高中信息技术选修1教案-1.2.3 算法在解决问题中的地位和作用1-粤教版

算法在解决问题中的地位和作用
【课程标准】
高中信息技术课程标准修订稿中提出通过丰富多样的任务情境，鼓励学生在数字化环境中的学习与实践；课程引导基于问题、基于项目和基于设计的学习方式，将知识、积累、技能培养与思维发展融入到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，激发学生开放、互惠、合作、协商和注重证据的行动意识，参与到信息技术支持的交互性、真实性的学习活动中。鼓励学生在不同的问题情境中，运用计算思维来形成问题解决的数字化方案，体验信息技术行业人士的真实工作模式和思考方式。
【教学内容分析】
本课的教学内容选自《算法与程序设计》（选修模块1）（广东教育出版社）“第1章 ，揭开计算机解决问题的神秘面纱的1.2.3算法在解决问题中地位及作用”一节，《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》必修模块1《数据与计算》中的内容要求提出：从生活实例出发，通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，感受算法的效率。本课以日常生活的查找需求体验为出发点，围绕“查找算法效率”主题，采用对比教学活动、小项目探究活动并结合学历案的思考回答流程，帮助学生在具体的运用计算机解决问题的过程中，感受算法在程序设计中的重要地位和作用，感受不同算法会产生不同的运行效果，为接下来的程序设计学习做好准备；鼓励学生多角度、多维度的设计算法，寻求最合理的解决问题的算法。
教学内容采用贴合学生生活实际的非教材案例，创设三个小项目活动探究情境，引导学生在今后的学习中利用查找算法的过程与方法迁移到与之相关的其他问题中。
【学情分析】
通过前面内容的学习，学生已经理解了算法的概念及主要特征，学习了算法的三种描述方法，但对于算法的设计思考还不够深入；
高二学生相对比较成熟，已经具备一定的抽象思维能力和观察力，想象力丰富，对新问题的解决保有兴趣和探究精神，能进行一定的创新和尝试。但对于将所学的学科知识与生活实际中问题联系起来，学生却难以找到具体的关联点，在具体学习算法时，仅依靠教材上的案例问题的解决，对结合生活实际去主动思考和创新应用是有难度的，需要通过多样相关的实际案例引导，增强算法设计和问题解决的实际体验，提高利用算法解决问题的信息素养和意识。
【设计思路】
新课程改革下信息技术课程将学生信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个维度素养的提升作为核心，要求教师在教学设计时始终以学科核心素养为指导，本课试图体现以下几个方面的学科核心素养：
根据解决问题的需要，主动分析问题中承载的信息；
在教师的引导下，通过判断、分析与综合问题中的信息资源，探究思考寻求合理的算法，为形成解决问题的方案做好准备。
针对教学内容及学生情况分析，本课教学将学科知识与实际生活经验紧密联系，通过贴近学生生活的具体体验引入算法的设计，以游戏玩法激发学生对算法的思考，通过小项目问题情境引导学生学会问题的迁移，通过师生共同分析，让学生亲历算法设计给问题解决带来的效率的影响，从而感受算法在计算机解决问题中的重要地位及作用，并通过实际程序的对比体验算法的现实作用，增强在实际生活中运用算法思维的意识，通过追求算法效率的提升，学生更进一步加深对算法地位及作用的理解，促进学生批判性、发散性、创造性等高阶思维的发展。
【教学目标】
理解算法的设计是运用计算机解决问题的过程中的重要环节
通过对比体验活动，体验算法效率在计算机解决问题中的重要性
简要了解顺序查找、二分查找、分类、排序算法思想
通过生活实际中小项目问题分析和人工智能应用分享，引导关联查找算法、分类思想和排序算法的迁移，感受算法在解决生活实际问题的广泛应用，增强在实际生活中运用算法思维的意识，培养学生多角度、多维度思考解决问题的思维习惯。
【教学重点、难点】
重点：算法效率在计算机解决问题中的重要性
难点：将算法关联生活实际问题的解决
【教学方法】
本节课采用生活情境和游戏导入法，让学生感受算法的重要性及算法效率的重要性；采用了小项目学习的活动探究法，以三个小项目问题的解决，让学生深入体会算法的重要地位及作用、关联实际、多维度多角度思维；通过简单学历案应用，不断激发学生的独立思考，便于课堂评价的实施。
【教学过程】
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
情境创设导入分析
日常生活中查找案例分析，引导学生思考查找问题
联系自己的体验初步思考查找的重要性
利用生活查找案例，激发学生对方法效率的初步思考及对效率追求的共鸣
猜数字游戏活动
随机抽选四位同学分两组比赛猜1-100数字
下发两种猜数字游戏方法的VB应用程序
引导学生比较猜数字游戏的玩法
引出查找算法的效率
引导对比顺序查找与二分查找两种查找算法的优劣
思考玩游戏的最佳方法
体验两种猜数字游戏方法的VB应用程序的效率
对比思考猜数字游戏方法对游戏效率的影响
在学历案中观看两种查找算法的动画演示，体会他们效率的不同，并在学历案上写出自己的看法
通过学生最熟悉的猜数字游戏，引导发现游戏玩法的高效方法，多角度、多维度思考，对比顺序查找和二分查找两种方法的效率，体会算法的重要性
小项目问题活动
分组下发三个不同的小项目问题任务
引导学生头脑风暴思考，将问题划分为更小的子问题，以便于解决
引导学生将子问题的解决关联查找算法、分类思想、排序算法
组织各组分享本组思考的方法和思路并总结小项目问题算法的关键要点
根据本组项目任务讨论思考
将自己思考的结果在学历案上记录下来
踊跃发言，分享讨论思考成果，其余同学对比自己思考的方法，比较自己方法的效率
简单理解查找算法、分类思想及排序算法思想
通过生活实际中小项目问题分析，引导关联查找算法和排序算法的迁移，感受算法在解决生活实际问题的广泛应用，增强在实际生活中运用算法思维的意识，培养学生多角度、多维度思考解决问题的思维习惯
两个大整数最大公约数问题活动
提出问题： 求两个大整数最大公约数
引导分析算法
下发两个大整数最大公约数两种算法VB程序，引导学生运行观察程序运行时间，体会两种算法的效率
引导分析两个VB程序的不同
思考问题算法设计
运行两种算法的VB程序，观察程序运行时间，对比哪个算法效率高
理解算法实现程序的不同之处
思考分析求两个大整数最大公约数问题算法
通过对比求两个大整数最大公约数问题的算法实现程序运行时间的不同，对比两种算法程序的效率，深入体验算法在计算机解决问题过程中重要地位和作用
《大国重器》人工智能拓展视频观看；
总结
播放《大国重器》人工智能拓展视频，分析人脸识别智能系统与京东智能物流的算法实现，关联查找算法分析，总结本节课内容
观看视频，再次感受算法在计算机解决问题过程中的重要地位和作用；
开启思考智能系统算法实现如何关联查找算法
再次感受算法在计算机解决问题过程中的重要地位和作用，感受生活实际问题算法实现关联查找、分类、排序等算法思想
提交学历案数据反馈
提示学生完成学历案练习并提交反馈
完成学历案练习并提交
课堂效果反馈
【教学反思】
本节课学生通过游戏的体验分析、小项目问题任务的解决思考、程序运行对比体验的方式逐步学习了算法在计算机解决问题过程中的重要地位和作用，基本完成了教学目标和教学内容，对学科核心素养要求的信息意识、计算思维均有体现，通过本课的学习，学生能够理解算法在解决问题过程中的重要性，能够理解算法效率在计算机解决问题中的重要性，简要了解顺序查找、二分查找、分类、排序算法思想，逐步深入体会算法的重要地位及作用，开启将算法关联生活实际问题、多维度多角度思维的脚步。
本节课基本实现教师引导，学生自主学习的模式，但还达不到项目式教学的要求，项目问题的解决因学情和教学内容的限制，只处于起步阶段，但能有效实现本课目标，教学过程中比较难把握对全体学生学习状况的评价，为了提高教学效率，增加了课堂教学容量，采用了随机观测的方法评价，通过总结引导，问题问答及活动的参与度等评价教学效果和学习效果，而学历案的反馈效果也没能及时回收。