【核心素养目标】第8单元 第2课《问题规模影响算法执行时间》教案【黔教版2024】《信息科技》五年级下册

中小学教育资源及组卷应用平台 第2课《问题规模影响算法执行时间》教学设计 课题 问题规模影响算法执行时间 单元 第八单元 学科 信息科技 年级 五年级下 核心素养目标 信息意识：能够具备良好的信息意识，这样才能更好地理解如何通过优化算法，降低计算资源消耗，从而提高效率。计算思维：通过学习本课内容，能够帮助学生从问题规模的增长中预测计算复杂度，并尝试优化解决方案。数字化学习与创新：在实际操作中理解算法的执行时间如何受问题规模变化的影响，进而在设计新的算法时更注重创新和效率提升。信息社会责任：明白根据问题规模优化算法，不仅可以提高技术效率，也有助于节约资源等，体现了在信息化社会中对可持续发展和社会责任的承担。 教学重点 1、明白问题规模会影响算法执行时间。 教学难点 1、能对比多个算法节约问题算法执行时间。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 板书课题。1、活动背景依据一个猜数范围就判断猜数算法的效率，未必是可靠的。猜数范围会影响猜测次数，也就是算法步骤的执行次数与问题的规模有关。我们可以利用不同的猜数范围多做一些判断。2、新知导入观看视频 学习新知引入，观看教学视频。 用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。 讲授新课 新知讲解：一、步骤执行次数与问题规模有关猜数游戏中，猜测步骤的执行次数会受到要猜数字自身数值的影响，最少1次就猜中，最多甚至需要将所有数字猜一遍。最多猜测次数对衡量算法的好坏具有实际意义，所以我们可以利用最多猜测次数进行算法效率的比较。猜测步骤的执行次数还会受到猜数范围的影响，随着猜数范围的变化，猜测步骤的最多执行次数会发生怎样的变化呢 活动：比较不同猜数范围的猜测次数选择本单元第1课中的“猜数算法1”猜数，为了使猜数次数最多，每次猜测的数字都是猜数范围的最大值。1.当所猜数字范围分别是0~20、0~50、0~100、0~150时，请你分析各需要猜测多少次才能猜中，并填写表8-2-1。表 8-2-1 不同猜测范围的猜中次数记录游戏序次第1次第2次第3次第4次目标数字2050100150猜测的范围0~200~500~1000~150猜中时的猜测次数56782.利用“折半查找”程序，通过调整猜数范围参数，验证你的结果是否正确，并填写表8-2-2。表 8-2-2 猜数结果对比游戏序次第1次第2次第3次第4次目标数字2050100150猜测的范围0~200~500~1000~150猜中时的猜测次数5678是否与我的结果一致是是是是3.猜数范围增加后，猜测次数是否也增加了 是否增加了同样的倍数 果猜测的范围增加，猜测次数的增加取决于算法的时间复杂度。例如，如果算法的时间复杂度是O(log n)，那么范围增加后，猜测次数的增加不是线性的，而是对数级的；如果时间复杂度是O(n)，那么增加的次数会是线性增长。因此，范围的增加不一定会导致猜测次数按同样的倍数增加，具体增加的倍数取决于算法的时间复杂度。拓展阅读“猜数算法 1”采用的是折半查找，折半查找要求线性表中的元素是有序排列的。当线性表中的元素按照从小到大的顺序排列时，折半查找的具体过程如下:将被查元素与线性表中间的元素进行比较，有3种可能:(1)如果表中间的元素等于被查元素，表示查找成功；(2)如果表中间的元素>被查元素，表示被查元素只能在查找表的前半部分，则在前半部分继续进行折半查找；(3)如果表中间的元素<被查元素，表示被查元素只能在查找表的后半部分，则在后半部分继续进行折半查找。随着数据输入规模的增加，猜测步骤的最多执行次数也随之增加，但是和数据输入规模增加的倍数并不一致。二、算法的时间效率可估算活动：对比不同算法的时间效率将“猜数算法 1”与“猜数算法 4”进行比较，分析哪个算法的效率高。将每次猜测的数字都设为猜数范围的最大值 ... ...