中小学教育资源及组卷应用平台 第三单元 算法和程序设计 项目五 描述洗衣机的洗衣流程 ———了解算法及其基本控制结构 第一课时 从洗衣流程认识算法 ■教材分析 “从洗衣流程认识算法”这一小节是先通过对手工洗衣过程的描述，结合洗衣机模拟手洗过程的洗衣算法的对比分析，让学生从生活实例入手，理解算法的概念。再引出微控制器（单片机）的概念，分析机器能够实现的算法所必须具备的特征，并结合算法的五大特征（有穷性、确定性、有零个或多个输入、有一个或多个输出、可行性）对洗衣算法进行分析。 ■教学目标 1、知识和技能 认识算法的概念和特征。 2、过程与方法 （１）让学生从生活实例入手，理解算法的概念。 （２）通过洗衣机快洗流程图，对洗衣机洗衣过程进行分析，引导学生归纳算法的特 征及评价。 3、情感态度与价值观 通过对本节的学习，让学生认识到算法的重要性。 ■教学重点： 算法的特征。 ■教学难点： 算法的特征。 ■教学准备 多媒体教室。 ■教学素材 洗衣机的图片或视频； ■教学过程： 一．情境导入 教师播放一段手洗衣服的视频，让学生讨论洗衣服的主要过程。 引出“手工洗衣算法”。 二、从洗衣流程认识算法 常见的手工洗衣流程可以用下图所示的“故事板”描述。 以上“故事板”中，这个有序的、能够完成洗衣任务的流程，可以称为“手工洗衣算法” 算法中的每一个步骤能被人或机器等计算装置执行。对计算装置而言，算法通常是以一步接一步的方式来详细描述如何将输入或者预定初始值转化为所要求的输出的过程，或者说，算法是对计算装置中执行的计算过程的具体描述。 全自动洗衣机是一种能够自动执行固定洗衣流程的电器，其中嵌入了单片机一一块集成了微型计算机功能的芯片。嵌有单片机的设备在生活中非常多见，例如微波炉、电梯、红绿灯等。 洗衣机的洗衣流程实际上是对手工洗衣流程的模拟，是对“洗衣算法”的实现。以上“故事板”中描述的“手工洗衣算法”是无法直接让机器完成的。机器能够实现的算法，必须具有一定的特征。例如，算法中的每一个步骤必须有明确的定义。 以某型号的洗衣机为例，它的“快洗”模式包括一次“洗涤”和一次“漂洗”操作，洗衣流程下图所示。 算法是解决“做什么”和“怎么做”的具体步骤的描述算法的特征主要包括有穷性、确定性等。所以上图中的流程还不能称为洗衣机的“洗衣算法”，因为其每一步没有定义洗衣机可以明确执行的细节。以第②步“洗涤”为例，洗衣机的电动机带动波轮(或桶)旋转，产生水流搅动衣物。通过电动机正转、停、反转、停的反复循环，完成洗涤任务。为这一步骤单独设计的“洗涤算法”可以用自然语言描述如下： 2.1电动机正转30秒； 2.2停2秒； 2.3电动机反转30秒； 2.4停2秒。 这样，“洗涤算法”中的每一步，洗衣机都能够理解和正确执行，并且在有限的时间内结束。 此外，一个算法有零个或多个输入，以刻画运算对象的初始情况，所谓零个输入是指算法本身设定了初始条件。如对整个“快洗”模式的算法来说，进水的时间、洗涤的次数都有初始设定，不需要输入。一个算法有一个或多个输出，以反映算法执行的结果。“快洗”模式的算法结束时，鸣叫就是种输出，宣告算法运行正确结束。 算法确定之后，需要将其“转告”算法的执行者，也就是编写洗衣机可以理解执行的机器指令。这些机器指令在洗衣机出厂前就提前写入了单片机的存储器中。 三、什么是算法 通俗地说，算法是在有限步骤内解决某一问题所使用的方法。算法在生活中普遍存在。算法中的每一个步骤能被人或机器等计算装置执行。随着计算机的产生和发展，很多复杂的算法思想有机会变成了现实。例如，银行自提款机可以模拟银行柜台人员的工作，用户只需要按照各种提示进行操作，即可实现自动提款。 ... ...
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