高中信息技术新课程理解与探讨 ——选修II《算法基础》

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1 高中信息技术新课程理解与探讨 ——选修II《算法基础》
广州市第六中学 梁靖韵 教育硕士 高级教师

2 分享提要 《算法初步》模块内容标准 《算法初步》模块教学提示 《算法初步》模块学业要求 《算法初步》模块教学案例 2019/5/22
华南师范大学 认知与技术教学团队

3 一、《算法初步》内容标准

4 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室
内容标准 本模块是针对算法及其初步应用而设置的。通过本模块的学习，学生应该理解利用算法进行问题求解的基本思想、方法和过程，掌握算法设计的一般方法；能描述算法，分析算法的有效性和效率，利用程序设计语言编写程序实现算法；在解决问题过程中能自觉运用常见的几种算法。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

5 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室
内容标准 （1）通过分析实际问题，经历描述问题并利用符号语言将其形式化的过程，理解解决问题的起点是问题的描述，算法的基础是形式化描述。 （2）经历将解决问题的方法归结为一系列清晰准确步骤的过程，理解算法的概念、基本要素和基本特征。 （3）分析欧几里德、割圆术、秦九韶等经典算法，能够用自然语言、伪代码、流程图等多种方式描述这些算法。 （4）通过案例分析，理解二叉树的概念及其遍历的方法，初步掌握二叉树在搜索算法中的应用。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

6 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室
内容标准 （5）通过问题解决，掌握贪心、分治、动态规划和回溯等常见算法，并结合具体问题开展编程实践。 （6）通过比较解决同一个问题的不同算法，体验算法效率的差别，理解算法的正确性、可读性、健壮性，掌握算法分析的一般方法和过程，会计算算法的时间复杂度。 （7）能有意识地把算法及算法思想迁移应用于实际生活和学习中，分析算法的优势和不足。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

7 二、教学提示

8 教学提示 　　本模块是学生在学习必修和选修Ⅰ课程内容的基础上，对算法内容更为系统的、深入的学习，因此在教学中要注意利用前阶段的学习基础，创设利用算法解决问题的情境，让学生经历将实际问题形式化的过程，深入理解算法的特征，掌握常见算法的描述、编程及应用的方法，并能有意识、负责任地应用算法解决实际问题。

9 教学提示 　　教学过程中，可针对具体的算法情境问题，让学生经历利用算法解决问题的全过程。从实际的问题入手，让学生分析问题，建立数学模型，将其形式化，用计算机语言编程解决。在解决问题的过程中，注重思路和方法的引导，以利于学生计算思维的形成和发展。 。

10 三、学业要求

11 学业要求 学生能了解算法概念、基本要素和基本特征，能够分析、描述实际问题，能够用自然语言、伪代码、流程图等描述算法并利用符号语言将其形式化；初步掌握二叉树在搜索算法中的应用，掌握贪心、分治、动态规划和回溯等常见算法及其编程应用；掌握算法分析的一般方法和过程，能够计算算法的时间复杂度（计算思维）。 了解算法的优势和不足，能够负责任地应用算法并将算法思想迁移到实际生活和学习中（数字化学习与创新、信息社会责任）。

12 四、教学案例

13 《算法与程序实现》教材概要 章、节分布 教学内容 第四章第1节 用解析法设计程序 第四章第2节 用穷举法设计程序 第四章第3节 查找算法设计
第四章第4节 排序算法设计 第四章第5节 递归算法与递归程序 第四章第6节 综合活动：问题求解 2019/5/22 华南师范大学认知与技术实验室

14 教学案例 《用穷举法设计程序》 第四章第2节第2课时 高二年级学生 2019/5/22 华南师范大学认知与技术实验室

15 教学内容分析 主要内容 根据实际问题，分析建立穷举法的数学模型 根据实际问题选择合适的穷举方案，明确求解范围和判断条件。
对不同穷举方案进行评价。 2019/5/22 华南师范大学认知与技术实验室

16 教学重点、难点 重点 难点 建立穷举的数学模型，确定求解范围和判断条件。 评价不同穷举方案的优劣。 2019/5/22
华南师范大学认知与技术实验室

17 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室
学情分析 经过一个学期的学习，高二学生对Scratch的功能和操作都比较熟悉，对三种基本程序结构（顺序、分支、循环）都能较好地运用。 在第一课时中，学生已经理解了什么是穷举法，知道使用穷举法解决问题的一般过程，并尝试求解简单的破解旅行箱密码问题。 但很多学生在遇到实际问题的时候，不能通过分析问题中的各种逻辑关系，建立较优的数学模型，在设计穷举算法时选择的具体方案有明显差异，导致程序的效率有较大区别。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学目标 知识与技能 学会建立合理的数学模型，确定可解范围与判断条件。 掌握通过Scratch中多重循环与条件语句的综合运用，实现穷举算法的对应程序。 过程与方法 能够根据具体问题的要求，选择合理的穷举方案，并能分析不同穷举方案的优劣。 情感态度与价值观 引导学生关注穷举法在社会生活中的应用，进一步提高利用信息技术解决实际问题的能力。 在解决问题的过程中进一步培养和提升学生的逻辑思维能力。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学策略与流程 导入 游戏抢答，温故知新 新课学习 自主探究、编程实践、自动检测 总结 对比分析，互评总结 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学资源：知新网络教学评价系统 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学资源：Moodle学习网站 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学资源：Scratch模板自动检测 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学过程——复习导入，回顾旧知 教师活动 学生活动 设计意图 通过“大家来找茬”的小游戏让学生从上周交的作业中找出有哪些错误的地方。 强调穷举算法的设计中需要考虑求解空间（可能的取值范围）与符合条件的判断，学会建立合理的数学模型。说明本节要解决更复杂的问题。 观看老师给出的几个错误程序，找出对应的错误，用学生端回答。 听讲，明确本节课的学习目标和任务。 通过抢答小游戏指出穷举法设计中易产生的错误，帮助学生巩固知识，为本节继续深入学习穷举法做好准备。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学过程——呈现问题，分析模型 教师活动 学生活动 设计意图 1. 把上周的旅行箱密码难度提升，要求学生这节课要帮忙破解5位邮箱密码（同时是81和91 倍数且中间一位是1）。 2.分析问题，随机抽取不同学生回答他们各自的穷举思路。 3. 简单小结学生的方案，提示至少可从按位穷举还是整体穷举两个角度进行算法设计。 思考并讨论可以采用怎样的方式进行穷举。 听别的同学回答和老师的讲解分析，选定自己的穷举方案。 选取的例子刚好可以承接上节课的破解密码问题，学生相对较容易想到对应的数学模型。但因为这个问题要比单纯的找一个三位数更复杂，所以可能产生不一样的思路，教师暂时不做对比，让学生先自行尝试。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学过程——自主探究，多元实现 教师活动 学生活动 设计意图 1. 提供预先准备好的Scratch模板程序（只有界面设计和检测功能），要求学生根据刚才的分析选择对应方案完成程序设计。 2. 为不同角度的学生提供不一样的资料（指导怎样确定求解范围和判断符合的条件）。 3. 巡堂指导学生的编程实现，并记录不同穷举方案的代表者。 从学生端下载教师准备好的程序模板，通过预先分析的数学模式，完成密码问题的对应程序。 遇到困难时可以获取老师提供的提示信息（明确自己要设计的求解范围和符合条件） 通过教师提供的自动检测结果代码判断自己的穷举算法是否成功。 利用Moodle学习网站提供不同的参考资源，帮助采用不同思路的学生掌握穷举法程序设计中的重点，同时避免过长时间的广播演示，给学生更多自主探究的空间。 自动检测提供及时反馈，帮助学生不断修正。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学过程——分析对比，突破难点 教师活动 学生活动 设计意图 1. 在巡堂中发现采用不同方案的学生，记录并要求提交程序。 2. 展示不同方案的程序运行过程和结果，通过代码编写的复杂度和循环次数的多少评价其优劣。 3. 进一步说明解决问题的方法有多种，需要学会分析和合理选择较优方案。 按教师要求完成设计并提交自己的程序。 观看老师的演示，感受它们之间的巨大差异（程序代码的长度、执行的效率、所耗时间等）。 听讲，思考，领会分析实际问题的逻辑关系，确定穷举方案的重要性。 让学生通过自己实践后再对比分析不同穷举方案的差异，印象极其深刻，可以更好地理解本节难点，为以后选择合适的数学模型打下较坚实的基础。 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

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教学过程——总结，评价 教师活动 学生活动 设计意图 1. 小结本课的知识点，再次前调分析实际问题找到合理方案的重要性。介绍现实生活中使用穷举法的样例。 2. 进入接收成绩状态，要求组长对组员的程序进行课堂评分。 听讲，回顾，反思。 递交作业，并由各自组长在知新系统中进行评分。 进一步明确算法与实际的结合，培养自我评价意识，及时小结，获取反馈信息。 要求学生 2019/5/22 华南师大教育信息技术学院 认知与技术研究室

28 谢谢倾听，请多指教! 广州市第六中学 梁靖韵 教育硕士 高级教师 个人微信 六创空间