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2019-2020年小學信息技術第三冊下 第9課 算法的概念1教案 泰山版 課題 第9課 算法的概念 教學 目標 1.初步理解算法思想，掌握并理解算法的概念和描述方法。 2.學會算法的優(yōu)化原理。 3. 培養(yǎng)同學們的探索精神和學習興趣。 重點 掌握并理解算法的概念和描述方法 難點 算法的優(yōu)化原理 教 學 過 程 教 師 活 動 學 生 活 動 一、導入: 談話： 同學們，你們都從電視上看到過賽馬比賽嗎？在我國古代司馬遷編寫的《史記》中有這么一則故事：有一天，齊王要田忌和他賽馬，規(guī)定每個人從自己的上、中、下三等馬中各選一匹來賽；并規(guī)定，每有一匹馬來比賽；并約定，每有一匹馬取勝可獲千兩黃金，每有一匹馬落后要付千兩黃金。 　　當時，齊王的每一等次的馬比田忌同樣等次的馬都要強，因而，如果田忌用自己的上等馬與齊王的上等馬比，用自己的中等馬與齊王的中等馬比，用自己的下等馬與齊王的下等馬比，則田忌要輸三次，因而要輸黃金三千兩。但是結(jié)果，田忌沒有輸，反而贏了一千兩黃金。這是怎么回事呢？ 原來，在賽馬之前，田忌的謀士孫臏給他出了一個主意，讓田忌用自己的下等馬去與齊王的上等馬比，用自己的上等馬與齊王的中等馬比，用自己的中等馬與齊王的下等馬比。田忌的下等馬當然會輸，但是上等馬和中等馬都贏了。因而田忌不僅沒有輸?shù)酎S金三千兩，還贏了黃金一千兩。 上面這則故事表明，在有雙方參加的競賽或斗爭中，策略是很重要的，采用的策略適當，就有可能在似乎一定會失敗的情況下取得勝利。 那么，在計算機處理問題的過程中，有沒有“策略”呢？答案是有的，計算機科學把解決問題的方法叫做“算法”。在計算機科學中，上述的“策略”其實就是一種優(yōu)化的“算法”。 二、算法的概念： 同學們在小學中都學過“曹沖稱象”的故事吧！誰能給大家描述一下“曹沖稱象”的故事呀？當時年僅6歲的曹沖用一個極其簡單的方法就解決了許多大人都無法解決的問題，給我們留下了深刻的印象。曹沖的這種方法，也是一種“策略”，在計算機科學上，也是一種優(yōu)化了的“算法”。那么什么是“算法”呢？ 算法可以簡單地理解成解決問題的方法。在計算機科學中，算法是很重要的概念，它指明了問題的處理、求解過程，是對給定問題解決方案的準確而完整的描述。同學們讀一下課文中的例子，你還能舉出幾個算法的例子嗎？ 為了把算法更加正確、清晰、簡潔地表達出來，人們采用了以下方法，分別是自然語言、流程圖、程序設計語言等。 三、自然語言描述算法： 哪個同學能用語言描述一下曹沖稱象的步驟呀？ 曹沖稱象的方法叫做“等效替代法”，用自然語言描述他的算法就是： 第一步：把大象牽到船上，在水面處的船身上做一個記號。 第二步：牽走大象，再往船上裝石塊，使船下沉到原記號處為止。 第三步：稱出這些石塊的總重量，就可以知道大象的重量了。 用自然語言描述算法一般比較容易理解，但語句往往比較冗長，容易產(chǎn)生二義性。例如“小明對小亮說他的作業(yè)本掉在地板上了”這句話，我們既可認為“小明的作業(yè)本掉在地板上了”，也可以認為“小亮的作業(yè)本掉在地板上了”。 四、流程圖描述算法： 流程圖是人們經(jīng)常用來描述算法的工具，它是用規(guī)定式樣的圖形、指向線和文字說明組合起來表示算法的。 流程圖和優(yōu)點是直觀、清晰、易懂，便于檢查、修改和交流。 展示課件：用流程圖表示：7～12歲兒童的標準參考體重 五、算法的優(yōu)化： 算法是解決問題的關鍵，是程序設計的靈魂。從田忌賽馬中我們可以看出不同的算法有優(yōu)劣之分。如何更有效、更快速、更準確地解決問題，是算法優(yōu)化所要考慮的事情。 同學們閱讀一下我們著名數(shù)學家華羅庚爺爺在《統(tǒng)籌方法》一文中，給出的幾種“燒水泡茶”的算法，并討論各種算法的優(yōu)缺點。 試一試：用自然語言描述出下列過程的最優(yōu)算法： 早晨起床，刷牙，洗臉、整理書包，熬稀飯，吃飯。 六、加油站： 算法的五個特征： 1.每個算法都有零個或多個原始數(shù)據(jù)輸入，即給定計算的初值。 2.一個算法至少有一個有效的信息輸出，也就是問題求解的結(jié)果。 3.算法的計算規(guī)則及相應的計算步驟必須惟一、確定。 4.算法的每一步驟都是可以在有限的時間內(nèi)完成的操作 5.一個算法必須保證在執(zhí)行有限步驟之后結(jié)束。 七、問題口袋： 通過本節(jié)課的學習，你學會了哪些知識？還存在什么疑惑？ 八、大顯身手： 請用流程圖給出判斷一個整數(shù)是否為奇數(shù)的算法。 農(nóng)夫、狼、山羊和蔬菜過河問題。一個農(nóng)夫帶著一條狼、一頭山羊和一籃蔬菜過河，但只有一條小船，并且每次只能讓農(nóng)夫帶一樣東西過河。農(nóng)夫在場的情況下一切相安無事，一旦農(nóng)夫不在，狼會吃羊，羊會吃蔬菜。問聰明的農(nóng)夫如何解決過河問題。 通過教師談話并展示“田忌賽馬”課件，激發(fā)學生的學習興趣，并引出本節(jié)課的學習內(nèi)容。 通過教師的介紹學生理解算法的概念，并舉一反三，舉出幾個算法的例子，不要求學生舉的例子一定是最優(yōu)化的算法。 學生通過教師的動畫演示進一步觀察了解曹沖稱象方法。理解自然語言描述法的優(yōu)缺點。 在學生熟練掌握流程圖的描述方法并通過自己的參與提高學生的學習興趣。 指導學生閱讀課文，理解算法的優(yōu)化，并通過做一個小練習加深理解。 指導學生閱讀理解算法的五個特征。 附送： 2019-2020年小學信息技術第三冊下 第9課 算法的概念2教案 泰山版 教學目標： 1.使同學們初步理解算法思想，掌握算法的概念和描述方法。 2. 使同學們了解算法在我們?nèi)粘Ｉ钪械倪\用，知道算法在計算機科學中的重要性。 3. 培養(yǎng)同學們的探索精神和學習興趣。 教學重點難點： 使學生理解算法的概念，并感受實際生活中算法的作用。 教學準備：多媒體課件 教學方法：教師教，重在引導；學生學，重在自主。 教學過程： 一、談話導入： 講述田忌賽馬的故事： 有一天，齊王要田忌和他賽馬，規(guī)定每個人從自己的上、中、下三等馬中各選一匹來賽；并規(guī)定，每有一匹馬來比賽；并約定，每有一匹馬取勝可獲千兩黃金，每有一匹馬落后要付千兩黃金。 當時，齊王的每一等次的馬比田忌同樣等次的馬都要強，因而，如果田忌用自己的上等馬與齊王的上等馬比，用自己的中等馬與齊王的中等馬比，用自己的下等馬與齊王的下等馬比，則田忌要輸三次，因而要輸黃金三千兩。但是結(jié)果，田忌沒有輸，反而贏了一千兩黃金。這是怎么回事呢？ 原來，在賽馬之前，田忌的謀士孫臏給他出了一個主意，讓田忌用自己的下等馬去與齊王的上等馬比，用自己的上等馬與齊王的中等馬比，用自己的中等馬與齊王的下等馬比。田忌的下等馬當然會輸，但是上等馬和中等馬都贏了。因而田忌不僅沒有輸?shù)酎S金三千兩，還贏了黃金一千兩。 向?qū)W生說明孫臏使用的策略其實際就是一種優(yōu)化的算法。向?qū)W生說明在計算機科學中，算法的重要性，揭示主題算法的初步思想。 二、教學新課： 1.算法的概念： 算法可以簡單理解成解決問題的方法。在計算機科學中，算法是很重要的概念。它指明了問題的處理、求解過程，是對給定問題解決方案的準確而完整的描述。其實，我們做任何事情都有相應的算法。例如，電視機的操作說明，就是使用電視機的算法;航模的安裝步驟示意圖，就是制作航模的算法。 把算法交給計算機執(zhí)行是一件很復雜的事情，其中最大的障礙就是人類自己的交流不暢和人機之間的語言不通。為了更好地合作，人們需要把算法正確、清晰、簡潔地表達出來。自然語言(漢語、英語等)、流程圖、程序設計語言等都可以用來描述算法。 簡單講述把算法交給計算機執(zhí)行的一般步驟。 人們通常用自然語言、流程圖、程序設計語言來描述算法。 2.自然語言描述算法： 曹沖稱象的方法用自然語言描述是怎樣的呢？ 曹沖稱象的辦法是:把大象牽到一條大船上，船就要沉下去一些，在船身離開水的地方畫一條線;把大象趕上岸，船又會浮起來一些，再把石頭一筐一筐地抬到船上，等船下沉到畫線的地方為止;然后把石頭一筐一筐稱過，這些石頭的總重就是大象的重量。 其實，曹沖稱象的辦法叫做“等效替代法”，用自然語言描述他稱象的算法就是: 第一步:把大象牽到大船上，在水面處的船身上做一個記號； 第二步:牽走大象，再往船上裝石塊，使船下沉到原記號處為止； 第三步:稱出這些石塊的總重量，就可知道大象的重量了。 自然語言描述算法有二義性。 用自然語言描述算法一般比較容易理解，但語句往往比較冗長，容易產(chǎn)生二義性。例如，對“小明對小亮說他的作業(yè)本掉在地板上了”這句話，我們既可認為“小明的作業(yè)本掉在地板上了”，也可以認為“小亮的作業(yè)本掉在地板上了”。 3.流程圖描述算法： 流程圖是人們經(jīng)常用來描述算法的工具，他用規(guī)定樣式的圖形、指向線和文字組合起來表示算法。 流程圖的優(yōu)點是直觀、清晰、易懂、便于檢查、修改和交流。 簡單介紹流程圖的基本圖形和流程圖的例子。 4.算法的優(yōu)化： 算法是解決問題的關鍵，是程序設計的靈魂。 使學生感受華羅庚的《統(tǒng)籌方法》中“燒水泡茶”的算法優(yōu)化。 算法是解決問題的關鍵，是程序設計的靈魂。從田忌賽馬中我們可以看出不同的算法有優(yōu)劣之分。如何更有效、更快速、更準確地解決問題。是算法優(yōu)化所要考慮的事情。 數(shù)學家華羅庚爺爺在《統(tǒng)籌方法》一文中，給出了“燒水泡茶”的幾種算法。 比如，想泡壺茶喝。當時的情況是:開水沒有;水壺要洗，茶壺、茶杯要洗;火生起來了，茶葉也有了，怎么辦? 辦法甲:洗好水壺，海上涼水，放在火上;在等待水開的時間里，洗茶壺，洗茶杯，拿茶葉;等水開了，泡茶喝。 辦法乙:先做好準備工作，洗水壺，洗茶壺、茶杯，拿茶葉;一切就緒，灌水燒水;坐待水開了泡茶喝。 辦法丙:洗凈水壺，誰上涼水，放在火上，坐待水開;水開了之后，急急忙忙找茶葉，洗茶壺、茶杯，泡茶喝。 哪一種辦法省時間?我們能一眼看出第一種辦法好，后兩種辦法都“窩”了工。 三、大顯身手： 小組討論完成，看看哪個小組的算法最優(yōu)化。 四、課堂總結(jié)： 今天你學到了什么？