第2单元第1课 《问题分析与算法设计》教案【湘科版】《信息科技》 五年级上册

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第2.1课《问题分析与算法设计》教学设计
课题 问题分析与算法设计 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 五年级
核心素养目标 信息意识：在分析并解决问题时，首先要对输入的数据进行分析、归类和筛选，再设计合适的算法来处理这些信息，最终得到合理的输出。计算思维：通过问题分析并进行算法设计，能够将问题转化为计算模型，并选择合适的算法来求解，提高解决问题的能力。数字化学习与创新：在进行生活内问题分析并用流程图制作算法实践中，勇于尝试新技术，创新内容和形式，实现知识的深度融合与拓展。信息社会责任：在学习算法设计时，不仅要关注算法的效率和准确性，还应考虑算法可能带来的社会影响、考虑其公平性、隐私保护和道德问题等。
教学重点 能够分析生活中的问题，并建立简单模型
教学难点 在具体的案例中进行算法设计和建立，以此解决问题。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第2.1课 问题分析与算法设计1、单元学习目标（1）初步学会分析问题，设计简单算法。（2）体验通过人工和使用工具实现算法。（3）体验通过编程实现算法。党的二十大提出“全面推进乡村振兴……发展乡村特色产业，拓宽农民增收致富渠道”。小明同学的家乡通过种植蔬菜，实现了脱贫致富，成为远近闻名的蔬菜生产基地，每年生产的蔬菜销往全国各地。为了提高经济效益，避免出现“丰产不丰收”的现象，新型职业农民需要根据对市场行情的预测，通过计算分析，规划蔬菜种植的品种和数量。如何对蔬菜的种植进行规划 如何利用算法帮助农民完成这项工作 让我们在计算机的帮助下，成为农业种植的小参谋吧。2、观看视频。3、活动背景：科学地种植农作物可以提高产量，增加收益。农民种植蔬菜时，往往会预测来年的蔬菜价格变化、种植蔬菜的成本等因素，合理规划，尽可能选择卖价高但种植成本低的蔬菜品种。通过设计算法，可以帮助农民更好地规划，提高收益。4、活动目标（1）初步学会分析问题，建立简单模型。（2）能根据模型设计简单算法。（3）学会使用流程图表示简单算法。 学习本课学习目的。课程新知导入。 帮助学生学习更有目标性。帮助学生初步理解本课研究内容。
讲授新课 新知讲解：一、分析问题和建立模型在日常生活中，人们常常通过将复杂的问题分解成相对简单的多个小问题，来降低解决问题的难度。例如，将如何在蔬菜种植中获得最大收益的问题，转化为选择种植青椒还是西红柿的问题。假如青椒的市场价格是4元/千克，种植青椒可能会盈利多少 假如西红柿的市场价格也是4元千克，那么，种青椒划算还是种西红柿划算 蔬菜种植和销售是一个复杂的过程，为了便于决策，通过分析，我们可以抽象出一些关键要素，例如，收入、产量、销售单价、费用和利润等。寻找这些关键要素之间的关系，建立简单模型。学生A：假如收获了 1000 千克(产量)青椒，全部以4元/千克的价格(销售单价)售出。收入的算法:4x1000=4000(元)。收入=销售单价 x产量。学生B：假如在种植青椒的过程中，花了1000 元购买种子、化肥等物资(物资费用)，花了1000元用于人工施肥、除草等(人工费用)。费用算法：1000+1000=2000(元)。费用三物资费用+人工费用。学生C：出售青椒共得到 4000元(收入)，在种植青椒的过程中花了 2000元(费用)用于物资购买和人工成本。利润算法:4000-2000=2000(元)。利润=收入-费用。算法模型建立的过程问题定义：首先明确要解决的问题，确定输入、输出以及问题的约束条件。建模：根据问题需求，选择合适的算法模型。例如，可以使用数学模型、图模型、网络模型等。算法选择：根据问题的特性，选择适合的算法，如排序、查找、动态规划等。数据结构选择：根据问题的需求，选择适合的基础数据结构，如数组、链表、树、图等。设计与实现：根据选定的算法和数据结构，进行详细设计和编程实现。二、根据模型设计算法根据建立的模型，进一步设计算法。利润=(销售单价x产量)-(物资费用+人工费用)在实际农业生产中，不同年份的蔬菜产量、销售单价和各种费用都存在波动。例如，去年辣椒的销售单价比较高，有更多的种植户今年选择种辣椒，辣椒的产量增加，销售单价就会比去年低一些;受气候影响，今年的西红柿产量降低了，销售单价因此上涨了。人们往往需要对来年蔬菜的产量、销售单价和各种费用进行预测，利用算法计算出预期利润，从而做出合理的种植规划。这个计算过程用自然语言描述如下:步骤1:输入预测的产量、销售单价、物资费用和人工费用。步骤2:计算收入=销售单价x产量。步骤3:计算费用=物资费用+人工费用。步骤4:计算利润=收入一费用。步骤 5:输出利润。算法具有以下五个基本特性:解决问题的算法可以用数学公式表示，并能通过计算得出问题的答案，这种方法称为解析法。其解决问题的一般步骤如下图:探究实践我们可以从一个具体问题出发，通过不断优化，发现规律，寻找解决这一类问题的算法。尝试用不同的数据替代n，验证该解析算法的正确性。三、用流程图表示算法流程图是以特定的图形符号表示算法的方法，是最常用的算法描述方式。使用流程图可以清晰地描述算法的具体步骤。图形名称含义开始框/结束框表示算法的开始或结束处理框表示对数据进行处理输入框/输出框表示数据的输入或输出判断框根据条件判断结果，选择一个分支流程线表示算法流程的走向小知识在绘制流程图时，应按照从左到右、从上到下的顺序绘制，流程线不能交叉或弯曲。四、提升练习1.解析法是指通过数学推导、公式运算和理论分析来求解问题的方法。2.下列图形中，属于输入/输出框的是( B ）3.农业种植是一项复杂的工作，使用人工智能大语言模型应用工具(文心一言、腾讯元宝和通义千问等)，了解农业种植需要关注哪些问题。五、开拓视野智慧农业建立在物联网、大数据、人工智能和农业机械化基础上的智慧农业能帮助农民准确预测市场行情，节约成本，增加利润，提高效益。智慧农业主要特点物联网应用：通过传感器、无人机等设备监控农田土壤、气候、作物生长等环境因素，实现精准农业。数据分析：收集大量农业数据，并通过数据分析算法，预测天气变化、土壤状况等，帮助农民做出科学决策。自动化设备：应用机器人、自动化灌溉系统、无人驾驶农机等设备，提高农业生产的效率和精度。六、课堂练习完成课件30—32页的课堂练习题。七、拓展延伸1、流程图描述算法流程图采用通用、规范的符号描述算法。在绘制流程图时，应按照从左到右、从上到下的顺序绘制，流程线不能交叉、弯曲。流程图以图示的方法来描述，具有形象、结构清晰、逻辑性强等特点。2、算法的基本结构顺序结构:顺序结构是最简单、最常见的一种结构，计算机按照语句出现的先后次序依次执行。选择结构:选择结构又称为分支结构，根据不同的条件选择不同的执行路径。循环结构:循环结构用于重复执行某段代码，直到满足某个条件为止。循环体从头到尾执行一次的过程叫做一次循环(一次迭代);循环次数可以很多，如果一个循环一旦开始执行永远不停地执行下去，就叫做无限循环。算法的操作步骤必须是有限的，一旦出现无限循环就叫做死循环，是非常严重的逻辑错误。(出示图片) 初步完成问题分析和模型建立。详细学习如何根据问题建立模型。学习如何根据模型设计算法。认识算法的五个基本特征。进行探究实践。学习算法的流程图表示。完成提升练习。学习更多知识内容。完成练习题。进行知识拓展。 认识本课主要研究内容，帮助学生思考生活中的问题，并通过算法设计和建立模型来解决问题。引导学生明确模型建立时的大致过程，以便于帮助解决问题和进行运用。结合具体的买菜生活情景，进行算法选择和设计，帮助学生能够学以致用。强化对算法的特点属性认识，完善所学知识内容。形成解决问题需要不断优化以寻找最佳解。引导学生逐步认识算法流程图图形构成和含义，帮助学生认识如何用流程图表示算法。考察学生的思考和学习能力。考察学生学以致用的能力，深化对本课知识内容的理解和掌握。完善所学知识。巩固所学知识，考察学生对本课内容的掌握情况。拓宽学生知识面。
课堂小结 问题分析与算法设计1.进行新知引入2.分析问题和建立模型3.根据模型设计算法4.用流程图表示算法5.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、给定一个包含整数的数组，设计一个算法来找出数组中两个数的和等于目标值的组合，并返回这两个数的索引。2、设计一个算法，给定一个字符串，判断它是否是回文字符串。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
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