第2章算法与程序实现2.1解决问题的一般过程和用计算机解决问题 教案（表格式）-高中教学同步《信息技术-数据与计算》（人教-中图版2019）

《信息技术-数据与计算》教案
课 题 第2章算法与程序实现2.1解决问题的一般过程和用计算机解决问题 课 型 班课 课 时 1
授课班级 高一1班
学习目标 理解解决问题的一般过程，包括分析问题、寻找解决问题的途径与方法以及解决问题并验证结果等阶段。 了解用计算机解决问题的过程，包括利用计算机编程进行问题求解时的环节，如分析问题、设计方案、编程调试和解决问题等。 掌握Python语言的基本语法和编程技巧，能够使用Python语言编写简单的程序来解决实际问题。 培养良好的编程习惯，如添加注释以提高程序的可读性，以及在编程过程中进行错误检查和调试。 通过实例理解和掌握如何将问题分解为若干相对独立的功能，以及如何针对这些功能进行详细的操作步骤设计，即进行算法设计。
学习重难点 教学重点： 理解解决问题的一般过程，包括分析问题、寻找解决问题的途径与方法以及解决问题并验证结果等阶段。 掌握用计算机解决问题的过程，包括利用计算机编程进行问题求解时的环节，如分析问题、设计方案、编程调试和解决问题等。 学习Python语言的基本语法和编程技巧，能够使用Python语言编写简单的程序来解决实际问题。 教学难点： 如何将实际问题抽象化，通过建模的方式，界定和描述问题。 如何根据需求分析，将问题按照求解过程分解为若干相对独立的功能，每个功能完成一个特定的任务。 如何针对分解的各个特定功能分别进行详细的操作步骤设计，给出问题求解的具体过程和方法，即进行算法设计。
教学方法 示例法：通过交通警察指挥交通的实例，展示问题解决过程和用计算机解决问题的方法。这种方法有助于学生理解抽象概念，并将其应用于具体情境。 分析法：教师指导学生分析问题，包括目标、条件及相关的知识和规则，帮助学生理解问题的本质和结构。 综合法：引导学生将问题分解并设计解决方案，包括具体的操作步骤和方法，这有助于锻炼学生的问题解决和算法设计能力。 实践法：通过让学生实际编写和调试程序来解决具体问题，如使用Python语言进行编程，从而将理论知识转化为实践技能。 演示法：可能使用了PPT或其他教学工具来展示问题解决流程、程序设计流程图等，帮助学生形成直观的理解。 互动法：课堂上可能鼓励学生提问和讨论，通过互动加深对教学内容的理解。 案例研究法：引入物联网、大数据和人工智能在交通信号控制中的应用作为案例，展示技术发展对问题解决方法的影响。 循环法：在教学过程中可能会多次回顾和强调解决问题的几个基本阶段，以加深学生的理解和记忆。 任务驱动法：给学生布置具体的编程任务，促使他们主动探索解决问题的途径，提高动手能力。
课前准备 教材与资料准备： 收集与课程内容相关的教材、指南和案例研究资料。 准备解决问题的方法和计算机编程实例，如交通控制系统的案例。 整理Python编程语言的基础知识和相关库的资料。 教学幻灯片制作： 制作详细的教学PPT，包括解决问题的流程图、用计算机解决问题的步骤以及编程示例。 在PPT中嵌入代码示例、流程图和图表，以便在授课时使用。 实践环境搭建： 配置课堂演示用的计算机或服务器，安装必要的软件，如Python编程环境。 准备在线编程平台或模拟器，供学生实践使用。 教学方案设计： 制定详细的教学计划和时间表，明确每个环节的时间分配。 设计互动环节，如问题讨论、小组活动和编程练习。 评估与反馈工具准备： 准备课堂测验、作业和项目评估的标准及模板。 设计反馈表或在线调查问卷，用于收集学生对课程的反馈。 学习资源整合： 提供额外的在线学习材料，如相关的文章、视频教程和论坛。 编制课程推荐的阅读资料和参考书目。 教学策略规划： 确定教学方法，如示例法、分析法、综合法、实践法等。 规划课堂互动和学生参与的策略，以提高教学效果。 预备知识复习： 准备与课程相关的预备知识复习资料，帮助学生回忆和巩固之前学过的内容。 设计简单的预习任务，让学生为新课程内容做好准备。
教学媒体 幻灯片（PPT）或课件：包含算法与程序实现的基本概念，解决问题的一般过程，用计算机解决问题的方法，以及具体的编程示例。 实例展示：可能使用交通信号控制系统的例子来说明用计算机解决问题的过程，以及如何通过编程改善交通管理。 编程软件：如Python编程环境，用于演示和实践编程技术。 教学视频或动画：可能包含有关算法、程序设计、问题解决流程等内容的视频材料，帮助学生更好地理解抽象概念。 实物道具或模型：可能使用交通灯模型等实物来直观展示问题解决的效果。 白板或黑板：用于即兴绘制图表、流程图或写明关键点。 互动工具：课堂响应系统（如投票器）、在线讨论板或应用程序，促进学生参与和互动。 阅读材料：包括教科书章节、打印的教案、案例研究资料等，供学生预习和复习。 在线资源：提供在线课程、教程、论坛链接等，便于学生课后学习和扩展知识。 评估工具：包括测试题、作业、项目评价标准等，用于检测学生的学习成果。
教学过程
教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图
活动一： 创设情境 生成问题 向学生明确本章的学习目标和考纲要求。 强调算法与程序实现的重要性，并概述课程内容。 接收并理解教师关于课程目标和要求的说明。 提出疑问以澄清不理解的部分。 确保学生对学习目标有清晰的认识，以便有针对性地准备。 通过问答互动，激发学生的兴趣，为学习新知识做好准备。
活动二： 调动思维 探究新知 通过PPT或黑板列出重点概念，如算法、程序、问题解决流程等。 解释每个概念，并举例说明其在现实生活中的应用。 记录并理解教师解释的重点概念。 分享自己对于这些概念的理解或在生活中的观察。 帮助学生回顾和巩固已学知识，为新知识的学习打下基础。 促进学生主动思考和参与，提高课堂互动性。
活动三： 调动思维 探究新知 展示历年考试中的相关题目，并指导解题思路。 讨论每道题目的解法，强调关键步骤和常见错误。 独立尝试解答题目，然后与教师和同学讨论。 记录解题过程中的疑问和教师的反馈。 通过真题演练，让学生熟悉考试形式和题型。 提高学生的解题能力和应试技巧。
活动四： 巩固练习 素质提升 布置与本节课内容相关的编程练习题。 巡视课堂，为学生提供即时帮助和指导。 在计算机上实践编程，应用所学知识解决问题。 与同伴交流编程心得，相互学习。 通过实践加深学生对编程知识的理解和应用能力。 培养学生的合作精神和解决问题的能力。
课堂小结 作业布置 课堂小结 本节课我们深入探讨了解决问题的一般过程以及如何利用计算机来解决问题。我们学习了问题解决的三个主要阶段：分析问题、寻找解决方法和验证结果。同时，我们了解了用计算机解决问题时，计算机是如何通过编程来实现问题求解的，包括问题分析、设计方案、编程调试等关键步骤。 通过交通警察指挥交通的案例和交通信号控制系统的例子，我们看到了问题解决策略在现实世界中的应用，特别是在计算机辅助下的效率提升。此外，我们也介绍了使用Python语言编程的具体案例，展示了高级语言在解决复杂问题中的实用性和强大功能。 作业布置 理论题： 描述问题解决过程中“分析问题”阶段的目的是什么？请举例说明。 讨论为什么使用计算机可以有效提高问题解决的效率，以交通信号控制系统为例进行说明。 实践题： 假设您要设计一个简单的程序来帮助管理图书馆的书籍借阅记录，描述您会如何分析这个问题，并概述您的设计方案。 使用Python编写一个简单的程序来解决以下问题：给定一个整数列表，找出其中的最小值和最大值，并返回它们。
板书设计 第2章 算法与程序实现 2.1 解决问题的一般过程和用计算机解决问题 2.1.1 解决问题的一般过程 分析问题 调查、收集资料 明确目标、条件 找出已知与未知联系 例子：交通警察观察路况，维护交通秩序 寻找解决问题的途径与方法 关联已知条件与规则 设计求解方案 例子：交通警察指挥车辆有序通行 解决问题并验证结果 依据求解方法执行 检验答案、评估效果 调整解决方案 例子：交通警察调整指挥方案 2.1.2 用计算机解决问题的过程 分析问题 抽象、建模 描述问题（数学模型、文字、表格、图形） 例子：“红灯变绿灯”问题 设计方案 分解功能 设计操作步骤 例子：信号灯状态变化 编程调试 编写程序（Python语言示例） 调试程序 注释代码
教学反思 在本次课程中，我们深入探讨了解决问题的一般过程以及如何利用计算机来辅助解决问题。通过讨论和示例，学生们对问题解决的各个阶段有了更为清晰的认识，包括分析问题、寻找解决途径以及验证结果这三个核心步骤。 课堂上，我鼓励学生主动参与交通警察指挥交通的案例分析，让他们了解如何将理论知识应用于实际情境。多数学生能够积极参与，但也有部分学生在理解问题分析和解决方案设计方面存在困难。未来课程中，我计划采用更多互动教学法，如小组讨论或角色扮演，以提高学生的参与度和理解能力。 此外，我们也涉及了用计算机解决问题的过程。我注意到，对于计算机编程和算法设计的部分，学生们显示出极大的兴趣，但同时也表达了对编程逻辑和语言学习的难度。为了帮助学生克服这些难点，我决定在未来的课程中加入更多的编程实践和逐步指导，例如通过分解程序编写步骤，并提供更多的实例演示，以增强他们的编程信心和技能。 总体来说，本次课程成功地达到了教学目标，学生们能够明白解决问题的基本流程，并初步掌握了使用计算机来辅助问题解决的方法。然而，课程的改进空间仍然存在，特别是在提高学生对复杂概念的理解和应用能力方面。在接下来的课程中，我将尝试采用不同的教学策略，例如案例研究、模拟练习和分组合作，以进一步提升教学效果，确保每个学生都能全面理解和掌握课程内容。