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课件网) 信息科技五年级上册 单元主题一：家务劳动小能手 活动3：算法的设计与优化 2025年1月 情境导入 小红为妈妈准备了生日宴菜单：辣椒炒肉、西红柿炒鸡蛋、海带炖排骨和凉拌黄瓜。但是真正动手做起来真的是个大挑战呢！从备菜开始，再到煮饭、做菜，那么多道工序，每一个都得仔仔细细地做，还要确保在规定的时间内全部搞定。如果没有合理的规划设计，就会手忙脚乱，顾此失彼。如何对生日宴的过程进行设计和优化，提高效率，做到井井有条呢 在日常生活中，人们根据解决问题的需要设计算法。 切菜 洗菜 煮饭 如何做好各个环节的衔接？ 任务一、设计简单的算法 思考分析 1.你知道泡茶有哪些步骤吗？ 2.如何在最短的时间内完成泡茶呢？ 不同的算法，完成的效率是不同的哟！ 任务一、设计简单的算法 开动脑筋 以简单的泡茶为例，泡茶需要6个基本步骤，要在最短时间内完成泡茶，如何合理安排这些步骤最为关键。你会如何安排泡茶的步骤呢？请写在任务单上。 我的泡茶步骤 泡茶的基本步骤 任务一、设计简单的算法 用表格列出泡茶每个步骤所耗费的时间和相关的制约条件，并用色块长短代表耗时长短，这样就把泡茶过程抽象为色块的排列问题。 抽象与建模 分解问题时，可以去掉一些不重要的信息，如茶壶的颜色、茶叶的品种等，只留下关键信息，如步骤耗时、先后顺序等，并用色块和排列表示问题的关键要素。这个过程叫抽象和建模。 方法 步骤描述 第1种 第2种 第3种 第4种 …… …… 任务一、设计简单的算法 解决问题的算法往往并不唯一。可以尝试通过列举的方式，找出泡茶问题的多种算法。你认为以下步骤描述，可行的是哪几种？ 烧水 洗水壶 洗茶杯 接水 沏茶 找茶叶 烧水 洗水壶 洗茶杯 接水 沏茶 找茶叶 烧水 洗水壶 洗茶杯 接水 沏茶 找茶叶 烧水 洗水壶 洗茶杯 接水 沏茶 找茶叶 任务二、对算法进行优化 等待水开的时间可以做点什么呢？ 小组讨论：小红起床稍微晚了点，怎样安排泡茶顺序才能尽快让妈妈喝上茶？ 用时：1＋1＋8＋2＋1＋1＝14(分) 任务二、对算法进行优化 方案一 洗水壶 接水 烧水 洗茶杯 找茶叶 沏茶 用时：1＋1＋8＋2＋1＋1＝14(分) 任务二、对算法进行优化 洗水壶 接水 烧水 找茶叶 沏茶 洗茶杯 用时：1＋1＋8＋1＋1＝12(分) 方案二 任务二、对算法进行优化 方案三 洗水壶 接水 烧水 找茶叶 沏茶 洗茶杯 用时：1＋1＋8＋1＝11(分) 任务二、对算法进行优化 哪种方案更好？ 安排合理 并且省时间 任务二、对算法进行优化 不同的算法效率不同，有优劣之分。在泡茶问题中，可以简单地用耗时来评价算法的效率，耗时越短，效率越高。 如果在烧水的过程中，完成洗茶杯、找茶叶两个步骤，总耗时为11分钟，能节约3分钟时间。 烧水 洗茶杯 找茶叶 在烧水的过程中，完成洗茶杯、找茶叶，能节约3分钟时间呢！ 同时进行 信息链接 烧水、洗茶杯、找茶叶三个步骤依次完成的方式被称为串行，而在烧水的同时，完成洗茶杯、找茶叶步骤的方式被称为并行。在泡茶算法中，采用并行的方式节约了时间，提高了效率。 串行 并行 烧水 洗茶杯 找茶叶 烧水 洗茶杯 找茶叶 任务二、对算法进行优化 开动脑筋 1.如下图所示，生活中运用并行方式提高效率的例子很多，请列举一些类似的案例。 多车道设计减少交通拥堵 机场设置多个安检通道 我还知道…… 任务二、对算法进行优化 开动脑筋 2.想一想如何进一步优化泡茶过程。 要想进一步缩短总耗时，只能想办法缩短洗水壶、接水、烧水和沏茶 的时间。其中，烧水是所有步骤中最耗时的，可视为泡茶问题中的“瓶颈”。 瓶颈大小决定着瓶中液体流出的速度，“瓶颈”一般是指关键性的限制因素。找到并解决算法中的瓶颈问题，就能大大提高算法的效 ... ...
