教科版 高一信息技术 必修1 第四单元 4.1 算法及特征 教学设计
4.1算法及其特征教学设计高中信息技术同步备课系列(教科版2019必修1)
1.多媒体教学：利用PPT、动画等multimedia手段，生动形象地展示算法的概念和流程图、伪代码的绘制过程，提高学生的学习兴趣和理解能力。
2.在线教学平台：利用网络教学平台，发布课程资源、学习任务和练习题，方便学生随时随地进行自主学习和交流讨论。
3.教学软件：运用算法分析软件和编程工具，帮助学生直观地分析算法的时间复杂度和空间复杂度，提高学生的解题效率。
强调算法在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用算法。
布置课后作业：让学生撰写一篇关于算法应用的短文或报告，以巩固学习效果。
教学资源拓展
1.拓展资源：
-算法历史资料：为学生提供关于算法发展历史的资料，例如算法的起源、重要的发展里程碑等，以帮助学生了解算法的演变过程。
-算法竞赛平台：介绍一些国内外知名的算法竞赛平台，如Kaggle、Codeforces等，供学生挑战更高级的算法问题，提高他们的算法能力。
1.算法的定义：通过实例让学生理解算法的概念，明确算法是解决问题的一系列步骤。
2.算法特征：介绍算法的三个特征，即输入、输出和无歧义性。
3.算法描述：学习如何用自然语言、流程图和伪代码等方法描述算法。
4.算法举例：分析一些简单的实际问题，引导学生学会设计算法解决问题。
5.算法分析：引入算法时间复杂度和空间复杂度的概念，让学生了解分析算法性能的方法。
-算法相关书籍推荐：推荐一些与算法相关的经典书籍，如《算法导论》、《算法图解》等，供学生深入学习算法的理论知识。
-算法案例集：提供一些不同领域的经典算法案例集，让学生了解算法在不同领域的应用，拓宽他们的视野。
2.拓展建议：
-观看算法讲座视频：建议学生观看一些著名大学或专家关于算法的公开讲座视频，如MIT的《计算机科学导论》系列讲座，以加深对算法的理解。
4.1 算法及其特征 课件 2023—2024学年教科版(2019)高中信息技术必修1
生活中的枚举：
密码暴力破解 火柴棒摆数字 查找罪犯指纹
枚举算法基本思想：一 一列举、逐一检验 枚举使用要点：确定枚举范围和验证条件
枚举法解决问题的一般结构： 循环+判断
例： 查找1000以内所有能被3、5 、7整除的数：
范围： 1--1000
条件： 整除3 整除5 整除7
循环 for i in range(1,1001): 判断 if (i%3==0)and (i%5==0)and (i%7==0): print(i)
算法及其特征
——枚举算法
学 习 目 标
➢ 01 深入学习算法的重要特征 ➢ 02 学会用枚举算法解决问题 ➢ 03 运用Python语言实现简单算法，解决问题
PART 1
算法及其 特征
一、旧知回顾
• 什么是算法？ • 怎样描述算法？ • 算法的基本特征有哪些？
二、问题导入
小王报名参加学校社团时。面试中有 一道IQ题：有四个装了药丸的罐子，每 个药丸都有一定的重量，其中有一个药 罐被污染了。每片被污染的药丸比污染 前增重1克。只允许称量一次，判断出 哪个罐子的药被污染了。
可以
需要 4 步得到结果。
执行的步骤：√□有限 □无限 □都可以
题耗时 几秒 。
执行的时间：□√有限 □无限 □都可
以
算法的特征
0个或多个输入 一定有输出
确切性 有穷性 可行性
请设计程序并运行，使输入10颗药丸的总重量及单颗药丸标准质量就可以看到
结果，找到被污染的药丸。
称重后的质量-10颗标准质量
3.编写程序
danke=int(input(‘请输入每颗药丸的标准重量：’)) zongde=int(input(‘请输入药丸称得的重量：’)) x=zongde-10*danke print('被污染的药瓶序号是：',x)
高中信息技术_4.1算法及其特征教学设计学情分析教材分析课后反思
4.1算法及其特征——教学设计【教材分析】本课选自教育科学出版社出版的必修1《数据与计算》第4单元第1节。
第4单元计算与问题解决主要是对“计算”进行更多的探究，进一步了解计算与算法的关系、如何用算法来解决实际生活中问题。
本节课既要唤醒学生已有的知识与技能，又要让学生初识算法，因此在设计项目时，从学生身边案例出发，围绕“计算机编程社团纳新”项目设计三个有梯度的活动，以游戏闯关的形式开展情景式教学。
“面试题”中的小活动蕴含了巧妙的算法思想，其中枚举算法是最常用最容易理解的问题解决方法，将其作为本单元的入门，旨在复习前面章节所学的基础知识，激发学生的兴趣，提高他们的学习热情。
【学情分析】通过前面单元的学习，学生已经初步了解基本的输入输出语句、程序的三大结构、列表等。
本项目既要唤醒学生已有的知识与技能，又要让学生初识算法，因此在设计项目活动时，抛开晦涩难懂的概念和语法，不做内容上的堆积和罗列，而是采用了生动有趣的活动形式，以游戏闯关的形式开展，在游戏中学习，在学习中游戏，愉快轻松的解决重难点，达成教学目标。
【教学目标】（1）通过分析解决生活中实际问题，熟悉算法的概念，了解算法的特征，并能根据实际问题需要选择恰当的方式来描述算法；（2）通过问题求解，掌握用编程语言python实现简单算法。
核心素养（1）能够根据解决问题的需要，借助自适应学习平台自觉、主动地寻求恰当方式获取信息与处理信息；在解决问题的过程中，愿意与同学分享方法，实现信息的更大价值。
（信息意识）（2）能够采用计算机的思维方法界定问题、抽象问题特征，分析已知和未知信息，挖掘程序中的输入和输出，运用合理的算法形成解决问题的方案，并能用程序语言python实现这一方案。
（计算思维）（3）借助数字化工具（自适应学习平台）管理学习过程与资源，完成学习任务，并在线提交，养成数字化学习与创新的习惯。
（数字化学习与创新）（4）学生上课回答问题积极主动、合理利用信息技术工具（自适应学习平台）进行闯关测试，具有积极的学习态度。
教科版 教育科学出版社 高中信息技术 必修一 4.1 算法及其特征 教案
将流程图转换为算法【问题】该流程图的目的是什么？任务要求，探究完成步骤分析。
经过梳理算法步骤，将其转化为流程图。
接下来摸一下另外两盏不亮的灯，2、详解选择排序算法过程观察下侧交换位置，请你说出各数组的实现过程和原理。
值。
为学生讲解数组的实际存储原理以及表示方式。
【练习】尝试以下代码教师提示学生完成该数组排序的过程和需用用到的流程图结构：核心结构：循环结构和选择结构设需要比较的数为a[i]设移动比较的数为a[j]循环结构为：j=i+1：起始比较j=j+1：逐位移动选择结构为：如果a<b，则min=a;否则，min=b 根据代码执行结果深度理解数组的原理和表示方式。
学生依据教师提示逐步完成流程图。
程序代码：A = [4,5,6,3,2,1]#print(len(A)) #len(A):返回数组A的长度，可通过print(len(A))来看一下结果for i in range(len(A)):min_idx = i #设min_idx为A数组的初始位置，即A[min_idx]=64 for j in range(i+1, len(A)): #执行循环，进行两个数的比较，将最小值的序号赋值为min_idxif A[min_idx] > A[j]:min_idx = jA[i], A[min_idx] = A[min_idx], A[i] #交换顺序，将最小值放在前面print ("排序后的数组：") for i in range(len(A)):print("%d" %A[i])程序结果我们常利用计算机运算速度快、精确度高的特点解决实际问题。
在设计算法时，最简单的方法就是"直译"我们的思维过程。
有一种算法是把所有可能的答案一一列举，合适就保留，不合适就丢弃。
这种方法称作“枚举”或“穷举”。
【活动】这次面试的冠军在A、B、C、D四位同学中。
新教科版高中信息技术必修一4.1《算法及其特征》说课稿
新教科版高中信息技术必修一4.1《算法及其特征》说课稿一、教学内容概述本课程是新教科版高中信息技术必修一4.1《算法及其特征》课程教学的说课稿。
本节课主要介绍算法和算法设计的基本概念，以及常见的算法特征。
通过学习本节课，学生能够了解什么是算法，掌握算法设计的基本步骤，了解算法的正确性和可行性，以及了解算法的时间复杂度和空间复杂度。
二、教学目标1.掌握算法的定义和基本概念。
2.了解算法设计的基本步骤。
3.理解算法的正确性和可行性。
4.了解算法的时间复杂度和空间复杂度，并能够进行简单的分析。
三、教学重点1.算法的定义和基本概念。
2.算法设计的基本步骤。
3.算法的时间复杂度和空间复杂度。
四、教学难点1.算法的正确性和可行性。
2.算法的时间复杂度和空间复杂度的分析。
五、教学准备1.PPT课件。
2.演示用的代码示例。
六、教学过程1. 算法的定义和基本概念•介绍算法的定义：算法是解决特定问题求解步骤的描述，是指令的有限序列，其中每一条指令代表一个或多个操作。
•分享一个例子，如求解两个数的最大公约数。
•解释算法的基本概念：输入、输出、有穷性、确定性和可行性。
•引导学生思考其他例子，并找出其中的输入、输出等要素。
2. 算法设计的基本步骤•介绍算法设计的基本步骤：问题定义、算法设计、算法描述和算法实现。
•分析一个简单例子，如冒泡排序算法，展示算法设计的思路和具体步骤。
•让学生进行小组讨论，设计解决一个特定问题的算法。
3. 算法的正确性和可行性•解释算法的正确性和可行性的概念。
•引导学生思考如何判断一个算法是否正确和可行。
•分享一些常见的判断算法正确性和可行性的方法，如数学归纳法、循环不变式等。
4. 算法的时间复杂度和空间复杂度•引入算法的时间复杂度和空间复杂度的概念。
•介绍时间复杂度的表示方法和常见的时间复杂度分类，如O(1)、O(n)、O(n^2)等。
•分析一些常见算法的时间复杂度，如线性查找、二分查找等。
•介绍空间复杂度的表示方法和常见的空间复杂度分类，如O(1)、O(n)等。
教科版高中信息技术必修一(新教材)课件：4.1算法及其特征(共22张PPT)
任务一 活动1 寻找“开关对应关系”(P86-P87)
面试第一题：“一个房间里有3盏灯，房间外有3个开关 分别控制这3盏灯，在只允许进房间一次的情况下，如何判断 哪个开关控制那盏灯？
图4.1.1 开关对应关系
小组讨论后，写出步骤：
第一步： 第二步： 第三步： 第四步： 第五步：
步骤如下：
第一步：打开1、2两个开关 第二步：过2分钟后关闭1号开关 第三步：进房间，亮着的灯是由2号开关控制 第四步：摸一下另外两盏不亮的灯，发热的灯泡是由1号开关控制 第五步：不亮又不热的灯是由3号开关控制
面试第二题：有4个分别装了4种药丸的药瓶，每颗药丸
都有单颗标准质量，其中有一个药瓶中的所有药丸都被污染
了。每颗被污染的药丸比正常药丸增重1克。只允许称量一次，
请判断出哪个药瓶中的药被污染了。互相讨论该问题的解决 For I=1 to N if n能被3、5、7整除余数为2、3、2 then 输出n exit for end if next
步骤，试将P89横线补充完整。
任务一 活动3 寻找“误删的ID号”(P89-P90)
面试第三题：学校历届校友的数据存储在学校网络中心服 务器中(共10000条，无重复数据)，某管理员由于误操作删除 了一位校友的ID号(8位整数)。恰好在备份文件中保存了所有 人员的ID号(无重复数据，无序)。怎样快速找出被误删的ID号 以便恢复数据?
参考答案：
i=0 while (i%3!=2 or i%5!=3 or i%7!=2):
i=i+1 print(i)
第4单元 计算与问题解决
4.1算法及其特征
学习目标
1.熟悉将解决问题的方法归结为一系列清晰、 准确的步骤的过程。 2.了解算法的基本要素和重要特征。
4.1《算法及其特征》教学设计
共同探究(5min) 根据活动2和活动3设计的程序，师生共同总结归
纳算法的五大特征：输入：0个或者多个；输出：1
个或者多个；可行性、确切性、有穷性。
根据具体的案例对算法的五个特
征进行分析，有利于学生理解抽象
概念，总结归纳中有利于增强学生
语言表述能力、概括能力。
课堂小结(2min) 知识梳理：
归纳整理本堂课的
知识结构，开展总结
反思。
思维导图结合课堂提问，有利于学
生快速回忆本节课的教学重点。
通
过知识结构的层层推进，实现知识
体系的建构与升华。
板书设计：。
4.1算法及其特征(第一课时)教学设计教科版高中信息技术必修1
3.小组合作部分，要求每个成员积极参与，共同完成任务。
4.拓展资料阅读和学习心得撰写，鼓励学生发挥主观能动性，提高自主学习能力。
（二）教学难点
1.算法的抽象思维：算法的抽象性使得学生在理解和描述上存在困难，需要通过具体实例和实践活动来化解这一难点。
2.算法的特征分析：学生对算法特征的理解可能过于浅显，需要通过案例分析、讨论等方法，帮助他们深入理解。
3.算法的应用与创新：在解决实际问题时，学生可能不知道如何灵活运用算法，需要引导他们进行思考、实践和创新。
3.教师总结：针对学生的分享，教师进行点评和总结，强调本节课的重点和难点。
4.拓展延伸：布置课后作业，鼓励学生进一步巩固所学知识，并开展拓展学习，为下一节课做好准备。
五、作业布置
为了巩固本节课所学知识，培养学生的算法思维和实际操作能力，特布置以下作业：
1.请学生结合自己的生活经验，选取一个实际问题，运用所学算法知识设计解决方案，并用自然语言、流程图或伪代码进行描述。
（三）教学设想
1.创设情境，激发兴趣：通过引入生活中的实际问题，让学生感受到算法的实用性和趣味性，激发学习兴趣。
2.理论与实践相结合：在讲解算法理论知识的同时，注重实际操作，让学生在实践中掌握算法的描述和应用。
3.分层次教学，关注个体差异：针对不同学生的认知水平和学习风格，设计不同难度的任务和问题，使每个学生都能在原有基础上得到提高。
2.学生在描述算法时可能不够规范，需要引导他们学会使用标准化的描述方法，如流程图和伪代码等。
3.学生在分析算法特征时可能较为片面，需要引导他们从可行性、确定性和有穷性三个方面进行综合分析。
4.部分学生对算法的学习兴趣可能不高，需要通过生动的案例和实际操作，激发他们的学习热情。
《4.1算法及其特征》作业设计方案-高中信息技术教科版19必修1
《算法及其特征》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次《算法及其特征》的作业设计旨在让学生深入理解算法的基本概念和特征，通过实践操作掌握算法的基本思想和执行过程，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的逻辑思维和创新能力。
二、作业内容1. 理论学习：学生需认真阅读教材，掌握算法的定义、特性和分类等基本知识。
2. 案例分析：选取几个典型的算法案例（如冒泡排序、二分查找等），分析其执行过程和特点，并尝试用自然语言或流程图描述其执行步骤。
3. 编程实践：学生需选择一个实际问题，设计并实现一个算法来解决该问题。
例如，可以设计一个计算最大公约数的算法或一个简单的排序算法。
在编程过程中，学生需注意算法的逻辑结构、变量命名、代码的可读性等。
4. 作品提交：学生需将自己的案例分析和编程实践过程及结果以文档形式提交。
文档应包括问题描述、算法设计思路、流程图或伪代码、实际编程代码以及运行结果分析等。
三、作业要求1. 准时完成：学生需在规定时间内完成作业，并按时提交。
2. 内容完整：作业内容需包含理论学习、案例分析和编程实践三个部分，且每个部分内容完整。
3. 质量保证：案例分析要深入透彻，编程实践要符合逻辑，代码要规范易读。
4. 独立思考：作业应体现学生的独立思考和创新能力，禁止抄袭他人作品。
四、作业评价1. 教师评价：教师根据学生提交的作业内容进行评分，主要从理论掌握、案例分析、编程实践和文档质量等方面进行评价。
2. 同学互评：鼓励学生之间相互评价作业，从对方作品中学习优点，指出不足。
3. 综合评价：结合教师评价和同学互评，给出学生的最终成绩。
五、作业反馈1. 教师反馈：教师针对学生作业中的共性和个性问题，进行总结和反馈，帮助学生更好地理解和掌握算法知识。
2. 个别辅导：对于作业中存在问题较多的学生，教师需进行个别辅导，帮助学生解决疑惑。
3. 优化建议：根据学生作业的完成情况和教师评价结果，对今后的教学进行反思和调整，优化教学方案。
2022—2023学年教科版(2019)高中信息技术必修一 《4.1 算法及其特征——枚举法》 教学
信息技术必修1——算法—枚举法【教材分析】本节课节选自教科版信息技术必修1《数据与计算》第四章第1节课的内容。
我们常利用计算机运算速度快、精确度高的特点解决实际问题。
在设计算法时，最简单的方法就是“直译”我们的思维过程。
有一种算法是把所有可能的答案一-列举，合适就保留，不合适就丢弃。
这种方法称作“枚举”或“穷举。
本节课将围绕“谁是冠军？”的问题解决过程来详细讲解枚举算法，加深学生对算法及算法特征的理解，所以本节课内容不仅是对前一节课的知识的强化及进一步深入，还是学生知识理解与应用的关键一步。
【学情分析】在前一节课《算法及算法特征》的学习中学生已经对算法有了基本的了解，并尝试用不同的算法表达方式来解决问题，这节课内容知识铺垫比较充分。
学生的独立思考的能力在逐步提升，教学过程中注意启发学生思维。
【教学目标】1.通过学习枚举法算法，加深对算法及算法的特征的理解；2.理解枚举法的含义及特点，学会枚举法的思维方式；3.掌握枚举算法的一般流程，学会编写简单的程序实现枚举法。
【教学重点难点】教学重点：枚举算法的含义及枚举算法的一般流程教学难点：编写程序实现枚举算法。
【教学过程】一、引入共有7个鸡蛋，每天至少吃2个，吃完为止，共有几种不同的吃法？课后练习拓展延升教师布置课后习题：假设有20颗糖果，两人轮流取糖果，每次可以取1至2颗，拿到最后--颗糖果的人获胜;你可以自由选择先取还是后取糖果。
请设计一个必赢的算法并用流程图表示。
提示:必赢方案与求余运算及数字3有关。
1.学生课后复习2.尝试解决问题编写程序利于学生课后对本节知识的巩固提升课堂小结总结枚举算法的一般解决问题过程：1.分析问题，确定枚举对象和范围2.一一例举，逐一检验3.注意枚举法的使用限制条件学生与教师一起总结总结提升。
4.1 算法及其特征-【新教材】教科版(2019)高中信息技术必修一教案
教科版2019信息技术必修1数据与计算第4单元计算与问题解决4.1 算法及其特征教学设计【教材分析】程序设计是给出解决特定问题程序的过程。
程序设计往往以某种程序设计语言为工具，给出这种语言下的程序。
算法是程序设计中的核心，算法依赖程序设计语言来实现。
程序设计语言有较大的局限性，不能用来解决所有类型的问题，人们要根据所需解决的问题不同而选择不同的语言，而语言本身也在不断变化和更新。
因此，语言具有不稳定和变化更新快的特征；算法则比较稳定，它与描述算法的语言无关，可以在更长的时间内发挥作用。
程序设计语言只要多实践多使用就能熟能生巧，算法则需要比较深入的理论基础知识，必须经过严格的科学训练。
基于以上认识，程序设计语言知识可以作为一种技能来培养，程序设计方法可以作为一个规则来遵循，算法可以作为科学方法来传授，这样才能适应时代的需要，跟上技术的飞速发展。
通过前面单元的学习，我们可以认为学生具备初步编写程序的简单技能，如基本的输入输出语句、选择结构和循环结构的语句实现、列表及文件的初步操作等。
本项目既要唤醒学生已有的技能，又要让学生初识算法，因此在项目及活动设计时，抛开晦涩难懂的概念和语法，不做内容上的堆积和罗列，采用了生动有趣的活动形式，每个活动中会涉及到一个或几个知识点。
代码不是最终目的，而是作为载体，让学生初步了解程序设计的基本方法，在面对实际问题的时候，可以换一种思维，找到有效的算法。
本节的项目“软件开发社招新”主要包含“探讨面试题的解决方案”和“求解‘谁是冠军’”两个任务，包含4个活动。
任务一的重点在已有知识和技能的唤醒，任务二的重点是最基本算法思想的介绍。
【教学建议】通过本项目的教学应让学生了解程序设计的基本方法和基本流程，利用学生感兴趣的实例，让学生感觉程序设计并不是遥不可及的，而是人机对话的一种方式，让学生带着轻松的心情，在游戏中学习，在学习中游戏。
以活动为中心，增加拓展类知识，兼顾到不同层次学生的需求。
高中信息技术《算法及其特征》教学设计
高中信息技术《算法及其特征》教学设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生了解算法的概念和特征，掌握常见的算法特征，以及能够应用算法解决简单问题。
具体目标包括：1.了解算法的定义和作用；2.掌握常见的算法特征，包括有限性、确定性、可行性和输入输出；3.能够通过分析问题，设计简单的算法，并进行问题求解。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个方面：1.算法的定义和作用：介绍算法的概念，以及算法在计算机科学中的重要性和应用领域；2.算法的特征：详细介绍算法特征的概念和定义，包括有限性、确定性、可行性和输入输出；3.算法的设计：讲解算法设计的基本原则和方法，引导学生通过分析问题和思考解决方案，设计简单的算法；4.算法的求解：通过具体的案例和实例，引导学生掌握算法的求解过程，培养学生的问题分析和解决能力。
三、教学过程1. 导入与热身（5分钟）•老师通过提问和激发学生的兴趣，引入本节课的主题：算法及其特征。
2. 算法的定义和作用（10分钟）•老师简要介绍算法的定义和作用，以及算法在计算机科学中的应用领域。
3. 算法的特征（15分钟）•老师详细介绍算法特征的概念和定义，包括有限性、确定性、可行性和输入输出，并通过案例进行解释和说明。
4. 算法的设计（20分钟）•老师讲解算法设计的基本原则和方法，引导学生通过分析问题和思考解决方案，设计简单的算法。
5. 算法的求解（30分钟）•老师通过具体的案例和实例，引导学生掌握算法的求解过程，培养学生的问题分析和解决能力。
6. 拓展与总结（10分钟）•老师与学生展开互动讨论，总结本节课的重点内容和学习收获，并提醒学生复习重点知识。
四、教学方法本节课采用讲授、案例分析和实践操作相结合的教学方法。
具体的教学方法包括：1.讲授法：通过讲解算法的定义和特征，帮助学生理解算法的基本概念和作用；2.案例分析法：通过具体的案例和实例，引导学生掌握算法的求解过程，并培养学生的问题分析和解决能力；3.实践操作法：通过让学生设计和实现简单的算法，提升学生的实际操作能力和动手能力。
算法及其特征 教科版高中信息技术必修一 课件
sum1=sum1+int(line) #将读取的数据做和运算 f1.close() #关闭备份文件 f2=open(r"trouble.txt") #打开故障文件 li=f2.readlines() #读取每行数据 for line in li:
4.1 算法及其特征
解决问题的步骤（流程图描述）
3.4 加密与解密
算法的定义 算法是解决问题的方法和步骤。
算法的描述方法 ①自然语言；②流程图；③伪代码。
算法的特征 1.有穷性。算法必须能在执行有限步骤之后终止。 2.确切性。算法中的每一次运算都有明确的定义，无二义性，计算结 果唯一。 3.输入项。一个算法有0个或多个输入。 4.输出项。算法一定要有输出。任何算法不能“无功而返”。 5.可行性。算法在有限时间内完成，运算必须是可以实现的。
分析问题：仔细分析，我们发现参与处理的只 有ID号，ID号的特征也很明显。 ①ID号的数据类型及大小范围是：8位整型； ②数据在两个文件中出现的次数：1次； ③备份文件中ID号总和与故障文件中的ID号总 和差值为：误删ID号。
4.1 算法及其特征
活动3 巧用运算，解决问题
程序实现充分利用数值及计算的特点，可以将复杂的查找过程转换 成简单的计算。准备copy.txt文件（10个数，每行一个）作为备份文 件trouble.txt文件（9个数，每行一个）作为误删ID后的文件。用 python编程计算两个文本文件中数据的总和之差。
champion=['A','B','C','D'] #设置选手列表 for i in champion: #循环读取选手编号
教科版高中信息技术《算法及其特征》教学设计
教科版高中信息技术《算法及其特征》教学设计一、学习内容分析《算法及其特征》是普通高中教科书《数据与计算》（教科版）第四章第1节中的内容，算法是解决问题的方法与步骤，是程序设计的灵魂，是计算机解决问题的核心和基础。
程序中的算法具有有穷性、确定性、有0个或多个输入、必须有一个或多个输出，可行性的特征。
同一个问题可以通过不同是算法实现，可以从时间复杂度和空间复杂度上对算法进行比较。
二、学习者分析本节课的学习对象是高一年级学生，经过一个学期的学习，他们已经具备了一定的经验，能够使用简单的Python语言来解决一些实际问题，但还是缺少设计算法解决问题的经验，对算法的特征和设计优化认知不足。
不可否认的是，得益于知识水平的提升、年龄的增长，高一年级的学生视野相当开阔，他们的抽象思维能力和逻辑推理能力都比初中时期有了极大的提高，他们的思维活跃，具有强烈的求知欲，已经具备了较高的思维能力。
三、学习目标（1）理解算法的基本特征，感受算法在解决问题中的重要性。
（2）熟悉将解决问题的方法归结为一系列清晰、准确的步骤的过程。
（3）运用Python实现简单算法，解决问题。
（4）知道从时间复杂度与时间复杂度来比较算法，能对算法进行简单的优化。
四、教学重、难点重点：算法的重要特征。
难点：算法的优化。
五、教学策略与手段枚举法是常用的算法，这节课先用有趣的“谁是冠军”这一问题引入，激发学生的兴趣，并让学生体会枚举法的特点，熟悉将解决问题的方法归结为一系列清晰、准确的步骤的过程；通过一些列典型的算法错误，引导学生分析并纠正错误，使学生理解算法的基本特征；接着通过百鸡百钱这一案例，学生进一步经历用枚举法这一算法解决问题的过程，并在枚举的过程中，不断缩小枚举的范围，减少枚举变量，从时间复杂度与空间复杂度这两个方向对算法进行优化，使学生体会到算法优化的思想，并学会简单的枚举算法优化的方法。
六、教学过程（一）设计算法解决问题活动1：求解“谁是冠军”有四位同学A、B、C、D，其中有一人是冠军。
教科版高中信息技术《算法及其特征》教学设计
教科版高中信息技术《算法及其特征》教学设计教学设计主题：算法及其特征教学目标：1.理解算法的基本概念和作用；2.掌握算法设计和分析的基本方法；3.了解算法的特征及其对算法效率的影响；4.能够根据问题特点选择适合的算法进行解决。
教学内容与流程：一、引入（10分钟）1.引导学生思考：在日常生活中遇到过类似问题吗？如何解决的？2.引入算法的概念：算法是用于解决特定问题或完成特定任务的一系列步骤或操作的有限序列。
二、算法设计和分析方法（20分钟）1.穷举法：通过尝试所有可能的情况来解决问题，适用于问题规模较小的情况。
2.分治法：将一个大问题分解为若干个小问题，分别解决后再进行合并，适用于问题可以划分为子问题并能够合并的情况。
3.贪心法：根据问题的特性，每一步选择当前状态下最优的解决方案，适用于问题具有最优子结构性质的情况。
4.动态规划：将一个复杂问题分解为若干个子问题，并存储子问题的解，适用于问题具有重叠子结构性质的情况。
三、算法的特征及其影响（30分钟）1.正确性：算法是否能够正确解决问题。
2.易读性：算法是否易于阅读和理解。
3.健壮性：算法是否能够处理各种异常情况和错误输入。
4.效率：算法所需时间和空间资源的消耗程度。
四、算法效率的分析（30分钟）1.时间复杂度：衡量算法所需计算时间的量度，使用大O符号表示。
2.空间复杂度：衡量算法所需内存空间的量度，使用大O符号表示。
3.如何分析时间复杂度和空间复杂度：a.基本操作的执行次数；b.循环结构的执行次数；c.递归算法的递归次数和规模；d.问题规模增长的速度。
五、选择合适的算法（20分钟）1.根据问题的特征选择合适的算法；2.比较不同算法的效率和优劣；3.思考算法的改进空间。
六、案例分析与练习（20分钟）1.选择一个实际问题进行算法设计和分析；2.利用不同的算法解决该问题，并比较它们的效率；3.练习分析算法的时间复杂度和空间复杂度。
七、总结与回顾（10分钟）1.总结算法的基本概念和作用；2.总结算法设计和分析的方法和技巧；3.回顾算法的特征及其对效率的影响。
高一信息技术(必修1)课时19_第四单元_4-1算法及其特征(第二课时)-教案
高一级——信息技术必修1——算法—枚举法——教学设计一、教材分析本节课节选自人教版信息技术必修1《数据与计算》第四章第1节课的内容，在前一节课的算法及算法特征的学习中，大家已经对算法有了基本的了解，并尝试用不同的算法表达方式来解决问题。
本节课的内容是用，学习具体算法——枚举法，通过详细讲解枚举算法加深对算法及算法特征的理解，因此，本科课内容是对前一节课的知识的强化及进一步深入，是学生知识理解与应用的关键一步。
二、学情分析本节课面对的对象是高一年级的学生，高中阶段学生对于问题有较强的好奇心与求知欲，思维比较活跃，已经从感性思维发展为逻辑思维，学生的独立思考的能力在逐步提升，教学过程中注意启发学生思维。
在知识储备上，学生在前面已经掌握了python编程语言基本语法知识，写过简单的程序代码，所以这节课内容知识铺垫比较充分。
三、教学目标1.通过学习枚举法算法，加深对算法及算法的特征的理解；2.理解枚举法的含义及特点，学会枚举法的思维方式；3.掌握枚举算法的一般流程，学会编写简单的程序实现枚举法。
四、教学重难点教学重点：枚举算法的含义及枚举算法的一般流程教学难点：编写程序实现枚举算法。
五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图复习旧知复习上一节课的内容：算法的含义及算法的特征认真听讲温故知新，集中注意力情景案例引入新知1.教师设置“谁是冠军”情境，激发学生的求知欲。
2.教师例子通过对情境案例的详细分析及用自然语言、流程图、程序设计三种不同算法表达，加深对上一课的理解，并且引入本节课的枚举算法。
学生思考学生回答问题学生思考总结通过情境案例，激发学生求知，通过三种算法描述，加深对算法的理解3.教师讲解枚举法的含义及使用限制条件。
小试牛刀总结规律1.教师呈现一个问题：求解经典鸡兔同笼问题2.教师带领用枚举算法分析与解决此问题的过程，并且编写程序实现。
3.教师引导学生观察两个流程图，提问：枚举算法的一般流程是什么？4.教师讲解分析。
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4.1 算法及其特征
【学习目标】
1.通过解决开关问题，能够分析出算法的基本特征，感受算法在解决问题中的重要性。
2.通过解决药丸问题，尝试运用恰当的方法描述算法。
3.能够将部分简单算法转换为程序，并调试运行得出结果。
4.通过解决冠军问题，了解枚举法的含义，并能使用枚举法解决相关问题。
【教学重点】
能够分析问题，设计解决问题的算法，并用恰当的方法描述算法；
了解枚举法的含义，并能使用枚举法解决相关问题。
【教学难点】
能够设计出解决问题的算法；能够用枚举法解决相关问题。
【教学过程】
第一课时
一、引入
师：叶达报名参加学校软件开发社团时。
面试中有一道IQ题：有四个装了药丸的罐子，每个药丸都有一定的重量，其中有一个药罐被污染了。
每片被污染的药丸比污染前增重1克。
只允许称量一次，判断出哪个罐子的药被污染了。
（同座位讨论该问题的解决步骤）
生：用自然语言描述问题解决的步骤。
第一步：
第二步：
师：在生活中很多类似的问题，在解决问题过程中都需要有一定方法。
这种问题解决的方法实际就是算法。
二、算法及其表示方法
师：算法的定义在2.1节已经学过了，请大家再回顾一下，算法的表示方法有几种。
生：自然语言、流程图、程序。
师：来看下面这个问题的解决。
学校历届校友的海量数据存储在校网络中心服务器中（共10000条，无重复数据），某管理员因为误操作删除了一位校友的ID号（8位整数）信息，恰好在备份数据库中保存了一份所有人员ID号的文件（无重复数据，无序）。
怎样快速找出被误删的ID号以便恢复数据？
例如：
请同座位讨论，用自然语言描述问题求解的算法。
生：取出网络中心服务器ID列表中第一条数据；和备份服务器中的ID列表逐条进行对比，如果能够找到相同的ID号，则完成目标，否则取出网络中心服务器ID列表中下一条数据继续比对。
师：最差情况下，按照该算法解决问题需要进行多少次比较？
生：10000*10000，1亿次。
师：还有没有其他方法？（提示：可以利用异或运算）
异或应用于逻辑运算，其运算法则为：0^0=0，1^0=1，0^1=1，1^1=0。
由于两个相同数异或结果为0，而任何数异或0的结果等于数据本身。
因此，可以把两文件中所有ID号直接进行异或，只出现一次的数据就能被找出，并且最后出现的异或结果就是这个数。
（学生可能会提出将中心服务器的ID号全部加起来，然后减去备份服务器的ID号，得到的数就是被删除的ID号，可以让学生比较它和异或的方法）
请重新思考该问题解决的算法，并用流程图表示出来。
（可以用^表示异或）
生：
图1
师：请思考下面的问题。
1.计算备份库ID号异或结果的循环结构和计算中心库ID号异或结果的循环结构能不能交换
顺序？
2.如何存放两个数据库中ID号？
生：1.可以交换；2.列表、文件、数据库。
师：已知备份数据库文件存放在“copy.txt”中，中心服务器文件存放在“trouble.txt”中，用程序实现该问题的解决。
提示：文件的一般使用方法
f1=open(r"copy.txt") #打开文件
list1=f1.readlines() #读取每行数据，list1是一个记录了问题所有元素的列表……
f1.close #关闭文件
生：
target=0 #设置初始值
f1=open(r"copy.txt") #打开备份文件
list1=f1.readlines() #读取每行数据
for line in list1: #依次处理列表list1中的数据
target= target^int(line) #将读取的数据做异或运算
f1.close #关闭备份文件
f2=open(r"trouble.txt") #打开故障文件
list2=f2.readlines() #按行读取故障文件
for line in list2: #依次处理列表list2中的数据
target= target^int(line) #将读取的数据做异或运算
f2.close #关闭备份文件
print("被删除的ID号是:", target) #输出被删除的ID号
三、算法的特征
师：思考解决“被删除的ID号”算法中的一些规律，思考算法应该具有哪些特征。
填写下表。
四、总结
算法的特征：0或多个输入项；1或多个输出项；算法的确定性（确定的执行结果或者运算的确定性）；算法的有穷性；算法的可行性。
第二课时
一、复习
师：回顾上一节课的内容，回答算法具有哪些特征？
生：输入项、输出项、确定性、有穷性、可行性等。
师：算法的常见表达方式有哪些？
生：自然语言、流程图、程序。
练习：任选一种方法表达一道IQ题的解决方法：“房间里有三盏灯，房间外有三个开关，
在房外看不见房内的情况下，进门一次确定开关与灯的控制关系。
”
生：打开1和2号开关片刻；
关闭2号开关；
进入房间。
发现亮的灯对应1号开关；暗且热的灯对应2号开关，剩余的灯对应3号开关。
或者：
师：为什么同学们不用程序来表示呢？
生：不方便。
师：算法的表达方式各有特点。
如自然语言表述比较贴近自然方式，表述方便；但容易有二义性，流程图表示比较清晰，但绘制起来比较麻烦；程序功能强大，编写有一定难度。
三种方式可以根据实际问题进行选择。
只要恰当准确即可。
除了已经介绍的三种，其实表达方式还有很多，例如拓展知识中介绍的PAD表示方法，有兴趣的同学可以课后阅读。
二、枚举法
师：每一个问题都要从头开始思考，比较困难，有没有一些“公式”可以套用呢？
在程序设计中常见的算法有解析法，例如：求解二元一次方程，输入方程的系数a，b，c，
然后利用求根公式求出方程的解。
再比如枚举法，利用了计算机运算速度快、精确度高的特点，把所有可能的答案一一列举，合适就保留，不合适就丢弃。
这种方法也称作“枚举”或“穷举”。
例题：叶达班上有好几位志同道合的软件开发爱好者。
听说这次面试的冠军就在叶达班的A、B、C、D四位同学中。
消息很快传到了班上，当A、B、C、D四人回到班上，叶达迫不及待地问他们中谁得了冠军。
四人相对一笑，A说：“不是我。
”B说：“是C。
”C说：“是D。
”D说：“C说的不对。
”原来他们想让叶达猜出答案，而且有一人说了假话。
叶达很快就知道了答案，大家都想知道他的方法。
你能判断到底谁是冠军吗？
生：利用枚举法，逐一假设A、B、C、D是冠军，判断是否正确。
师：下面将这个问题用计算机程序来解决。
提示：我们需要把每个人说的话转化成计算机能够执行的表达式。
如A说：“不是我。
”可以表示为“i!='A'”，其中i为枚举的冠军选手编号。
解读下面的程序，尤其理解标注横线的语句含义。
champion=['A','B','C','D'] #设置选手列表
for i in champion: #______________________________
cond=(i!='A')+(i=='C') + (i=='D')+(i!='D') #___________________
if cond==3:
print("冠军是:",i)
生：1.枚举每一个选手是冠军。
2.判断每个人说的话是否是真的，如果是真的表达式为1。
cond等于几，就表示就几个人说的是真话。
三、练习
任选两题完成。
1.□3×6528=3□×8256，在两个□内填入相同的数字使得等式成立。
求这个数。
2.找出三位正整数中能被3整除的整数。
3.在一千多年前的《孙子算经》中，有这样一道算术题：“今有物不知其数，三三数之剩二，五五数之剩三，七七数之剩二，问物几何？”。
即一个数除以3余2，除以5余3，除以7余2，求这个数。
参考答案：
1.
for i in range(10):
if ((i*10+3)*6528)==((30+i)*8256):
print("结果是：",i)
2.
for i in range(100,1000):
if i%3==0:
print(i)
3.
i=0
while (i%3!=2 or i%5!=3 or i%7!=2): i=i+1
print(i)。