第10课 生活和算法 教案 2022—2023学年浙教版（2020）初中信息技术七年级下册

生活中的算法
导入
好，上课同学们好，请坐。我们看这个屏幕啊，大家看一下这个灰色的这个区域，你知道是什么地方吗？有人知道吗？（柴达木盆？地有点接近了），这个是我们中国最大的沙漠，塔克拉玛干大沙漠。
现在沙漠化的问题越来越严重，尤其是前段时间蒙古吹过来的沙尘暴，大家都亲身体会到了吧。所以我们也在通过一些公益的事业，通过植树，来改善这个自然环境。
知识点1：
这节课我们也来种一棵小树苗。那种树需要几个步骤呢？
我这里做了几个板贴，请同学到上面来板贴一下这些步骤，谁能来试一下？
哎我们找近一点的同学，你来吧来试一下。可以在这个地方。把你植树的步骤贴一下。现在我把这个位调一下，像这些步骤，如果我们再加上开始、结束，我再连上一些线条和箭头。像这样按照从上往下的顺序执行。
为了解决某一个问题而采取的步骤，我们就称之为算法。
今天这节课，我们就一起来走进【生活和算法】（贴），探索算法世界的奥秘。
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二、新授
刚才我们同学已经把这个正确的步骤离出来了，我呢也设置了一个小的动画，来模拟植树的步骤。待会儿在这个动画演示的过程中，如果你发现有什么问题的话，赶紧喊停。 现在模拟开始。
如果你发现他有问题，赶紧想停啊。啊要停吗？哎没有人喊停啊？
提问：你来说这个过程有没有问题？
回答：他一直在挖动，然后就没有停过，就没有放入树苗。就没有往下的一些其他步骤
评价：啊你说的非常的明确。
那像我们这个算法呢有穷的。也必须要非常的明确。
知识点2：
挖洞到底挖多深？（贴）放入树苗之后，那到底要浇多少水？（贴）每一个步骤都必须非常的明确，那这个我们称之为算法的确定性。
现在有5个步骤，5个步骤执行完之后，我们这个算法就结束了。在有序的步骤之后能够结束，我们称之为算法的有穷性。
除此之外，这个算法你要交给计算机，或者说交给这个机器人去执行，它必须是可以执行的，我们称之为算法的可行性。
当然，一般在计算机上执行的程序，我们还有输入和输出。
这5个特性呢就是我们算法最核心的五大特征。
过渡：那刚才我们是通过一个动画来模拟的植树算法。那么在现实世界中，有没有真正的植树机器人？我们来看一个短视频。
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提问1：看来刚才这个小视频，大家有什么想发表的感言吗？随便说啊，都可以。
【回答：他们对于沙漠化的治理有了一定的改善和科技创新。
提问2：他们利用科技创新改善荒漠化。还有其他的吗？你觉得这个团队怎么样？
回答：这个团队很好。好在哪里？他们碰到了很多问题，最终它解决。
这个团队具有锲而不省的精神，对吧？
回答：他们那个治理的过程，就研究那些机器人的过程比我们想象多，困难很多。中要经历将近两年的研究。
将近两年也久，解决了很多问题。才造出这样一个挖洞的机器，对吧。非常好。感谢您的回答。】
我们该学习他们锲而不舍的探索求知的精神，来解决各种各样现实中的问题。接下来，我也有一个问题需要大家一起解决。
好，刚刚我们已经挖好坑了，那在植树过程中，运输是个非常重要的环节，那到底需要运输多少棵树呢。
问题1：如果在200 * 200个正方形的区域上，要间隔两米，种一棵树。每一排能种几棵树？
提问;你能说下这个式子吗？
200/2+1=101棵。非常好。
问题2：那这是一排的数量。那如果是整个正方形面积呢？
那整个正方形呢应该多少？
101 * 101这是整个正方形面积中的树的数量。
问题3：那如果是用字母的方式表示呢？接下去同学们拿出你的导学案尝试来写一下。(巡视)
好，我们一起来看一下。
首先看第一个，每一排能住几棵树？
我现在很多人都已经写好了，来，把你的这个答案念一下吧：a/k+1。这样写，评价：非常好。你现在已经能够用字母来抽象表达数量之的关系。
知识点2：那像这样用字母来表示数字之间的数量关系，啊在数学里面我们称这个代数是吧？那么在程序里面，我们称之为变量。
变量，用来保存我们程序在运行中要用到的数据。
第二个，k分之a加一的平方，就是刚才第一个式子的平方。
下一个式子你来说一下五分之m，五分之m。有没有不同意见5000分之m。千万不要忘了，单位之间这个是不一样，一个是k g，一个是吨。
那么像这样的一个计算了这个步骤，
如果我们用流程图的方式将它从上下串联起来，请大家再想一想，除了刚才这三个计算的式子之外，还要补上输入什么，输出什么？
提问:你来说,输入akm。a， k，m这三个量是需要输入的对吧？
啊然后N等于k分之a加一的平分。N等于就是这个式子写过来。T呢把这个式子写过来。输出是什么？。，我们最终要得到是需要多少卡车来运输这个树描。
非常好。那像这样一个张用流程图表示的算法，你觉得是否符合刚才我们所说的这5个关键特征吗？
符合。符合是不是。有穷的步骤，能够执行，每一个步骤都非常确定，有输入，有输出。
非常好，像这样一个完整的算法，我把它做成了一个小的程序。作为奖励给你，请你到台上来帮我们演示一下。讲解：可以直接更换这个数字，然后单击这个按钮，就可以计算出需要多少卡车。有没有其他人想再来试一下。
那么像这样一个计算的过程，我们把它用程序实现之后，大家发现计算非常快速对不对？
那实现这个程序，它背后的代码是什么样的呢？我们来看一下。
这个程序的背后，就是像这样的代码实现的。好，我们来把它对应一下，这几句话就是我们刚才所对应的输入，而这个呢就是我们的计算的过程。最终我们把这个t输出，这就是一个完整的用代码实现算法的一个过程。那么和刚才我们用流程图相比，这两者方式其实都是算法的不同表达，
不管是用代码也好，不管是用这个流程图也好，流程图呢是用一种步骤让我们更加能够容易理解，而代码呢是通过能够让计算机能够理解并且执行的方式来实现。这都是我们一个算法的实现过程。
而刚才我们是通过算法解决了运输的过程，那么这个树苗种下之后，它后续的生长状况怎么样呢？呃我们捐出的人士呢，也非常想了解一下。比如说在桌面上我们有这样一个文档啊，是十多万条的树苗的信息，如果要在这些信息中我们要快速的找到，比如说像这样的一个信息。这个是一个树号信息，大家想一想，我怎么才能快速把找到啊。自己来动手试一下。
找到了吗？ 比较两种方法 1.用眼睛 2.查找 如果你找到马上举手示意我。
直接用鼠标上下拉。我们想一想它是不是利用了计算机？它依靠了敏锐的视觉以及快速的大脑判断，通过来回的拖动找到我们要寻找了这个这个信息。
还有没有不一样的方法？编辑里面就有个查找。
哦他用到了编辑里的查找，对吧？输入相应的关键字，然后快速的查找对吧？
很好，两种不同的方法。那么我们可以发现，其实同一个问题，可以有不同的算法来解决。当然，我们在这个查找的过程中，如何查找，用什么方法查找。查找背后肯定也蕴藏着不同的算法。
那么老师给大家带来了两个跟查找相关的，最为典型的算法，我做了一个ppt，我们一起来体验一下。现在我先来说一下这个怎么使用？
第一张是一个功能介绍，第二张跟第三张分别是两种典型的算法。
你需要使用这些按钮，来运行。
首先必须放映。你可以按初始化，把这个数据清除一下。输入关键字，你可以单步执行它。动画自动呈现每一步。也可以单击这个查找，让它完整的自动执行整个过程。那么需要一点点小的注意，就是在它自动查找的过程中，你不要再去单机其他按钮了。不然就乱掉了。
那这个是第二页的，第三页也是类似的按钮。啊大家可以试一下，然后理解一下。这两种查找算法有什么差异？
（找的过程中就不要再去按了）
两种算法话都体验过的，请你完成导学稿中的探索任务。（巡视，指导一两个学生，让他说说发现）
体验完后，导学案里的探索任务，自己算一算。
我们一起来看一下。刚才我们体验的两种算法，一种叫顺序查找，一种叫二分查找。
探索里面有一个表格，刚刚已经填过了。来说一说你的答案。
如果要在这个数列中，顺序查找，找3跟42分别需要几次？
谁先来说一下。
3是一次，42是10次比较之后。
第二个就难一点了，二分查找，你觉得需要几次？
先说一下你的这个格子填的，你来说。
这个程序我给大先初始化一下。找三，我们看这个找的过程，看这动画，啊哎首先是确定了18，跟它比较，这个数字比18小，所以找前面的对吧？第二次跟十再比较，第三次呢是跟三比较，第三次的时候找到了。
如果是42的话，啊我们也来运行一下。哎同样也三次。答案是正确的，
那么这二分查找，谁能用自己的话简单概括一下。
答：说得非常好，啊我们给他鼓励一下，太棒了。
但我们想，不同的算法，在解决相同的问题，他们肯定有优劣之分，就像这个二分差查跟顺序查找。大家想一想这两个算法，他们在测试中有什么优劣呢？这个问题比较难，我们同桌之间可以互相讨论一下，啊互相说一下一分钟的时间。
好，时间到好，我们每个人稍微酝酿一下你的这个话。这两种算法你觉得各有什么有什么优劣。来，请你来说一下吧。
如果要查找的数字小的话，顺序查找更为快。【关键字吗还是说整个数列小】因为数字比较小的时候别较靠前，对，这样的话可能以顺序查找更为快。
如果二分查找的话，它是以中间间为主，然后在左右左右那个去找这个数字就要经过很多个步骤。
但如果这个数字比较大的话，可能用顺序查找会很很麻烦，他会要一个一个比较，但用二分查找的话，它是如果这个数比它小的话，它可能是会往左边人移。如果比他大的话，会往右边移，这样的话，会稍微快一点。
还有其他补充的吗？其他的有没有补充。
二分查找他对数叶要求必须是从小到大排，不然的话，他就没有没有办法用二分查找 去找我们要的那个数。
说太棒。他讲到一个非常关键的一个点，二分查找它的前提是什么，
就这个整个树列，它必须是有序排序过的。而顺序查它的优点是什么呢？即便你没有排序过，我也可以一个一个对关键字进行比较，是不是？总之还是能找到，但是效率会比较低。而二份查找它的效率，数字越大，这个数字越多，它查找的效率其实更加明显啊。非常好，感谢你的回答。
那这节课我们在这整个植数的过程中。分别从种树，运输，查询这很多环节来讨论各种碰到的问题，并且用算法来解决，那实际上算法在我们的生活中无处不在，大家想想除了植树这个环节之外，在生活中有没有其他的场景也有的算法。这个算法只要是步骤就就是算法。不一定跟机器啊或者程序啊有关系。
哎，你觉得有吗？1.寄快递？你说看有几个步骤。就是把快递给油气员，然后邮寄员运输到要到的地方，然后到了地方之后在别人去查询。
寄己快店也要需要步骤很好，请说还有吗？
旅游需要导航，导航就有很多条路，然后就得挑种最近的或者最快的路。好，你选的这个好，和老师选了一些，其中有一个是一样的。
所以这个算法不管是我们外出出行要用到，还是在家里，到处充满了算法，充满了各种我们用算法实现的程序，来提高我们的生活质量。包括老师这节课是所用到的教学设计，它其实也是一个算法。在课堂上，我们所用到的各种小程序更是各种算法的具体实现。
那么，通过今天这节课的学习，大家有什么收获吗？
1.比如说你今天学到的算法有几个特征？5个特征
2.你说看：就是生活中离不开算法，算法可以让那个生活变得更加便利。它可以就是，例如要寻找一个数字的话，它可能就是没有，如果没有算法的话，他会很麻烦。但是有了算法之后，会发现它会就是变得更快。但是，算法也有有也有优点，也有缺点，啊你说的太多了，太好了，
这个算法科技的这个种子，在你的心中已经萌芽。
今天这节课我们虽然是种了一棵小树苗，啊这个树苗很小，但是通过我们不断的努力，也能够让沙漠变成绿洲。我们的人生，其实何尝不是一种算法，需要不断的优化升级才能让你取得更大的这个成就。
那今天这个这节课我们就上到这里