初中综合实践活动《息技术 9.体验物联网》优质课教案_18

微项目6 用分治算法提高查找效率
一、目标确定
（一）学科核心素养要求
信息意识：学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动的寻求恰当的方式处理信息，具备分析和了解算法的需求，进而尝试用算法解决问题。

计算思维：具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题，抽象特征、建立结构模型，合理组织数据；通过判断、分析语综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。

通过体验分治算法的程序设计养成运用计算机思维解决问题的习惯。

数字化学习与创新：能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯。

信息社会责任：具备信息社会责任的学生，具有一定的信息安全意识与能力，能有效维护信息活动中个人的合法权益，又能积极维护他人合法权益和公共信息安全；通过文件的保存提高学生的信息社会意识。

（二）课标解读
关于“用算法高效寻找问题答案”，《信息技术课程标准》（以下简称《课程标准》）的描述是“从生活实例出发，概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法，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，掌握程序调试和运行的方法”。

该标准中的行为动词“概述”是过程性目标行为动词，属于“经历水平”的要求；“体验”是技能性目标行为动词，属于“内化水平”的要求。

（三）教材分析
泰山出版社初中信息技术教材中，分治查找是计算机科学中的一个基础算法。

对于一个基础算法的学习，可以让学生在一定的情境下，经历分析问题、确定算法、编程求解等用计算机解决问题的基本过程。

本堂课以一个游戏暖场，同时激活学生的思维，引导学生去探索游戏或生活背后的科学原理。

为了让学生在教师的引导下能自我解析算法的形成过程，本课分解了问题动作，找出问题的全部可能情况，在对全部可能情况总结归纳的情况下，得出分治查找的基础算法，最后在程序中得到实现，从而使学生建立起对分查找算法形成的科学逻辑结构。

（四）学情分析
初一年级的学生在第一学期初步了解Python的使用，能够知道赋值语句、选择语句、循环语句的基本用法。

这节课学生可能会遇到的最大问题是：如何归纳总结对分查找解决不同情况问题的一般规律，鉴于此，在教学中要积极引导学生采取分解动作、比较迁移等学习策略。

（五）教学目标
（1）通过猜价格的游戏激活学生的思维，引导学生去探索游戏或生活背后的科学原理，引出分治算法的概念。

（2）了解分治查找的原理和特点，通过分步解析获取分治查找过程，归纳分治查找的基本思想和方法。

（3）通过分析多种不同的可能情况，构建分治查找的流程。

（4）通过实践体验程序设计，感受分治查找算法的魅力，养成始终坚持、不断积累才能获得成功的意志品质。

（六）重点难点
1.教学重点：
分解并理解分治查找的过程
整理并学习流程图的画法
2.教学难点：
尝试编写程序
二、评价设计
（一）过程性评价
1.针对目标1达成情况的评价
评价目标：能够说出分治查找的方法。

评价任务：猜价格游戏的背后隐藏着一个重要的算法：分治算法。

评价方式：教师在在全班交流时的倾听。

评价标准：每个同学能够说出数据是有序的，然后折半再查。

2. 针对目标2达成情况的评价
评价目标：分解分治查找的过程
评价任务：画出key=17的查找示意图。

评价方式：教师在学生分解时深入到学生中的查看，课后收回老师检查。

评价标准：每个学生都能够写出分治查找的示意图。

3. 针对目标3达成情况的评价
评价目标：画出分治算法的查找流程图
评价任务：画出分治算法的查找流程图。

评价方式：教师在学生画图时深入到学生中查看，课后收回老师检
查。

评价标准：每个学生至少能画对一半的流程图。

4. 针对目标4达成情况的评价
评价目标：体验程序设计。

评价任务：根据流程图写算法，并能正确输入计算机并调试程序，找出程序的语法错误。

评价方式：教师在学生输入程序时深入到学生中查看。

评价标准：有一半的学生能正确输入程序并调试程序。

（二）终结性评价
评价目标：如何根据任务需求，能主动的运用分治算法解决问题。

评价任务：明确分治算法中的核心思想：分而治之，查找中被查找的数据必须是有序的。

每次循环可以将查找规模缩小一半
评价方式：交流分享
评价标准：以描述清楚为主要评价依据
【教学过程】
一、新课导入
游戏：教师展示一件物品，让一个学生来猜这个物品的价格，老师根据这个学生猜出的价格提示“高了”或是“低了”，如果学生能在四次内猜对这个物品的价格，就把这件物品“赠送”给他……。

思考：你觉得怎么样猜可以猜的快一点呢？有什么技巧吗？
教师引导：我们不是缺少问题，而是缺少发现，其实在这个游戏的背后，含有一个非常经典的算法。

引出分治查找的的概念
二、项目要求：
（一）分析分治算法查找的原理和思想
（二）分解分治算法查找的过程
（三）构建分治算法查找的流程图
（四）分治算法的初步程序实现
三、项目实施及项目交流：
（一）分析分治算法查找的原理和思想
（1）分治查找中被查找的数据必须是有序的。

（2）首先将查找的数与有序数列表内处于中间位置的数据比较，如果中间位置上的数与查找的数不同，根据有序性，就可确定应该在数组的前半部分还是后半部分继续查找。

（3）在新确定的范围内，继续按上述方法进行查找，直到获得最终结果。

（二）分解分治算法查找的过程
1.列表序号是从0开始。

2.弃用0号元素，用a表示查找范围的起始位置下标，b表示终止位置下标，m表示中间位置元素，所以设置a初值为1,b的初值为len(s)-1，m=(a+b)//2（整除）。

第一种情况，要找的值在后半部分，以key=47为例第一次：
a=1
b=10
m=(a+b)//2 =5
S[m]<key
a=m+1 =6
第二次：
a=6
b=10
m=(a+b)//2 =8
S[m]<key
a=m+1 =9
第三次：
a=9
b=10
m=(a+b)//2 =9
S[m]=key
当key=51呢
第一次：
a=1
b=10
m=(a+b)//2 =5
S[m]<key
a=m+1 =6
第二次：
a=6
b=10
m=(a+b)//2 =8
S[m]<key
a=m+1 =9
第三次：
a=9
b=10
m=(a+b)//2 =9
S[m]=key
第四次：
a=10
b=10
m=(a+b)//2 =10
S[m]=key
第二种情况，要找的值在前半部分，以key=17为例，让学生画出查找示意图。

[学生活动]主动画出查找示意图：
[设计意图]让学生自己感觉查找的过程，能够明确分治查找的思想。

a和b的取值范围
if key<=s[m]:
b=m-1
else:
a=m+1
（三）构建分治算法查找的流程图
[学生活动]绘制算法流程图
[设计意图]再一次让学生感受计算思维的魅力（四）分治算法的初步程序实现
1.打开Python
2.Flie——New File
3.编辑输入
s=[-99,1,5,7,12,15,18,21,27,29,31]
key=int(input('key='))
a=1
b=len(s)-1
while a<=b:
m=(a+b)//2
print('m=',m)
if s[m]==key:
print(key,'位于列表中')
break
elif key<=s[m]:
b=m-1
else:
a=m+1
[学生活动]在磕磕碰碰的输入过程中了解程序的语法，以及写程序时需要注意的问题，能够调试并解读程序。

[设计意图]通过程序的输入，明白做一件事情，写一个算法都需要有耐心。

项目总结：
分治查找中被查找的数据必须是有序的。

分治查找中每次循环可以将规模缩小一半
课后探究：设计一个能用分治查找算法思想解决的实际问题。