1.从洗衣流程认识算法 教学设计-2024-2025学年高中信息技术沪科版（2019）必修1

教学设计 课程基本信息 学科 信息技术 年级 高一 学期 春季 课题 从洗衣流程认识算法 教科书 书 名：普通高中信息技术 必修1 数据与计算 教材 出版社：上海科技教育出版社 教学目标 1.从生活实例出发认识算法。 2.通过对洗衣机洗衣模式的观察、分析，理解算法的特征。 3.通过对解决同一问题的两种算法的比较，感受好的算法的重要性，了解算法评价指标。 教学重难点 教学重点： 1.认识算法的概念。 2.认识算法的特征。 教学难点： 1.描述算法的过程中，体现算法的特征。 2.对算法评价指标的理解。 教学流程 教学过程 一、项目导入： 洗衣机被誉为人类历史上100个最伟大的发明之一。它模拟人工洗衣的过程，自动执行洗衣流程。它的发明将人类从繁重的洗衣劳动中解放出来。那么洗衣机为什么如此的神奇呢？这都源于算法。 【设计意图】引出本节课内容。 二、项目主题： 以“描述洗衣机的洗衣流程”为项目主题，探究其自动化背后的算法思想。 通过对手工洗衣步骤的总结和洗衣机洗衣流程的观察，认识算法及其特征。 【设计意图】明确本节课的学习目标 三、项目活动： （1） 活动一：描述手工洗衣步骤 请同学们结合生活经验。说一说，手工洗衣服经过的步骤。 生：根据生活经验描述手工洗衣过程 师：总结手工洗衣步骤。浸泡——搓洗——漂洗——拧干 四步手工洗衣流程 把这四个步骤看做是解决手工洗衣问题的算法。 那什么是算法呢？ 【知识点一：认识算法】 广义的讲，算法就是在有限步骤内解决某一问题所使用的方法。 算法是对问题解决的过程中“做什么”和“怎么做”的具体步骤的描述。 举例说明认识生活中的算法、计算机能识别的算法。 总结：算法是今天计算机帮助人做事的基础。 【小贴士】通过小视频认识单片机，了解单片机的工作原理。了解单片机与洗衣机、洗衣机算法之间的关系。 【设计意图】从生活体验出发，认识生活中的算法，学习算法概念的相关相关知识，认识计算机能识别的算法，理解算法是计算机帮助人类做事的基础。 （2） 活动二：探究洗衣机的洗衣算法 请仔细观察，认真思考。该图是在“快洗”模式下某洗衣机的洗衣算法吗？为什么？ 学生依据算法概念，结合生活实际，说出该图不是算法的原因——其每一个步骤都没有描述清楚，洗衣机的可以明确执行的细节。 机器能执行的算法，必须满足五个特征。 【知识点二：算法的特征】 实例法讲授算法的特征， 1.有穷性。 算法必须由有限个步骤组成，并在有限的时间内能够实现。 2.确定性。 算法中的每一个步骤都应该是确定的，没有歧义的语句。 3.可行性。 可行性是指算法中的每一个步骤都可以被计算机执行，并且得到确定的结果。 4.有零个或多个输入。算法在执行时要从外部获取的数据，可以是多个也可以是零个。 5.有一个或多个输出。输出是算法执行的结果，是按照算法对数据进行处理所得到的结果。与输入不同，输出至少要有一个，没有输出的算法是没有意义的。 再次分析该图特征，强化对特征的理解。 问：观察（动图）洗衣机的“洗涤”状态。说一说，在“快洗”模式下，以下四个步骤是第二步“洗涤”操作的算法吗？它符合算法的特征吗？ 1. 电动机正转30秒 2. 停止2秒 3. 电动机反转30秒 4. 停止2秒 学生依据算法特征，进行分析，得出其是算法的结论。 【设计目的】分析洗衣机快洗模式的流程图是否为洗衣机的洗衣算法，引出算法特征的学习。再次分析快洗模式流程图特征，强化对特征的理解。接着观察洗衣机洗涤状态动图，分析给出的四步“洗涤”操作是否是洗衣机的洗涤操作算法？学生依据算法的特征，得出其是算法的结论。为活动三，提供描述样例。 （3） 活动三：描述洗衣机的洗衣算法 请同学们认真观看，某洗衣机“单洗涤”模式的工作模拟动画，尝试描述其洗衣算法。在算法描述的过程中，注意如何体现算法的特征。（说明：启动前默认已手动添加洗衣液）提示：该视频可以反复观看。 学生算法展示。 学生算法描述 ①点击启动按钮 ⑥电动机正转5秒 ⑪停止2秒 ⑯电动机反转5秒 ②开始进水 ⑦停止2秒 ⑫电动机反转5秒 ⑰停止2秒 ③到达传感器水位 ⑧电动机反转5秒 ⑬停止2秒 ⑱报警洗衣结束 ④停止进水 ⑨停止2秒 ⑭电动机正转5秒 ⑤停止2秒 ⑩电动机正转5秒 ⑮停止2秒 分析该算法描述是否符合算法特征？ 修改算法 ①点击启动按钮 ⑦停止2秒 ⑬停止2秒 ②入水阀门打开，开始进水 ⑧电动机反转5秒 ⑭电动机正转5秒 ③到达传感器水位 ⑨停止2秒 ⑮停止2秒 ④入水阀门关闭，停止进水 ⑩电动机正转5秒 ⑯电动机反转5秒 ⑤停止2秒 ⑪停止2秒 ⑰停止2秒 ⑥电动机正转5秒 ⑫电动机反转5秒 ⑱蜂鸣器开启鸣叫3秒结束 【设计意图】通过观察“单洗涤”模式的模拟动画，描述其算法，内化对算法概念与特征的理解，突破本节课重点，难点1。 还能用更少的步骤来描述这个算法吗？ 请观察第6到17步有什么规律？ 与学生共同分析算法，优化算法步骤。 算法二 ①点击启动按钮 ⑥洗涤次数初始值为0 ⑨停止2秒 ②入水阀门打开，开始进水 ⑦判断洗涤次数是否小于3， 执行步骤⑧， 否则执行步骤⑬ ⑩电动机反转5秒 ③到达传感器水位 ⑪停止2秒 ④关闭入水阀门，停止进水 ⑫洗涤次数+1，返回⑦ ⑤停止2秒 ⑧电动机正转5秒 ⑬蜂鸣器开启鸣叫3秒结束 3.算法比较 思考：若增加“洗涤”操作步骤，令其执行10次，哪一种算法更容易修改？ 【知识点三：算法的评价】 解决同一个问题算法可以有多种。 列举实例，介绍算法评价指标 （1）可读性：一个好的算法应当是可读的、理解的，方便被人分析、修改和使用。 （2）正确性：一个好的算法。算法首先是正确的，即对任意一组输入，包括合理与不合理的输入，总能得到预期的输出。 （3）高效性：好的算法应该具备时间效率高和存储量低的特点。 例子：分组监测法，提高新冠筛查效率案例。 思考：若感染人数较多，这个算法还适用吗？ 小结：同一问题的解决办法可以有多种，考虑问题要全面，要根据具问题的具体情况选择合适的算法。 【设计意图】引发学生思考，发现算法优化的好处，引出算法的评价指标。通过案例列举及思考，突破难点2，进一步提升对算法解决问题的认识。 四、课程小结 项 目 任 务 活 动 知识链接 通过对手工洗衣步骤的总结和洗衣机洗衣流程的观察、描述，认识算法及其特征。 活动一：描述手工洗衣步骤 活动二：探究洗衣机的洗衣算法 活动三：描述洗衣机的洗衣算法 认识算法 算法的特征 算法的评价 【设计意图】通过表格的方式，回顾梳理本节课学习内容，提出希望。 五、课后作业 寻找生活中的算法，试着去描述它，描述的过程中考虑算法的特征。 学科网（北京）股份有限公司 $$