4.2数值计算（教案）-高一信息技术同步教材配套教案+课件（教科版2019必修1）

教学单元 计算与问题解决 教学主题 数值计算 教学目标 知识与技能 · 能够理解库函数的使用 · 能够结合数学库函数实现函数图象的绘制 · 能够理解图象绘制时各代码实现的含义并能够综合修改代码 过程与方法 · 通过问题解决和综合应用，提升代码综合解决问题的能力。 情感态度价值观 · 能够感受到程序设计和函数运用、统计分析之间的联系。 核心素养培养 学会高阶函数库实现的程序设计，奠定数学统计分析的基础和兴趣，以待深入跨学科学习。 教学内容 Python绘制函数图象；迭代算法 教学媒体 电子白板、PPT 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 旧知复习 让学生复习【函数的定义和调用】，并且总结阐述函数库导入的意义的目的。 import math a=int(input ("请输入底数:")) x=int(input ("请输入指数:") ) def zhishu(a1,x1): y=math.pow(a1,x1) return y print(a, x, zhishu(a, x)) 回忆一下这个函数的功能，并尝试推理运行结果。 提示：导入math库，在math库了涵盖了常用数学函数。Pow即指数函数。 学生观察程序代码并运行函数。 回答教师的问题，复习math库的应用。 本节课需要学习numpy库和matplotlib函数。 任务探究 【知识点一、Python绘制函数图象】 活动1 用wps绘制正弦曲线——描点法 利用平时使用的电子表格软件就能绘制函数图像。方法如下：若以30°为间隔，绘制0~360°之间的正弦函数图像，则首先需要在WPS 中完成下列表格数据的计算。 通过计算下述13行数据，分别在sin（x）、sin（-x）和sin（2x）/2的数值，并填写下表。大家开始完成任务。 【提示】 知识脚手架：观察视频并对照设计插入函数曲线。 阐述你是如何实现的呢？ 学生分析算法： 用描点法画函数图像一般分三步： 首先建立平面直角坐标系 其次根据解析式计算出若干点的坐标并画在坐标系内 最后将这些点依次连接起来。 完成教师安排的任务并讨论。 组织汇报结果并展示。 学生通过练习逐渐在实践过程中加强对理论知识的消化和理解，同时在程序运行中不断调试、寻找错误，让学生能够理解和感受程序员职业的日常工作，感受代码结果实现的魅力。 教师提供代码引导、视频引导和语言引导，真正实现以学为中心。 活动2 用Python绘制正弦曲线 查阅资料，并自主学习numpy模块和matplotlib模块。用Python绘制正弦曲线。 numpy模块简介 numpy是一个科学计算包，其中包含很多数学函数，如三角函数、矩阵计算方法等。通过该模块中的arange函数可以创建一个等差数列。如在0~2π之间每隔0.01取个值，则可以用arange（0，2*numpy. pi，0.01）来表示，其中numpy.pi表示π。下列代码可以产生sin（x）的若干个关键点。 matplotlib模块简介 matplotlib模块是Python中最出色的绘图库，功能很完善。调用matplotlib.pyplot时，坐标系可以根据数值范围自动生成。 matplotlib的绘图原理很简单，利用plot画线函数就可以在直角平面内轻松地将（x，y）坐标点对连接成平滑曲线。例如：在上述代码的适当位置增加下列语句，就可以将刚才生成的关键点连接起来。 发布任务，完善代码 _________________#加载numpy模块并取别名为np #加载matplotlib.pyplot并取别名为plt import matplotlib.pyplot as plt _________________#列表x在0到2π之间，每隔0.01取一个点 _________________#求sin（x）对应的列表y1的值 y2=np.sin(-x)#求sin（-x）对应的列表y2的值 _________________#求sin（2x）/2对应的列表y3的值 _________________#绘制sin（x）的图像plt.plot(x,y1) _________________#绘制sin（-x）的图像 _________________#绘制sin（2x）/2的图像 #设置图像标题 plt.title('sin(x)') #设置X轴标题 plt.xlabel('×') #设置Y轴标题 plt.ylabel('Y') #将绘制的函数图像窗口显示出来 plt.show() 【练习任务】 #显示三个函数的图例标题 legend = plt.legend(['sin(x)','sin(-x)','sin(2x)/2'])