（新教材）2021新人教中图版高中信息技术必修1 数据与计算 教案(全册一套打包).zip

1 程序设计基本知识程序设计基本知识 【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。 【教学目标教学目标】 掌握 Python 语言中 for 语句的语法规范，能根据实际问题，编写正确的 for 语句实 现循环结构。 （计算思维） 能综合应用三种结构解决项目问题，体会循序渐进、逐步完善的程序设计思想方法， 培养学生使用计算机解决问题的能力。 （计算思维） 通过解决项目问题，掌握用计算机解决问题的基本方法，并能迁移到其他问题的解决 之中，感受计算机编程的魅力。 （计算思维、信息社会责任） 【学业要求学业要求】 掌握一种程序设计语言的基本知识，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】 经过前面的学习，学生已经掌握了 Python 语言的基本知识和程序设计的三种基本结构， 能用流程图描述算法，用 f 语句实现选择结构，用 while 语句实现循环结构，并编写程序解 决简单问题，积累了用计算机编程解决现实问题的初步经验。 有些学生在平时生活中有使用“自助式人行过街红绿灯”的经验，了解路口红绿灯变化 的过程。考虑到学生个体之间的差异，本节课为基础较差的同学提供了不同任务的程序半成 品来辅助学习。 【教学重点教学重点】 掌握 for 循环语句的基本语法及其应用特点，综合使用三种结构解决问题。 2 【教学难点教学难点】 能根据真实项目情境和问题解决需求，设计并完善算法，综合使用三种结构解决实际问 题。 【教学方法教学方法】 教学方法：项目学习（项目分析、项目实现、项目完善串联课堂教学） ；问题导学（以问 题引领学生探究） 。 本课由 for 循环的学习引入“自助式人行过街红绿灯”项目主题，由于项目程序的编写 难度较大，如果以教师讲授的方式为主，很难吸引学生。反之，采用项目学习和问题导学， 可以帮助学生循序渐进地逐步完善项目程序，在迭代开发过程中既完成任务，又能很好地培 养学生的计算思维。 软硬件资源：电子白板、Python 编程环境、教学课件、微课、任务程序半成品。 【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 1展示上节课个别学生编写的 “倒计时 15s” 的程序，分析程序出现的问题： 缩进不统一；忘记使用冒号；循环 变量值不变导致死循环厖 2结合流程图，回顾循环结构 的特点以及 while 语句的循环实现。 提问：循环条件是什么？循环体是 什么？ 3引出新知识：循环结构除了 可以用 while 语句实现，还可以用 分析问题 回答问题 通过问 题程序的分 析，帮助学 生回顾上节 课的知识以 及编程中需 要注意的问 题，同时建 立已知和新 知识之间的 联系 3 for 语句实现 1阅读教科书中提供的程序代 码，分析 for 语句中的循环结构三 要素：循环初值、终止条件以及循 环体。 2教师讲解。 （1）for 语句的基本格式： for 循环变量 in 序列： 语句块 （2）for 语句特点：每次从序 列中取出一个元素赋值给循环变量， 当依次访问完序列中所有元素后， 循环结束。因此，循环初值为序列 中的第一个元素值，终止条件是序 列中是否还有元素，循环体为重复 处理的语句块 阅读教科书 思考问题 聆听讲解 培养学 生主动学习 的能力 学习新知识 3程序查错，认识函数 range0 的功能。教师提供用 for 语句实现 “倒计时 15s”的问题程序（函数 range0 的初始值、终止值和步长设 置有问题） ，学生进行程序修改。 4汇报修改结果，归纳 for 语 句功能：通过遍历的方法，能够实 现指定次数的循环 阅读教科书 修改程序 交流展示 反思归纳 培养学 生发现问题、 解决问题的 能力 4 回归项 目，分析算 法的程序实 现 1归纳梳理，回归项目。 （1）提出问题：我们已经学习 了三种程序设计结构，它们各自有 哪些特点？适合解决什么样的问题？ （2）教师用课件展示三种程序 设计结构的思维导图。 （3）回归项目问题：实际上， 许多问题的解决不能靠单一程序结 构实现，例如真实的“自助式人行 过街红绿灯”既要有红灯变绿灯的 过程，又要将倒计时同步显示，所 以接下来我们将综合应用前面所学 的程序设计基础知识进行项目的实 现。 2展示学生前面绘制的项目任 务流程图，师生共同分析其中的关 键过程，确定所需用的程序语句： 按钮是否被单击，决定着后面信号 灯的变化，该过程为选择结构，可 用 if 语句实现；而倒计时的显示则 为典型的循环结构，可用 for 语句 或 while 语句实现。 3教师提供微课，学生自学导 入 sinomaps 模块，围绕算法设计进 行项目功能的初步实现（完成本书 配套光盘中的项目程序版本 1） 。 反思梳理 回答问题 思考交流 本环节 首先通过梳 理程序设计 三种结构以 及分析项目 流程图，既 强化了知识 的系统建构， 又为项目程 序编写奠定 了基础。接 着借助微课 等学习支架， 有效指导学 生完成项目 程序。然后 通过典型问 题分析，帮 助学生学会 发现程序问 题，通过同 伴互助，共 同解决问题， 提高项目程 序的完成度 5 4展示学生程序编写中遇到的 典型问题，强调：变量名书写要正 确，Python 语言中区别大小写；红 灯倒计时与绿灯倒计时算法相同， 可以复制相应代码并简单修改；注 意语句的缩进和冒号不能省略。 5学生再次完善程序，同伴互 助，保证项目程序版本 1 的完成 观看微课 分析问题 编程实现 修改程序 调试运行 同伴互助 完成任务 问题引导 项目完善 1提出问题：现在，我们初步 实现了“自助式人行过街红绿灯” 的程序，同学们感觉它与实际马路 上的红绿灯相比，还有哪些需要完 善的地方？还应该增加哪些功能？ （1）提示：在绿灯变为红灯之 前增加 3s 的黄色警示灯，以提示行 人。 （2）完善程序，完成本书配套 光盘中的项目程序版本 2：使用选择 思考问题 交流讨论 回答问题 让学生 发现问题、 解决问题， 体会项目开 发的过程， 增强用计算 机解决问题 的能力 6 结构，实现加入黄色警示灯的功能 （要求编程基础较好的同学在版本 1 的基础上加入代码实现功能，基础 较差同学可以在教师提供的版本 2 半成品基础上完成） 。 2展示程序，提出进一步思考 的问题。思考：如果行人甲按下按 钮，在绿灯倒计时结束时刚过完马 路，而行人乙此时恰好按下按钮也 请求过马路，那么，程序是否应该 响应行人乙的请求？为什么？ 3师生交流分析：应该给按钮 增加一个使用周期。 4继续追问：如何实现这个暂 停的周期？假设暂停周期为 5s，也 就是在程序中增加一个 5s 暂停，这 个“暂停”功能语句放在哪里合适 呢？如何进行程序实现？ 5继续完成本书配套光盘中的 项目程序版本 3，加入按钮使用周期 （要求编程基础较好的同学在版本 2 基础上加入代码实现功能，基础较 差同学可以在教师提供的版本 3 半 成品基础上完成） 分享观点 得出结论 思考问题 7 明确任务 继续完善项目 程序版本 3 展示交流 归纳总结 1展示学生程序，讨论更多完 善需求。 2总结本课知识for 语句的 特点，理解程序设计的三种结构特 点；认识到问题的解决不可能一蹴 而就，需要不断发现问题，循序渐 进，迭代完善 展示作品 交流评价 归纳梳理 内化方法 通过展 示交流，为 后续项目完 善做好铺垫； 通过总结归 纳，帮助学 生建构知识 结构，能系 统化地理解 算法与程序 的关系以及 程序设计三 种结构的特 点 1 数据、信息与知识数据、信息与知识 【课程标准课程标准】 理解数据、信息与知识的相互关系，认识数据对人们日常生活的影响。 针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。 【教学目标教学目标】 在案例分析过程中理解数据、信息与知识的相互关系。 （信息意识） 学会对日常学习和生活中的信息进行提炼和归纳，获得实践中解决问题的观点、经验 和技能。 （计算思维） 学会运用数字化工具（思维导图）表达思想，建构知识。 （数字化学习与创新） 在项目活动中增强信息意识与认知能力，具有积极的学习态度和负责的行动能力，更 好地适应社会生活。 （信息意识、信息社会责任） 【学业要求学业要求】 学生能够描述数据与信息的特征；掌握数字化学习的方法，能根据需要选用合适的数字 化工具开展学习。 【学情分析学情分析】 本节通过实例分析，引导学生领会数据、信息与知识之间的关系，并学会使用知识管理 工具思维导图来管理知识。 手工绘制思维导图对于有的学生并不陌生，但对于高一年级学生来说，使用软件制作思 维导图是一个新的方法。高中学生有一定的信息技术操作基础，具备较强的思维能力，能迁 移技能进行新工具的自主探究学习。因此，在设计如何学习思维导图工具时.教师可以让学生 在自主探究中完成，使学生在项目学习活动中通过学习、交流、合作和创新，体验项目学习 的成就感。 2 【教学重点教学重点】 理解知识，学会运用数字化工具（思维导图）管理知识。 【教学难点教学难点】 能从信息中准确地提炼和归纳出知识，获得实践中解决问题的观点、经验和技能。 【教学方法教学方法】 项目教学法、诱思导学法、实例分析法。 学法指导：研究性学习法、协作学习法。 教学策略：本课通过案例分析、师生交流逐步建构完成“理解数据、信息与知识之间的 关系”这部分内容的学习；通过教师引导、学生自主探究学习微课，学生初步掌握用数字化 学习工具（思维导图）管理知识的方法；开展项目学习，对学到的知识综合运用，即采集学 生真实的体质数据并将其作为活动素材，引导学生学会提炼相关信息，展开讨论，用思维导 图呈现学习成果。整节课遵循学生的认知规律，以学生为主体，教师引导学生积极地运用数 字化工具主动建构知识，提升学生的信息素养。 【教学过程教学过程】 教学环节教学内容学生活动设计意图 情景导入 提问：你能根据血液化验结果中提供的信 息判断出患者的病因吗？为什么？观察教 师展示相关医学知识（如：白细胞计数高， 思考与病毒或细菌有关，而中性粒细胞又 是细菌感染讨论的风向标） ，让学生分组讨 论，确定病情 观察 思考 讨论 通过情 境导入，激 发学习兴趣， 让学生快速 进入学习状 态 3 理解知识 1归纳信息与知识的关系。 （1）信息可以帮助我们了解情况，如 血液化验结果中的白细胞计数值，但只有 这些信息并不能帮助解决问题。 （2）人们对信息进行分析、提炼，结 合实践，得出解决问题的观点、经验和技 能，此时信息被内化为知识。这一过程伴 随着人类发展的整个过程，不断产生新知 识。 （3）有了知识，才能有效解决问题。 2提出问题，进一步思考：为什么有 的医生会研究出令人瞩目的科研成果，为 社会作出巨大的贡献？ 例如，屠呦呦经过多年医学研究发现 了青蒿素。 思考 回答 通过实 例引导学生 认识知识， 归纳出信息 与知|识的 关系。引导 学生在 学习知 识过程中要 再生新知识、 学会创新。 明确学习知 识的最终目 的是为社会 做贡献，造 福人类 认识数据、 信息与知识 的关系 1师生结合前面的分析，总结数据、 信息与知识的关系，填写表 1，案例 1 以 化验单为例。 概念说明案例 1案例 2 数据 信息 知识 2教师点拨，学生交流。加深对三者 总结 填表 通过实 例分析，让 学生领会数 据、信息与 知识的关系 4 关系的理解。 数据、信息和知识还依赖于它们使用 的环境及应用者的知识结构。在某些情况 下，经过处理后输出的信息，也可以作为 再次处理加工的数据。因此，在分析数据、 信息与知识的关系时，就需要结合特定的 环境与应用者的知识结构才会有意义。 交流 提出问题：如今社会已经进入知识经 济时代，我们不仅要有获取信息的能力， 更要有探究提炼知识的能力，增长智慧， 更有效地创造未来。例如，同学们每天学 习大量知识，怎样对知识加以管理呢？ 思考 回答 引出：人们创造了许多知识管理工具， 用来认识事物、表达思想，使学习和工作 更有效率。 教师展示思维导图图片，师生交流思 维导图特点：可以帮助人们发散性思考问 题，进行知识的结构化呈现 思考 交流 探究制作思维导图：教师播放手工绘 制思维导图的微课，并提出学习任务 借助微课自主学习使用软件绘制思维导图 的方法，将前面表 1 总结的“数据、信息 与知识的关系”用知识结构图的方式呈现 探究 实践 引导学 生使用数字 化学习工具 来管理知识 知识 管理 活动 交流、展示学生作品，引导学生对比 知识结构图与表格在绘制和信息表现上的 不同。 交流 展示 培养学 生交流思想 的能力 5 项目实施 教师提出根据第 1 节课的项目要求， 制订增强体质、促进健康的方案与措施， 用思维导图呈现结果，完成项目学习。 课前完成： 按照课前下发的体质数据表，参考 国家学生体质健康标准 ，查阅相应的得 分和等级，填写表格。 教师提供“体质数据汇总表” ，让小组 同学将体质数据整理到电子表格中进行汇 总。 教师提供从相关网站上下载的汇总表 和学生的汇总表进行对比。课堂上的项目 实施： 1引导学生从“身体形态” “身体机 能”和“身体素质”等方面提炼相关信息； 2指导学生从“个人健康评估、运动 习惯养成、体质改善措施”等方面展开讨 论； 3制订增强体质、促进健康的方案与 措施，用思维导图呈现讨论结果 填表 整理 汇总 提炼信息 讨论 绘图 开展项 目活动，对 本节课学习 的知识进行 综合运用。 为后续章节 的学习做铺 垫，增强学 习本课程的 信心。作为 学生过程性 学习成果 6 总结延伸 师生总结本课学习内容：通过实例理 解知识；领会数据、信息与知识之间的关 系；使用数字化学习工具思维导图管 理知识；在项目活动中学习、合作与创新 总结总结归纳 布置作业 试围绕某一学科的知识要点，绘制思 维导图，梳理知识结构体系 完成作业知识迁移 1 数字化与编码数字化与编码 【课程标准课程标准】 在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。 针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。 【教学目标教学目标】 根据解决问题的需要，通过小组合作、自主探究、观察思考以及游戏体验等方式开展 学习，明确数据压缩的作用、分类以及数据压缩的基本原理。 （信息意识） 从解决问题的需要出发，选择适合的数据压缩工具，体验数据压缩的过程，进一步理 解数据压缩的实际意义，掌握数据压缩的基本技巧。 （信息意识、数字化学习与创新） 【学业要求学业要求】 能够描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。 掌握数字化学习的方法，能够根据需要选择合适的数字化工具开展学习。 【学情分析学情分析】 本课的教学对象是高一年级的学生，学生具有一定的操作经验和逻辑思维能力。在此之 前，学生已经学习了信息数字化的基本知识，基本掌握了二进制与其他数制之间的转换方法， 对数据编码也都有了一定的了解，为本课的学习奠定了良好的基础。此外，很多学生具有比 较丰富的上网经验，会使用压缩软件。但在压缩原理以及如何根据实际条件，合理地使用各 种压缩工具实现有效压缩的知识和能力方面还有待提升。他们需要在实际项目的驱动下，通 过独立思考、自主探究等学习方式完成知识的构建与技能的提升。 【教学重点教学重点】 根据实际需要，选择合适的工具，进行合理的数据压缩。 2 【教学难点教学难点】 无损压缩的基本原理。 【教学方法教学方法】 教学方法：本课内容主要采用任务驱动、游戏教学等方法，以“我运动，我快乐”网上 打卡活动为例，引导学生通过小组合作、自主探究、实践体验等方式开展学习。从现实需求 出发，让学生经历解决问题的全过程，合理使用工具，明确数据压缩的知识与原理，达成目 标。在整个过程中，引导学生自觉、主动地寻求问题解决方案，构建知识，增强利用信息技 术手段解决问题的意识。 软件硬件资源：教学软件包括相关的图像处理软件、音视频编辑和压缩工具，以及教学 课件等。 【教学过程教学过程】 教学环节教学内容学生活动设计意图 情景导入 提出任务：以高中学生的学习和生活等 内容为主题，自选角度，组织素材，表达主 题 确定主题提出问题 1学生固绕确定的主题，选择 2-3 个不 同类型的素材文件上传到指定网站。 2观看并展示上传内容，总结大家分享 内容的形式文字、图片、音频、视频等。 3提问： （1）上传和观看的过程中，同学们发现 哪些问题？ 完成 任务 引导 学生关注 数据压缩 的目的和 作用 3 （2）同学们在上传素材的过程中遇到了 哪些问题？ 4引导学生思考：遇到这些问题时如何 解决？解决问题的过程中有没有遇到新的困 难呢？ 5师生交流解决问题的方法。 （1）利用压缩软件对文件进行压缩，但 对音频、视频的压缩不够理想。 （2）用多媒体和格式转换工具对图片、 音视频文件进行压缩。 思考 交流 自主探究 发现问题 1将学生分组，34 人一组。 2结合观看过程中发现的问题以及分析 的解决方法，对教师给出的素材进行观察， 整理相关内容，写实验报告。 3上网查找相关资料，写下图片不同格 式的差异。 观察 查阅资料 写报告 学生 通过实践 主动获取 知识，提 高技能 游戏体验 掌握原理 1展示一系列文字、图片等样例素材， 明确比赛规则：学生以小组为单位进行比赛， 各组尽可能用简短的文字对素材进行描述， 使用文字最少、传达信息最准确的小组获胜。 各组有 2min 准备时间。 2展示比赛题目，各组派出三位同学参 参与比赛 展示评价 通过 游戏激发 学生兴趣， 揭示无损 压缩的基 本原理， 突破难点 4 赛（一人描述，两人按描述完成任务） 。 3评选出优胜组，并进行经验分享经验分享 小结 对游戏活动进行归纳： 数据压缩的思想是在不损失有用信息的前提下，按照一定的 编码规则对数据进行重新组合，以去除冗余。 无损压缩的原理与我们刚才玩的游戏大体一致，压缩后的数 据在还原后与压缩前完全相同。 如：CCCEEEEEEEEEEEETWWWWWC03E12T01W05。 相对于无损压缩，有损压缩会损失一定的信息，压缩后的数 据无法还原成压缩前的数据。 自主实践 合理运用 1布置任务：下载本组同学分享的图片 及音视频文件，利用教师提供的音视频压缩 工具，对下载的文件进行压缩。 2要求学生写下该环节的实验报告。 3引导学生思考：在压缩图片和音视频 文件的过程中，哪些因素与压缩后文件的大 小有关？ 4师生交流，总结压缩文件的过程，并 总结出影响压缩后文件大小的因素。 图片：颜色、尺寸、格式. 音频：采样频率、声道数. 视频：比特率、视频尺寸. 完成任务 填写表格 思考交流 学生 主动实践， 根据实际 需要分析 问题，利 用相关工 具软件解 决问题， 落实重点 5 交流展示 互动评价 1组织学生分组展示实验报告及压缩成 果； 2对学生压缩视频的合理性进行点评； 3组织学生完成自评和互评； 4组织学生完善并提交实验报告 交流展示 评价 提交报告 通过 交流展示 与评价， 巩固知识 与技能 1 / 5 数据科学与大数据数据科学与大数据 【课程标准课程标准】 在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征。 认识数据对人们日常生活的影响。 【教学目标教学目标】 通过亲历的生活应用，感受大数据；通过其他领域应用，认识大数据的价值。 （信息 意识） 通过项目实践，体验大数据解决问题的方式，认识到大数据安全性问题。 （计算思维、 数字化学习与创新、信息社会责任） 【学业要求学业要求】 能够描述数据与信息的特征；掌握数字化学习方法，能根据需要选用合适的数字化工具 开展学习。 【学情分析学情分析】 信息时代，学生每天接触各种互联网应用，经常与“大数据”打交道，但对大数据来源 及应用认识不深刻，缺乏运用大数据解决问题的意识。 【教学重点教学重点】 认识大数据，感受大数据的应用价值。 【教学难点教学难点】 运用大数据解决问题的意识。 【教学方法教学方法】 2 / 5 本课主要采用案例分析、讨论交流、任务驱动等教学方式，组织学生借助丰富的案例和 活动平台展开学习。教学中立足生活经验，从学生亲身经历的互联网应用出发，帮助学生从 大数据来源、大数据应用两个方面认识大数据，列举大数据在其他领域中的应用，感受大数 据的价值。作为“大数据”的起始课，在设计上不必强调大数据的具体处理过程，通过现成 的大数据分析平台，重点培养学生运用大数据解决问题的意识。 【教学过程教学过程】 教学环节教学内容学生活动设计意图 通过“百 度地图” ，感 受大数据的存 在 1展示百度地图应用案例，提 出问题：“百度地图”为什么会认路？ 2引出新课：收集全球二百多 个国家和地区的位置数据，拥有 16 万台服务器（百度最大的数据中心） ， 百度地图正是建立在这海量数据的基 础上。这节课我们一起聊聊与大数据 有关的话题 思考 从学生 身边的事例 谈起，引导 学生对“大 数据”的感 性认识 利用生活 情境，讨论大 数据的由来 1创设情境：小明想买一款智 能手环来监测自己的身体状况。通过 互联网搜索信息，决定选择某品牌手 环；通过搜索购买了一款商品；试用 了几天，感觉不错，给予好评；非常 高兴地把自己的手环照片分享到朋友 圈。 2提出问题：除了网络信息和 讨论 回答 问题 聆听 通过日 常的互联网 应用，启发 学生思考大 数据的来源 3 / 5 商品数据，小明还产生了哪些数据？ 3教师总结：随着互联网技术 的发展，产生了海量的网络行为数据。 随着物联网技术的发展，又产生了大 量的人或物的状态数据。这些都是大 数据的重要来源。 利用大数 据应用案例， 认识大数据的 价值 1创设情境：自从小明买过手 环后，浏览网页时，屏幕下方经常会 弹出广告，内容大都与“智能手环” 商品有关。 2提出问题：尝试从大数据的 角度解释上面的现象。 3教师总结：亚马逊商城通过 商品推荐系统完成了 35%的销售业绩。 所以，有人说大数据是资产，是“油 田” ，是“矿产” 。下面，再看看大数 据在其他方面的应用： 案例一：谷歌预测甲型流感； 案例二：警署预测犯罪的发生； 案例三：科学实验探寻宇宙奥秘。 4教师讲授：在大数据应用案 例中，我们发现采集的数据是全样本 或大样本，不是抽样数据，采用的处 理办法也不是普通的工具，而是通过 讨论 回答 问题 聆听 通过亲 历的互联网 应用，感受 大数据是如 何在各个领 域中发挥其 价值的 4 / 5 数据建模和算法进行处理，来洞悉数 据的相关性（非因果关系） ，最终为 决策或预测服务。 通过“头 条指数” ，实 践大数据分析 1布置任务：假设你拥有一个 微信公众平台，现在要发布一篇关于 “互联网”的文章，希望推送的文章 能受到欢迎，应如何了解网民现在关 注的热点？ 2师生交流，汇总方案。 3体验大数据应用平台，完成 任务。 （1）介绍并展示大数据分析平 台：头条指数。 头条指数能够通过对用户阅读、 分享及评论数据进行分析，以可视化 方式得出用户真实的兴趣倾向或对某 个事件的关注度。 （2）在平台上查找与“互联网” 相关的热点以及相关用户群体的人物 画像。 （3）与同学分享观点 回答问题 完成任务 分享观点 考查学 生能否从前 面大数据应 用案例中总 结经验，并 迁移到新情 境中。培养 学生利用大 数据解决实 际问题的意 识和能力 课堂小结 大数据就在我们身边，并且在各 个行业产生着巨大的价值，但作为一 项新兴的信息技术，它是一把双刃剑， 要注意数据安全，尊重和保护个人隐 聆听 辩证 思考 面对新 生事物，激 发学生的信 息社会责任 5 / 5 私，不能滥用大数据感 1 解决问题的一般过程和用计算机解决问题解决问题的一般过程和用计算机解决问题 【课程标准课程标准】 通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程。 【教学目标教学目标】 体会人工解决问题与计算机解决问题的不同特点。 （信息意识） 通过亲历项目“利用计算机编程模拟自助式人行过街红绿灯 ”问题的解决过程， 经历计算机解决问题的一般过程。 （计算思维） 通过经历项目问题分析、设计方案，能初步规划项目解决方案。 （计算思维） 认识 Python 语言，了解计算机程序的主要功能，能够修改简单的程序代码，体验程 序设计的魅力。 （数字化学习与创新） 【学业要求学业要求】 依据解决问题的需要，设计和描述简单算法；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】 高中阶段的学生善于观察思考问题，具有较强的逻辑思维能力，但对于解决问题的方法 和过程缺乏系统性的分析与梳理能力。在义务教育阶段，学生已经掌握了信息技术的相关知 识与技能，具备了一些程序设计的基础。在高中阶段，要让学生理解隐藏在软件背后的数据 加工方法与处理原理，以便能更自如地应用计算机创新性解决问题。本章正是通过项目学习 引领学生走进编程，学习通过计算机程序设计解决问题，培养计算思维。 【教学重点教学重点】 用计算机解决问题的一般过程。 【教学难点教学难点】 2 运用计算思维进行问题分析和分解。 【教学方法教学方法】 教学方法：项目教学、小组合作。 软硬件资源：项目方案、Python 语言运行环境。 【教学过程教学过程】 教学环节教学内容学生活动设计意图 创设情境 1情境再现：红绿灯路口交 通指挥。 我们每天上学和放学路上都会 经过红绿灯路口，路口的交通状况 如何？请同学模仿红绿灯路口的车 流量情况，做一个情境再现。 2教师引导学生思考以下三 个问题： （1）交通警察指挥交通的过 程； （2）人工指挥和信号灯控制 各自的特点； （3）程序自动化控制的优势。 3师生分析解决问题的一般 参与活动 通过情境再现， 让学生切实感受身 边的问题，并引出 解决问题的一般过 程，以及用计算机 解决问题的优势， 为后续本节课的重 点内容“用计算机 解决问题的过程” 做铺垫 3 过程 （1）分析问题； （2）寻找解决问题的途径与 方法； （3）解决问题并验证结果。 思考回答 提出问题 学习新知识 1提出问题：交通信号控制 系统是利用计算机程序控制红绿灯 时长变化来指挥交通的。利用计算 机解决问题能在某种程度上提高解 决问题的效率。 那么，用计算机解决问题的一 般过程是什么？ 2对比分析，总结归纳：将 交通警察指挥交通的一般过程与用 计算机编程解决该问题进行对比分 析，总结出用计算机编程解决问题 的一般过程： （1）提出问题； （2）分析问题； （3）设计方案； （4）编程调试； （5）解决问题； 交流讨论 思考回答 本环节是本节 课的重点内容，为 后面学生亲历项目 活动做好铺垫 1引出项目活动：编程控灯 利出行。 4 智慧交通成为智慧城市的重要 组成部分，很多城市为了便于行人 出行，会在道路上配置一种“自功 式人行过街红绿灯” 。行人按下过 街按钮，当信号灯变为绿灯后便可 通行。这实现了行人和信号灯之间 的交互，体现了人性化交通管理， 一定程度上是高了道路通行率。 2确定项目任务：通过编程， 模拟实现“自助式人行过街红绿灯” 的效果，体验用计算机解决问题的 过程 聆听 思考 学习过程，亲历项 目的过程也是本节 课难点的突破环节 环节 1：分析问题 1引导学生完成学案中项目 分析部分。两人一组，完成一份 “自助式人行过街红绿灯”问题分 析表。 2请个别学生说说自己见过 或使用过的自助式红绿灯，或是想 象一下其能否实现更多的功能，进 一步修改完善问题分析表。 讨论 填表 亲历过程 环节 2：设计方案 1引导学生进行方案设计。 在方案设计中，将问题分解为若干 聆听思考 学生通过经历 分析问题、设计方 案和编程调试的过 程，了解用计算机 解决问题的一般过 程。同时，让学生 对代码进行修改及 运行，能更好地引 出后面章节的学习 5 个相对独立的功能，每个功能完成 一个特定的任务。 2简单介绍算法设计。选择 一个子功能进行详细的操作步骤设 计，即简单算法设计。提示学生这 是编程的依据。 设计方案 环节 3：编程调试 1认识程序。编写程序是利 用计算机程序设计语言描述算法， 实现问题求解的过程。编写完成的 程序需要进行调试运行。对运行结 果进行分析验证，最终解决问题。 2引导学生自学 Python 程序 设计语言，尝试对指定的 Python 程序代码进行简单调试。 3师生交流，总结该程序代 码的功能。 调试程序 观察效果 思考交流 归纳总结 提升思想 师生总结：用计算机解决问题 的一般过程；项目实施中的关键环 节；完成整个项目需综合运用多学 科知识，进一步学习算法设计和 Python 语言，引出后续课程 交流反思 梳理归纳 归纳总结本节 课内容，提炼重点 难点；强调项目的 综合性，为后续课 程做好铺垫 6 1 算法的概念及描述算法的概念及描述 【课程标准课程标准】 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。 通过解决实际问题，感受算法的效率。 【教学目标教学目标】 根据项目需求分析设计算法，理解并熟悉利用自然语言、流程图和伪代码描述算法的 方法。 （数字化学习与创新） 选用恰当的描述方法和控制结构表示算法，增强用算法解决问题的意识。 （计算思维、 信息意识） 通过对生活中某一逻辑关系问题的对比探究，掌握枚举算法解决问题的方法，并比较 数理思维方式与计算思维方式解决同一问题的效率差异，逐步养成用计算思维解决问题的习 惯，提高工作效率。 （计算思维） 【学业要求学业要求】 依据解决问题的需要，设计和表示简单算法。 【学情分析学情分析】 高中学生已经有了一定的逻辑推理能力，且从小接受的教育使之形成了根深蒂固的数理 思维模式，本课内容为学生打开了解决生活实际问题的另一扇窗。前面学习了用计算机解决 问题的一般过程，以及算法的概念、特征等基本知识，为本节课尝试用简单的算法解决问题 做了铺垫。 由于学生之前没有系统地学习过算法的概念，尤其对计算机算法知之甚少，考虑到这一 点，本节课提供了程序文件，让学生在比较中认识计算思维的优势，从而转变观念。 【教学重点教学重点】 2 掌握三种常见的描述算法的方法，选用恰当的描述方法和控制结构表示算法。 【教学难点教学难点】 根据实际问题需求设计算法，描述枚举算法。 【教学方法教学方法】 教学方法：主要采用比较法、分组讨论法、师生互动探究模式、项目式驱动模式组织教 学。 软硬件资源：网络机房、流程图绘制软件、教学课件。 【教学过程教学过程】 教学环节教学内容学生活动设计意图 问题导入 1提出问题：为完善本章第 1 节提到的思考活动“红灯变绿 灯”的功能，如何将“倒计时 15s”的算法描述出来？ 2引导学生用自然语言描述 该问题的求解算法。 思考回答 通过项目式驱动， 提出问题需求，引出 本课的主题算法的 描述。 通过直接回答解 题步骤，初步掌握自 然语言描述算法的方 法。 归纳自然语言描述算法： 1用自然语言描述算法的方 式； 2用自然语言描述算法的特 点。 思考归纳 学习流程图描述算法； 这部分的知识难 度不大，但全部是新 知识，而且是本节课 的重点内容，教师依 据学生特点，能引导 的引导，需要讲述的 讲述，逐步推进教学 进度，使学生初步掌 握算法的三种描述方 法以及算法的三种基 本控制结构的流程图 画法，为后续实践提 升部分做好准备。 3 1提问：还可以用哪些方式 来描述算法呢？ 2介绍流程图的常用符号及 其功能； 3利用课件分析流程图描述 算法的三种基本控制结构； 4师生归纳出“倒计时 15s”算法的流程图； 5总结用流程图描述算法的 特点。 聆听 讨论交流 归纳总结 学习伪代码描述算法： 1指导学生阅读教科书中的 “倒计时 15s”算法的伪代码表 示，提问：伪代码表示的算法有 何特点？ 2归纳并对比三种算法表示 方法的优缺点； 3深入思考解决同一问题是 否只有一种算法，需要考虑哪些 因素。 阅读思考 交流 归纳总结 回答问题 任务 1：根据“六人跳舞” 问题描述，设计算法找出各自的 本活动案例来源 于生活，却又不是普 通的生活算法可以解 4 法设计舞伴。 1问题描述。 同学们跳集体舞，其中三位 男生为 a，b，c，三位女生为 x，y，z。有人不知道谁和谁搭档 跳舞，于是询问了其中的三位， 听到的回答是这样的：a 说他将 和 x 搭档；x 说她的舞伴是 c；c 说他将和 z 搭档。这人听后知道 他们在开玩笑，全是假话。请找 出他们各自的舞伴。 2师生归纳解题方法：刚刚 用到的方法属于数理思维方式， 即用逻辑推理的方式直接想出或 是用手工算出结果。教师提出还 可以用枚举法来求解本题。 3教师介绍枚举法解决该问 题的思路，师生共同设计出相应 的伪代码表示算法。 4教师提供对应的程序文件， 指导学生对照伪代码表示的算法 理解程序功能，并运行程序解决 问题。 5师生交流两种问题解决方 法的特点，强调用计算机实现枚 举算法的优势：枚举算法在常人 看来可能是一种“笨”方法，因 理解问题 参与交流 聆听学习 决的，因此学生只能 另辟蹊径，寻求新的 解题思路，从而认识 枚举算法。该算法易 于理解和实现，教师 用该案例进行练习提 升较为合理，但该算 法会用到复杂的循环 嵌套结构，对于没有 程序设计基础的学生 来说，用伪代码描述 相对简单，加之教师 给出“六人跳舞”的 伪代码，后面只需修 改成“八人跳舞”即 可，学生可以独立完 成。且该案例是学生 熟悉的逻辑推理题， 学生能快速利用数理 思维解出该题，增强 信心，为下一环节两 种思维方式的分组竞 技做好知识与技能的 储备。 5 为要一一列举判断，我们会感觉 麻烦；但计算机具有超强的运算 能力，而且它不会对重复的操作 感到厌倦，所以运行效率较高。 枚举法是计算机解决问题的一种 常用方法，体现了计算思维求解 问题的特点。 程序体验 反思交流 深入探究 分组竞技 任务 2：根据“八人跳舞” 问题描述，设计算法找出各自的 舞伴。 1问题描述。 同学们跳集体舞，其中四位 男生为 a，b，c，d，四位女生为 x，y，z，k。有人不知道谁和谁 搭档跳舞，于是询问了其中的四 位，听到的回答是这样的：a 说 他将和 x 搭档；x 说她的舞伴是 c；c 说他将和 z 搭档；d 说他将 和 x 搭档。这人听后知道他们在 开玩笑，全是假话。请找出他们 各自的舞伴。 2组织学生选择任意方法 理解问题 随着案例问题中 条件的逐渐增加或改 变，学生在分组竞技 的过程中会不断体会 到两种方式的不同， 利用计算思维解决逻 辑关系问题的优势逐 渐体现 6 （数理思维或计算思维）解决问 题，分组竞赛。 3教师统计完成人数及效率， 提问学生解题的过程及效率，引 导学生分析数理思维与计算思维 的异同。 4展示“八人跳舞”程序，引导 学生思考，如果换一个条件，如 “d 说他将和 y 搭档” ，利用两种 思维方式解题的效率又如何？引 导学生关注用计算思维解题在问 题的可扩展性方面的优势 小组竞赛 完成任务 交流讨论 思考问题 反思归纳 总结提升 教师总结：本节课学习了算法描述方法中 的自然语言、流程图和伪代码三种方法，了解 了各自的特点，比较出了计算思维在解决逻辑 关系问题时的优势。除了逻辑关系问题外，生 活中还有很多问题都可以用计算思维来解决， 希望同学们今后多尝试并习惯用计算思维来解 决实际问题，做一名数字化时代的真正参与者 总结、梳理、展 望，引导学生多尝试 用计算思维解决实际 问题 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际问题，提高信息安 全意识。 （