第五单元第2课 不同算法的效率（教学设计）信息科技苏科版五年级下册（新教材）

第2课 不同算法的效率 教学设计 课题 第2课《不同算法的效率》 单元 五单元 学科 信息技术 年级 五年级 学习 目标 【核心素养】 信息意识：认识到解决同一问题可以有多种算法，不同算法的效率存在差异，形成追求高效算法的意识。 计算思维：理解随机猜数、顺序猜数、二分法猜数三种算法的基本思想，能够通过比较“最多次数”分析算法效率的高低。 数字化学习与创新：运用编程工具体验不同算法的执行过程，通过计时器数据直观感受算法效率的差异，培养创新优化意识。 信息社会责任：在设计算法时，有意识地选择或创造更高效的算法，提高解决问题的效率，培养资源节约的社会责任感。 【教学目标】 知识与技能： 理解随机猜数、顺序猜数、二分法猜数三种算法的基本思想；掌握通过比较“最多次数”判断算法效率的方法；了解二分法查数的适用条件（数据必须有序）。 过程与方法： 通过猜数游戏体验、数据表格分析、编程计时实验等多种方式，经历“体验—比较—验证—归纳”的完整探究过程。 情感、态度与价值观： 在比较与验证中感受高效算法的魅力，激发对算法优化的兴趣，培养精益求精的科学态度。 重点 比较不同算法（随机猜数、顺序猜数、二分法猜数）的效率差异，理解二分法的高效性。 难点 理解二分法猜数的核心思想及其高效的原因；将二分法思想迁移应用到有序数列查数问题中。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 教学设计 教学设计 教学设计 一、复习导入 1. 回顾旧知 上节课我们学习了问题规模与算法步骤执行次数的关系。谁能举个例子说明？（如：累加求和时，N越大，循环次数越多） 2. 创设新情境 今天小慧给小智出了一道新挑战：在猜数游戏中增加了“大了”“小了”的提示，而且猜过的数字不能再猜。同学们想一想，有了这些提示，我们是不是可以用更聪明的方法来猜？不同猜法之间，效率会不会有差别？ 板书：不同算法的效率 二、新知学习：三种猜数算法 有了‘大了’‘小了’的提示，我们至少可以想出三种不同的猜法。大家小组讨论一下，分别是哪三种？ 1.  讨论并归纳三种猜法： （1） 组织小组讨论，引导学生归纳出： • 随机猜数：每次随机猜一个没猜过的数。 • 顺序猜数：从1开始按顺序往上猜（或从10开始往下猜）。 • 二分法猜数：每次猜中间的数，根据提示缩小范围。 （2） 请小组代表用流程图或自然语言描述三种猜法。 2. 体验三种猜法 现在我们就用计算机程序来体验这三种猜法，看看它们分别需要多少次才能猜中。 （1） 指导学生打开课程平台中的“猜数游戏”程序，分别选择三种猜数模式进行实验。 （2） 每种模式实验3次，记录猜的次数。 三、新知探究：数据分析与效率比较 大家都记录了实验数据。现在我们把全班的数据汇总起来，看看这三种猜法有什么规律。 1. 汇总数据，完成表格 （1） 提问：从“最少次数”看，三种算法有差别吗？（都能一次猜中） （2） 引导学生将实验数据填入表格，或直接观察教材给出的数据。 2. 分析比较 （1） 提问：从“最少次数”看，三种算法有差别吗？（都能一次猜中） （2） 提问：从“最多次数”看，哪种算法明显更优？为什么？ 总结：在问题规模相同的情况下，比较“最多次数”最能看出算法的效率。二分法猜数的最多次数远少于随机猜数和顺序猜数，这说明它的效率更高！ 板书： 效率比较 → 最多次数越少，效率越高 四、实验室：验证不同算法的效率 猜数游戏让我们知道了二分法很高效。但二分法不仅适用于猜数，还适用于在一个有序数列中查找数字。接下来我们就用程序来验证，在查找斐波那契数列中的数字时，枚举法和二分法的效率有多大差别。 1. 理解问题 介绍任务：在包含30个数字的斐波那契数列中，查找“17711”是第几项。我们需要用两种方法——枚举法和二分法——并比较它们的用时。 2. 编程验证 （1） 指导学生打开课程平台中的“查数”程序，根据“枚举法查数”流程图补充完整。 （2） 运行程序，输入17711，记录答案和计时器显示的时间。 （3） 用自定义函数“二分法查数”修改程序，再次运行并记录时间。 3. 分析比较 总结：对比两次运行的时间，你有什么发现？二分法是不是比枚举法快得多？这验证了我们的结论：在有序数列中，二分法的效率远高于枚举法。 五、思考交流与拓展 通过实验我们确认了二分法的高效。但二分法是不是万能的呢？它有什么使用条件？ 1. 讨论二分法的适用条件 引导学生阅读教材，明确：二分法要求数据必须是有序的。 2. 思考如何进一步优化 提问：怎样修改程序可以减少运行时间？（如：减少不必要的变量、优化循环条件等） 3. 迁移挑战 总结：好的算法不仅要‘解决问题’，还要能‘高效地解决问题’。请大家课后尝试挑战：设计算法求1+2+…+100的和，比一比谁设计的算法效率更高。 六、课堂小结 引导学生分享： 1. 今天我们比较了哪三种猜数算法？它们的效率如何？ 2. 二分法猜数的核心思想是什么？为什么它效率高？ 3. 在编程验证环节，你的实验结果是否印证了课堂结论？ 七、作业布置 预习下一课内容。 八、板书设计 优化程序解决问题 •  三种猜数算法： 1.随机猜数：靠运气 2.顺序猜数：按顺序 3.二分法猜数：每次排除一半 • 效率比较： – 最少次数：都能一次猜中 – 最多次数：二分法＜随机≈顺序 • 效率衡量指标：最多次数越少，效率越高 • 二分法适用条件：数据必须有序 回顾问题规模的概念及其与执行次数的关系。 小组讨论，归纳出三种不同的猜数方法。 运行程序，体验三种猜法，记录实验数据。 观察表格数据，对比三种算法的“最少次数”和“最多次数”。 分析讨论，得出结论 理解实验任务：查找斐波那契数列中的指定数字。 讨论并总结二分法的适用条件（数据有序） 总结，分享 通过复习建立新旧知识的联系。 通过讨论归纳，培养学生的抽象概括能力。 亲身体验三种猜法，为后续数据分析积累感性经验。 通过数据对比，引导学生从感性体验上升到理性分析。 明确“最多次数”是比较算法效率的关键指标。 将猜数游戏中的结论迁移应用到新的实际问题中，培养迁移能力。 引导学生辩证看待算法，理解每种算法都有其适用场景。 梳理本节课知识点，形成知识脉络图谱 教 学 反 思 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $