2023-2024學(xué)年粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第三章第一節(jié)《 體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程》教案

2023-2024學(xué)年粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第三章第一節(jié)《體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程》教案主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第三章第一節(jié)《體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程》，主要介紹計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本步驟和方法，包括問(wèn)題分析、算法設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、測(cè)試與調(diào)試等環(huán)節(jié)。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課的內(nèi)容與學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)以及本學(xué)期所學(xué)數(shù)據(jù)類(lèi)型、程序結(jié)構(gòu)等知識(shí)緊密相關(guān)，有助于學(xué)生更好地理解計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的全過(guò)程。教材中涉及的實(shí)例和案例，能夠引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的實(shí)際操作過(guò)程。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)、計(jì)算思維和創(chuàng)新意識(shí)。通過(guò)體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程，學(xué)生將學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法，培養(yǎng)邏輯思維和抽象思維能力；在程序編寫(xiě)與調(diào)試中，鍛煉問(wèn)題解決能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；同時(shí)，通過(guò)探索算法的優(yōu)化，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探究熱情，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

①掌握計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本步驟，包括問(wèn)題分析、算法設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、測(cè)試與調(diào)試。

②理解算法的概念，能夠運(yùn)用算法思想解決實(shí)際問(wèn)題。

2.教學(xué)難點(diǎn)

①設(shè)計(jì)合理的算法，將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以處理的形式。

②在程序編寫(xiě)過(guò)程中，熟練運(yùn)用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法，并能夠進(jìn)行有效的測(cè)試與調(diào)試。

③理解并應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的邏輯思維，尤其是在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，能夠抽象和概括問(wèn)題關(guān)鍵點(diǎn)。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.硬件資源：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、投影儀、白板

2.軟件資源：編程軟件（如Python、C++）、算法演示軟件

3.課程平臺(tái)：校園教學(xué)管理系統(tǒng)

4.信息化資源：教學(xué)PPT、教學(xué)視頻、算法案例文檔

5.教學(xué)手段：小組討論、編程練習(xí)、問(wèn)題解答、案例演示教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：通過(guò)展示一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題，如計(jì)算兩個(gè)數(shù)的最大公約數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何手動(dòng)解決問(wèn)題，然后引出計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)和必要性，進(jìn)而導(dǎo)入新課《體驗(yàn)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程》。

2.新課講授（15分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

①講解計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本步驟，包括問(wèn)題分析、算法設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、測(cè)試與調(diào)試，并通過(guò)具體案例（如排序算法）展示每個(gè)步驟的操作過(guò)程。

②介紹算法的概念和重要性，通過(guò)示例（如冒泡排序算法）說(shuō)明算法是如何指導(dǎo)程序編寫(xiě)的。

③分析算法的優(yōu)化，通過(guò)對(duì)比不同排序算法的效率，讓學(xué)生理解算法優(yōu)化的意義。

3.實(shí)踐活動(dòng)（15分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

①讓學(xué)生嘗試使用編程軟件實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的算法（如計(jì)算階乘）。

②分組進(jìn)行程序編寫(xiě)，每個(gè)小組選擇一個(gè)算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并討論如何進(jìn)行測(cè)試與調(diào)試。

③每個(gè)小組展示他們的程序運(yùn)行結(jié)果，并簡(jiǎn)要說(shuō)明遇到的問(wèn)題及解決方法。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容舉例回答：

①討論如何將一個(gè)實(shí)際問(wèn)題抽象成計(jì)算機(jī)可以處理的問(wèn)題，例如：如何將“計(jì)算班級(jí)平均分”抽象成計(jì)算機(jī)程序。

②分析在編寫(xiě)程序時(shí)可能遇到的常見(jiàn)錯(cuò)誤，如語(yǔ)法錯(cuò)誤、邏輯錯(cuò)誤，并討論如何調(diào)試程序。

③探討如何優(yōu)化算法，例如：對(duì)于排序算法，討論哪些情況下快速排序比冒泡排序更有效。

5.總結(jié)回顧（5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本步驟和算法的重要性，總結(jié)學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中遇到的問(wèn)題和解決方案，確保學(xué)生理解本節(jié)課的重難點(diǎn)，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。知識(shí)點(diǎn)梳理1.計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本步驟

計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程通常包括以下步驟：

-問(wèn)題分析：明確問(wèn)題的需求，確定解決問(wèn)題的目標(biāo)和條件。

-算法設(shè)計(jì)：根據(jù)問(wèn)題分析的結(jié)果，設(shè)計(jì)出解決問(wèn)題的算法。

-程序編寫(xiě)：將設(shè)計(jì)的算法轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)程序。

-測(cè)試與調(diào)試：運(yùn)行程序，檢查程序是否能夠正確解決問(wèn)題，并對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試以修正錯(cuò)誤。

2.算法的概念與特性

算法是一系列解決問(wèn)題或執(zhí)行任務(wù)的步驟，它具有以下特性：

-有窮性：算法在有限的步驟內(nèi)完成。

-確定性：算法的每一步都有確切的定義。

-輸入：算法有零個(gè)或多個(gè)輸入。

-輸出：算法有一個(gè)或多個(gè)輸出。

-有效性：算法的每一步都是可行的。

3.算法設(shè)計(jì)方法

算法設(shè)計(jì)有許多方法，包括：

-分而治之：將問(wèn)題分解成小的子問(wèn)題，遞歸解決子問(wèn)題，然后合并結(jié)果。

-動(dòng)態(tài)規(guī)劃：將問(wèn)題分解成小的子問(wèn)題，存儲(chǔ)子問(wèn)題的解，避免重復(fù)計(jì)算。

-貪心算法：每一步都選擇當(dāng)前看起來(lái)最優(yōu)的選擇，不保證全局最優(yōu)。

-回溯算法：通過(guò)嘗試所有可能的解決方案來(lái)找到問(wèn)題的解。

4.程序編寫(xiě)

程序編寫(xiě)是將算法轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)程序的過(guò)程，涉及以下知識(shí)點(diǎn)：

-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列、樹(shù)、圖等。

-控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。

-函數(shù)與模塊：函數(shù)的定義、調(diào)用、參數(shù)傳遞、模塊化設(shè)計(jì)。

5.測(cè)試與調(diào)試

測(cè)試與調(diào)試是確保程序正確性的重要步驟，包括：

-單元測(cè)試：測(cè)試程序中的每個(gè)模塊或函數(shù)。

-集成測(cè)試：測(cè)試程序中不同模塊或函數(shù)的集成。

-系統(tǒng)測(cè)試：測(cè)試整個(gè)程序的運(yùn)行。

-調(diào)試：找出程序中的錯(cuò)誤并修改。

6.算法效率分析

算法效率分析是評(píng)估算法性能的過(guò)程，涉及以下知識(shí)點(diǎn)：

-時(shí)間復(fù)雜度：算法運(yùn)行時(shí)間與輸入規(guī)模的函數(shù)關(guān)系。

-空間復(fù)雜度：算法運(yùn)行所需的內(nèi)存空間與輸入規(guī)模的函數(shù)關(guān)系。

-最優(yōu)算法：在特定條件下，時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度最小的算法。

7.計(jì)算機(jī)問(wèn)題解決的實(shí)際案例

8.算法優(yōu)化

算法優(yōu)化是指改進(jìn)算法以提高其效率，包括：

-減少算法的時(shí)間復(fù)雜度。

-減少算法的空間復(fù)雜度。

-改進(jìn)算法的穩(wěn)定性或健壯性。

9.計(jì)算思維

計(jì)算思維是一種解決問(wèn)題的方法，它涉及以下知識(shí)點(diǎn)：

-抽象：將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化為計(jì)算機(jī)可以處理的形式。

-分解：將問(wèn)題分解成小的、可管理的部分。

-模型構(gòu)建：構(gòu)建模型來(lái)表示問(wèn)題和解決方案。

-自動(dòng)化：使用計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)化解決問(wèn)題的過(guò)程。板書(shū)設(shè)計(jì)1.計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本步驟

①問(wèn)題分析：明確問(wèn)題需求，確定目標(biāo)和條件

②算法設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的步驟和方法

③程序編寫(xiě)與測(cè)試：編寫(xiě)程序并測(cè)試其正確性

2.算法的概念與特性

①定義：算法是一系列解決問(wèn)題的步驟

②特性：有窮性、確定性、輸入、輸出、有效性

3.算法設(shè)計(jì)方法

①分而治之：分解問(wèn)題，遞歸解決，合并結(jié)果

②動(dòng)態(tài)規(guī)劃：存儲(chǔ)子問(wèn)題解，避免重復(fù)計(jì)算

③貪心算法：每步最優(yōu)，不保證全局最優(yōu)

④回溯算法：嘗試所有可能解決方案

4.程序編寫(xiě)

①數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列、樹(shù)、圖

②控制結(jié)構(gòu)：順序、選擇、循環(huán)

③函數(shù)與模塊：定義、調(diào)用、參數(shù)傳遞

5.測(cè)試與調(diào)試

①單元測(cè)試：測(cè)試單個(gè)模塊或函數(shù)

②集成測(cè)試：測(cè)試模塊集成

③系統(tǒng)測(cè)試：測(cè)試整個(gè)程序

④調(diào)試：找出并修正錯(cuò)誤

6.算法效率分析

①時(shí)間復(fù)雜度：算法運(yùn)行時(shí)間與輸入規(guī)模關(guān)系

②空間復(fù)雜度：算法內(nèi)存空間與輸入規(guī)模關(guān)系

③最優(yōu)算法：最小時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的算法

7.計(jì)算思維

①抽象：簡(jiǎn)化復(fù)雜問(wèn)題為計(jì)算機(jī)處理形式

②分解：將問(wèn)題分解為小部分

③模型構(gòu)建：構(gòu)建問(wèn)題模型

④自動(dòng)化：程序自動(dòng)化解決問(wèn)題教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-觀察學(xué)生在課堂上的參與程度，包括提問(wèn)、回答問(wèn)題和互動(dòng)討論的積極性。

-評(píng)估學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題基本步驟的理解程度，以及能否將這些步驟應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題。

-記錄學(xué)生在編程實(shí)踐中的表現(xiàn)，包括問(wèn)題解決能力、編程技能和錯(cuò)誤調(diào)試能力。

2.小組討論成果展示：

-每個(gè)小組展示他們討論的成果，包括算法設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)和測(cè)試過(guò)程。

-評(píng)價(jià)小組合作的效果，如分工是否明確、成員是否都能參與到討論中。

-分析小組提出的算法是否合理，以及程序是否能有效解決問(wèn)題。

3.隨堂測(cè)試：

-設(shè)計(jì)隨堂測(cè)試題目，測(cè)試學(xué)生對(duì)算法概念、程序編寫(xiě)和調(diào)試知識(shí)的掌握。

-評(píng)估學(xué)生是否能正確理解和運(yùn)用算法設(shè)計(jì)方法。

-通過(guò)測(cè)試結(jié)果，了解學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解和吸收情況。

4.課后作業(yè)反饋：

-檢查學(xué)生提交的課后作業(yè)，包括編程練習(xí)和算法設(shè)計(jì)題目。

-分析學(xué)生作業(yè)中的錯(cuò)誤，提供具體的糾正和建議。

-鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)作業(yè)反饋來(lái)改進(jìn)自己的學(xué)習(xí)方法和技巧。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-針對(duì)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，提供個(gè)性化反饋，指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方。

-對(duì)小組討論成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作的重要性和個(gè)人在團(tuán)隊(duì)中的貢獻(xiàn)。

-根據(jù)隨堂測(cè)試和課后作業(yè)的結(jié)果，總結(jié)全班同學(xué)的整體表現(xiàn)，提出改進(jìn)建議，如加強(qiáng)算法練習(xí)、提高編程能力等。

-鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，提問(wèn)和解答問(wèn)題，以及與同學(xué)進(jìn)行深入的討論和交流。

-提供額外的學(xué)習(xí)資源，如在線(xiàn)教程、視頻講座等，幫助學(xué)生深化對(duì)課程內(nèi)容的理解。課后作業(yè)1.編寫(xiě)一個(gè)Python程序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的冒泡排序算法，并對(duì)以下列表進(jìn)行排序：`[64,34,25,12,22,11,90]`。請(qǐng)?zhí)峤慌判蚝蟮牧斜怼?/p>

答案：`[11,12,22,25,34,64,90]`

2.設(shè)計(jì)一個(gè)遞歸函數(shù)，計(jì)算斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)，其中n為非負(fù)整數(shù)。例如，斐波那契數(shù)列的前幾項(xiàng)為：0,1,1,2,3,5,8,13,...

答案：`deffibonacci(n):

ifn==0:

return0

elifn==1:

return1

else:

returnfibonacci(n-1)+fibonacci(n-2)`

3.編寫(xiě)一個(gè)程序，使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法計(jì)算最小硬幣找零問(wèn)題。給定一組硬幣面額和一個(gè)總金額，找出使用最少數(shù)量的硬幣來(lái)湊成總金額的組合。例如，給定硬幣面額為`[1,2,5]`，總金額為`11`。

答案：`defmin_coins(coins,amount):

dp=[float('inf')]*(amount+1)

dp[0]=0

foriinrange(1,amount+1):

forcoinincoins:

ifi-coin>=0:

dp[i]=min(dp[i],dp[i-coin]+1)

returndp[amount]`

4.編寫(xiě)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的文本編輯器功能，包括插入字符、刪除字符和顯示當(dāng)前文本狀態(tài)。請(qǐng)使用函數(shù)來(lái)模擬這些操作。

答案：`classTextEditor:

def__init__(self):

self.text=""

definsert(self,position,char):

self.text=self.text[:position]+char+self.text[position:]

defdelete(self,position):

self.text=self.text[:position]+self.text[position+1:]

defdisplay(self):

returnself.text`

5.編寫(xiě)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的學(xué)生管理系統(tǒng)，包括添加學(xué)生、刪除學(xué)生、顯示所有學(xué)生信息的功能。每個(gè)學(xué)生信息包括姓名和年齡。請(qǐng)使用類(lèi)和對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)。

答案：`classStudent:

def__init__(self,name,age):

=name

self.age=age

classStudentManagementSystem:

def__init__(self):

self.students=[]

defadd_student(self,student):

self.students.append(student)

defremove_student(self,name):

self.students=[studentforstudentinself.studentsif!=name]

defdisplay_students(self):

forstudentinself.students:

print(f"Name:{},Age:{student.age}")

#示例

system=StudentManagementSystem()

system.add_student(Student("Alice",20))

system.add_student(Student("Bob",22))

system.display_students()

system.remove_student("Alice")

system.display_students()`反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.引入真實(shí)案例：在教學(xué)中引入真實(shí)案例，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

2.強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維：注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，通過(guò)問(wèn)題分析和算法設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題。

（二）存在主要問(wèn)題

1.教學(xué)管理方面：教學(xué)過(guò)程中，對(duì)學(xué)生參與度的跟蹤和評(píng)估不夠細(xì)致，需要更加關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異和學(xué)習(xí)進(jìn)度。

2.教學(xué)組織方面：課堂討論和小組活動(dòng)的時(shí)間分配不夠合理，導(dǎo)致一些學(xué)