2.4 常见算法的程序实现　教学设计 2023—2024学年人教_中图版（2019）高中信息技术必修1

第 2 章 算法与程序实现 2.4 常见算法的程序实现 教学设计 教学背景 信息科技是现代科学技术领域的重要部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。当代高速发展的信息科技对全球经济、社会和文化发展起着越来越重要的作用。 义务教育信息科技课程具有基础性、实践性和综合性，为高中阶段信息技术课程的学习奠定基础。信息科技课程旨在培养科学精神和科技伦理，提升自主可控意识，培育社会主义核心价值观，树立总体国家安全观，提升数字素养与技能。 教材分析 本节课的教学内容选自人教/地图-出卷网-第 2 章 算法与程序实现　2.4 常见算法的程序实现，信息技术的发展与普及为我们创造了一个全新的数字化生活环境。它们在给我们带来生活便利的同时，也在逐渐地改变着我们的生活方式。 2017 年 10 月的一天，在杭州市中心路段开展了一场救护车施救演练。在全程近 7 km 的路段中，救护车获准优先通行 21 次，平均行驶速度达36 km/h，相较于该路段常规通行时间，省时近 900 s。优先通行“抢”出的这十几分钟，可能就是挽回病患生命的“黄金”时间。在这个现实版的生死时速演练案例中，批准救护车优先通行的正是杭州“城市大脑”工程的“交通模块”。截至 2018 年初，杭州的“城市大脑”已接管了市区内的主要路口信号灯，通过各类数据感知交通态势，进而优化信号灯配时，使车辆通行速度提升近 15 %。这就是通过算法与程序设计对大数据进行综合应用的奇妙之处。 算法与程序浸润在我们生活的各个方面。计算机与移动终端已成为生活中不可或缺的工具，它们之所以能够帮助人们处理各种复杂的事情，主要借助于其中功能各异的程序。 在本章的学习中，我们将通过“编程控灯利出行”项目活动，学习如何利用编程的方式实现算法并解决问题，从而发展计算思维，掌握利用计算思维解决问的方法与策略。 学情分析 此节课针对的对象是高一年级的学生，学生对信息技术的关键技术以及信息技术对生活与学习的影响有一定的了解，但对所学内容只是体验性和经验性的认识。依据解决问题的需要，设计和描述简单算法;利用程序设计语言实现简单算法，解决实际问题。 教学目标 1.理解解析算法和枚举算法，根据需要选用这两种算法，编程实现简单问题求解。 2.认识问题解决中不同算法的效率，完成项目程序的调试与运行。 教学重点与难点 理解解枚举法的含义与基本思想，难免通过编号实现算法。 教学方法与教学手段 案例分析法、讲授法、任务驱动法。 教学过程 问题导入 提出问题，引发思考： 枚举法是依据问题的己知条件，确定答案的大致范围，在此范围内列举出它所有可能情况的方法。在列举过程中: 1.不能遗漏任何一个正确解; 2.通过逐一判断，验证哪些情况满足问题的条件，从而得出问题的答案。 体验探索 绿灯时长的最优设置 通常，行人步行速度约为 4.4 km/h，观察到信号灯变化后的反应时间约为 2 s。要保证过街行人能走过长为 20 m 的人行横道（图 2.4.1）（参见教材P70），人行过街绿灯时长至少需要设置为多少？ 思考： 1. 写出求解绿灯最短时长的计算公式。 2. 结合实际道路情况，思考在设置人行过街绿灯时长时需要考虑哪些因素，试着给出绿灯时长的最优设置模型。 基于解析算法的问题解决 解析算法指通过找出解决问题的前提条件与结果之间关系的表达式，并计算表达式来实现问题的求解。 许多问题可以通过分析，抽象成数学模型，借助解析式，用已知条件为变量赋值进行求解。例如，在“体验探索”中求解行人过马路最短绿灯时长时，可以应用行程问题相关公式，先计算行人过马路的时间 ，然后建立数学模型 ，得到行人过街绿灯最短时长公式 ，最后只要将已知条件代入公式即可完成该问题求解。 例 1：自由落体运动 ... ...