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高中信息技术教科版《算法与程序设计》选修一第三章 “算法的程序实现” 中第二节“用枚举法解决问题”武汉

视频标签:算法的程序实现,用枚举法,解决问题

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视频课题:高中信息技术教科版《算法与程序设计》选修一第三章 “算法的程序实现” 中第二节“用枚举法解决问题”武汉

教学设计、课堂实录及教案:高中信息技术教科版《算法与程序设计》选修一第三章 “算法的程序实现” 中第二节“用枚举法解决问题”武汉

《用穷举法解决问题》教学设计 
   课型:新授课       学 科:信息技术 
一、教学内容分析 
本节课是《算法与程序设计》(教育科学出版社2004版选修本)第三章 “算法的程序实现” 中第二节“用枚举法解决问题”的内容,穷举法是一种计算机处理问题最常用的算法思想,在密码破解、数据恢复等方面有着广泛的应用,是算法学习的基础。枚举算法主要是For…Next语句及其嵌套的应用,该知识点已经在上一章节《循环结构》中已经学过,而且穷举法对后面的排序、查找和递归等算法的学习也具有示范和引领作用,所以本节具有承上启下的作用,通过本节课的学习让学生理解穷举算法的思想,掌握穷举算法的解题步骤、程序框架以及穷举法常用的优化方法。让学生体会到用穷举法解决问的过程。 
二、学生分析 
本节课的教学对象是高二年级的学生,他们已具有一定的分析能力、抽象思维能力和逻辑推理能力,并且此之前学习了用流程图描述算法、VB基本数据类型、程序的三大结构以及解析算法,能用VB写简单的程序,另外今天要讲的枚举算法其实学生在前面的循环语句学习中已经用到这种思想,只不过没有给学生提出枚举算法这个概念,现在从算法这个角度把这个概念提出来,让学生理解枚举算法思想,掌握枚举算法的解题步骤和程序框架,能根据具体问题对枚举算法进行优化。因此本节课的教学目标是:第一,能用穷举法对问题进行分析及设计算法;第二,能根据分析补充程序的关键部分;第三,能合理的进行算法优化。 
三、教学目标 
知识与技能:了解穷举法的基本概念,能归纳出穷举法解决问题的方法和步骤,能根据具体条件优化
枚举算法。 
过程与方法:教师讲授、任务驱动、小组讨论相结合的教学方法。具体通过创设情景、新课讲解、任
务探究、课堂延申、课堂总结5个环节来实现。 
情感态度价值观:培养学生严谨的思维能力,形成优化算法的思想,体会枚举思想解决问题的过程和方法。 
 
四、教学重难点 
重点:理解穷举算法思想, 掌握穷举算法的解题步骤、程序框架。 难点:能根据具体的问题对穷举法进行优化。 
五、教学媒体与资源的应用 
教学媒体与资源应用:计算机机房、广播系统、多媒体教学课件、网络、交互式一体机。 
六、教学实施过程 
教学环节 
教师活动 
学生活动 
设计意图 创设情景 (3钟) 
课堂导入:用课堂点名器来找学生玩寻《找幸运图标的游戏》。 
 
 
任务一:破解两位数字密码问题。 
引导学生思考: 
 思考采用的什么样策略通过的这个游戏,引出今天的学习内容——《用穷举法解决问题》。 
1、在交互式一
体机上玩游戏,用游戏引出本课内容,激发学生学习兴趣。  2、课堂点名器也是穷举法的应用,为后面的课堂延伸部分做铺垫。1、 枚举算法的概念 
这种将求解对象一一列举出来,然后逐一加
以分析、处理,并验证结果是否满足给定的条件,穷举完所有对象,问题将最终得以解决的方法,称为穷举法。 2、 分析任务一: 
 要求解的问题是什么?  涉及哪些未知数和条件?  能用常用的数学方法解决吗?  适合用枚举算法吗? 3、 设计算法:  确定穷举变量  确定穷举范围 
 验证条件,采用选择结构来实现,列出判
断的关系表达式 4、流程图: 
  教师带着学生一起分析程序代码 
5、填关键代码、充调试运行: 
 根据前面的分析学生填写教师所给的半成
品代码。 6、分析总结:  
 
理解概念中的关键词: 一一列举,逐个检验     
通过分析引导学生归纳出穷举算实现的三个关键步骤。 
 
    
通过分析流程图总结穷举算法程序基本框架: 
    
 
 
  
本环节教师带着学生分析问题,完成关键程序代码填写,引导学生发现规律,总结枚举算法的方法和步骤。     
让学生体会枚
举算法一般是现实生活中问题的“直译”   
 
                    
             
                    
                            4 
 
探究任务 (20分钟) 
任务2:公元前5世纪,我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了百钱白鸡的问题,鸡翁一值钱五,鸡母一值钱三,鸡雏三值一,百钱买百级,问鸡翁、鸡母、鸡雏各几何? 1、分析问题 
 要求解的问题是什么?  涉及哪些未知数和条件?  能用常用的数学方法解决吗? 2、 设计传统枚举算法(3个枚举变量) 
3、 填充传统程序关键代码 4、 调试程序 5、 观察云溪结果 6、 两种优化分析: 优化一: 两个枚举变量 
 
优化二:一个枚举变量 
根据分析填充传统枚举算法的核心代码: 
  
运行观看结果: 
 
根据优化分析,学生完成时间复杂度估算表: 
  
 
学生填充优化算法关键代码后调试运行,比较三种算法时间差异: 
 
引导学生总结 1、精心设计优化算法 2、加强约束条件缩小枚举范围 
3、结合数学分析减少循环嵌套 
   
让学生体验用穷举法解决问题的过程。       
       
任务2的四个算法有层次、有难度,让学生在完成任务的过程中体会优化
的必要性和总结常用的优化方法。课堂总结 (3分钟) 
1、 总结本节课知识内容 2、 枚举优化的重要性 
知识总结 系统归纳 知识梳理形成系统 
课堂延伸(4分钟) 
【拓展任务】 利用今天所学的知识,完善、调试出破解3位、4位、5位、6位数字密码的程序,并填写下表。 
 
 
 
拓展任务,加深对枚举算法的理解。 
有兴趣、有余力的学生进一步学习的资源。 
巩固枚举算法
的理解。
培养学生对穷举算法
进一步学习、探
究的兴趣。

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