)圖1.引入階段├──激發(fā)興趣└──認(rèn)識計(jì)算與算法的重要性2.算法學(xué)習(xí)階段├──算法的基本要素和特征├──實(shí)踐活動(dòng)：開關(guān)對應(yīng)關(guān)系├──實(shí)踐活動(dòng)：被污染的藥丸└──算法描述方法：自然語言、流程圖3.數(shù)值計(jì)算階段├──數(shù)學(xué)函數(shù)曲線的繪制│├──活動(dòng)：用WPS表格繪制正弦曲線│└──活動(dòng)：利用Python繪制正弦曲線└──斐波那契數(shù)列的求解├──活動(dòng)：用WPS求解數(shù)列└──活動(dòng)：用Python求解數(shù)列4.非數(shù)值計(jì)算階段├──巧翻字典│├──活動(dòng)：統(tǒng)計(jì)查字典次數(shù)│└──分治策略與二分查找└──漢諾塔游戲├──活動(dòng)：剖析問題，設(shè)計(jì)游戲策略└──遞歸算法的應(yīng)用5.綜合問題解決階段├──基于需求，分解任務(wù)│├──活動(dòng)：了解需求，分析問題│└──活動(dòng)：分解任務(wù)，設(shè)計(jì)流程├──組裝程序，測試運(yùn)行│├──活動(dòng)：界面設(shè)計(jì)│├──活動(dòng)：人機(jī)交互及程序拼裝│└──游戲改進(jìn)意見└──拓展練習(xí)：難度策略與視覺效果6.評價(jià)與反思階段├──單元學(xué)習(xí)評價(jià)└──單元學(xué)習(xí)反思四、具體教學(xué)實(shí)施步驟1.引入階段教學(xué)活動(dòng)：通過展示日常生活中常見的問題解決實(shí)例，如拼圖游戲、迷宮問題等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些問題背后的算法思想，激發(fā)學(xué)生對計(jì)算與問題解決的興趣。教學(xué)目標(biāo)：幫助學(xué)生認(rèn)識到計(jì)算與算法在問題解決中的重要性，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。2.算法學(xué)習(xí)階段教學(xué)活動(dòng)：任務(wù)一：探討面試題的解決方案活動(dòng)1：尋找“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)算法判斷哪個(gè)開關(guān)控制哪盞燈。學(xué)生用流程圖描述算法，并嘗試用Python實(shí)現(xiàn)?；顒?dòng)2：定量分析，尋找“被污染的藥丸”學(xué)生分析問題，設(shè)計(jì)算法判斷哪個(gè)藥瓶中的藥丸被污染。學(xué)生編寫程序，通過輸入藥丸的總重量及單顆標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量找出被污染的藥丸?；顒?dòng)3：巧用運(yùn)算，尋找“誤刪的ID號”學(xué)生分析校友ID號特征，設(shè)計(jì)算法找出被誤刪的ID號。學(xué)生編寫程序，通過計(jì)算備份文件ID號總和與故障文件ID號總和的差值找出被誤刪的ID號。任務(wù)二：求解“誰是冠軍”活動(dòng)：嘗試枚舉學(xué)生分析四位同學(xué)的陳述，設(shè)計(jì)枚舉算法判斷誰是冠軍。學(xué)生編寫程序，通過枚舉法找出冠軍。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠理解算法的基本要素和特征，學(xué)會用自然語言、流程圖等方式描述算法。學(xué)生能夠掌握枚舉法等簡單的算法思想，并通過編程實(shí)現(xiàn)算法解決問題。3.數(shù)值計(jì)算階段教學(xué)活動(dòng)：任務(wù)一：繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線活動(dòng)1：用WPS表格繪制正弦曲線學(xué)生利用WPS表格計(jì)算正弦函數(shù)值，繪制正弦曲線圖像?；顒?dòng)2：利用Python繪制正弦曲線學(xué)生學(xué)習(xí)numpy和matplotlib模塊，編寫程序繪制正弦曲線圖像。任務(wù)二：求解斐波那契數(shù)列活動(dòng)1：用WPS求解數(shù)列學(xué)生利用WPS表格求解斐波那契數(shù)列。活動(dòng)2：用Python求解數(shù)列學(xué)生學(xué)習(xí)迭代思想，編寫程序求解斐波那契數(shù)列。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠感受數(shù)據(jù)的圖形化表示，理解數(shù)值計(jì)算在實(shí)際問題中的應(yīng)用。學(xué)生能夠掌握迭代等數(shù)值計(jì)算方法，通過編程實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算。4.非數(shù)值計(jì)算階段教學(xué)活動(dòng)：任務(wù)一：巧翻字典活動(dòng)：統(tǒng)計(jì)查字典次數(shù)學(xué)生分組討論翻字典的最優(yōu)策略，體驗(yàn)分治策略。學(xué)生學(xué)習(xí)二分查找算法，編寫程序?qū)崿F(xiàn)二分查找。任務(wù)二：玩轉(zhuǎn)“漢諾塔”游戲活動(dòng)：剖析問題，設(shè)計(jì)游戲策略學(xué)生分析漢諾塔游戲規(guī)則，設(shè)計(jì)遞歸算法。學(xué)生編寫程序，通過遞歸算法實(shí)現(xiàn)漢諾塔游戲的移動(dòng)過程。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠理解分治、遞歸等非數(shù)值計(jì)算方法，掌握二分查找和遞歸算法的應(yīng)用。學(xué)生能夠通過編程實(shí)現(xiàn)非數(shù)值計(jì)算，解決實(shí)際問題。5.綜合問題解決階段教學(xué)活動(dòng)：任務(wù)一：基于需求，分解任務(wù)活動(dòng)1：了解需求，分析問題學(xué)生運(yùn)行“接?！庇螒虺绦?，分析游戲功能。學(xué)生進(jìn)行需求分析，明確需要解決的關(guān)鍵問題?；顒?dòng)2：分解任務(wù)，設(shè)計(jì)流程學(xué)生分組討論，將游戲開發(fā)任務(wù)分解為若干個(gè)子任務(wù)。學(xué)生設(shè)計(jì)游戲開發(fā)流程，繪制流程圖。任務(wù)二：組裝程序，測試運(yùn)行活動(dòng)1：界面設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)習(xí)pygame模塊，創(chuàng)建游戲窗口和背景。學(xué)生繪制福字和得分顯示。活動(dòng)2：人機(jī)交互及程序拼裝學(xué)生實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)單擊事件的處理，編寫游戲循環(huán)代碼。學(xué)生組裝各程序塊，調(diào)試運(yùn)行游戲程序。游戲改進(jìn)意見學(xué)生討論游戲存在的問題，提出改進(jìn)意見。學(xué)生嘗試實(shí)現(xiàn)游戲難度的調(diào)整或增加新的游戲元素。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程，掌握需求分析、任務(wù)分解、流程設(shè)計(jì)等方法。學(xué)生能夠通過編程實(shí)現(xiàn)綜合問題的解決，提升綜合運(yùn)用計(jì)算知識解決實(shí)際問題的能力。6.評價(jià)與反思階段教學(xué)活動(dòng)：單元學(xué)習(xí)評價(jià)學(xué)生完成單元學(xué)習(xí)評價(jià)題目，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，給予個(gè)性化的反饋和建議。單元學(xué)習(xí)反思學(xué)生撰寫單元學(xué)習(xí)反思報(bào)告，總結(jié)學(xué)習(xí)過程中的收獲和不足之處。教師組織學(xué)生進(jìn)行小組交流，分享學(xué)習(xí)心得和體會。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠明確自己的學(xué)習(xí)成果和不足之處，為后續(xù)學(xué)習(xí)提供改進(jìn)方向。學(xué)生能夠提升自我反思和總結(jié)能力，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。。十一、大情境、大任務(wù)創(chuàng)設(shè)一、大情境設(shè)計(jì)在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，無論是科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)，還是日常生活、學(xué)習(xí)娛樂，都離不開計(jì)算與算法的應(yīng)用。高中信息技術(shù)必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》中的《第4單元計(jì)算與問題解決》旨在通過一系列教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生深入理解計(jì)算與問題解決的核心概念，掌握算法的基本特征及其應(yīng)用，體驗(yàn)數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算的不同方法，并通過綜合問題的解決，提升信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力。為了更好地實(shí)現(xiàn)這些教學(xué)目標(biāo)，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)大情境——“智能校園建設(shè)”。在這個(gè)情境中，學(xué)生將扮演校園信息化建設(shè)的參與者，通過解決一系列實(shí)際問題，體驗(yàn)到計(jì)算與算法在解決實(shí)際問題中的重要作用。二、大任務(wù)創(chuàng)設(shè)在大情境“智能校園建設(shè)”下，我們設(shè)計(jì)了以下四個(gè)大任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都圍繞教學(xué)目標(biāo)展開，旨在提升學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力和信息社會責(zé)任。任務(wù)一：智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)設(shè)定：（一）信息意識學(xué)生能夠認(rèn)識到信息在門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要性，學(xué)會從問題中提取關(guān)鍵信息，如人員身份信息、進(jìn)出時(shí)間等。（二）計(jì)算思維學(xué)生能夠理解算法的基本要素和特征，學(xué)會用自然語言、流程圖等方式描述門禁系統(tǒng)的算法流程。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如使用Python語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)門禁控制。（四）信息社會責(zé)任學(xué)生能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則，在門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮到信息安全和隱私保護(hù)。教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)：情境引入：介紹智能校園建設(shè)的背景，引出門禁系統(tǒng)作為校園安全的重要組成部分。需求分析：引導(dǎo)學(xué)生分析門禁系統(tǒng)的需求，包括人員身份信息識別、進(jìn)出時(shí)間記錄、異常情況報(bào)警等。算法設(shè)計(jì)：指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)門禁系統(tǒng)的算法流程，包括人員身份驗(yàn)證算法、進(jìn)出時(shí)間記錄算法等，并用自然語言、流程圖等方式描述。編程實(shí)現(xiàn)：引導(dǎo)學(xué)生使用Python語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)門禁控制，如使用條件判斷語句進(jìn)行身份驗(yàn)證，使用列表或數(shù)據(jù)庫記錄進(jìn)出時(shí)間等。測試與優(yōu)化：對門禁系統(tǒng)進(jìn)行測試，找出存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化，如提高身份驗(yàn)證的準(zhǔn)確性、優(yōu)化進(jìn)出時(shí)間記錄的格式等。任務(wù)二：智能課程推薦系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)目標(biāo)設(shè)定：（一）信息意識學(xué)生能夠認(rèn)識到信息在課程推薦系統(tǒng)中的重要性，學(xué)會從學(xué)生的學(xué)習(xí)行為中提取關(guān)鍵信息，如學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)進(jìn)度等。（二）計(jì)算思維學(xué)生能夠掌握數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的基本方法，如迭代、分治、遞歸等，在課程推薦系統(tǒng)中運(yùn)用這些方法實(shí)現(xiàn)課程推薦算法。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)生能夠利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行課程推薦系統(tǒng)的開發(fā)，如使用Python語言編寫推薦算法，使用數(shù)據(jù)庫存儲學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)等。（四）信息社會責(zé)任學(xué)生能夠在課程推薦系統(tǒng)開發(fā)中考慮到信息倫理和隱私保護(hù)，確保學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)不被濫用。教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)：情境引入：介紹智能校園建設(shè)的背景，引出課程推薦系統(tǒng)作為個(gè)性化學(xué)習(xí)的重要工具。需求分析：引導(dǎo)學(xué)生分析課程推薦系統(tǒng)的需求，包括學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)采集、課程推薦算法設(shè)計(jì)等。算法設(shè)計(jì)：指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)課程推薦算法，如基于用戶相似度的協(xié)同過濾算法、基于內(nèi)容的推薦算法等，并用自然語言、流程圖等方式描述。編程實(shí)現(xiàn)：引導(dǎo)學(xué)生使用Python語言編寫推薦算法，使用數(shù)據(jù)庫存儲學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)課程推薦功能。測試與優(yōu)化：對課程推薦系統(tǒng)進(jìn)行測試，找出存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化，如提高推薦算法的準(zhǔn)確性、優(yōu)化用戶界面的友好性等。任務(wù)三：智能圖書館管理系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)目標(biāo)設(shè)定：（一）信息意識學(xué)生能夠認(rèn)識到信息在圖書館管理中的重要性，學(xué)會從圖書借閱行為中提取關(guān)鍵信息，如借閱時(shí)間、借閱量等。（二）計(jì)算思維學(xué)生能夠運(yùn)用分治、遞歸等非數(shù)值計(jì)算方法解決圖書館管理中的實(shí)際問題，如圖書分類、圖書檢索等。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)生能夠利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行圖書館管理系統(tǒng)的開發(fā)，如使用Python語言編寫圖書分類算法、圖書檢索算法等。（四）信息社會責(zé)任學(xué)生能夠在圖書館管理系統(tǒng)開發(fā)中考慮到信息倫理和隱私保護(hù)，確保讀者的借閱行為數(shù)據(jù)不被濫用。教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)：情境引入：介紹智能校園建設(shè)的背景，引出圖書館管理系統(tǒng)作為高效管理圖書資源的重要工具。需求分析：引導(dǎo)學(xué)生分析圖書館管理系統(tǒng)的需求，包括圖書分類、圖書檢索、借閱管理等功能。算法設(shè)計(jì)：指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)圖書分類算法、圖書檢索算法等，并用自然語言、流程圖等方式描述?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生使用分治、遞歸等非數(shù)值計(jì)算方法優(yōu)化算法性能。編程實(shí)現(xiàn)：引導(dǎo)學(xué)生使用Python語言編寫圖書分類算法、圖書檢索算法等，實(shí)現(xiàn)圖書館管理系統(tǒng)的基本功能。測試與優(yōu)化：對圖書館管理系統(tǒng)進(jìn)行測試，找出存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化，如提高圖書檢索的準(zhǔn)確性、優(yōu)化借閱管理流程等。任務(wù)四：智能校園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)教學(xué)目標(biāo)設(shè)定：（一）信息意識學(xué)生能夠認(rèn)識到信息在校園環(huán)境監(jiān)測中的重要性，學(xué)會從環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵信息，如空氣質(zhì)量、噪音水平等。（二）計(jì)算思維學(xué)生能夠運(yùn)用數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的方法處理環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，如使用統(tǒng)計(jì)方法分析空氣質(zhì)量變化趨勢、使用分類算法識別噪音來源等。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)生能夠利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行校園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)，如使用Python語言編寫數(shù)據(jù)處理算法、使用傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)等。（四）信息社會責(zé)任學(xué)生能夠在校園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)中考慮到信息安全和隱私保護(hù)，確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)不被濫用。教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)：情境引入：介紹智能校園建設(shè)的背景，引出校園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)作為保障師生健康的重要工具。需求分析：引導(dǎo)學(xué)生分析校園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的需求，包括空氣質(zhì)量監(jiān)測、噪音水平監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)展示等功能。算法設(shè)計(jì)：指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理算法，如使用統(tǒng)計(jì)方法分析空氣質(zhì)量變化趨勢、使用分類算法識別噪音來源等，并用自然語言、流程圖等方式描述。編程實(shí)現(xiàn)：引導(dǎo)學(xué)生使用Python語言編寫數(shù)據(jù)處理算法，使用傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的基本功能。測試與優(yōu)化：對校園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行測試，找出存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化，如提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、優(yōu)化用戶界面的友好性等。引導(dǎo)學(xué)生思考如何在實(shí)際環(huán)境中部署和使用該系統(tǒng)。三、總結(jié)通過“智能校園建設(shè)”這一大情境和四個(gè)大任務(wù)的創(chuàng)設(shè)，學(xué)生將能夠在解決實(shí)際問題的過程中深入理解計(jì)算與問題解決的核心概念，掌握算法的基本特征及其應(yīng)用，體驗(yàn)數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算的不同方法，并通過綜合問題的解決提升信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力。學(xué)生還將在任務(wù)完成過程中培養(yǎng)信息意識、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力和信息社會責(zé)任，為未來的學(xué)習(xí)和生活打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。十二、單元學(xué)歷案（一）單元主題與課時(shí)單元主題：第4單元計(jì)算與問題解決課時(shí)設(shè)計(jì)：引入階段（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：通過展示日常生活中常見的問題解決實(shí)例，如拼圖游戲、迷宮問題等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些問題背后的算法思想，激發(fā)學(xué)生對計(jì)算與問題解決的興趣。教學(xué)目標(biāo)：幫助學(xué)生認(rèn)識到計(jì)算與算法在問題解決中的重要性，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。算法學(xué)習(xí)階段（3課時(shí)）算法的基本要素和特征（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：探討面試題的解決方案，如“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”問題，引導(dǎo)學(xué)生理解算法的基本要素和特征。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠理解算法的基本要素和特征，學(xué)會用自然語言描述算法。實(shí)踐活動(dòng)（2課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：通過“被污染的藥丸”、“誤刪的ID號”等實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生體驗(yàn)算法的應(yīng)用，掌握用流程圖描述算法的方法。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠掌握用流程圖描述算法的方法，通過編程實(shí)現(xiàn)算法解決問題。數(shù)值計(jì)算階段（2課時(shí)）繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：用WPS表格和Python繪制正弦曲線，感受數(shù)據(jù)的圖形化表示。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠感受數(shù)據(jù)的圖形化表示，理解數(shù)值計(jì)算在實(shí)際問題中的應(yīng)用。求解斐波那契數(shù)列（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：用WPS表格和Python求解斐波那契數(shù)列，理解迭代等數(shù)值計(jì)算方法。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠掌握迭代等數(shù)值計(jì)算方法，通過編程實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算。非數(shù)值計(jì)算階段（2課時(shí)）巧翻字典（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：統(tǒng)計(jì)查字典次數(shù)，體驗(yàn)分治策略，學(xué)習(xí)二分查找算法。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠理解分治策略，掌握二分查找算法的應(yīng)用。漢諾塔游戲（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：剖析漢諾塔游戲規(guī)則，設(shè)計(jì)遞歸算法，通過編程實(shí)現(xiàn)漢諾塔游戲。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠理解遞歸算法，通過編程實(shí)現(xiàn)非數(shù)值計(jì)算，解決實(shí)際問題。綜合問題解決階段（3課時(shí)）基于需求，分解任務(wù)（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：了解“接?！庇螒蛐枨?，分析問題，分解任務(wù)，設(shè)計(jì)流程。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠?qū)W會分析任務(wù)，描述需求分析，知道需要解決的關(guān)鍵問題。組裝程序，測試運(yùn)行（2課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：界面設(shè)計(jì)，人機(jī)交互及程序拼裝，測試運(yùn)行游戲程序，提出改進(jìn)意見。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程，提升綜合運(yùn)用計(jì)算知識解決實(shí)際問題的能力。評價(jià)與反思階段（1課時(shí)）教學(xué)活動(dòng)：單元學(xué)習(xí)評價(jià)和反思，明確學(xué)習(xí)成果和不足之處，為后續(xù)學(xué)習(xí)提供改進(jìn)方向。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠明確自己的學(xué)習(xí)成果和不足之處，提升自我反思和總結(jié)能力。（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）信息意識學(xué)生能夠認(rèn)識到信息在問題解決中的重要性，學(xué)會從問題中提取關(guān)鍵信息。學(xué)生能夠敏銳地感知到信息的變化，分析數(shù)據(jù)中所承載的信息，為解決問題提供參考。（二）計(jì)算思維學(xué)生能夠理解算法的基本要素和特征，學(xué)會用自然語言、流程圖等方式描述算法。學(xué)生能夠掌握數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的基本方法，如迭代、分治、遞歸等。學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維分析問題，選擇合理的算法解決問題。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。學(xué)生能夠掌握Python等程序設(shè)計(jì)語言，通過編程實(shí)現(xiàn)算法，解決實(shí)際問題。學(xué)生能夠在問題解決過程中，創(chuàng)造性地提出新的算法或優(yōu)化現(xiàn)有算法。（四）信息社會責(zé)任學(xué)生能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則。學(xué)生能夠在信息活動(dòng)中保護(hù)個(gè)人和他人的信息安全，維護(hù)公共信息安全。學(xué)生能夠認(rèn)識到信息技術(shù)對社會發(fā)展的影響，積極學(xué)習(xí)新技術(shù)，為信息社會作出貢獻(xiàn)。（三）評價(jià)任務(wù)算法學(xué)習(xí)階段評價(jià)能否理解算法的基本要素和特征，并用自然語言描述算法。能否用流程圖描述算法，并通過編程實(shí)現(xiàn)算法解決問題。數(shù)值計(jì)算階段評價(jià)能否感受數(shù)據(jù)的圖形化表示，理解數(shù)值計(jì)算在實(shí)際問題中的應(yīng)用。能否掌握迭代等數(shù)值計(jì)算方法，并通過編程實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算。非數(shù)值計(jì)算階段評價(jià)能否理解分治策略，掌握二分查找算法的應(yīng)用。能否理解遞歸算法，通過編程實(shí)現(xiàn)非數(shù)值計(jì)算，解決實(shí)際問題。綜合問題解決階段評價(jià)能否學(xué)會分析任務(wù)，描述需求分析，知道需要解決的關(guān)鍵問題。能否體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程，提升綜合運(yùn)用計(jì)算知識解決實(shí)際問題的能力。評價(jià)與反思階段評價(jià)能否明確自己的學(xué)習(xí)成果和不足之處，提升自我反思和總結(jié)能力。（四）學(xué)習(xí)過程1.引入階段教學(xué)活動(dòng)：通過展示日常生活中常見的問題解決實(shí)例，如拼圖游戲、迷宮問題等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些問題背后的算法思想。學(xué)生活動(dòng)：觀察并思考實(shí)例中的算法思想，討論算法在問題解決中的重要性。教師引導(dǎo)：總結(jié)算法的概念及其在問題解決中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生興趣。2.算法學(xué)習(xí)階段算法的基本要素和特征教學(xué)活動(dòng)：探討面試題的解決方案，如“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”問題。學(xué)生活動(dòng)：分組討論，設(shè)計(jì)算法，用自然語言描述算法步驟。教師引導(dǎo)：總結(jié)算法的基本要素和特征，強(qiáng)調(diào)算法的確切性、有窮性、輸入項(xiàng)、輸出項(xiàng)和可行性。實(shí)踐活動(dòng)被污染的藥丸教學(xué)活動(dòng)：分析問題，設(shè)計(jì)算法判斷哪個(gè)藥瓶中的藥丸被污染。學(xué)生活動(dòng)：編寫程序，通過輸入藥丸的總重量及單顆標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量找出被污染的藥丸。教師引導(dǎo)：講解枚舉法的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生理解算法的輸入和輸出。誤刪的ID號教學(xué)活動(dòng)：分析校友ID號特征，設(shè)計(jì)算法找出被誤刪的ID號。學(xué)生活動(dòng)：編寫程序，通過計(jì)算備份文件ID號總和與故障文件ID號總和的差值找出被誤刪的ID號。教師引導(dǎo)：講解數(shù)據(jù)處理的技巧，引導(dǎo)學(xué)生理解算法在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。3.數(shù)值計(jì)算階段繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線教學(xué)活動(dòng)：用WPS表格和Python繪制正弦曲線。學(xué)生活動(dòng)：利用WPS表格計(jì)算正弦函數(shù)值，繪制正弦曲線圖像；學(xué)習(xí)numpy和matplotlib模塊，編寫Python程序繪制正弦曲線。教師引導(dǎo)：講解數(shù)據(jù)的圖形化表示方法，引導(dǎo)學(xué)生感受數(shù)值計(jì)算在實(shí)際問題中的應(yīng)用。求解斐波那契數(shù)列教學(xué)活動(dòng)：用WPS表格和Python求解斐波那契數(shù)列。學(xué)生活動(dòng)：利用WPS表格求解斐波那契數(shù)列；學(xué)習(xí)迭代思想，編寫Python程序求解斐波那契數(shù)列。教師引導(dǎo)：講解迭代算法的原理和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)值計(jì)算中的迭代方法。4.非數(shù)值計(jì)算階段巧翻字典教學(xué)活動(dòng)：統(tǒng)計(jì)查字典次數(shù)，體驗(yàn)分治策略。學(xué)生活動(dòng)：分組討論翻字典的最優(yōu)策略，學(xué)習(xí)二分查找算法，編寫程序?qū)崿F(xiàn)二分查找。教師引導(dǎo)：講解分治策略和二分查找算法的原理和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生理解非數(shù)值計(jì)算中的分治思想。漢諾塔游戲教學(xué)活動(dòng)：剖析漢諾塔游戲規(guī)則，設(shè)計(jì)遞歸算法。學(xué)生活動(dòng)：分析漢諾塔游戲規(guī)則，設(shè)計(jì)遞歸算法，編寫程序?qū)崿F(xiàn)漢諾塔游戲的移動(dòng)過程。教師引導(dǎo)：講解遞歸算法的原理和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生理解非數(shù)值計(jì)算中的遞歸思想。5.綜合問題解決階段基于需求，分解任務(wù)教學(xué)活動(dòng)：了解“接?！庇螒蛐枨?，分析問題，分解任務(wù)，設(shè)計(jì)流程。學(xué)生活動(dòng)：運(yùn)行“接?！庇螒虺绦颍治鲇螒蚬δ?；進(jìn)行需求分析，明確需要解決的關(guān)鍵問題；分組討論，將游戲開發(fā)任務(wù)分解為若干個(gè)子任務(wù)；設(shè)計(jì)游戲開發(fā)流程，繪制流程圖。教師引導(dǎo)：講解需求分析和任務(wù)分解的方法，引導(dǎo)學(xué)生理解軟件開發(fā)的基本流程。組裝程序，測試運(yùn)行界面設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)：學(xué)習(xí)pygame模塊，創(chuàng)建游戲窗口和背景，繪制福字和得分顯示。學(xué)生活動(dòng)：創(chuàng)建程序窗口，設(shè)置背景；定義函數(shù)繪制福字和得分。教師引導(dǎo)：講解pygame模塊的基本用法，引導(dǎo)學(xué)生掌握游戲界面設(shè)計(jì)的方法。人機(jī)交互及程序拼裝教學(xué)活動(dòng)：實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)單擊事件的處理，編寫游戲循環(huán)代碼，組裝各程序塊，調(diào)試運(yùn)行游戲程序。學(xué)生活動(dòng)：編寫鼠標(biāo)單擊事件處理代碼；編寫游戲循環(huán)代碼；組裝各程序塊，調(diào)試運(yùn)行游戲程序；提出游戲改進(jìn)意見。教師引導(dǎo)：講解人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)方法，引導(dǎo)學(xué)生掌握游戲程序拼裝和調(diào)試的技巧。6.評價(jià)與反思階段單元學(xué)習(xí)評價(jià)教學(xué)活動(dòng)：學(xué)生完成單元學(xué)習(xí)評價(jià)題目，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。學(xué)生活動(dòng)：完成評價(jià)題目，反思學(xué)習(xí)過程。教師活動(dòng)：根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，給予個(gè)性化的反饋和建議。單元學(xué)習(xí)反思教學(xué)活動(dòng)：學(xué)生撰寫單元學(xué)習(xí)反思報(bào)告，總結(jié)學(xué)習(xí)過程中的收獲和不足之處。學(xué)生活動(dòng)：撰寫反思報(bào)告，分享學(xué)習(xí)心得和體會。教師活動(dòng)：組織學(xué)生進(jìn)行小組交流，分享學(xué)習(xí)心得和體會；總結(jié)單元學(xué)習(xí)成果，提出后續(xù)學(xué)習(xí)建議。（五）作業(yè)與檢測1.作業(yè)算法學(xué)習(xí)階段作業(yè)設(shè)計(jì)一個(gè)算法，解決“八皇后問題”，并用自然語言描述算法步驟。編寫程序，實(shí)現(xiàn)“被污染的藥丸”問題的解決方案。數(shù)值計(jì)算階段作業(yè)用Python繪制y=x^2-2x+1的圖像。用迭代法求解斐波那契數(shù)列的第50項(xiàng)。非數(shù)值計(jì)算階段作業(yè)設(shè)計(jì)一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)二分查找，并編寫程序驗(yàn)證算法的正確性。編寫程序，實(shí)現(xiàn)漢諾塔游戲的移動(dòng)過程，并輸出每一步的移動(dòng)結(jié)果。綜合問題解決階段作業(yè)完善“接?！庇螒虺绦?，增加游戲難度策略或視覺效果。編寫一個(gè)簡單的游戲程序，實(shí)現(xiàn)基本的人機(jī)交互功能。2.檢測單元測試：設(shè)計(jì)一份單元測試卷，包含算法描述、程序閱讀、問題求解等題型，全面檢測學(xué)生對本單元知識的掌握情況。項(xiàng)目展示：組織學(xué)生進(jìn)行“接?！庇螒蝽?xiàng)目的展示和交流，評價(jià)學(xué)生的項(xiàng)目完成情況和創(chuàng)新能力。（六）學(xué)后反思學(xué)生反思：通過本單元的學(xué)習(xí)，我深刻認(rèn)識到了計(jì)算與算法在問題解決中的重要性。我學(xué)會了用自然語言、流程圖等方式描述算法，掌握了數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的基本方法，如迭代、分治、遞歸等。在實(shí)踐活動(dòng)中，我通過編程實(shí)現(xiàn)了多個(gè)算法的應(yīng)用，不僅鍛煉了我的編程能力，還提升了我的問題解決能力。我也體會到了團(tuán)隊(duì)合作和溝通交流的重要性。在綜合問題解決階段，我體驗(yàn)了軟件開發(fā)的基本流程，從需求分析到任務(wù)分解，再到程序編寫和測試運(yùn)行，每一個(gè)環(huán)節(jié)都讓我受益匪淺。我學(xué)會了如何分析問題、如何設(shè)計(jì)算法、如何實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互等關(guān)鍵技能。通過本單元的學(xué)習(xí)，我也認(rèn)識到了自己的不足之處，如在算法優(yōu)化、程序調(diào)試等方面還有待提高。我會在后續(xù)的學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力，不斷提升自己的計(jì)算思維和編程能力。教師反思：在本單元的教學(xué)中，我注重引導(dǎo)學(xué)生理解算法的基本要素和特征，通過實(shí)踐活動(dòng)讓學(xué)生體驗(yàn)算法的應(yīng)用，取得了較好的教學(xué)效果。但部分學(xué)生在算法描述和程序編寫方面存在困難，需要進(jìn)一步加強(qiáng)個(gè)別輔導(dǎo)和練習(xí)。在數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算階段的教學(xué)中，我通過繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線和求解斐波那契數(shù)列等任務(wù)，讓學(xué)生感受了數(shù)據(jù)的圖形化表示和數(shù)值計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用。我也注重引導(dǎo)學(xué)生理解算法背后的數(shù)學(xué)原理和思維方式。但部分學(xué)生對數(shù)學(xué)知識和計(jì)算方法的掌握不夠扎實(shí)，需要在后續(xù)教學(xué)中加強(qiáng)相關(guān)知識的復(fù)習(xí)和鞏固。在綜合問題解決階段的教學(xué)中，我通過“接福”游戲項(xiàng)目讓學(xué)生體驗(yàn)了軟件開發(fā)的基本流程。但部分學(xué)生在項(xiàng)目管理和團(tuán)隊(duì)協(xié)作方面存在不足，需要加強(qiáng)相關(guān)能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。我也需要進(jìn)一步優(yōu)化項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程，提高學(xué)生的參與度和創(chuàng)新能力。通過本單元的教學(xué)實(shí)踐，我深刻認(rèn)識到信息技術(shù)教學(xué)不僅要注重知識的傳授和技能的訓(xùn)練，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力和信息社會責(zé)任。在未來的教學(xué)中，我將繼續(xù)探索和實(shí)踐有效的教學(xué)方法和手段，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。十三、學(xué)科實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)本學(xué)科實(shí)踐與跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)旨在通過《第4單元計(jì)算與問題解決》的教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生深入理解計(jì)算與問題解決的核心概念，掌握算法的基本特征及其應(yīng)用，體驗(yàn)數(shù)值計(jì)算與非數(shù)值計(jì)算的不同方法，并通過綜合問題的解決，提升信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力。通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。學(xué)習(xí)目標(biāo)信息意識學(xué)生能夠認(rèn)識到信息在問題解決中的重要性，學(xué)會從問題中提取關(guān)鍵信息。學(xué)生能夠敏銳地感知到信息的變化，分析數(shù)據(jù)中所承載的信息，為解決問題提供參考。計(jì)算思維學(xué)生能夠理解算法的基本要素和特征，學(xué)會用自然語言、流程圖等方式描述算法。學(xué)生能夠掌握數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的基本方法，如迭代、分治、遞歸等。學(xué)生能夠運(yùn)用計(jì)算思維分析問題，選擇合理的算法解決問題。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。學(xué)生能夠掌握Python等程序設(shè)計(jì)語言，通過編程實(shí)現(xiàn)算法，解決實(shí)際問題。學(xué)生能夠在問題解決過程中，創(chuàng)造性地提出新的算法或優(yōu)化現(xiàn)有算法。信息社會責(zé)任學(xué)生能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則。學(xué)生能夠在信息活動(dòng)中保護(hù)個(gè)人和他人的信息安全，維護(hù)公共信息安全。學(xué)生能夠認(rèn)識到信息技術(shù)對社會發(fā)展的影響，積極學(xué)習(xí)新技術(shù)，為信息社會作出貢獻(xiàn)。作業(yè)目標(biāo)設(shè)定信息意識學(xué)生能夠通過收集和分析數(shù)據(jù)，理解問題背后的信息關(guān)聯(lián)，提高信息敏感度和判斷力。學(xué)生能夠利用信息技術(shù)工具，如網(wǎng)絡(luò)搜索、數(shù)據(jù)庫查詢等，獲取和整合所需信息，為問題解決提供支持。計(jì)算思維學(xué)生能夠針對具體問題，設(shè)計(jì)合理的算法，并用流程圖或偽代碼描述算法步驟。學(xué)生能夠通過編程實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算和非數(shù)值計(jì)算的算法，解決實(shí)際問題。學(xué)生能夠分析和比較不同算法的效率，選擇最優(yōu)算法進(jìn)行問題解決。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)生能夠利用數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺和資源，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)生能夠結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)并開發(fā)簡單的數(shù)字化工具或應(yīng)用，解決實(shí)際問題。學(xué)生能夠在問題解決過程中，發(fā)揮創(chuàng)新思維，提出新的解決方案或優(yōu)化現(xiàn)有方案。信息社會責(zé)任學(xué)生能夠在信息活動(dòng)中，遵守信息法律法規(guī)和道德規(guī)范，保護(hù)個(gè)人和他人隱私。學(xué)生能夠識別和處理信息安全問題，采取合理措施防范信息泄露和攻擊。學(xué)生能夠關(guān)注信息技術(shù)對社會發(fā)展的影響，積極傳播正能量，為構(gòu)建健康的信息社會貢獻(xiàn)力量。教學(xué)設(shè)計(jì)一、引入階段教學(xué)活動(dòng)：通過展示日常生活中常見的問題解決實(shí)例，如拼圖游戲、迷宮問題等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些問題背后的算法思想，激發(fā)學(xué)生對計(jì)算與問題解決的興趣。教學(xué)目標(biāo)：幫助學(xué)生認(rèn)識到計(jì)算與算法在問題解決中的重要性，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。二、算法學(xué)習(xí)階段教學(xué)活動(dòng)：任務(wù)一：探討面試題的解決方案活動(dòng)1：尋找“開關(guān)對應(yīng)關(guān)系”學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)算法判斷哪個(gè)開關(guān)控制哪盞燈。學(xué)生用流程圖描述算法，并嘗試用Python實(shí)現(xiàn)?；顒?dòng)2：定量分析，尋找“被污染的藥丸”學(xué)生分析問題，設(shè)計(jì)算法判斷哪個(gè)藥瓶中的藥丸被污染。學(xué)生編寫程序，通過輸入藥丸的總重量及單顆標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量找出被污染的藥丸。活動(dòng)3：巧用運(yùn)算，尋找“誤刪的ID號”學(xué)生分析校友ID號特征，設(shè)計(jì)算法找出被誤刪的ID號。學(xué)生編寫程序，通過計(jì)算備份文件ID號總和與故障文件ID號總和的差值找出被誤刪的ID號。任務(wù)二：求解“誰是冠軍”活動(dòng)：嘗試枚舉學(xué)生分析四位同學(xué)的陳述，設(shè)計(jì)枚舉算法判斷誰是冠軍。學(xué)生編寫程序，通過枚舉法找出冠軍。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠理解算法的基本要素和特征，學(xué)會用自然語言、流程圖等方式描述算法。學(xué)生能夠掌握枚舉法等簡單的算法思想，并通過編程實(shí)現(xiàn)算法解決問題。三、數(shù)值計(jì)算階段教學(xué)活動(dòng)：任務(wù)一：繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線活動(dòng)1：用WPS表格繪制正弦曲線學(xué)生利用WPS表格計(jì)算正弦函數(shù)值，繪制正弦曲線圖像?；顒?dòng)2：利用Python繪制正弦曲線學(xué)生學(xué)習(xí)numpy和matplotlib模塊，編寫程序繪制正弦曲線圖像。任務(wù)二：求解斐波那契數(shù)列活動(dòng)1：用WPS求解數(shù)列學(xué)生利用WPS表格求解斐波那契數(shù)列。活動(dòng)2：用Python求解數(shù)列學(xué)生學(xué)習(xí)迭代思想，編寫程序求解斐波那契數(shù)列。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠感受數(shù)據(jù)的圖形化表示，理解數(shù)值計(jì)算在實(shí)際問題中的應(yīng)用。學(xué)生能夠掌握迭代等數(shù)值計(jì)算方法，通過編程實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算。四、非數(shù)值計(jì)算階段教學(xué)活動(dòng)：任務(wù)一：巧翻字典活動(dòng)：統(tǒng)計(jì)查字典次數(shù)學(xué)生分組討論翻字典的最優(yōu)策略，體驗(yàn)分治策略。學(xué)生學(xué)習(xí)二分查找算法，編寫程序?qū)崿F(xiàn)二分查找。任務(wù)二：玩轉(zhuǎn)“漢諾塔”游戲活動(dòng)：剖析問題，設(shè)計(jì)游戲策略學(xué)生分析漢諾塔游戲規(guī)則，設(shè)計(jì)遞歸算法。學(xué)生編寫程序，通過遞歸算法實(shí)現(xiàn)漢諾塔游戲的移動(dòng)過程。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠理解分治、遞歸等非數(shù)值計(jì)算方法，掌握二分查找和遞歸算法的應(yīng)用。學(xué)生能夠通過編程實(shí)現(xiàn)非數(shù)值計(jì)算，解決實(shí)際問題。五、綜合問題解決階段教學(xué)活動(dòng)：任務(wù)一：基于需求，分解任務(wù)活動(dòng)1：了解需求，分析問題學(xué)生運(yùn)行“接?！庇螒虺绦颍治鲇螒蚬δ?。學(xué)生進(jìn)行需求分析，明確需要解決的關(guān)鍵問題?；顒?dòng)2：分解任務(wù)，設(shè)計(jì)流程學(xué)生分組討論，將游戲開發(fā)任務(wù)分解為若干個(gè)子任務(wù)。學(xué)生設(shè)計(jì)游戲開發(fā)流程，繪制流程圖。任務(wù)二：組裝程序，測試運(yùn)行活動(dòng)1：界面設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)習(xí)pygame模塊，創(chuàng)建游戲窗口和背景。學(xué)生繪制福字和得分顯示?；顒?dòng)2：人機(jī)交互及程序拼裝學(xué)生實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)單擊事件的處理，編寫游戲循環(huán)代碼。學(xué)生組裝各程序塊，調(diào)試運(yùn)行游戲程序。游戲改進(jìn)意見學(xué)生討論游戲存在的問題，提出改進(jìn)意見。學(xué)生嘗試實(shí)現(xiàn)游戲難度的調(diào)整或增加新的游戲元素。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠體驗(yàn)軟件開發(fā)的基本流程，掌握需求分析、任務(wù)分解、流程設(shè)計(jì)等方法。學(xué)生能夠通過編程實(shí)現(xiàn)綜合問題的解決，提升綜合運(yùn)用計(jì)算知識解決實(shí)際問題的能力。六、評價(jià)與反思階段教學(xué)活動(dòng)：單元學(xué)習(xí)評價(jià)學(xué)生完成單元學(xué)習(xí)評價(jià)題目，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，給予個(gè)性化的反饋和建議。單元學(xué)習(xí)反思學(xué)生撰寫單元學(xué)習(xí)反思報(bào)告，總結(jié)學(xué)習(xí)過程中的收獲和不足之處。教師組織學(xué)生進(jìn)行小組交流，分享學(xué)習(xí)心得和體會。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠明確自己的學(xué)習(xí)成果和不足之處，為后續(xù)學(xué)習(xí)提供改進(jìn)方向。學(xué)生能夠提升自我反思和總結(jié)能力，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)一、與數(shù)學(xué)學(xué)科的跨學(xué)科學(xué)習(xí)教學(xué)活動(dòng)：數(shù)值計(jì)算與數(shù)學(xué)公式的結(jié)合學(xué)生通過繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線（如正弦曲線、拋物線等），理解數(shù)學(xué)公式與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的結(jié)合。學(xué)生利用迭代思想求解數(shù)列問題（如斐波那契數(shù)列），體驗(yàn)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的緊密聯(lián)系。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決計(jì)算機(jī)科學(xué)中的問題，提升跨學(xué)科綜合應(yīng)用能力。學(xué)生能夠加深對數(shù)學(xué)公式的理解，提高數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。二、與物理學(xué)科的跨學(xué)科學(xué)習(xí)教學(xué)活動(dòng)：物理問題與算法設(shè)計(jì)的結(jié)合學(xué)生通過解決物理問題（如運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)問題等），設(shè)計(jì)合理的算法，并用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。學(xué)生利用計(jì)算機(jī)模擬物理實(shí)驗(yàn)過程，觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠運(yùn)用物理學(xué)知識解決計(jì)算機(jī)科學(xué)中的問題，提升跨學(xué)科綜合應(yīng)用能力。學(xué)生能夠通過計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，加深對物理現(xiàn)象的理解。三、與藝術(shù)學(xué)科的跨學(xué)科學(xué)習(xí)教學(xué)活動(dòng)：藝術(shù)創(chuàng)作與算法設(shè)計(jì)的結(jié)合學(xué)生利用算法生成藝術(shù)作品（如分形藝術(shù)、音樂生成等），體驗(yàn)算法在藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用。學(xué)生結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)并開發(fā)簡單的數(shù)字化藝術(shù)工具或應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能夠運(yùn)用算法進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作，提升藝術(shù)創(chuàng)新能力。學(xué)生能夠通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)，拓寬視野，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)。十四、大單元作業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)信息意識：學(xué)生能夠針對具體問題，自覺、主動(dòng)地尋求恰當(dāng)?shù)男畔碓?，判斷信息的可靠性與準(zhǔn)確性。學(xué)生能夠敏銳感知信息的變化，分析數(shù)據(jù)所承載的信息，為解決問題提供參考。計(jì)算思維：學(xué)生能夠采用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題，抽象特征，建立結(jié)構(gòu)模型，合理組織數(shù)據(jù)。學(xué)生能夠運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，利用數(shù)字化工具和資源進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。學(xué)生能夠創(chuàng)造性地提出新的算法或優(yōu)化現(xiàn)有算法，解決實(shí)際問題。信息社會責(zé)任：學(xué)生能夠遵守信息法律法規(guī)，信守信息社會的道德與倫理準(zhǔn)則。學(xué)生能夠在信息活動(dòng)中保護(hù)個(gè)人和他人的信息安全，維護(hù)公共信息安全。作業(yè)目標(biāo)設(shè)定（一）信息意識作業(yè)1：信息搜集與評估目標(biāo)：學(xué)生需搜集關(guān)于“人工智能在日常生活中的應(yīng)用”的相關(guān)信息，并評估這些信息的可靠性與準(zhǔn)確性，撰寫一篇簡短的報(bào)告。要求：報(bào)告中需包含信息來源、信息內(nèi)容概述、信息可靠性評估及理由。作業(yè)2：數(shù)據(jù)分析與判斷目標(biāo)：學(xué)生需分析一組關(guān)于“網(wǎng)絡(luò)購物用戶行為”的數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)所反映的趨勢，并撰寫分析報(bào)告。要求：報(bào)告中需包含數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)內(nèi)容概述、數(shù)據(jù)分析方法、數(shù)據(jù)趨勢判斷及結(jié)論。（二）計(jì)算思維作業(yè)3：算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：學(xué)生需設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的算法，用于解決“八皇后問題”（即在8×8的國際象棋棋盤上放置8個(gè)皇后，使得她們互不攻擊）。要求：學(xué)生需用自然語言描述算法思想，用流程圖表示算法步驟，并用Python語言實(shí)現(xiàn)算法。作業(yè)4：數(shù)值計(jì)算問題解決目標(biāo)：學(xué)生需利用數(shù)值計(jì)算方法解決一個(gè)實(shí)際問題，如“利用迭代法求解方程的根”。要求：學(xué)生需描述問題的背景，明確求解目標(biāo)，設(shè)計(jì)迭代算法，并用Python語言實(shí)現(xiàn)算法，給出求解結(jié)果。（三）數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新作業(yè)5：數(shù)字化學(xué)習(xí)資源制作目標(biāo)：學(xué)生需制作一個(gè)關(guān)于“算法基礎(chǔ)”的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，如教學(xué)視頻、PPT或在線課程。要求：資源需包含算法的基本概念、重要特征、描述方法及應(yīng)用實(shí)例，內(nèi)容需準(zhǔn)確、清晰，形式需新穎、易于理解。作業(yè)6：創(chuàng)新算法設(shè)計(jì)目標(biāo)：學(xué)生需針對一個(gè)具體問題（如“路徑規(guī)劃問題”），設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)創(chuàng)新的算法，提高問題解決的效率或準(zhǔn)確性。要求：學(xué)生需用自然語言描述算法的創(chuàng)新點(diǎn)，用流程圖表示算法步驟，并用Python語言實(shí)現(xiàn)算法，與傳統(tǒng)算法進(jìn)行比較分析。（四）信息社會責(zé)任作業(yè)7：信息安全案例分析目標(biāo)：學(xué)生需分析一個(gè)關(guān)于“信息安全漏洞”的案例，探討漏洞產(chǎn)生的原因、影響及防范措施，并撰寫分析報(bào)告。要求：報(bào)告中需包含案例背景、漏洞分析、影響評估、防范措施及建議。作業(yè)8：信息倫理道德討論目標(biāo)：學(xué)生需圍繞“信息技術(shù)應(yīng)用中的倫理道德問題”進(jìn)行討論，如“大數(shù)據(jù)挖掘與個(gè)人隱私保護(hù)”、“人工智能的倫理邊界”等。要求：學(xué)生需查閱資料，形成自己的觀點(diǎn)，并參與小組討論，撰寫討論總結(jié)?？偨Y(jié)中需包含討論主題、各方觀點(diǎn)、個(gè)人見解及理由。具體作業(yè)內(nèi)容作業(yè)1：信息搜集與評估背景：隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，其在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛。為了深入了解人工智能的應(yīng)用現(xiàn)狀，學(xué)生需進(jìn)行信息搜集與評估。要求：搜集至少5篇關(guān)于“人工智能在日常生活中的應(yīng)用”的文章或報(bào)道。對搜集到的信息進(jìn)行整理，概述每篇文章或報(bào)道的主要內(nèi)容。評估信息的可靠性，給出評估理由。撰寫一篇簡短的報(bào)告，包含信息來源、信息內(nèi)容概述、信息可靠性評估及理由。作業(yè)2：數(shù)據(jù)分析與判斷背景：網(wǎng)絡(luò)購物已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧Ｍㄟ^分析網(wǎng)絡(luò)購物用戶的行為數(shù)據(jù)，可以了解用戶的購物習(xí)慣和需求。要求：獲取一組關(guān)于“網(wǎng)絡(luò)購物用戶行為”的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)應(yīng)包含用戶的購買記錄、瀏覽記錄、搜索記錄等。對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，判斷數(shù)據(jù)所反映的趨勢，如“熱門商品類別”、“用戶購物時(shí)間偏好”等。撰寫分析報(bào)告，包含數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)內(nèi)容概述、數(shù)據(jù)分析方法、數(shù)據(jù)趨勢判斷及結(jié)論。作業(yè)3：算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)背景：“八皇后問題”是經(jīng)典的算法問題之一，要求在8×8的國際象棋棋盤上放置8個(gè)皇后，使得她們互不攻擊。要求：用自然語言描述解決“八皇后問題”的算法思想。用流程圖表示算法步驟，包括初始化棋盤、放置皇后、檢查沖突、回溯等。用Python語言實(shí)現(xiàn)算法，輸出所有可能的解。對算法的效率進(jìn)行分析，討論可能的優(yōu)化方法。作業(yè)4：數(shù)值計(jì)算問題解決背景：在實(shí)際問題中，經(jīng)常需要利用數(shù)值計(jì)算方法求解方程的根。迭代法是一種常用的數(shù)值計(jì)算方法。要求：描述一個(gè)需要求解的具體問題，如“求解方程x^2-2x+1=0的根”。設(shè)計(jì)迭代算法，包括迭代公式的推導(dǎo)、迭代初始值的選擇、迭代終止條件的設(shè)定等。用Python語言實(shí)現(xiàn)算法，輸出求解結(jié)果。對算法的性能進(jìn)行分析，討論迭代次數(shù)、收斂速度等因素對求解結(jié)果的影響。作業(yè)5：數(shù)字化學(xué)習(xí)資源制作背景：算法是信息技術(shù)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)知識。為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)算法，需要制作高質(zhì)量的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源。要求：選擇“算法基礎(chǔ)”作為學(xué)習(xí)資源的主題，包括算法的概念、重要特征、描述方法及應(yīng)用實(shí)例等內(nèi)容。確定資源的形式，如教學(xué)視頻、PPT或在線課程。制作資源內(nèi)容，要求準(zhǔn)確、清晰、易于理解。對資源進(jìn)行測試和完善，確保質(zhì)量符合教學(xué)要求。作業(yè)6：創(chuàng)新算法設(shè)計(jì)背景：在實(shí)際問題中，傳統(tǒng)算法可能無法滿足高效、準(zhǔn)確求解的需求。需要設(shè)計(jì)創(chuàng)新的算法來提高問題解決的效率或準(zhǔn)確性。要求：選擇一個(gè)具體問題作為研究對象，如“路徑規(guī)劃問題”。分析傳統(tǒng)算法在解決該問題時(shí)的不足之處。設(shè)計(jì)創(chuàng)新的算法，提出新的思路或方法。用自然語言描述算法的創(chuàng)新點(diǎn)，用流程圖表示算法步驟。用Python語言實(shí)現(xiàn)算法，并與傳統(tǒng)算法進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證創(chuàng)新算法的優(yōu)勢。作業(yè)7：信息安全案例分析背景：信息安全是信息技術(shù)應(yīng)用中的重要問題。通過分析信息安全漏洞的案例，可以了解漏洞產(chǎn)生的原因、影響及防范措施。要求：選擇一個(gè)關(guān)于“信息安全漏洞”的案例進(jìn)行研究。分析漏洞產(chǎn)生的原因，包括技術(shù)因素、人為因素等。評估漏洞對信息系統(tǒng)安全的影響，包括數(shù)據(jù)泄露、