算法与程序实现
新2024秋季高一必修1信息技术人教中图版第2章算法与程序实现《算法的概念及描述：认识算法》
教学设计：新2024秋季高一必修1 信息技术人教中图版第2章算法与程序实现《算法的概念及描述：认识算法》一、教学目标（核心素养）1.信息意识：学生能够认识到算法在信息技术中的重要地位，理解算法是解决问题的基本方法和工具。
2.计算思维：学生能够理解算法的基本概念，掌握算法的基本特征，培养将实际问题抽象为算法问题的能力。
3.数字化学习与创新：通过案例分析，学生能够初步体验算法设计的思维过程，激发对算法学习的兴趣和创新意识。
4.信息社会责任：引导学生关注算法应用的伦理和社会影响，培养负责任地使用算法的意识。
二、教学重点•理解算法的基本概念及其重要性。
•掌握算法的基本特征，包括确定性、有穷性、可行性等。
三、教学难点•如何将实际问题抽象为算法问题，理解算法与程序的区别与联系。
•培养学生的计算思维，使其能够运用算法思维解决实际问题。
四、教学资源•多媒体课件（包含算法概念、特征、案例分析等）。
•实际问题案例集，用于引导学生思考如何将问题转化为算法。
•教材及配套习题册。
•互联网资源，用于拓展学生视野，了解算法在实际生活中的应用。
五、教学方法•讲授法：介绍算法的基本概念、特征及其重要性。
•案例分析法：通过具体案例，引导学生理解算法的应用和解决问题的过程。
•讨论交流法：组织学生分组讨论，分享各自对算法的理解和看法，促进思维碰撞。
•实践操作法：鼓励学生尝试将实际问题抽象为算法问题，并进行初步的设计。
六、教学过程1. 导入新课•生活实例引入：通过讲述一个日常生活中的例子（如烹饪过程、导航路线规划等），引导学生思考这些过程中蕴含的有序性和步骤性，引出算法的概念。
•提问导入：提问学生是否知道什么是算法？算法在我们的生活中有哪些应用？引发学生思考，激发学生兴趣。
2. 新课教学•算法概念讲解：•定义：算法是解决特定问题的一系列明确、有序的步骤的集合。
•重要性：算法是计算机程序的核心，是解决问题的重要工具。
•算法特征介绍：•确定性：算法的每一步都必须是明确无歧义的。
第2章算法与程序实现2.1解决问题的一般过程和用计算机解决问题 (教案)
2.1解决问题的一般过程和用计算机解决问题
2.1.1解决问题的一般过程
分析问题
调查、收集资料
明确目标、条件
找出已知与未知联系
例子：交通警察观察路况，维护交通秩序
寻找解决问题的途径与方法
关联已知条件与规则
设计求解方案
例子：交通警察指挥车辆有序通行
解决问题并验证结果
依据求解方法执行
检验答案、评估效果
课堂上，我鼓励学生主动参与交通警察指挥交通的案例分析，让他们了解如何将理论知识应用于实际情境。多数学生能够积极参与，但也有部分学生在理解问题分析和解决方案设计方面存在困难。未来课程中，我计划采用更多互动教学法，如小组讨论或角色扮演，以提高学生的参与度和理解能力。
此外，我们也涉及了用计算机解决问题的过程。我注意到，对于计算机编程和算法设计的部分，学生们显示出极大的兴趣，但同时也表达了对编程逻辑和语言学习的难度。为了帮助学生克服这些难点，我决定在未来的课程中加入更多的编程实践和逐步指导，例如通过分解程序编写步骤，并提供更多的实例演示，以增强他们的编程信心和技能。
独立尝试解答题目，然后与教师和同学讨论。
记录解题过程中的疑问和教师的反馈。
通过真题演练，让学生熟悉考试形式和题型。
提高学生的解题能力和应试技巧。
活动四：
巩固练习
素质提升
布置与本节课内容相关的编程练习题。
巡视课堂，为学生提供即时帮助和指导。
在计算机上实践编程，应用所学知识解决问题。
与同伴交流编程心得，相互学习。
编程软件：如Python编程环境，用于演示和实践编程技术。
教学视频或动画：可能包含有关算法、程序设计、问题解决流程等内容的视频材料，帮助学生更好地理解抽象概念。
3.3 简单算法及其程序实现 枚举算法及其程序实现 课件 《信息技术》高中必修 1
抽象建模
提炼核心要素
设计算法
建立计算模型
编写程序
调试运行
输入的三位数
百位
十位
k
x
y
k=x3+y3+z3
(100<=K<=999)
True
False
个位
z
输出k
总结
练习巩固
课后研究
认识枚举
解决实际问题
总结
开始
k=100
抽象建模
k<=999
设计算法
x=k/100
y=k//10%10
z=k%10
for k in range(100,999): 逐一列举
7
8
9
解决实际问题
总结
练习巩固
课后研究
认识枚举
解决实际问题
这种把问题所有可能解逐一列举，然后逐个检验这些是否为
正确解的方法被称之为枚举算法。日常生活中有很多问题可
以用枚举算法来解决。
例如：求解整数x的所有因子
解题方法：
①逐一列举[1,x-1]范围内的整数
②若x能被其整除，那么该数就是x的
因子。
由于x无法被超过x/2的整数整除，枚
x=k//100
k=k+1
y=k//10%10 #提取k的十位数
z=k%10
编写程序
k=x3+y3+z3
调试运行
结束
#提取k的个位数
if k==x**3+y**3+z**3: 逐个检验
print(k)
输出k
#提取k的百位数
练习巩固
课后研究
五、课后研究
认识枚举
(高考选考)信息技术必修1 第二章信息的加工(算法及程序实现)
第二章信息的加工(算法及程序实现)一、算法的基本概念所谓算法就是对解题方法精确而完整的描述，由有限个步骤组成。
算法具有如下特征：有穷性、确定性、可行性、有0个或多个输入、有一个或多个输出。
1.有穷性。
一个算法必须保证它的执行步骤是有限的，即它是能终止的。
广义地说，“有穷性”一般指操作步骤的数量有限或能在合理的时间范围内完成全部操作。
2.确定性。
算法中的每个步骤必须有确切的含义，不能有二义性。
3.可行性。
算法中每一个步骤都要足够简单，是实际能做的，而且能在有限的时间内完成。
4.有0个或多个输入。
算法常需要对数据进行处理，一般需要从外界输入数据，如果所需的数据已经包含在算法中，则不再需要输入，此时是0个输入。
5.有一个或多个输出。
算法的目的是用来求解问题，问题求解的结果应以一定的方式输出，即必须告诉用户最后结果，因此至少要有一个输出。
二、算法的常用表示方法常用的算法表示方法有：自然语言、流程图、计算机语言等三种方法。
1.自然语言。
是指人们在日常生活中使用的语言，用自然语言描述的算法通俗易懂，但缺乏直观性和简洁性，容易产生歧义。
2.流程图。
是算法的一种图形化表示方法，与自然语言相比，它的描述更形象、更直观。
3.计算机语言。
是指编写程序的语言，它是计算机要执行的指令集合。
三、顺序、选择、循环三种控制结构算法的执行流程是指算法中各处理步骤的执行次序和模式，通常由以下三种基本结构组成：1.顺序结构是按照次序从上往下依次执行，每条语句必须而且只能执行一次。
2.选择结构，又称分支结构。
执行过程根据条件判断选择不同分支执行：条件为真时执行处理步骤stepl，否则执行处理步骤step2。
选择模式对条件是否成立只判断1次。
3.循环模式，是对某个条件进行判断，当结果为真时，执行步骤step(循环体)，然后再判断这个条件，当结果为真时，再次执行step，并继续判断条件。
重复上述过程，直到判断的结果为假，跳出循环，执行循环体后面的指令。
算法与程序的实现原理
算法与程序的实现原理算法与程序的实现原理算法是解决问题的一系列步骤或规则。
具体而言，算法是一种定义清晰、有限长度、有序且确定的解决问题的规范描述。
通过执行这些规范描述，可以得到问题的解决过程和结果。
程序是算法的一种具体实现。
它是计算机能够直接执行的代码。
程序是根据算法的描述编写而成，通过计算机硬件上的运算和存储来实现算法的目标。
算法的实现原理包含以下四个方面：1. 算法设计：算法的设计是指根据问题的特点和要求，选择合适的算法解决问题。
算法设计的目标是提高算法的效率和正确性，以便更好地解决问题。
常见的算法设计方法有贪心算法、动态规划、回溯算法等。
2. 数据结构：数据结构是算法的基础。
它定义了不同类型的数据对象及其之间的关系，并提供了操作这些数据对象的方法。
根据问题的不同，可以选择不同的数据结构来实现算法。
常见的数据结构有线性表、树、图等。
3. 控制结构：控制结构是程序中用于控制程序执行流程的结构。
它可以通过选择结构、循环结构和顺序结构来实现不同的算法。
选择结构根据条件选择执行的不同路径，循环结构重复执行一组操作，顺序结构按照顺序执行指定操作。
4. 编程语言：编程语言是实现程序的工具。
它是一种用于编写计算机程序的形式化语言，可以通过编译或解释生成可执行代码。
不同的编程语言具有不同的语法和特点，可以选择合适的编程语言来实现算法。
算法和程序的关系密切，算法是程序的基础，而程序是算法的具体实现。
算法是独立于具体计算机和编程语言的，可以用不同的方式来实现。
而程序是算法的具体实现形式，需要根据计算机和编程语言的特点来编写。
算法设计的好坏直接影响到程序的效率和正确性。
一个好的算法可以提高程序的执行效率，减少时间和空间的消耗。
而一个不好的算法则会导致程序执行缓慢，甚至出现错误。
在实际编程中，我们通常会选择合适的算法和数据结构来解决问题。
通过对问题的分析和理解，根据擅长算法的特点和要求，选择最适合的算法和数据结构。
温度控制的PID算法与C程序实现
温度控制的PID算法与C程序实现PID (Proportional-Integral-Derivative) 是一种经典的反馈控制算法，被广泛应用于温度控制中。
在温度控制中，PID算法可以根据实际温度与设定温度之间的差异来调整控制器的输出，以达到稳定的温度控制。
下面将介绍PID算法的原理及其在C程序中的实现。
PID算法是通过对三个控制参数的不同组合调整，来实现对控制系统的精确控制。
这三个参数分别是比例项（P），积分项（I）和微分项（D）。
比例项（P）是根据实际温度与设定温度的差异计算出来的，并且与这个差异成比例。
比例项主要用于对系统的快速响应进行调整。
如果比例项过大，可能会导致系统产生震荡，如果比例项过小，则可能导致控制系统响应迟缓。
积分项（I）用于校正持续的误差，通过对误差的积分来进行控制系统的调整。
积分项主要用于对系统的稳定性进行调整。
如果积分项过大，可能会导致系统产生超调和振荡，如果积分项过小，则可能导致系统无法快速地消除误差。
微分项（D）用于预测系统未来变化的趋势，并根据这个趋势来进行控制系统的调整。
微分项主要用于对系统的响应速度进行调整。
如果微分项过大，可能会导致系统产生过度的抖动，如果微分项过小，则可能导致系统响应迟缓。
PID算法的输出是三个控制参数的加权和，即 control = P * error + I * integral + D * derivative。
其中，error为实际温度与设定温度的差异，integral为误差的累积和，derivative为误差的变化率。
下面是一个使用PID算法实现温度控制的C程序的示例：```c#include <stdio.h>//PID参数float Kp = 0.5;float Ki = 0.2;float Kd = 0.1;//温度设定值float setpoint = 50.0;//初始化float errorSum = 0;float lastError = 0;//计算PID控制量float calculateOutput(float currentTemperature) float error = setpoint - currentTemperature; errorSum += error;//计算PID控制量float proportional = Kp * error;float integral = Ki * errorSum;float derivative = Kd * (error - lastError);float output = proportional + integral + derivative; lastError = error;return output;int mai//模拟当前温度float currentTemperature = 40.0;//模拟控制循环while (1)//获取温度传感器读数// float currentTemperature = readTemperature(;//计算PID控制量float controlOutput = calculateOutput(currentTemperature); //执行控制动作，例如根据控制量控制加热器或冷却器// executeControlAction(controlOutput);//模拟温度变化currentTemperature += 0.5;//输出当前温度和控制量printf("Current temperature: %.2f, Control output: %.2f\n", currentTemperature, controlOutput);}return 0;```上述C程序中，首先定义了PID参数Kp、Ki和Kd，以及温度设定值setpoint。
人教版(中图版)信息技术必修一第二章算法与程序实现单元测试卷
必修1 第二章算法与程序实现单元卷一、单选题1. 算法必须能在执行有限个步骤之后终止，即算法步骤不可能是无限的。
此特征就是算法的（）。
A.可行性B. 输出性C.确定性D. 有穷性(正确答案)2. 利用计算机编程解决问题时，一般需要设计算法。
算法有三种基本控制结构，图 1-2 描述的是（）。
A. 顺序结构B. 分支结构C. 选择结构D. 循环结构(正确答案)3. 在Python 程序中，创建列表类型数据时需要使用的符号是（）A. { }B. ( )C. [ ](正确答案)D. 《》4. 在 Python 程序中，关系表达式 a > b 的运算结果是（）A. 整型B. 浮点型C. 字符串D. 布尔值(正确答案)5. 如图1-1 所示的Python程序，其执行结果是（）A. 35B. 8C. 53(正确答案)D. 156. 关于Python 语言，叙述正确的是（）A. 加了注释的程序一般会比没有加注释的程序运行速度慢B. Python语言具有简洁、明确等特点，在数据分析和人工智能等领域都有广泛的应用(正确答案)C. Python语言内置了许多模块，其中 math 模块可用于生成随机数D. 以上说法都不对7. 在Python程序中，图1-1的语句作用是（）A. 求圆形面积B. 注释(正确答案)C. 交换s和r的值D. 求圆形的周长8. 如图 1-2所示的Python程序，其运行结果是（）A. 3B. 4(正确答案)C. 5D. 69. 关于Python 语言，叙述正确的是（）A. 加了注释的程序一般会比没有加注释的程序运行速度慢B. Python语言具有简洁、明确等特点，在数据分析和人工智能等领域都有广泛的应用(正确答案)C. Python语言内置了许多模块，其中 math 模块可用于生成随机数D. 以上说法都不对10. 利用计算机编程解决问题时，一般需要设计算法。
算法有三种基本控制结构，图 1-2 描述的是( )[单选题]A. 顺序结构B. 分支结构(正确答案)C. 选择结构D. 循环结构11. 图1-3所示的Python程序，其运行结果是（）A. 10B. 20(正确答案)C. 15D. a12. 下列语句中，会无限循环执行下去的是（）A.AB.B(正确答案)C.CD.D13. 在如图1-1所示Python程序中，print语句执行的次数是（）A. 执行2次B. 无限次C. 执行 1次D. 一次也不执行(正确答案)二、多选题14. 关于Python语言，叙述正确的是（）A. 变量使用前必须声明B. 在循环体内使用break语句和使用continue 语句的作用相同C. 使用缩进来体现代码之间的逻辑关系(正确答案)D. 列表中元素的数据类型不要求统一(正确答案)15. 下列代码中，输出结果为1、2、3三个数字的是（）A.AB.B(正确答案)C.CD.D(正确答案)16. 下列代码中，能输出“1+2+3+……+100”和的选项是（）A.AB.B(正确答案)C.C(正确答案)D.D17. Python语言拥有很多模块，使用前需要导入。
折半查找算法及程序实现教案
折半查找算法及程序实现教案教案：折半查找算法及程序实现一、教学目标1.了解折半查找算法的原理和流程；2.掌握折半查找算法的程序实现；3.能够分析和评估折半查找算法的时间复杂度。
二、教学内容1.折半查找算法的原理和流程；2.折半查找算法的程序实现；3.折半查找算法的时间复杂度分析。
三、教学过程1.导入，引入折半查找算法的背景和应用场景。
（5分钟）2.讲解折半查找算法的原理和流程。
（10分钟）折半查找算法，也称为二分查找算法，是一种分治思想的算法。
其运行时要求待查找数据必须是有序的。
基本思想是将待查找的数据与中间位置的数据进行比较，若相等则查找成功，若不相等则根据大小关系在前半部分或后半部分查找，如此不断缩小查找范围，直到找到目标元素或查找范围为空。
1）取查找范围的首尾元素确定中间位置元素，并与目标元素进行比较；2）若中间位置元素与目标元素相等，则查找成功，返回中间位置；3）若中间位置元素大于目标元素，则在前半部分继续查找，重复步骤1）；4）若中间位置元素小于目标元素，则在后半部分继续查找，重复步骤1）；5）若找到目标元素，则返回其位置，否则返回查找失败。
3.分组讨论与实践。
（15分钟）将学生分成若干小组，让每个小组分别完成以下任务：-根据讲解的折半查找算法原理，结合自己的理解，用自然语言描述折半查找算法；-编写折半查找算法的递归实现；-编写折半查找算法的非递归实现；-利用给定的有序数组，测试实现的算法是否正确。
4.小组展示与讨论。
（15分钟）每个小组派代表上台展示他们的实现，并陈述实现的思路和步骤。
其他小组可对其实现进行评议和提问，共同讨论折半查找算法的优化和改进。
5.整合和总结。
（10分钟）将小组讨论的结果整合起来，总结折半查找算法的特点和程序实现的要点。
6.展示折半查找算法的时间复杂度分析。
（10分钟）通过一张时间复杂度的图示，讲解折半查找算法的时间复杂度是log(n)级别的，并与线性查找算法进行对比，强调折半查找算法的高效性。
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点拔
讲解
任务一：寻找突破点
计算机算法是以一步接一步的方式来详细描述计算机如何将输入转化为所要求的输出的过程
根据教师的指导，程序要求进行阅读，找到所有已知条件、未知条件。找到程序说明中的逻辑关系。
引导学生而对长而繁杂的程序说明进行有条理地分析，促进学生的分析能力提升
使用自己熟悉的语言进行操作，尽可能地独立完成流程图设计和程序代码书写，从最简单的代码开始进行，最后对多个代码段进行组合。
对多个小目标进行拼接，是模块化程序设计的重要方法之一
归纳
小结
协助学生结本例题完成的过程进行总结，包括阅读、分析、破题、设计、实现五个方面
认真讨论、总结本例题的经验和教训
归纳和小结促进学生的思维能力提升
2.通过提升题目的分析，让学生学会独立设计算法，提升学生的算法设计能力
情感态度与价值观：
1.引导学生关注算法的应用，激发学习热情
2.培养学生合作意识和进取精神，引导学生形成严谨的逻辑思维习惯。
教学分析
学生在前几节课学习了C++的相关知识，能完成一些简单的小程序编写。但是学生在编写程序时最大的障碍是不知道如何下手。这部分学生是高一新生，从初中全指导的学习方式到高中创新性学习的方式，有所不适应，我将在本节课，引导学生进行学习思维的提升，从而改变学生的固有学习惯性，更能适应高中学习。
教
学
重
难
点
教学重点：
程序要求的阅读分析
根据要求进行算法设计
教学难点：
分析问题、设计算法
教学方法
三维七段教学法、任务驱动法、合作探究法
教学
媒体
多媒体、网络教室
教学流程设计
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
展示
引入
各小组对近段时间学习的程序知识进行回顾，要求同学们反思做设计时的思维小组发言人进行展示。
拓展
提升
任务四：拓展提升
有三个练习题，让学生根据阅读、分析，对题目进行设计、完成程序。要求，若不能完成整个程序，至少要进行阅读表格的整理，流程图的设计
尽可能地独立完成练习题。完成时严格按本节课要求，阅读、分析、破题、设计、实现
对所学内容进行整理、拓展
课后
反思
通过本节课的学习，总体感觉学生还是缺乏思考的大胆性，从而缺乏创新性。他们不敢去想，也不敢去创新。这是以后课程中需要注意的。
这节课本是参加成都市优质课大赛的一节课，改了后进行的。通过课堂观察，学生的学习积极性通过改进后，更加积极，对于最后成果的完成，效果比预期更佳。
教学流程：
学生展示小结-->教师点拔讲解-->学生完成课堂任务一-->反思小结任务完成情况-->进行训练内化-->再次归纳小结-->拓展提升，学生完成独立任务-->课后反思
成都市华阳中学教学设计
课题
算法与程序实现
课时
1
课型
新授课
教
学
目
标
知识与技能：
1.回顾算法的基本概念
2.学会算法设计的第一步，分析程序要求
3.根据分析内容进行算法设计，并能用程序进行实现要求
过程与方法：
1.通过一个例题的详细分析，让学生学会自顶而下的思维对算法进行分析，在教师的引导下完成“打印沙漏”的程序设计
归纳
小结
引导学生从阅读找出条件、要求，根据阅读内容分析，确定变量，厘清逻辑关系，确定关键点，根据以上内容进行程序框架的设计，最后完成代码，实现程序要求。
反思、总结对程序题的完成过程，形成初步的解题模式。
引导学生学会反思，学会对过程的分析和分解。
训练
内化
任务二：完成程序
按要求读懂题目，读懂题目中所有的要求，并进行任务分解。对每个小任务进行代码的编写。