1、1 常见算法的程序实现常见算法的程序实现 【课程标准课程标准】 掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。 通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，感受算法的效率，掌握程序调试和运 行的方法。 【教学目标教学目标】 通过“票据中模糊数字推断”情境，分析数字推断的过程，理解枚举算法的基本原理。 （计算思维） 通过“判断一个数是不是素数”任务，了解枚举算法求解问题的基本过程，能用流程 图描述该问题求解的算法，能编写程序并调试运行，实现问题求解。 （计算思维） 体验枚举算法的执行效率，认识优化算法的必要性。 （计算思维） 通过与生活实例的结合运用，学会使用枚举算法解决生活中的实
2、际问题，提高信息安 全意识。 （信息社会责任） 【学业要求学业要求】 利用程序设计语言实现简单算法，解决实际问题。 【学情分析】【学情分析】 本节课的授课对象是高中一年级的学生，他们已经具有一定的问题解决和规划设计能力， 而且乐于动手操作，勇于探索。通过前面课程的学习，学生已经理解了算法及其特征，能用流 程图描述问题求解的算法；掌握了 Python 语言的基本知识，能进行简单的程序编写。但是还 缺乏对利用程序解决实际问题过程的系统化梳理，对常用的典型算法（如枚举算法）缺乏深入 的理解。 【教学重点教学重点】 2 理解枚举算法的核心思想和典型特征；能结合实际问题，编写程序实现枚举算法并调试运 行
3、，解决问题。 【教学难点】【教学难点】 感受不同算法的执行效率，体验算法优化在问题解决中的价值。 【教学方法教学方法】 教学方法：讲授法、任务驱动法、对照实验法和合作探究法。 讲授法：通过“票据中模糊数字推断”问题导入，讲授枚举算法的基本原理。 任务驱动法：以“判断一个数是不是素数”为主要任务，引导学生在枚举算法思想的 指导下进行算法分析、程序编写与调试。 对照实验法：运用对照实验法，比较“寻找 1000 以内的所有素数”的两个程序的运行 效率，认识算法优化的重要性。 合作探究法：通过小组合作“密码解密”的任务，体会枚举算法思想在实际生活中的 运用，培养学生的计算思维。 软硬件资源：网络机房、
4、电子白板、教学课件、 希沃白板软件。 【教学过程教学过程】 教学环节教学内容学生活动设计意图 情境导入 引入枚举 算法 教师活动：课堂开始创设情 境，引入票据中模糊数字推断问 题。 张票据上有一个 4 位数字组 成的编号。 甲说： 数字编号的前两位数字 相同，但都不是零；乙说：数字编 观察 思考 以实际生活 场景作为突破 口，引出本节课 的主枚举算法， 激发学生的学习 兴趣 3 号的后两位数字是相同的， 但与前 两位不同；丙说：数字编号是一个 整数的二次方。 试根据以上线索推 断出编号 数字解密 初识枚举 算法 活动 1：分析问题 已知条件：四个数字应是 AABB，其中 A0，A 与 B 不相
5、等， 且 AABB 是一个整数的二次方； 求解目标：票据中的数字； 隐含关系： 要求解的四位数字 编号的票据必须同时满足已知的 所有条件。 教师活动： 引导学生梳理推断 的思路。 师生互动：完成问题的分析。 根据问题引 领， 自主思考 本环节以实 际生活场景作为 突破口，学生通 过体验推断模糊 数 字 的 实 际 问 题，认识枚举算 法，进而总结出 枚举算法的三要 素，突破本节课 的第一个教学重 点枚举算法 设计的基本原理 数字解密 初识枚举 算法 活动 2：设计算法 教师活动： 引导学生进行算法 分析。根据问题分析，只要一一列 举出 4 位数字 AABB 中 A 与 B 的所 有可能组合，保
6、证 AB 且 A0， 再验证二次方根问题， 就可以得到 问题的解。 师生互动：完成算法流程图。 活动 3：梳理归纳 师生互动： 分析该问题解决算 1观察 与思考， 完成 算法流程图， 总结枚举算 法的基本原 本环节以实 际生活场景作为 突破口，学生通 过体验推断模糊 数字的实际问 题，认识枚举算 法，进而总结出 枚举算法的三要 素，突破本节课 的第一个教学重 点一枚举算法设 4 法的核心思想枚举算法。 教师 强调该算法的基本特征：枚举对 象、枚举范围和验证条件。 活动 4：程序实现 教师演示：打开程序文件，分 析对应算法的程序语句。运行程 序， 体会利用计算机程序实现枚举 算法的优势 理。 2
7、观察 程序， 体会用 计算机程序 解决问题的 优势 计的基本原理 素数探究 深窥枚举 算法 探究任务： 判断一个数是不是 素数教师提出任务， 小组合作进行 任务分析，并交流。 （1）已知条件：素数的定义 （只有“1”和它本身两个因数的 数） 。 （2）求解目标：判断这个数 是不是素数。 （3）求解方法：逐一（强调 不遗漏且不重复）判断（验证条 件） 。 活动 1：算法分析理解枚 举算法进行算法流程图分析， 完成 自主探究任务绘制流程图， 理 解枚举算法 完 成 活 动 1 （可以借助 学 案 和 微 课） ，并展示 通过任务驱动， 自主分析枚举算 法的应用，理解 枚举算法的基本 原理，培养计算
8、 思维 师生互动： 师生在黑板上借助 流程图， 共同梳理判断一个数是不 是素数的过程中的三要素： 在确定 通过编写程 序、运行程序、 调试程序三个环 5 枚举对象后， 最重要的是确定枚举 范围和验证条件。 活动 2：编写程序实现枚 举算法 学生根据流程图编写程序， 并 调试运行，得到结果。 （选出一位 同学在电子白板上操作） 教师活动： 利用电子白板对学 生任务进行总结与评价。 活动 3：延伸思考 1000 以内 的素数 查找提出思考问题： 我们已经 成功利用程序实现了判断一个数 是不是素数。如果需要查找 1000 以内的所有素数， 哪位同学能说一 下自己的思路？ 师生交流：这是对 1000
9、个数 的“大”枚举，逐一列举出其中的 每一个数， 判断是否为素数。 所以， 可以将前面判断素数的程序代码 作为这个问题的判断条件。 展示最后完善的流程图， 师生 修改程序，运行求解 1展示 程序。 2思考 问题， 完善流 程图和程序， 展示 节，体会利用计 算机程序实现枚 举算法的全过程 提出问题： 借助计算机的高速 运算能力， 可以利用枚举算法帮助 我们解决这一问题， 比人工查找方 6 实验对比 感受算法 效率 便多。但是，大家有没有想过，如 果数据量太大，计算机会不会 “累”？师生归纳：计算机虽然不 “累” ，但如果数据量太大，会影 响速度，因此需要考虑算法效率。 算法效率指算法执行的时间
10、， 即程序在计算机上运行时所消耗 的时间 思考 回答问题 本环节是突 破本节课的教学 难点：感受不同 算 法 的 执 行 效 率，体验算法优 化在问题解决中 的价值。通过学 生自己的对比实 验，直观地体验 不同的枚举算法 具有不同执行效 率，认识优化算 法的必要性，培 养学生系统化的 计算思维以及创 新能力 展示任务：给出解决“寻找 1000 以内的所有素数”问题的两 种算法的对比程序， 以两个同学为 一组进行关键代码，运行两段程 序，从枚举对象、枚举范围和验证 条件等方面分析哪种算法更好？ 好在哪里？并写出“两种方案比 较”的结果。 展示学生任务完成情况， 并总 结：运行速度更快，效率更高的
11、方 案，其程序缩小了枚举范围，进而 减少了逐一验证的次数， 提高了程 序的运算效率，算法更优化 完 成 对 比实验并认 识到算法效 率的重要性 情感升华 总结枚举 算法 1课堂回顾与总结。 枚举算法思想在生活中解决 问题的适用情况及特点： 运算量大； 求解数量有限； 7 所有的可能情况都符合一 定的规则。 2枚举的应用与延伸。 枚举算法是计算机解决问题 的基本算法， 在生活中有广泛的应 用。例如，有的系统设计 6 位阿拉 伯数字作为密码，6 位数字所有的 排列组合共有 100000 种，这就意 味着最多只需尝试一百万次就可 破解密码， 对计算机来说这是一个 非常小的值。 这就是绝大多数系统 对用户设置密码验证次数限制的 原因，一旦超过限值，用户账户就 会被锁定。 提出问题： 如何保护自己的密 码安全？教师展示保护密码安全 的技术（如指纹验证、图片验证 等） ， 帮助学生建立信息安全意识。 延伸： 思考枚举算法还有哪些 应用 回 顾 学 习过程， 交流 密码设置安 全性问题， 了 解枚举算法 的更多应用， 拓展思路 对枚举算法 的应用进行情感 升华，帮助学生 建立正确的信息 社会责任和信息 保护意识
