第三章 算法基础（3课时）ppt课件（含教案+素材）-新粤教版（2019）《高中信息技术》必修第一册.rar

从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线方案设计报告 一、引言 数据在信息社会中具有重要价值，掌握数据处理的基本方法与技能具有重要意义。随着数据的快速增长，人工方式处理海量数据的效率正变得低下，因此掌握利用计算机和算法更高效地分析和解决问题的方法在计算机科学界的作用日益凸显。二、设计目的 中国桥、中国路、中国车、中国港、中国网，一个个奇迹般建造起来的工程，让人民切切实实感受到生活的便捷、美好和幸福。截至 2017 年 10 月，中国高速公路里程 13.1 万千米，位居世界第一，2020 年将达 15 万千米；高铁里程 2.2万千米，位居世界第一；城市轨道交通 4153 千米，位居世界第一；光缆线路 3041万千米，位居世界第一；世界前 10 的斜拉桥，中国占 7 座；世界前 10 的悬索桥，中国占 6 座；港口吞吐量世界前 10 名中国占 7 席。当从 A 市到 B 市没有直达的交通工具时，人们可以利用铁路公司、汽车客运公司和航空公司公布的信息，设计出最佳的旅行路线。体验计算机解决问题的过程，理解和概述算法的概念与特征，学会运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法，懂得描述程序设计语言产生与发展的过程，了解不同种类程序设计语言的特点。三、需求分析和功能描述1.需求分析 需求由以下三部分构成：（1）体验人工与计算机解决问题的过程。（2）探究计算机解决问题的算法。（3）了解计算机解决问题的程序。2.功能描述 （1）设计从 A 市到 B 市耗时最少旅行路线的问题分析。（2）设计从 A 市到 B 市耗时最少旅行路线的算法。（3）编写求解从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线问题的程序。四、设计工具和方法 利用思维导图工具和“头脑风暴”的方法组建团队、明确任务；采用搜索技术，实施探究。五、设计步骤与过程 1.设计从 A 市到 B 市耗时最少旅行路线的问题分析 我们从铁路公司、各航空公司和汽车客运公司网站得知，直达B 市的交通工具只有火车和汽车两种，出发地有 B1，B2，Bk市（没有 A 市），从 A 市出发到B1，B2，Bk 市的交通工具有飞机、火车和汽车三种，这样从A 市经 B1，B2，Bk 市到 B 市的交通情况如右图所示。由于从 A 市到 B1，B2，Bk市有不同的交通工具，每一种交通工具又有不同的班次，因此从 A 市出发到中转城市 B1，B2，Bk 市就有 M1、M2，Mk 种班次。同样，从中转城市 B1，B2，Bk 市到 B 市也有不同的交通工具，每一种交通工具有不同的班次，因此从中转城市 B1，B2，Bk 市到 B 市就有 N1，N2，Nk 种班次。于是从 A市经 B1，B2，Bk 市到 B 市的交通班车（班机）数共有：S=M1N1+M2N2+MkNk 寻找从A市到B市耗时最少的旅行路线问题就转化为在S种联运班次中找到一种耗时最少的联运班次。这样就需要遍历每一个班次进行比较，人工方式找到能够中转且等待时间和行驶时间最少的班次，工作量极其浩大！假设从 A 市到 B 市的中转城市只有 B1，B2 市，从 A 市经 B1，B2 市到 B 市的交通情况如表 3-2 和表 3-3 所示。于是，从 A 市经 B1 市到 B 市的联运班次有 79=63 班；从 A 市经 B2 市到 B市的联运班次有 129=108 班，合计为 S=63+108=171 班。然后在 171 班次中找到能够中转且等待时间加上行驶时间最少的联运班次，如下图所示。当数据量很大，人工处理效率很低时，我们可以借助计算机，通过编写计算机程序解决问题。在利用计算机解决问题之前，我们首先要分析问题的需求情况、已知条件和需要解决的问题。在从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线问题中，在不知道有多少个中转城市和每个城市有多少班车（或飞机）的情况下，我们可以利用大数据挖掘技术中的爬虫程序（参见配套学习资源包“第三章课本素材程序 3-1”）到铁路网站、各航空公司和汽车客运公司网站获取从 A 市经中转城市 B1，B2，Bk 市到达 B市的交通班次信息，经过数据清洗，形成结构化的数据存储为 Excel 文件。2.设计从 A 市到 B 市耗时最少旅行路线的算法 从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线问题，根据获取的从 A 市到 B 市的中转城市 B1，B2，Bk 的班次，以及各城市各交通班次的发车时间和行驶时间等信息，采用以下的思想找出耗时最少的联运班次问题，即算法如下：（1）分别找出能够中转的从 A 市经 B1，B2，Bk 市到达 B 市的联运班次，并计算所用的时间。（2）分别找到能够中转的从 A 市经 B1，B2，Bk 市到达 B 市的联运班次中耗时最少的联运班次，共 k 条线路。（3）取 k 条线路中耗时最少的联运班次为最佳旅行路线。3.编写求解从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线问题的程序 Python 语言编写从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线问题的算法的程序可参见配套学习资源包“第三章课本素材程序 3-1”。其中，找出能够从 A 市经 Bi（i=1，2，k）市到达 B 市的中转联运班次，并计算所用的时间以及找到耗时最少的联运路线的关键程序段如下。六、设计成果 1.计算机解决问题更高效、更便捷 在现实生活中，我们经常需要对数据进行统计、分析。当数据量不多时，我们可以采用人工方法来处理；然而，当数据量变多时，运用计算机解决问题将是一种更高效、更便捷的方法。在从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线问题中，我们分析并设计了算法和编写了程序之后，可以快速地找出从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线问题的结果，如下图所示。2.算法是计算机解决问题的核心算法是指在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则。通俗地说，算法就是用计算机求解某一问题的方法，是能被机械地执行的动作或指令的有穷集合。描述算法的常用方法有自然语言描述算法、流程图描述算法和伪代码描述算法。3.计算机程序就是指计算机可以识别运行的指令集合计算机程序是指为了得到某种结果而可以由计算机等具有信息处理能力的装置执行的代码化指令序列，或者可被自动转换成代码化指令序列的符号化指令序列或者符号化语句序列。简而言之，计算机程序就是指计算机可以识别运行的指令集合。在用计算机解决问题时，用自然语言、流程图或是伪代码所描述的解决问题的算法都不能被计算机直接执行，还必须将算法按照一定的规则编写成计算机能够识别和运行的程序。而人们编写程序的时候需要遵循的规则就是计算机语言规则。计算机程序设计语言，是指一组用来定义计算机程序的语法规则，通常简称为“编程语言”。它是一种被标准化的交流技巧，用于向计算机发出指令。正确地使用计算机程序设计语言，能让程序员准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下所应执行的命令。七、结语 本章通过“设计从 A 市到 B 市最佳的旅行路线方案”项目，进行自主、协作、探究学习，让同学们体验计算机解决问题的过程，理解和概述算法的概念与特征，学会运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法，懂得描述程序设计语言产生与发展的过程，了解不同种类程序设计语言的特点，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进信息技术学科核心素养达成，完成项目学习目标。粤教版普通高中教科书信息技术 必修1数据与计算数据与计算算法基础3.1 体验计算机解决问题的过程3.2 算法及其描述3.3 计算机程序与程序设计语言第三章同学从真实世界选择自己感兴趣的主题开展项目学习活动做中学、学中创、创中乐项目范例 设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案第三章 算法基础 当从A市到B市没有直达的交通工具时（不考虑水上交通工具），人们可以利用铁路公司、汽车客运公司和航空公司公布的信息，设计出耗时最少的旅行路线。图3-1 中国高铁设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案第三章 算法基础项目范例-设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案根据项目主题，在小组中组织讨论，利用思维导图工具，制订项目范例的学习规划，如图3-2所示。图3-2“设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案”项目学习规划设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案体验人工与计算机解决问题的过程探究计算机解决问题的算法了解计算机解决问题的程序规划进度安排工具与方法预期成果组建团队，明确任务设计方案，探究实施形成作品，开展评价思维导图，”头脑风暴”搜索技术数据建模方法可视化设计报告表3-1“设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案”项目学习探究活动究根据项目学习规划的安排，通过调查、案例分析、文献阅读和网上资料搜索，开展“设计从A市到B市耗时最少的旅行线路方案”项目学习探究活动，如表3-1所示：探究活动学习内容知识技能体验人工与计算机解决问题的过程设计从A市到B市耗时最少旅行路线问题分析。人工解决问题的过程。体验计算机解决问题的个过程。计算机解决问题的过程。探究计算机解决问题的算法设计从A市到B市耗时最少旅行路线的算法。算法的概念与特征。理解和概述算法的概念与特征。运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。算法描述方法。了解计算机解决问题的程序编写求解从A市到B市耗时最少旅行路线问题的程序。计算机程序。描述程序是基语言产生与发展的过程。了解不同种类程序设计语言的特点。程序设计语言的产生与发展。第三章 算法基础项目范例-设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案实施项目学习各项探究活动，进一步设计耗时最少的旅行路线。在小组开展项目范例学习过程中，利用思维导图工具梳理小组成员在“头脑风暴”活动中的观点，建立观点结构图，运用多媒体创作工具（如演示文稿、在线编辑工具等），综合加工和表达，形成项目范例可视化学习成果，并通过各种分享平台发布，共享创造，分享快乐。图3-3“从A市到B市耗时最少的旅行路线方案”可视化报告截图第三章 算法基础项目范例-设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案图3-3“从A市到B市耗时最少的旅行路线方案”可视化报告第三章 算法基础项目范例-设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案根据“项目活动评价表”，对项目范例的学习过程和学习成果在小组或班级上进行交流，开展项目学习活动评价。第三章 算法基础项目范例-设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案同学从真实世界中选择自己感兴趣的主题开展项目学习活动做中学、学中创、创中乐第三章 算法 基础同学们以36人组成一个小组，围绕本章项目学习活动的大主题“设计从A市到B市的最优旅行路线方案”，根据自己感兴趣的问题，小组头脑风暴后确定项目选题，以小组为单位，填写项目学习活动记录表“项目选题”栏目。项目选题教材参考选题1.设计从A 市到B 市耗时最少的旅行路线方案；2.设计从A 市到B 市交通费最少的旅行路线方案；3.设计从A 市到B 市路程最短的旅行路线方案；4.在不超预算的情况下，设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案；5.自拟.项目范例-设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案第三章 算法 基础小组依照项目范例（教科书P41图3-2），结合本组选题，制订本组项目规划方案，填写项目学习活动记录表“项目规划”栏目。项目规划编号问题内容工具与方法项目规划（思维导图）工具与方法：头脑风暴、思维导图、探究学习等。项目范例-设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案第三章 算法 基础编号问题内容工具与方法1用计算机求解最少耗时旅行路径问题的过程是怎样的？实践研究法2求解最少耗时旅行的算法如何设计？怎样去描述这个算法？文献查询实践研究法3计算机程序怎样运行，程序语言有哪些？网上信息查询文献查阅项目规划（思维导图）工具与方法：网上期刊、文献查阅、实践研究等。小组依照项目范例，结合本组选题，制订本组项目规划方案，填写项目学习活动记录表“项目规划”栏目。方案交流项目范例-设计从A市到B市耗时最少的旅行路线方案体验计算机解决问题的过程 在现实生活中，我们经常需要对数据进行统计、分析。当数据量不多时，我们可以采用人工方法来处理；然而，当数据量变多时，我们运用计算机来解决问题将是一种更高效、更便捷的方案。第三章 算法 基础3.1.1人工解决问题的过程问题：找出从A市经B1市到B市耗时最少的旅行路线。AB1BM1M7N1N93.1体验计算机解决问题的过程第三章 算法 基础体验人工解决问题探究活动体验分析题解决步骤：1用穷举法列出从A市经B1市的各班次的耗时，及相应可中转的B1市到B市的各班次的等待时长及行程耗时；2算出各组合的总耗时；3找到耗时最少的路线。从A到B1编号出发时间到达时间耗时从B1到B编号出发时间到达时间耗时飞机M109:00 12:003飞机无无无无M212:00 14:30 2.5M316:00 18:002火车M408:00 20:0012火车N109:00 10:30 1.5M510:00 20:0010N211:00 12:18 1.3M612:00 21:36 9.6N315:00 16:001M713:00 22:36 9.6N418:00 20:002汽车无无无无汽车N508:00 09:48 1.8N609:00 11:002N713:00 15:12 2.2N815:00 17:12 2.2N918:00 19:42 1.7表3-1-1 从A市经B1市到B市的交通情况3.1体验计算机解决问题的过程体验人工解决问题探究活动体验从A市经B1市到B市的交通情况分析结果表3-1-2 从A市经B1市到B市可组合班次情况从A到B1班次编号耗时从B1到B可中转班次总耗时编号耗时等待时长M13N3137N42611N72.216.2N82.238.2N91.7610.7M22.5N310.54N423.58N82.20.55.2N91.73.57.7第三章 算法 基础3.1体验计算机解决问题的过程探究活动事实上，从A市到B市中转的城市有k个，且分别有不同的交通工具及班次：组合班次有S=M1 N1+M2 N2+Mk Nk分析AB1BkB当数据量很大，人工处理效率很低时，我们可以借助计算机工具，通过编制计算机程序来解决问题。第三章 算法 基础3.1体验计算机解决问题的过程探究活动编制计算机程序解决问题需要经历哪些过程？请参考书本P46-47页了解。问题计算机解决问题的过程第三章 算法 基础3.1.2计算机解决问题的过程分析分析问题设计算法算法编写程序写程序调试运行程序运行程序完成项目活动记录表中 活动1 知识技能 表里的相关内容。项目实施3.1体验计算机解决问题的过程计算机解决问题的过程，程序代码分析探究活动第三章 算法 基础讨论解决问题的步骤（算法）程序代码（部分）（1）分别算出从A市到B1，B2，Bk市的班次所用的时间；foriinrange(1,rs1):t14=table_1.cell(i,4).valuet12=t14-table_1.cell(i,2).value（2）找到能够中转到达B市的班次路线件k条，并计算出总耗时；forjinrange(1,rs2):t22=table_2.cell(j,2).value ift14-t22=1/24:m1=t12+(t22-t14)+(table_2.cell(j,4).value-t22)（3）找出K条线路中耗时最少的班次组合为最佳旅行路线 ifmm1:m=m1 r1=ir2=j3.1体验计算机解决问题的过程体验用计算机解程序求解耗时最少旅行路线方案探究活动第三章 算法 基础体验步骤1：启动PythonIDLE集成开发环境步骤2：执行“file”菜单中的“open”命令，选择打开程序“从A市到B市耗时最少的旅行路线问题的程序”（教材学习资源包“第三章课本素材程序3-1”）步骤3：执行“run”菜单中的“run module”命令步骤4：观察程序运行结果3.1体验计算机解决问题的过程人工求解与计算机求解问题的方式的异同探究活动第三章 算法 基础讨论求解问题的方式相同点不同点人工求解问题用计算机求解问题完成项目活动记录表“3.1体验计算机解决问题的过程”人工解决与计算机解决问题方式的异同讨论记录“讨论项目实施3.1体验计算机解决问题的过程人工求解与计算机求解问题的方式的异同探究活动第三章 算法 基础讨论求解问题的方式相同点不同点人工求解问题分析问题、设计算法、得出结果、验算结果每次只能对特定的问题进行解答，运算速度慢，不需要借助计算机工具。用计算机求解问题编写程序、调试程序、运行速度快，通用性强。3.1体验计算机解决问题的过程第三章 算法 基础课堂小结：u计算机解决问题的过程：1分析问题；2确定算法；3编写程序；4调试程序。u人工处理问题效率非常低时，这时就需要通过计算机来解决，而计算机解决问题本质上就是计算机程序解决问题，我们用WORD文字处理工具处理文本，而WORD文字处理工具实质就是程序，但当我们的问题非常特殊，没有现成的计算机工具可以使用时，我们就需要编写程序来解决特定的问题。项目实施完成项目活动记录表“3.1体验计算机解决问题的过程”小组项目成果（学习小结）；3.1体验计算机解决问题的过程算法及其描述算法是对解题过程的精确描述，且需要使用某种方法将其表示出来。第三章 算法 基础3.2.1算法问题：学期结束时，老师打算花50块钱购买一些笔记本奖励表现优秀的同学，请班长小明帮忙，小明决定买三种单价分别为6元、5元、4元的笔记本，请问可以买多少本？讨论3.2算法及其描述买笔记本问题转化为求解方程：6x+5y+4z=50的正整数解探究活动第三章 算法 基础分析方案方案xyz合合计114611218110322711426210534310642410762193.2算法及其描述第三章 算法 基础学习教材“3.2.1算法”，完成项目活动记录表“3.2算法及其描述”知识技能”算法的定义“、”算法的特征“。项目实施认识算法：u算法是指在有限步骤内求解某一问题所使用的一组定义明确的规则。通俗地说，算法就是用计算机求解某一问题的方法，是能被机械地执行的动作或指令的有穷集合。u算法的特征：有穷性、确定性、数据输入、数据输出、可行性。3.2算法及其描述1用自然语言描述算法 用自然语言描述算法，就是用人们日常所用的语言，如：汉语、英语等来描述算法。第三章 算法 基础3.2.2算法的描述t=0；x=1；y=1；z=1；如果满足式子6x+5y+4z=50，则购买的方案数加1（即t=t+1），并输出这种购买方案（即输出t、x、y、z的值）。z=z+1；如果z=12则转，否则继续；y=y+1；如果y=10则转，否则继续；x=x+1；k如果xn)；计算m除以n所得的余数r；m=n,n=r；若r0,则m,n的最大公约数等于m；否则转到步骤；输出最大公约数m；结束。m=input(m=)n=input(n=)if m n:m,n=n,mr=1while r!=0:r=m%n m=n n=rprint m3.2算法及其描述请各项目学习小组对本小组所选的项目主题的问题解决设计一种算法，分别用自然语言和流程图的方法将算法表示出来并展评。（完成项目活动记录表活动2：“算法及其描述”小组项目成果“设计项目问题的算法”）项目实施第三章 算法 基础3.2算法及其描述课堂小结：u算法是程序设计的核心，是程序设计的灵魂。算法的好坏，直接影响着程序的通用性和有效性，影响着问题解决的效率。恰当的算法描述更有利于编写程序。u要点：算法描述要完整，步骤要清晰，符合算法的特征，有效解决项目的关键问题。第三章 算法 基础3.2算法及其描述计算机程序与程序设计语言探究活动第三章 算法 基础各小组交流什么是计算机程序语言。围绕交流的问题展开“头脑风暴”活动，确定认识计算机程序需要解决的问题和知识，参考表3-6：问题信息的信息的获取取过程程选择信息来源确定信息获取方法评价信息分工及时间安排认知程度（认识/了解/描述/掌握）问题1：什么是计算机程序？问题2：程序设计语言有哪些？问题3：问题4：3.3计算机程序与程序设计语言探究活动实践2019年7月20日IEEE Spectrum 发布了第四届顶级编程语言交互排行榜前十位的高级语言依次分别是：Python、C、Java、C+、C#、R、JavaScript、PHP、Go、Assembly，请小组分工合作，通过网络搜索，分别找出它们诞生的时间，并完成时间线的制作。第三章 算法 基础3.3计算机程序与程序设计语言探究活动实践2019年7月20日IEEE Spectrum 发布了第四届顶级编程语言交互排行榜前十位的高级语言依次分别是：Python、C、Java、C+、C#、R、JavaScript、PHP、Go、Assembly，请小组分工合作，通过网络搜索，分别找出它们诞生的时间，并完成时间线的制作。第三章 算法 基础Python（1991年）、C（1972年）、Java（1995年）、C+（1983年）、C#（2000年）、R（1995年）、JavaScript（1992年）、PHP（1994）、Go（2007年）、Assembly（1951年）3.3计算机程序与程序设计语言 1计算机程序在计算机软件保护条例中这样定义计算机的“程序”：指为了得到某种结果而可以由计算机等具有信息处理能力的装置执行的代码化指令序列，或者可被自动转换成代码化指令序列的符号化指令序列或者符号化语句序列。简而言之，计算机程序就是指计算机可以识别运行的指令集合。第三章 算法 基础3.3.1计算机程序 2计算机程序运行运算器（内）存储器控制器输入设备输出设备数据流控制流程序数据请求信号响应信号反馈信号操作指令响应信号请求信号取数存数地址指令3.3计算机程序与程序设计语言 1计算机程序设计语言 计算机程序设计语言是指一组用来定义计算机程序的语法规则。第三章 算法 基础3.3.2计算机程序设计语言2计算机程序设计语言的发展（1）机器语言：是由“0”和“1”这样的二进制代码指令组来表示。每一条机器指令包含两个主要部分：操作（指出计算机应做什么）和被操作的对象（指出处理的数据或它的地址），计算机能直接识别和执行。（2）汇编语言：使用了一种类似英文缩略词且带有助记性符号的语言，来替代一个特定的指令的二进制串，每条指令都和一条机器指令相对应。需要一个专门的语言翻译器，负责将程序中的每条语句都翻译成用二进制数表示的机器语言。（3）高级语言：接近于数学语言或人的自然语言，并且不再过度地倚赖某种特定的机器或环境，必须经过翻译器将其翻译成机器语言。3.3计算机程序与程序设计语言探究活动实践完成项目活动记录表活动3：“程序与程序设计语言”，表3-3-2：”三代计算机语言的优势与不足”。第三章 算法 基础语言类型 是否翻译（编译）优势不足一机器语言二汇编语言三高级语言3.3计算机程序与程序设计语言探究活动实践三代计算机语言的优势与不足第三章 算法 基础语言类型 是否翻译（编译）优势不足一机器语言否能被计算机接受和执行，运算效率最高。程序难以理解，程序设计任务繁重，移植性差。二汇编语言是针对计算机特定硬件而编制的汇编语言程序，比机器语言易于理解，效率仍十分高。不能被计算机直接运行，移植性不好。三高级语言是接近于数学语言或人的自然语言，易于理解，移植性好。不能被计算机直接运行。3.3计算机程序与程序设计语言探究活动小组内展开交流活动，用图示法表述：算法、程序、程序设计、程序设计语言之间的关系，并展评。完成项目活动记录表活动3“程序与程序设计语言”中的“（3）交流”。第三章 算法 基础交流程序设计算法程序程序设计语言算法、程序、程序设计、程序设计语言关系3.3计算机程序与程序设计语言探究活动分别运行两段求两个大整数的最大公约数的程序，对比分析后，归纳：一个高质量的程序，应具备哪些条件？完成项目活动记录表活动3“程序与程序设计语言”中的“（4）实践归纳”。第三章 算法 基础体验#gongyueshu1.pya=input(a=)b=input(b=)if a b:a,b=b,ar=1while r!=0:r=a%b a=b b=rprint a#gongyueshu2.pym=9147485n=5147480for i in range(n,1,-1):if(m%i=0)and(n%i=0):print i break 高质量程序应具备以下条件：1便于检查、修正、移植和维护。2程序具有良好的结构，逻辑清晰、可读性强。3结果必须正确，且在精度和其他各方面均满足要求。4程序运行时间尽可能短，同时尽可能合理地使用内存。3.3计算机程序与程序设计语言探究活动完成项目活动记录表活动3“程序与程序设计语言”探究、实施、成果展示活动中的“（5）拓展”表3-3-4，通过网络搜索相关知识，了解高级语言的编译过程和解释过程各有什么优势和不足。第三章 算法 基础交流语言种类优势不足编译型语言程序执行速度快，程序执行效率高，同等条件下对系统要求较低。跨平台性差些。解释型语言不同系统平台间的兼容性高。程序执行效率比较低。3.3计算机程序与程序设计语言项目实施讨论 请各项目学习小组根据确定的项目主题及设计好的解决问题的算法，依据所学知识，讨论并选择实现该算法的比较合适的程序语言。完成项目活动记录表活动3“程序与程序设计语言”探究、实施、成果展示活动中的“（6）决策”第三章 算法 基础3.3计算机程序与程序设计语言小结第三章 算法 基础活动评价“综合得分”为：“学生互评”为30+“学生自评”为30 +“教师评”为40第三章 算法 基础项目及分值项目及分值评分标准与分值评分标准与分值得分得分自评自评互评互评作品选题20准确把握项目学习的意义和目的。5 选题切合实际、符合科学。5 选题有应用价值、创新价值。5 选题适宜解决、可行性高。5 规划与分析15准确分析设计的目的。5 准确分析方案的需求。5 准确描述方案的功能。5 工具与方法10合理使用数字化工具及资源。5 围绕项目进行自主、协作学习。5 步骤与过程30能完整经历计算机解决问题的过程10 运用流程图描述算法10 通过探讨和网络检索了解计算机程序和计算机语言10 成果与报告15明确问题，设计出最优线路选择的合适算法10 能运用三种常用方法之一描述项目问题的算法流程10 报告内容完整，结构清晰，排版美观。5 合计得分100 1/16第三章 算法基础第三章 算法基础教学设计教学设计一、项目简介一、项目简介项目主题项目主题设计从 A 市到 B 市最优旅行路线方案项目背景项目背景目前，中国的桥、路、车、港口、网络规模都做得了世界第一，一个个奇迹般的工程，让人民切实感受到生活的便捷、美好和幸福。当从 A 市到 B 市没有直达的交通工具时（不考虑水上交通工具），人们可以利用铁路公司、汽车客运公司和航空公司公布的信息，设计出最优的旅行路线。为了获得高效的交通出行安排，人们根据需求设计好不同阶段的交通工具使用方案，方案中会设计到多条不同方式不同时间的交通工具的排列组合，编写程序来找出哪种方案最佳，比用人工寻找效率更高。在运用计算机解决实际问题的过程中，需要先分析问题，设计解决问题的方法和策略，运用具体的算法。需要了解程序相关的知识，包括计算机语言、计算机程序、解决问题的算法等。对应教材对应教材广东教育出版社普通高中教科书信息技术必修 1数据与计算第三章课时安排课时安排3 课时二、课程标准及目标分析二、课程标准及目标分析（一）课程标准及教材分析（一）课程标准及教材分析1.本章对应课标的内容要求本章对应课标的内容要求从生活实例出发，概述算法的概念与特征，运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法。2.本章对应的学业要求本章对应的学业要求A-3：掌握数字化学习的方法。（信息意识、数字化学习与创新）A-4：能根据需要选用合适的数字化工具开展学习。（信息意识、数字化学习与创新）A-6：能够利用软件工具或平台对数据进行整理、组织、计算与呈现。（信息社会责任、计算思维）A-8：在数据分析的基础上，完成分析报告。（信息社会责任、计算思维）A-9：依据解决问题的需要，设计和表示简单算法。（计算思维）3.本章的地位和作用本章的地位和作用本章是数据与计算的第三章，也是学习第四章、选择性必修模块数据管理与分析、选修模块算法初步的基础知识与技能准备。本章以培养信息素养为目标，以知识技能为载体，以项目学习活动为途径，开展自主、协作、探究学习，让学生理解算法的概念与特征，能够运用算法描述和三种基本控制结构合理表示算法。2/16（二）学科核心素养（二）学科核心素养信息意识信息意识：针对特定的信息问题，自觉、主动地比较不同的信息源，能描述数据与信息的关系，确定合适的信息获取策略。根据不同受众的特征，能选择恰当的方式进行有效的交流。依据特定任务需求，甄别不同信息获取方法的优劣，并能利用适当途径甄别信息。主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。计算思维计算思维：针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题。能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题。运用基本算法设计解决问题的方案。数字化学习与创新数字化学习与创新：针对特定的学习任务，运用一定的数字化学习策略管理学习过程与资源，完成任务，创作作品。在网络学习空间中开展协作学习，建构知识。信息社会责任信息社会责任：在信息交流或合作中，尊重不同的信息文化，积极、主动地融入信息社会中。（三）目标分析（三）目标分析1.项目目标项目目标本章通过“设计从 A 市到 B 市最佳的旅行路线方案”项目，组织学生进行自主、协作、探究学习，让学生体验计算机解决问题的过程，理解和概述算法的概念与特征，能够运用恰当的描述方法和控制结构表示简单算法，懂得描述程序设计语言产生与发展的过程，了解不同种类程序设计语言的特点，从而将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进本章对应课标的学科核心素养达成，完成项目学习目标。2.学业目标学业目标（1）针对特定的信息问题，自觉、主动地比较不同的信息源，能描述数据与信息的关系，确定合适的信息获取策略。（信息意识 1）（2）根据不同受众的特征，能选择恰当的方式进行有效的交流。（信息意识 1）（3）依据特定任务需求，甄别不同信息获取方法的优劣，并能利用适当途径甄别信息。（信息意识 1）（4）主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。（信息意识 1）（5）针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题。（计算思维 1）（6）能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题。（计算思维1）（7）运用基本算法设计解决问题的方案。（计算思维 1）（8）针对特定的学习任务，运用一定的数字化学习策略管理学习过程与资源，完成任务，创作作品。（数字化学习与创新 1）（9）在网络学习空间中开展协作学习，建构知识。（数字化学习与创新 1）（10）在信息交流或合作中，尊重不同的信息文化，积极、主动地融入信息社会中。（信息社会责任 1）重点：重点：（1）计算机解决问题的过程。3/16（2）算法的特征与描述方法。（3）程序设计语言的产生与发展。难点：难点：（1）计算机解决问题的过程。（2）算法的描述方法。三、学情分析三、学情分析学生经过前面两章的学习，对项目式学习的过程和方法有所了解，具有一定的数字化学习能力、一定的信息加工处理能力和数据分析处理能力。然而，对于编写计算机程序解决问题的相关知识了解不多，大部分同学处于零起点状态。结合新课程内容标准，在教学中要紧紧围绕学科核心素养，以项目方式整合课堂教学，重构教学组织方式，充份利用教材和数字化环境、资源，引导学生在数字化学习的过程中，领悟数字化环境对个人发展的影响，养成终身学习的习惯。四、教学方法和策略四、教学方法和策略创设基于生活需求的活动情境，组织学生在分析和解决问题的过程中探究编制计算机程序解决问题的过程和方法，通过小组项目的自主、协作、探究学习，完成算法、计算机语言和程序设计相关知识的了解。五、资源列表五、资源列表资源名称资源名称清单及描述清单及描述形式（类型）形式（类型）来源来源课件第三章 算法基础（课件）演示文稿教师制作微课本章课程介绍本章项目范例Python 的安装与调试算法的常用描述方法程序的三种基本结构计算机程序运行原理语言的编译与解释微课视频教师制作软件工具Python3.*软件Python 官方网站 4/16六、学习活动流程六、学习活动流程七、学习活动设计七、学习活动设计范例学习范例学习项目主题项目主题设计从 A 市到 B 市耗时最少旅行路线方案项目背景项目背景当从 A 市到 B 市没有直达的交通工具时，人们可以利用铁路公司、汽车客运公司和航空公司公布的信息，设计出耗时最少的旅行路线，在运用计算机解决最优路线的过程中，最重要的是算法以及用计算机语言实现的计算机程序。项目目标 项目目标 通过项目的完成，体验计算机解决问题的过程，了解算法的概念与特征，并能运用不同的方法描述算法过程，了解计算机程序和计算机语言的产生与发展，能设计解决问题的算法并描述其算法过程，从而实现项目学习目标。工具和方法工具和方法利用思维导图工具和“头脑风暴”的方法组建团队、明确任务；利用搜索技术了解相关知识，通过数学建模方法分析问题设计算法，实施探究。实施过程实施过程（1）明确项目问题;（2）规划设计：制订项目学习的学习规划;（3）探究活动与项目实施：通过探究活动了解计算机解决问题的过程、算法和算法的描述、计算机程序与程序设计语言，设计问题的算法并运用适当的方法描述算法流程;（4）作品制作：找到从 A 市到 B 市的最优旅行路线;5/16（5）成果交流;（6）活动评价。成果成果从 A 市到 B 市耗时最少的旅行路线方案可视化报告项目选题项目选题教师活动教师活动提供更多的选题，并参与到小组的选题讨论中。学生活动学生活动根据教材选题、教师提供的附加选题或自拟，小组头脑风暴后确定项目选题，以小组为单位，填写项目学习活动记录表“项目选题”栏目。项目规划项目规划教师活动教师活动强调项目目标及学习目标，引导学生分析项目问题，指导小组完成项目规划，组织开展方案交流。学生活动学生活动小组依照项目范例，结合本组选题，利用思维导图制订本组项目规划方案，填写项目学习活动记录表“项目规划”栏目。探究活动探究活动项目实施项目实施活动 1：结合本组选题，通过学习和交流，体验计算机解决问题的过程。活动 1：结合本组选题，通过学习和交流，体验计算机解决问题的过程。教师活动教师活动以项目范例为例，引导学生对项目问题进行分析和思考，探讨寻找最优路线的方法，引导学生通过课程提供的教学资源（包括样例数据和范例程序）体验计算机解决问题的过程。学生活动学生活动通过学习，对小组项目问题进行分析和思考，了解计算机解决问题的过程，通过课程教学资源体验用计算机程序求解最少耗时旅行路线的方案，填写项目学习活动记录表“探究活动 项目实施”栏目中的“活动 1”的内容。活动 2：通过观察、学习和实践尝试，了解算法及其描述方法，完成小组项目问题的算法设计及其描述活动 2：通过观察、学习和实践尝试，了解算法及其描述方法，完成小组项目问题的算法设计及其描述教师活动教师活动引导学生观察和分析课本中数学方程解的算法步骤，了解算法的概念，引导学生分组研究和交流三种常用算法描述方法，提供学习资源，并指导学生用流程图描述出欧几里得算法流程，引导学生完成相应项目问题的算法设计和描述。学生活动学生活动 6/16分析、学习算法概念及算法描述方法，探究用流程图描述欧几里得算法，小组讨论完成项目问题的算法设计，并使用适合的方法将算法流程描述出来。同时填写项目学习活动记录表“探究活动 项目实施”栏目中的“活动 2”的内容。活动 3：通过讨论、学习、网上检索了解计算机程序和程序设计语言，尝试下载、安装和运行相应的程序设计软件。活动 3：通过讨论、学习、网上检索了解计算机程序和程序设计语言，尝试下载、安装和运行相应的程序设计软件。教师活动教师活动引导学生讨论、网上检索认识计算机程序，了解程序设计语言，提供学习资源和程序设计软件，并指导学生安装和运行程序设计软件。学生活动学生活动通过讨论确定认识计算机程序的问题，通过学习和网上检索了解什么是计算机程序，计算机程序设计语言的发展历程，