高中信息技术选修1教案-4.2.2 用穷举法求解问题的实践1-粤教版

4.2用穷举法设计程序
（一）本课时教学内容的功能和地位
本节课是广东版教材高中信息技术选修１《算法与程序设计》第四章第２节的教学内容，介绍用穷举法解决问题。在人类解决问题时，穷举是一个很常用的思想方法。一个严密的穷举方案可以训练思维的严密和条理性，在应用计算机求解问题时，穷举算法也是一个常用的有效方法。
通过本节课内容的学习，学生对设计算法问题有了进一步的认识，对设计算法的步骤更加熟练，思考问题更加严密，程序编制和调试更有经验。本节的学习对算法知识的积累，对继续学习的激发有更加强烈的作用。
（二）学生情况分析
关于穷举的概率，在以前的教学中有过渗透，如在讲到求两个数的最大公约数算法的优劣时，就用到辗转相除法和穷举算法来设计，这些都为本节课的学习提供了良好的基础。（学生对本节内容的学习具备一定的基础知识和学习经验）
本节课有关知识、问题与数学学科联系紧密，学生具有相关的数学基础，因此理解起来相对容易。
（三）教学准备
1、教学策略：案例引入→剖析案例→穷举法介绍→操作实践→拓展提高→课堂练习。
2、教学方法：讲授、演示、任务驱动，学生在教师的指导下自主学习，展开合作探究活动。
3、课时安排：1课时。
4、教学环境：教室（带多媒体）
教学目标
（一）知识与技能
1、穷举法是计算机求解问题的基本算法。
2、穷举法也是人们常用的解决问题的方法，计算机的出现大大提升了这种方法的意义。
3、掌握用穷举法设计程序的基本思路。
（二）过程与方法
1、通过调试不同的举例程序，掌握穷举法的穷举技巧（变量安排，穷举方案的确定）。
2、通过各案列问题的解决，掌握利用穷举法来编写程序。
（三）情感态度与价值观
1、通过问题解决，积累穷举程序设计的经验，提升自己设计程序求解问题的能力。
2、对于多种解决问题的方案，学会评价它们的好坏。
教学重点和难点分析
（一）教学重点：建立正确的数学模型，确定穷举方案；根据命题确定自变量的取值范围。
（二）教学难点：如何确定穷举方案并评价各种穷举方案的优劣。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
案列引入
1、WiFi密码这样设置，最容易被大家破解
我们的网络除了一些企业，我们家里自用的wifi，由于大家的安全意识欠缺，密码设置的依然是简单粗暴。这样的密码很容易被隔壁老王猜中或者被黑客破解！甚至遭到攻击！
2、暴力穷举
密码破解技术中最基本的就是暴力破解，也叫密码穷举。如果黑客事先知道了账户号码，如邮件帐号、QQ用户帐号、网上银行账号等，而用户的密码又设置的十分简单，比如用简单的数字组合，黑客使用暴力破解工具很快就可以破解出密码来。

举例自己家里无线网的情况，有时也会出现卡顿或掉线，思考会不会是密码被破解了。


WIFI是现在娱乐生活工作离不开的工具，引起学生共鸣，提高学生对本节内容的学习兴趣并引起思考。
案列剖析
1、密码破解小程序演示

运行密码破解小程序，尝试手动破解密码、自动破解两位密码和自动破解三位密码
这种功能小程序的应用，极大提高同学学习兴趣和积极性。
2、思考破解的原理
引出穷举的概念
思考为何能够破解，它的原理是什么？
体会穷举的执行过程
3、小程序核心代码理解
①For循环语句回顾：
For 循环变量=初值 to 终值 Step 步长
循环体
Next 循环变量
②2位和3密码破解代码分析
带同学一起分析2位密码破解程序
3位密码破解程序填空，请同学思考并回答




4、思考提高密码安全性
①增加密码长度
②增加密码复杂性

回顾for循环语句的执行过程，理解2位密码程序












结合2位密码破解程序，思考这段程序的代码填空




思考如何让密码不容易破解
考虑学生层次，这里有必要带同学再回顾一下for语句的执行过程，以便于小程序核心代码的理解






通过思考，理解穷举范围的选取和穷举结束条件的设置




提高密码安全设置的意识和能力
穷举法案例实战及提高
1、现有面值为1元、2元和5元的钞票（假设各钞票的数量足够多），从这些钞票中取出30张使总面值为100元，问有多少种取法？输出每种取法中各种面额钞票的张数。

分析问题，建立数学模型，设计算法，编写程序

程序设计过程，注意合理优化穷举次数和穷举范围，提高程序运行效率

实战

本环节采用学生自评、互评、教师点评等多元化评价方式。

1．根据问题，思考给出答案。
2．听取教师点评，取长补短。
给学生展示自我的机会，引导学生回答问题，取长补短，共同进步。通过评价，引导学生自我反思，加深对所学知识的认识与理解。
课堂小结
师生回顾本节所学知识：
1、穷举算计的核心思想。
2、穷举算法的优化
3、利用穷举算法解决实际问题，给出结果
让学生思考反馈本节课所学的知识。
帮助学生形成系统的知识体系。