第2章算法与程序实现2.4常见算法的程序实现 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2.4常见算法的程序实现 课 型 班课 课 时 1
授课班级 高一1班
学习目标 学生能够理解解析算法和枚举算法的基本概念和应用。 学生能够掌握如何根据问题特点选择合适的算法进行求解。 学生能够熟练运用Python编程实现解析算法和枚举算法。 学生能够通过实际问题练习，提高解决复杂问题的能力。
学习重难点 教学重点： 解析算法：理解解析算法的基本概念，掌握如何通过解析式求解问题。 枚举算法：理解枚举算法的基本概念，掌握如何通过枚举法求解问题。 程序实现与调试：学会编写程序实现算法，并进行调试和优化。 排序方法：掌握Python中常用的排序方法，如列表的sort()函数。 教学难点： 解析算法的应用：如何将实际问题抽象成解析式，并求解。 枚举算法的应用：如何将实际问题抽象成枚举过程，并求解。 程序调试与优化：如何发现和修复程序中的错误，以及如何优化程序性能。
教学方法 讲解解析算法和枚举算法的基本概念、特点和应用实例。 通过实例讲解如何根据问题特点选择合适的算法进行求解。 指导学生编写Python程序实现解析算法和枚举算法。 让学生通过实际问题练习，提高解决复杂问题的能力。
课前准备 解析算法的讲解和示例：包括自由落体运动问题、行人过马路最短绿灯时长问题等，通过分析问题、建立数学模型、求解表达式等方式解决问题。 枚举算法的讲解和示例：包括票据中数字推断问题，通过列举所有可能的组合，验证二次方问题来找到答案。 算法与程序实现的综合应用：以查找文稿中高频词的问题为例，展示了如何将算法应用于实际问题的解决过程，包括读取文件、分词、词频统计、排序和输出结果等步骤。 排序方法的介绍：讲解了Python内置的排序方法，如list.sort()和lambda函数的使用，以及如何对字典类型数据进行排序。 调试方法和技巧：介绍了如何使用print()函数输出变量值、设置断点和使用断点调试的方法，帮助学生更好地理解和调试程序。 总结：强调了算法在计算机编程中的重要性，鼓励学生在学习过程中不断尝试和实践，提高解决问题的能力。
教学媒体 多媒体投影仪：用于展示PPT课件，讲解解析算法和枚举算法的基本概念、步骤和实例。 电子白板：教师可以在电子白板上实时书写和演示算法的流程图，帮助学生直观理解算法的执行过程。 计算机实验室：学生可以在计算机上实际操作，编写和调试程序，实现算法的具体应用。 编程软件：如Python集成开发环境（IDE），如PyCharm、Jupyter Notebook等，用于学生编写、运行和调试代码。 在线资源：提供在线教程、视频讲解和编程练习平台，如Codecademy、LeetCode等，供学生在课后自主学习和练习。 教学视频：录制或收集关于解析算法和枚举算法的教学视频，供学生在课外复习和加深理解。 交互式学习软件：如Kahoot!等，用于课堂上的互动问答，检验学生对知识点的掌握情况。 打印材料：提供算法流程图、编程示例代码等打印材料，方便学生在无电脑环境下复习。
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 介绍解析算法的概念和作用，通过具体的例子（如自由落体问题、行人过马路的时间计算）解释如何通过分析问题、建立数学模型和使用已知条件进行求解。 听讲并理解解析算法的基本概念和应用场景。 引入基本概念： 通过介绍解析算法的定义和基本原理，为学生奠定理解解析算法的基础。 具体化抽象理论： 利用自由落体和行人过马路等具体问题示例，帮助学生将抽象的算法理论具体化，便于理解和记忆。 展示实际应用： 展示解析算法在解决实际问题中的应用，增强学生的学习兴趣和动力。 促进主动学习： 通过实例引入问题，激发学生的好奇心，促使他们主动思考和探索解决问题的方法。
活动二： 调动思维 探究新知 回顾解析算法的关键步骤，包括确定问题变量、建立数学模型和求解方程等。 复习解析算法的关键概念，准备参与讨论和练习。 巩固理论知识： 通过复习解析算法的关键步骤，加深学生对算法流程的理解。 明确学习目标： 使学生明确解析算法的核心要点，为后续的练习和实际应用做准备。 检测理解情况： 了解学生对之前教学内容的掌握情况，及时调整教学策略。
活动三： 调动思维 探究新知 提供一些解析算法相关的实际问题，让学生尝试解决。 独立或小组合作解决给定的问题，展示解题过程和结果。 应用知识： 提供一个场景让学生将学习的理论知识应用于解决实际问题，增强学以致用的能力。 培养解题技巧： 通过实践提升学生分析问题、建立模型和计算求解的技巧。 增进合作能力： 小组合作解决问题可以培养学生的团队协作能力和沟通技巧。 深化理解： 实际操作问题可以让学生更深刻地理解解析算法的应用和限制。
活动四： 巩固练习 素质提升 布置一些解析算法相关的练习题，要求学生在规定时间内完成。 完成练习题，检查答案并互相讨论解题思路。 自主实践： 提供独立完成练习的机会，让学生自行应用和巩固新学知识。 即时反馈： 教师可以通过观察学生的练习过程，了解学习情况，并即时提供必要的指导或帮助。 强化记忆： 通过重复练习，帮助学生加强记忆，巩固技能。 检验学习成果： 通过练习的结果，评估并确认学生是否达到了预期的学习目标。
课堂小结 作业布置 课堂小结 解析算法：通过找出解决问题的前提条件与结果之间的关系，并利用已知条件进行求解。例如，求自由落体运动最后1s内的位移问题，我们可以通过物理公式和已知条件（重力加速度、高度）来求解。 枚举算法：通过列举所有可能的情况，逐一验证是否符合题目要求，从而找到答案。例如，在票据中推断数字的问题，我们需要列举所有可能的数字组合，然后检查它们是否满足题目的条件。 综合应用：将不同的算法思想结合起来解决实际问题。例如，在查找文稿中高频词的问题中，我们需要结合分词、词频统计和排序等多种算法来实现。 作业布置 练习题一：请编写一个Python程序，实现以下功能：输入一个整数n，输出斐波那契数列的前n项。 练习题二：请编写一个Python程序，实现以下功能：输入一个字符串，输出该字符串中出现次数最多的单词及其出现次数。 练习题三：请编写一个Python程序，实现以下功能：输入一个整数列表，输出该列表中的最大值和最小值。 练习题四：请编写一个Python程序，实现以下功能：输入一个整数列表，输出该列表中的所有奇数元素。 练习题五：请编写一个Python程序，实现以下功能：输入一个整数列表，输出该列表中的元素按照升序排列后的结果。
板书设计 2.4常见算法的程序实现 2.4.1基于解析算法的问题解决 解析算法概念 通过找出前提条件与结果之间的表达式，计算表达式来求解问题。 实例：行人过马路最短绿灯时长 数学模型：绿灯长 = 过马路 + 人反应 公式：绿灯长 = 步行 + 人反应 例1：自由落体运动问题 问题分解： 计算落地时间t 计算前(t-1)秒小球下落的高度hx 求出最后1秒内小球的位移hh = 500m - hx 算法流程图 编程实现 2.4.2基于枚举算法的问题解决 枚举法概念 确定答案范围，列举所有可能情况，逐一判断满足条件的解。 例2：票据中模糊数字推断问题 问题分解： 列举4位数字AABB中A与B的可能组合 验证是否满足A≠B且A≠0 验证是否为整数的二次方 算法流程图 编程实现 2.4.3算法与程序实现的综合应用 例3：查找文稿中高频词的问题 问题分解： 读取文件 中文分词 词频统计 词频排序 显示输出 算法流程图 编程实现 排序方法 Python内置函数sort() 使用lambda函数进行自定义排序
教学反思 本次教学中，我首先介绍了解析算法和枚举算法的基本概念和应用场景。接着，通过举例说明了如何运用这两种算法解决问题，包括自由落体运动问题和票据中模糊数字推断问题。在讲解过程中，我强调了数学知识的应用，以及如何将实际问题抽象成数学模型，利用已知条件求解。同时，我还提到了编程实现的重要性，以及如何调试程序以获得正确的结果。 在教学过程中，我发现学生对于解析算法的理解较为困难，可能是因为这个概念比较抽象，需要一定的数学基础。为了帮助学生更好地理解，我在讲解过程中尽量用通俗易懂的语言解释算法的原理，并结合实际例子进行说明。此外，我还鼓励学生多尝试自己编写代码，通过实践来加深对算法的理解。 总的来说，这次教学取得了较好的效果，学生对于解析算法和枚举算法有了初步的认识。但是，我也注意到部分学生在编程实现过程中遇到了困难，这可能是因为他们缺乏编程经验或者对编程语言不熟悉。因此，在今后的教学中，我会更加注重培养学生的编程能力，提供更多的实践机会，帮助他们掌握更多的编程技巧。