2023-2024學(xué)年人教版高中信息技術(shù)必修一第二章第二節(jié)《算法的概念及描述》教學(xué)設(shè)計(jì)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2023-2024學(xué)年人教版高中信息技術(shù)必修一第二章第二節(jié)《算法的概念及描述》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：算法的概念及描述。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容與人教版高中信息技術(shù)必修一第二章第一節(jié)《程序的基本結(jié)構(gòu)》相聯(lián)系，學(xué)生在已有知識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解算法的概念和描述方式。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，提高信息素養(yǎng)，使學(xué)生能夠理解算法在解決問(wèn)題中的重要性；發(fā)展計(jì)算思維，通過(guò)算法的概念及描述，讓學(xué)生學(xué)會(huì)抽象問(wèn)題和邏輯推理；增強(qiáng)問(wèn)題解決能力，使學(xué)生能夠運(yùn)用算法思想分析實(shí)際問(wèn)題；提升技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的興趣。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)程序的基本概念和結(jié)構(gòu)，對(duì)程序設(shè)計(jì)有一定的了解。他們可能具備基礎(chǔ)的邏輯思維能力和簡(jiǎn)單的編程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中生普遍對(duì)信息技術(shù)充滿好奇，對(duì)計(jì)算機(jī)編程和算法設(shè)計(jì)有一定的興趣。他們的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠快速接受新概念。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生可能更傾向于通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)學(xué)習(xí)，而另一部分學(xué)生則可能更偏好通過(guò)理論學(xué)習(xí)和思考來(lái)理解新知識(shí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在理解算法的概念時(shí)可能會(huì)遇到困難，因?yàn)樗惴ǖ某橄笮院瓦壿嬓暂^強(qiáng)，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的邏輯思維能力。此外，將算法描述得清晰和準(zhǔn)確可能是一個(gè)挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于語(yǔ)言表達(dá)和邏輯推理能力較弱的學(xué)生。此外，學(xué)生可能難以將算法應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題解決中，需要教師引導(dǎo)和幫助。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有人教版高中信息技術(shù)必修一教材，特別是第二章第二節(jié)《算法的概念及描述》的相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與算法概念相關(guān)的圖片、流程圖圖表、以及簡(jiǎn)單算法的視頻演示，以幫助學(xué)生直觀理解。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備編程軟件和環(huán)境，如Python或Scratch，供學(xué)生進(jìn)行算法實(shí)踐操作。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，以便學(xué)生進(jìn)行小組討論，并確保實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)安全、整潔，便于學(xué)生進(jìn)行編程實(shí)踐。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

-通過(guò)提問(wèn)學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的計(jì)算機(jī)程序基本結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生回憶程序設(shè)計(jì)的概念。

-展示一些生活中常見的需要程序解決的問(wèn)題，如智能家居控制、在線購(gòu)物等，激發(fā)學(xué)生對(duì)算法的興趣。

-引入本節(jié)課的主題“算法的概念及描述”，明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.新課講授（15分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

-第1條：介紹算法的定義和特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)例講解算法是如何解決問(wèn)題的。

-第2條：講解算法的基本要素，如輸入、輸出、處理步驟等，并展示相應(yīng)的流程圖。

-第3條：介紹常見的算法描述方法，如自然語(yǔ)言描述、偽代碼描述等，并通過(guò)實(shí)例演示不同描述方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

3.實(shí)踐活動(dòng)（15分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

-第1條：讓學(xué)生觀察生活中的簡(jiǎn)單算法實(shí)例，如排隊(duì)買票、公交路線規(guī)劃等，嘗試用自然語(yǔ)言描述這些算法。

-第2條：引導(dǎo)學(xué)生將上述自然語(yǔ)言描述的算法轉(zhuǎn)化為偽代碼，并解釋轉(zhuǎn)換過(guò)程。

-第3條：讓學(xué)生分組討論，選取一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)算法，并用流程圖和偽代碼描述。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

-第1方面：小組內(nèi)成員互相討論各自對(duì)算法的理解，分享各自的描述方法。

-第2方面：討論在描述算法時(shí)遇到的困難，如流程圖的繪制、偽代碼的編寫等。

-第3方面：討論如何將算法應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題解決，如優(yōu)化排隊(duì)算法、提高公交路線規(guī)劃效率等。

5.總結(jié)回顧（5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

-回顧本節(jié)課所學(xué)的算法概念、特點(diǎn)、要素和描述方法。

-強(qiáng)調(diào)算法在解決問(wèn)題中的重要性，以及算法描述的準(zhǔn)確性和清晰性。

-鼓勵(lì)學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)關(guān)注算法的應(yīng)用和發(fā)展，提高自己的信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力。

用時(shí)：40分鐘拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《算法導(dǎo)論》：這本書是算法領(lǐng)域的經(jīng)典之作，雖然適合有一定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的大學(xué)生閱讀，但其中的一些基本概念和算法思想對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)也是有益的。

-《編程之美》：這本書以故事的形式介紹了計(jì)算機(jī)科學(xué)和編程中的算法，適合高中生閱讀，能夠激發(fā)他們對(duì)算法的興趣。

-《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》：這本書詳細(xì)介紹了算法設(shè)計(jì)和分析的方法，對(duì)于希望深入了解算法的學(xué)生來(lái)說(shuō)是一本不錯(cuò)的參考書。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以嘗試閱讀上述推薦的書籍，了解更多的算法案例和理論。

-通過(guò)在線課程或視頻教程，學(xué)習(xí)一些簡(jiǎn)單的算法實(shí)現(xiàn)，如排序、搜索等。

-參與在線編程社區(qū)，如LeetCode、Codeforces等，通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)提高算法能力。

-嘗試將所學(xué)算法應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的游戲、優(yōu)化一個(gè)日常生活中的流程等。

3.知識(shí)點(diǎn)拓展與延伸：

-算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度分析：學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何分析算法的性能，了解大O符號(hào)的使用。

-分而治之策略：介紹分而治之算法的設(shè)計(jì)思想，如歸并排序、快速排序等。

-動(dòng)態(tài)規(guī)劃：介紹動(dòng)態(tài)規(guī)劃的基本概念和解決實(shí)際問(wèn)題的方法，如背包問(wèn)題、最長(zhǎng)公共子序列等。

-圖算法：簡(jiǎn)單介紹圖的基本概念和算法，如最短路徑算法、最小生成樹算法等。

-算法競(jìng)賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加算法競(jìng)賽，如NOI（全國(guó)青少年信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽）、ACMICPC等，通過(guò)競(jìng)賽提升算法設(shè)計(jì)能力和解決問(wèn)題的能力。板書設(shè)計(jì)①算法概念

-算法的定義：解決問(wèn)題的清晰步驟

-算法特點(diǎn)：輸入、輸出、可行性、確定性、有限性

②算法要素

-輸入：算法處理的數(shù)據(jù)

-輸出：算法處理后的結(jié)果

-處理步驟：算法執(zhí)行的具體操作

③算法描述方法

-自然語(yǔ)言描述：用日常語(yǔ)言描述算法步驟

-偽代碼描述：用類似編程語(yǔ)言的非正式描述

-流程圖描述：用圖形表示算法的步驟和流向

④算法類型

-順序結(jié)構(gòu)：按照順序執(zhí)行的操作

-選擇結(jié)構(gòu)：根據(jù)條件選擇不同路徑的操作

-循環(huán)結(jié)構(gòu)：重復(fù)執(zhí)行某段代碼的操作

⑤算法應(yīng)用領(lǐng)域

-數(shù)據(jù)處理：如排序、搜索等

-數(shù)學(xué)問(wèn)題解決：如最大值最小值問(wèn)題

-人工智能：如機(jī)器學(xué)習(xí)中的算法應(yīng)用典型例題講解例題1：

問(wèn)題：編寫一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)從1到100的整數(shù)求和。

解答：

1.初始化變量sum為0。

2.從1循環(huán)到100。

3.在每次循環(huán)中，將當(dāng)前數(shù)字加到sum上。

4.循環(huán)結(jié)束后，輸出sum的值。

偽代碼：

```

sum=0

fori=1to100

sum=sum+i

endfor

printsum

```

例題2：

問(wèn)題：編寫一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)判斷一個(gè)整數(shù)是否為素?cái)?shù)。

解答：

1.輸入一個(gè)整數(shù)n。

2.如果n小于2，則不是素?cái)?shù)。

3.循環(huán)從2到sqrt(n)。

4.如果n能被任何循環(huán)中的數(shù)字整除，則不是素?cái)?shù)。

5.如果循環(huán)結(jié)束后沒有找到能整除n的數(shù)字，則n是素?cái)?shù)。

偽代碼：

```

functionisPrime(n)

ifn<2then

returnfalse

endif

fori=2tosqrt(n)

ifnmodi=0then

returnfalse

endif

endfor

returntrue

endfunction

```

例題3：

問(wèn)題：編寫一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)冒泡排序?qū)σ粋€(gè)整數(shù)數(shù)組進(jìn)行排序。

解答：

1.輸入一個(gè)整數(shù)數(shù)組arr。

2.從數(shù)組的第一個(gè)元素開始，比較相鄰的兩個(gè)元素。

3.如果第一個(gè)比第二個(gè)大，則交換它們的位置。

4.繼續(xù)這個(gè)過(guò)程，直到?jīng)]有需要交換的元素。

5.重復(fù)步驟2-4，直到整個(gè)數(shù)組排序完成。

偽代碼：

```

functionbubbleSort(arr)

n=length(arr)

fori=0ton-1

forj=0ton-i-2

ifarr[j]>arr[j+1]then

swap(arr[j],arr[j+1])

endif

endfor

endfor

endfunction

```

例題4：

問(wèn)題：編寫一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)選擇排序?qū)σ粋€(gè)整數(shù)數(shù)組進(jìn)行排序。

解答：

1.輸入一個(gè)整數(shù)數(shù)組arr。

2.從數(shù)組的第一個(gè)元素開始，找到剩余未排序部分的最小元素。

3.將這個(gè)最小元素與未排序部分的第一個(gè)元素交換位置。

4.重復(fù)步驟2-3，直到整個(gè)數(shù)組排序完成。

偽代碼：

```

functionselectionSort(arr)

n=length(arr)

fori=0ton-1

min_index=i

forj=i+1ton-1

ifarr[j]<arr[min_index]then

min_index=j

endif

endfor

ifmin_index!=ithen

swap(arr[i],arr[min_index])

endif

endfor

endfunction

```

例題5：

問(wèn)題：編寫一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)插入排序?qū)σ粋€(gè)整數(shù)數(shù)組進(jìn)行排序。

解答：

1.輸入一個(gè)整數(shù)數(shù)組arr。

2.從數(shù)組的第二個(gè)元素開始，將當(dāng)前元素插入到已排序部分的適當(dāng)位置。

3.重復(fù)步驟2，直到整