1、课程基本信息 课题用计算机解决问题 教科书 书名： 信息技术必修 1 出版社：人民教育出版社；中国地图出版社出版日期：2019 年 6 月 教学目标 教学目标： 1. 了解人工解决问题与计算机解决问题的基本过程，体会二者的不同特点。 2. 了解计算机解决问题的优势。 3. 经历用计算机解决交通灯问题的基本过程，并能迁移到实际问题的解决中。 4. 体验编程解决问题的基本方法，提高学习算法与程序的兴趣。 教学重点：了解用计算机解决问题的基本过程，并能迁移到实际问题的解决中。 教学难点：分析用计算机解决实际问题的过程。 教学过程 时间 教学 环节 主要师生活动 2 分 钟 解决 问题 的一 般过 程
2、 通过生活中的问题引入，引出主题通过生活中的问题引入，引出主题 在无信号灯或信号灯不能正常工作的路口， 经常会有交通警察在现场指 挥交通，请思考交通警察为保障道路通畅，进行交通疏导的一般过程是怎样 的？ 交警需要先观察路况等信息，确定要达到的目标，保障交通通畅运行； 然后结合自己的经验，寻找解决问题的方法；最终通过手势信号指挥交通， 观察情况，及时调整。 交警解决该问题的过程也是我们实际解决其他问题的一般过程。 结合实例，讲解结合实例，讲解解决问题的一般过程解决问题的一般过程 解决问题通常包括分析问题、寻找解决问题的途径和方法、解决问题并 验证结果这三个步骤。 4 分 钟 计算 机解 决问 题
3、的 优势 对比分析人工解决问题和计算机解决问题的特点对比分析人工解决问题和计算机解决问题的特点 相较于人工的方式，我们现在越来越多的通过计算机解决问题，比如在 线学习、网上购物、在线打车等，都是我们通过计算机来解决问题。 计算机具有运行速度快、计算精度高、逻辑运算能力强、存储容量大和 自动化程度高等特点。因此，利用计算机解决问题，能在一定程度上提高问 题解决效率。 例如，计算圆周率的问题，历史上有很多科学家尝试对圆周率进行了人 工计算，但人工计算不仅耗费时间，而且计算到一定位数的时候容易出错， 计算机的发明则在很大程度上解决了这些问题。 时间时间人物人物主要贡献主要贡献方法方法/ /耗时耗时
4、南北朝 时期 祖冲之祖冲之首次将圆周率精确到小数点后 7 位 ， 即 在3.1415926和 3.1415927 之间 几何法/割圆 术 1424年数学家卡西将圆周率精确到小数点后 17 位， 这是国外第一次打破祖冲之 的记录 几何法 17世纪 初 德国人鲁道 夫 将圆周率精确到小数点后 35 位几何法/几十 年 时间时间人物人物主要贡献主要贡献方法方法/ /耗时耗时 1844 年达塞精确到小数点后 200 位数学分析 1873 年谢克斯精确到小数点后 707 位（19461946 年，弗年，弗 格森发现第格森发现第 528528 位是错的位是错的） 数学分析/ 二十多年 1948 年 1 月
5、 弗 格 森 和伦奇 精确到小数点后 808 位，这是人工计 算 的最高记录。 数学分析 计算机不仅提升了计算速度，同时准确性高，并且能够进行自动运算， 在很大程度上提升了问题的解决效率。 7 分 钟 计算 机解 决问 题的 过程 问题驱动，引出计算机解决问题的一般过程问题驱动，引出计算机解决问题的一般过程 计算机是如何解决问题的呢？ 用计算机解决问题即让计算机按照程序执行指令。人们可以使用已有 的程序，例如很多软件。也可以根据需要自己编写程序，例如自己设计的表 情包管理器。 计算机解决问题就是让计算机按照程序执行指令，那如何写出程序 呢？ 比如，最开始提到过的交通信号灯问题，我们也可以用计算
6、机程序模 拟控制信号灯的变化。举一个最简单的过程，编程实现一个“灯”由红色变 绿色的效果。分析利用计算机编程解决该问题的过程，思考和前面交警指挥 交通过程的区别。 说明计算机解决问题的一般过程。 该过程看起来和人类解决问题的过程很相似，只是多了一步编程调试， 但其实为了能够让计算机实现，在设计方案时要注意，方案要能够转化为计 算机可以执行的步骤。 结合“红灯变绿灯”问题，我们一起来看，如何分析问题和设计方案。 在设计过程中问题的描述方式不唯一，可通过数学建模描述，也可以通 过文字、表格和图形等形式描述。 例如，在“红灯变绿灯”问题中，信号灯初始状态为红灯变亮（禁止通 行） ，显示一段时间后，绿
7、灯变亮（准许通行） ，可用下表更清晰地表示。 初始状态初始状态中间状态中间状态终止状态终止状态 红灯变亮红灯持续显示绿灯变亮 在设计方案时一般包括以下环节： 首先，根据需求分析，将求解过程分解为若干个独立的功能，每个功能 指向一个特定的任务，如果分解之后的功能仍比较复杂，可以继续分解，如 右图。 实践练习：请根据学习的内容，结合日常生活中对交通信号灯的观察， 分析信号灯变化的过程，设计一个合理的信号灯。 填写任务单中的内容。 10分 钟 程序 设计 语言 与编 程体 验 对比讲解机器语言、汇编语言和高级语言对比讲解机器语言、汇编语言和高级语言 设计好方案好，就可以进行编程调试了。 编写程序就是
8、利用计算机程序设计语言描述设计好的方案（算法） ，实 现问题求解过程。程序是一组可执行的计算机指令。程序设计语言是编写程 序所使用的的计算机语言。 随着计算机技术的发展，程序设计语言经历了从机器语言、汇编语言 到高级语言的发展历程。 视频介绍机器语言和汇编语言的特点，引出高级语言。对比讲解三类 语言的特点。 通过图示，再次强化计算机解决问题的过程及三种语言的特点。 引出 Python， 介绍 Python 的特点， Python 是荷兰人， Guido van Rossum （吉多范罗苏姆） 在 1989 年圣诞节期间，为了打发无聊的圣诞节而编 写的一个编程语言。具有下述特点： 简洁、易读、易
9、于学习。 应用广泛（做 web 开发，UI 界面开发，游戏开发，网络爬虫， 人工智能，运维工具等等） 。 丰富的第三方库（覆盖了文件、GUI、数据库、文本、网络等大量 内容，许多功能不必从零开始，直接使用第三方库就可以） 。 跨平台（Python 可以运行在 Windows、Mac 和各种 Linux/Unix 系统上） 。 介绍编程环境，Anaconda 指的是一个开源的 Python 发行版本，其包含 了 conda、Python 等 180 多个科学包及其依赖项。Spyder 是 Python(x,y) 的作者为它开发的一个简单的集成开发环境。和其他的 Python 开发环境相 比，它最大的优点就是模仿 MATLAB 的“工作空间”的功能，可以很方便地 观察和修改数组的值。 红绿灯编程实践，体验编程，提升学生兴趣红绿灯编程实践，体验编程，提升学生兴趣 设计好方案后，就可以进行编程调试了，如刚才的红灯变绿灯功能分解 后如下图，再对每一个功能进行编程实现即可。 介绍如何打开及运行程序，说明注释的作用。播放视频。 学生体验：运行资源包中的 Python 程序“红灯变绿灯.py”，阅读程序 代码，参照注释分析程序功能。 分析代码各部分含义。 布置任务： 请根据上述说明， 尝试修改程序， 改变红灯持续显示的时间， 运行程序，观察效果。填写任务单。 2 分 钟 总结 梳理 小结小结
