2023-2024學(xué)年滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修一第三單元項(xiàng)目七《用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率-設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單數(shù)值數(shù)據(jù)算法》說(shuō)課稿

2023-2024學(xué)年滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修一第三單元項(xiàng)目七《用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率——設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單數(shù)值數(shù)據(jù)算法》說(shuō)課稿一、教材分析

《用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率——設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單數(shù)值數(shù)據(jù)算法》是2023-2024學(xué)年滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修一第三單元項(xiàng)目七的內(nèi)容。本節(jié)課旨在讓學(xué)生了解并掌握利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單數(shù)值數(shù)據(jù)算法的方法，通過(guò)計(jì)算圓周率這一經(jīng)典問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的算法思維和編程能力。本節(jié)課與課本緊密相關(guān)，通過(guò)實(shí)例講解和動(dòng)手實(shí)踐，使學(xué)生能夠更好地理解和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)

1.信息意識(shí)：培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取、處理和利用信息的能力，通過(guò)計(jì)算圓周率的過(guò)程，理解信息技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

2.計(jì)算思維：發(fā)展學(xué)生的算法思維，學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)編程解決問(wèn)題，提升邏輯思維和創(chuàng)新能力。

3.信息倫理：強(qiáng)化學(xué)生在使用信息技術(shù)時(shí)的責(zé)任意識(shí)，遵守信息法律法規(guī)，尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)。三、學(xué)習(xí)者分析

1.學(xué)生已經(jīng)掌握了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)操作、簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言語(yǔ)法以及基本的數(shù)學(xué)知識(shí)，能夠理解算法的基本概念。

2.學(xué)習(xí)興趣：學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)編程有較高的興趣，喜歡探索新知識(shí)；學(xué)習(xí)能力：學(xué)生具備一定的邏輯思維能力和問(wèn)題解決能力；學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生偏好動(dòng)手實(shí)踐，對(duì)理論知識(shí)的接受需要結(jié)合實(shí)際操作。

3.學(xué)生可能在理解算法的嚴(yán)謹(jǐn)性上遇到困難，對(duì)于復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)可能會(huì)感到挑戰(zhàn)，同時(shí)，在編程實(shí)踐中可能會(huì)遇到語(yǔ)法錯(cuò)誤或邏輯錯(cuò)誤，需要指導(dǎo)學(xué)生如何有效地調(diào)試和解決問(wèn)題。四、教學(xué)資源

1.硬件資源：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、多媒體教學(xué)設(shè)備

2.軟件資源：編程軟件（如Python、C++）、算法教學(xué)軟件

3.課程平臺(tái)：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)

4.信息化資源：在線編程平臺(tái)、教學(xué)視頻、電子教材

5.教學(xué)手段：小組討論、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、互動(dòng)式教學(xué)五、教學(xué)過(guò)程

**導(dǎo)入新課**

同學(xué)們好，今天我們將進(jìn)入一個(gè)新的學(xué)習(xí)項(xiàng)目——《用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率——設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單數(shù)值數(shù)據(jù)算法》。在此之前，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)操作和編程知識(shí)。那么，你們知道圓周率π是多少嗎？它有什么特別之處呢？接下來(lái)，我們就來(lái)探究一下如何用計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算這個(gè)神秘的數(shù)。

**第一環(huán)節(jié)：知識(shí)回顧**

1.首先，我想請(qǐng)大家回顧一下我們已經(jīng)學(xué)過(guò)的內(nèi)容。請(qǐng)問(wèn)有誰(shuí)能告訴我，什么是算法？

-學(xué)生回答后，我總結(jié)：算法是一系列解決問(wèn)題的步驟。

2.那么，我們之前學(xué)過(guò)的編程語(yǔ)言中，有哪些基本結(jié)構(gòu)？

-學(xué)生回答后，我強(qiáng)調(diào)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)是編程中的三大基本結(jié)構(gòu)。

3.接下來(lái)，我想請(qǐng)大家嘗試用Python或C++編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，輸出“Hello,World!”。

-學(xué)生編寫程序，我在一旁指導(dǎo)。

**第二環(huán)節(jié)：探究圓周率的計(jì)算方法**

1.現(xiàn)在我們已經(jīng)回顧了一些基礎(chǔ)知識(shí)，那么我們來(lái)探討一下如何用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率。首先，我給大家介紹一種叫做“蒙特卡洛方法”的計(jì)算圓周率的算法。

-展示蒙特卡洛方法的原理和步驟。

2.現(xiàn)在，我想請(qǐng)大家分成小組，每組嘗試使用蒙特卡洛方法來(lái)編寫一個(gè)計(jì)算圓周率的程序。

-學(xué)生分組討論，編寫程序，我在一旁提供指導(dǎo)。

3.在編寫程序的過(guò)程中，請(qǐng)大家注意以下幾點(diǎn)：

-確保程序能夠生成隨機(jī)點(diǎn)并判斷點(diǎn)是否在圓內(nèi)；

-使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次，以得到更精確的圓周率值；

-注意調(diào)試程序，確保沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤或邏輯錯(cuò)誤。

4.編寫完程序后，請(qǐng)各組展示你們的成果，并討論一下在編寫程序的過(guò)程中遇到了哪些問(wèn)題，又是如何解決的。

-學(xué)生展示成果，分享經(jīng)驗(yàn)。

**第三環(huán)節(jié)：深入理解算法**

1.接下來(lái)，我們來(lái)深入理解一下算法。請(qǐng)大家思考一下，蒙特卡洛方法是如何通過(guò)隨機(jī)實(shí)驗(yàn)來(lái)計(jì)算圓周率的？

-學(xué)生思考后，我解釋：蒙特卡洛方法利用隨機(jī)抽樣和統(tǒng)計(jì)概率的方法來(lái)估算圓周率的值。

2.現(xiàn)在，我想請(qǐng)大家嘗試編寫另一個(gè)算法，比如“萊布尼茨公式”，來(lái)計(jì)算圓周率。

-學(xué)生編寫程序，我在一旁指導(dǎo)。

3.編寫完程序后，請(qǐng)比較一下蒙特卡洛方法和萊布尼茨公式計(jì)算圓周率的精度和效率。

-學(xué)生展示成果，討論兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

**第四環(huán)節(jié)：總結(jié)與拓展**

1.經(jīng)過(guò)今天的學(xué)習(xí)，我們了解了如何用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率，并且嘗試了兩種不同的算法?，F(xiàn)在，我想請(qǐng)大家總結(jié)一下你們學(xué)到了什么。

-學(xué)生總結(jié)，我補(bǔ)充：我們學(xué)會(huì)了使用計(jì)算機(jī)編程來(lái)解決問(wèn)題，并且了解了不同算法的特點(diǎn)和應(yīng)用。

2.最后，我想給大家留一個(gè)拓展任務(wù)。請(qǐng)大家嘗試編寫一個(gè)程序，使用你們喜歡的算法來(lái)計(jì)算圓周率，并且盡可能提高計(jì)算的精度。

-學(xué)生接受任務(wù)，準(zhǔn)備課后完成。

**結(jié)束課堂**

**課后作業(yè)**

1.編寫一個(gè)程序，使用蒙特卡洛方法或萊布尼茨公式計(jì)算圓周率，并記錄計(jì)算結(jié)果。

2.比較兩種算法的精度和效率，分析各自的優(yōu)勢(shì)和局限性。

3.嘗試尋找其他計(jì)算圓周率的算法，并簡(jiǎn)要介紹其原理。六、教學(xué)資源拓展

1.拓展資源

-數(shù)值算法簡(jiǎn)介：介紹數(shù)值算法的基本概念，包括蒙特卡洛方法、牛頓迭代法、高斯消元法等，以及它們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

-圓周率的數(shù)學(xué)意義：詳細(xì)講解圓周率π的數(shù)學(xué)定義、歷史背景和它在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域的重要性。

-計(jì)算機(jī)編程實(shí)踐：提供一些經(jīng)典的計(jì)算機(jī)編程練習(xí)題，如使用不同算法計(jì)算圓周率、處理數(shù)值數(shù)據(jù)等，以加深學(xué)生對(duì)編程語(yǔ)言和算法的理解。

-信息倫理案例分析：介紹一些與信息技術(shù)相關(guān)的倫理案例，如知識(shí)產(chǎn)權(quán)侵犯、隱私泄露等，引導(dǎo)學(xué)生思考在信息技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)遵守的倫理規(guī)范。

2.拓展建議

-深入學(xué)習(xí)數(shù)值算法：鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)圖書館、在線課程等途徑，進(jìn)一步學(xué)習(xí)數(shù)值算法的理論和實(shí)踐，了解不同算法的原理和應(yīng)用場(chǎng)景。

-編程實(shí)踐與應(yīng)用：建議學(xué)生嘗試使用不同的編程語(yǔ)言和工具，實(shí)現(xiàn)多種算法來(lái)計(jì)算圓周率，并比較它們的計(jì)算速度和精度。

-參與在線編程社區(qū)：鼓勵(lì)學(xué)生加入在線編程社區(qū)，如GitHub、StackOverflow等，與其他編程愛好者交流心得，解決編程中遇到的問(wèn)題。

-閱讀相關(guān)書籍與論文：推薦學(xué)生閱讀有關(guān)數(shù)值算法、計(jì)算機(jī)編程和信息倫理的書籍和學(xué)術(shù)論文，以拓寬知識(shí)視野。

-參加信息技術(shù)競(jìng)賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加各類信息技術(shù)競(jìng)賽，如編程比賽、算法挑戰(zhàn)賽等，以實(shí)踐所學(xué)知識(shí)，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

-關(guān)注信息倫理動(dòng)態(tài)：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注信息倫理領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，如數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全等，提高信息倫理意識(shí)。七、反思改進(jìn)措施

（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.引入實(shí)際案例：在教學(xué)過(guò)程中，我嘗試引入了現(xiàn)實(shí)生活中的案例，比如蒙特卡洛方法在金融風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用，這樣可以幫助學(xué)生更好地理解算法的實(shí)際意義。

2.互動(dòng)式教學(xué)：我采用了互動(dòng)式教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)和參與討論，通過(guò)小組合作完成編程任務(wù)，提高了學(xué)生的參與度和積極性。

3.創(chuàng)新教學(xué)評(píng)價(jià)：我改變了傳統(tǒng)的筆試評(píng)價(jià)方式，加入了編程實(shí)踐和項(xiàng)目報(bào)告的評(píng)價(jià)，更加注重學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）存在主要問(wèn)題

1.教學(xué)深度與廣度的平衡：在追求教學(xué)深度的同時(shí)，我意識(shí)到可能忽視了部分學(xué)生的接受能力，導(dǎo)致部分學(xué)生感到吃力。

2.教學(xué)資源分配：在教學(xué)資源的分配上，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生可能需要更多的個(gè)別指導(dǎo)，而我在課堂上的時(shí)間分配不夠合理。

3.教學(xué)反饋與評(píng)價(jià)：我意識(shí)到在課后，缺乏有效的反饋機(jī)制來(lái)了解學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的掌握情況，以及他們對(duì)教學(xué)的滿意度。

（三）改進(jìn)措施

1.調(diào)整教學(xué)節(jié)奏：針對(duì)教學(xué)深度與廣度的平衡問(wèn)題，我計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中適當(dāng)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，確保所有學(xué)生都能跟上課程的進(jìn)度，同時(shí)對(duì)于理解能力較強(qiáng)的學(xué)生，提供額外的挑戰(zhàn)性任務(wù)。

2.優(yōu)化資源分配：為了更好地滿足學(xué)生的個(gè)別需求，我打算在課堂上設(shè)置更多的互動(dòng)環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題，并在課后提供額外的輔導(dǎo)時(shí)間，以便學(xué)生能夠得到足夠的個(gè)別指導(dǎo)。

3.建立反饋機(jī)制：我將建立更加系統(tǒng)的教學(xué)反饋機(jī)制，通過(guò)定期的問(wèn)卷調(diào)查、學(xué)生訪談等方式，收集學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和反饋，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，我也會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生提供反饋，讓他們參與到教學(xué)改進(jìn)的過(guò)程中來(lái)。八、內(nèi)容邏輯關(guān)系

①重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

-圓周率的定義與歷史

-蒙特卡洛方法的基本原理

-萊布尼茨公式