沪科版信息技术八年级上册第三单元 电子教参

第三单元 用计算机解决实际问题——算法与程序设计一、单元概述在这个单元里，同学们将在教师的指导下完成“了解生活中的算法”、“像程序员一样思考”、“用Python编写小游戏”和“编程实现简单经典算法”四个活动。通过完成这些活动，了解生活中的算法以及算法的价值，流程图基本知识，流程图表示算法的基本方法，程序的基本概念，编程语言的基本种类，程序编译与执行的基本过程，程序的三种基本结构，在使用高级程序语言编写简单程序的过程中，掌握程序调试的基本方法，了解程序优化的基本概念，初步学会简单经典算法的程序实现，在体验“问题分析—确定算法—编写程序”的完整过程中，初步掌握使用简单算法和计算机编程解决实际问题的方法，为培养良好的信息素养夯实基础。二、教学目标知识与技能（1）了解生活中的算法以及算法的价值，能够列举生活中一些简单算法的实际案例。（2）了解流程图基本知识，掌握用流程图表示算法的基本方法。（3）体验使用简单算法解决实际问题的过程。（4）了解程序的基本概念，编程语言的基本种类；知道程序编译与执行的基本过程。（5）理解程序的三种基本结构，学会使用Python程序语言编写简单程序。（6）掌握程序调试的基本方法，了解程序优化的基本概念。（7）初步学会简单经典算法的程序实现。（8）初步掌握用计算机编程解决实际问题的方法。过程与方法（1）通过生活中的算法案例，分析算法的概念、特征，归纳算法的价值。（2）利用算法机器人实例理解流程图的描述方法及基本知识。（3）利用求解BMI指数的实例体验和理解运用计算机解决问题的“分析问题、设计算法、编写程序、运行和调试程序”的一般过程，编程语言的种类，程序编译与执行的基本过程。（4）通过学习“猜硬币”、“绘图”两个Python小程序，理解程序的顺序、分支与循环三种基本结构，程序的调试方法和程序优化的基本概念。（5）通过实例理解经典算法中的枚举算法，在体验“问题分析—确定算法—编写程序”的完整过程中，初步掌握用计算机编程解决实际问题的方法。情感、态度与价值观（1）通过生活中的算法案例，在探究活动中引导学生发现算法解决实际问题的价值，激发学生的学习兴趣，拓展思维能力。（2）在编程实践活动中体验“问题分析—确定算法—编写程序”的完整过程，在初步掌握用计算机编程实际解决实际问题的方法的过程中，提高学生的信息素养，尤其是计算思维能力。三、课时建议活动1：了解生活中的算法—2课时活动2：像程序员一样思考—2课时活动3：用Python编写小游戏—3课时活动4：编程实现简单经典算法—3课时四、教材分析1.分析各活动的关键要素比较表2.教学重点算法的基本特征算法的描述方法流程图基本知识流程图描述算法算法解决实际问题的过程程序的基本概念，Python数据类型Python算术运算符程序的三种基本结构程序的三种基本结构的Python语法实现运用枚举算法解决实际问题的完整过程（问题分析—确定算法—编写程序—运行与调试程序）枚举算法Python程序实现3.教学难点算法的基本特征流程图描述算法程序的基本概念，Python数据类型Python算术运算符程序的三种基本结构程序的三种基本结构的Python语法实现运用枚举算法解决实际问题的完整过程（问题分析—确定算法—编写程序—运行与调试程序）枚举算法Python程序实现五、德育渗透通过本单元的学习，可以让学生感受到算法的魅力以及算法在生活实际中的价值。如制作“剁椒鱼头”的算法让学生在了解生活中的算法实例的同时，激发学生对家乡的热爱之情。在讲解枚举算法的知识和应用枚举算法解决实际应用中的问题时，可结合湖南各个地区的经济、文化、教育等实际情况在课堂教学中应用新的案例，营造数字化学习环境来激发学生的学习兴趣，学习信心和提高学生的计算思维，初步形与信息社会相适应的价值观和责任感。活动一 了解生活中的算法一、活动概述本活动将先从描述菜肴的烹饪流程开始，结合算法的实例，了解什么是算法，然后尝试用流程图来描述算法，学习算法的描述方法。二、教学目标1.知识与技能（1）了解生活中的算法以及算法的价值、基本特征，能够列举生活中一些简单算法的实际案例。（2）了解流程图基本知识，掌握用流程图表示算法的基本方法。2.过程与方法（1）通过生活中的算法实例理解算法及算法的价值（2）通过绘制具体的算法流程图掌握流程图的基本知识及流程图表示算法的基本方法。3.情感、态度与价值观（1）通过生活中的算法案例，在探究活动中引导学生发现算法解决实际问题的价值，激发学生的学习兴趣，拓展思维能力。（2）在绘制具体的算法流程图的过程中感受算法的魅力，激发学习算法的兴趣。三、课时建议了解生活中的算法：2课时。四、教材分析算法是算法与程序设计的核心概念之一，从生活中的算法实例导入能够降低学生对算法的理解难度，也能促进学生认识到算法的价值和算法的特征。算法的描述方法有多种，可以用自然语言，流程图、伪代码或程序代码来描述一个算法。流程图描述算法作为学生要重点掌握的内容，应理解流程图的符号和用流程图描述算法的基本步骤。1.教学重点理解算法的概念和基本特征了解算法的描述方法了解流程图基本知识掌握流程图描述算法的过程2.教学难点算法的概念与算法的基本特征流程图描述算法的过程五、教法建议活动一了解生活中的算法共2课时，建议“一、从烹饪流程中初窥算法”用1课时，“二、用流程图描述算法”用1课时。第1课时主要从生活实际的角度，结合算法案例，指导学生理解什么是算法，算法的价值和算法的基本特征。第2课时主要让学生了解描述算法的常用方法，如何用流程图来描述算法。1.描述烹饪流程，引入算法概念在上课初始，可以以湖南名菜“剁椒鱼头”的制作流程引入算法的概念。在以生活实际案例的举例过程中，还可以以“游览凤凰古城”从制定行程攻略到付诸实践为案例进一步阐述算法的概念，并有意识地引导学生挖掘算法的基本特征。算法的基本特征建议结合具体的算法案例进行分析，如有穷性可以通过列举死循环（循环无法结束的算法）的算法案例进行解释，用具体的案例可以将较为抽象的算法特征形象化，提高学生对知识点的理解。2.用流程图描述算法描述算法的方法有多种，制作“剁椒鱼头”的描述方法是自然语言的描述，可结合该案例引导学生思考用自然语言描述的算法的优缺点，并自然地过渡到用流程图描述算法。流程图描述算法需要引导学生了解流程图符号的基本知识，在构建了流程图符号的基本知识后，建议引导学生通过绘制算法案例来理解流程图的结构，掌握具体的绘制过程，能清晰地用流程图描述算法的顺序、选择和循环三种结构。六、活动解析1．第70页的“数字化学习”上网查看烹饪机器人的烹饪视频，尝试写出其算法，该算法的书写可以参考“剁椒鱼头”的制作算法用自然语言书写，应尽量保证算法描述的准确性。2.第73页的“说说做做”（1）尝试用流程图描述从家中到学校的算法，参考74页的“流程图”的知识链接，为了减少流程图的绘制难度，教师可以将流程图的“开始”、“结束”框先绘制好。（2）参考知识链接和图3-1-5 用自然语言描述的“求三个数中值最大的数”的算法，画出流程图，比较两种描述方法的优劣。可先引导学生将“求三个数中值最大的数”的流程图画出，然后从两种算法描述方法的优点，不足的角度进行比较，可用表格进行比较。活动二 像程序员一样思考活动概述在这个活动里，同学们将通过实例了解计算机解决问题的优势、特点、基本过程。在教师的指导下初步学习用python语言编写程序，调试程序。教学目标知识与技能：（1）了解计算机解决问题的优势和特点、了解程序概念（2）知道用计算机解决问题的基本过程（分析问题、设计算法、编写程序、调试程序），初步应用其解决实际问题（3）了解python语言及其语法基础2. 过程与方法（1）通过教师引导案例和学生自主探究案例的对应学习，提升用计算机解决实际问题的能力，提升计算思维（2）通过编写、运行调试程序，初步体验编程乐趣3.情感态度和价值观（1）通过贴近学生生活的实例，体验用计算机解决问题的基本过程，认识其在算法与程序设计中的价值与作用（2）通过编写程序与运行调试程序，养成严谨、缜密、科学的态度课时建议像程序员一样思考：2课时教材分析本活动从具体实例入手，讲解了用计算机解决问题的基本过程，并围绕过程中的每一步展开讲解，如何分析问题，如何设计算法，如何用python语言编写程序，如何调试运行程序。2.教学重点 计算机解决问题的基本过程3.教学难点用计算机解决问题的过程中的分析问题、设计算法是本节的难点。教法建议1.情境导入播放《中华古诗词》比赛现场视频，请同学们用2分钟出比赛题目。教师展示古诗词出题程序出题过程。2.计算机解决问题的优势与特点（1）对比古诗词手工出题与程序出题，分组讨论计算机解决问题的优势与特点，与人工解决问题的关系（2）程序与指令的概念（3）编程语言的基本种类《中华古诗词》比赛视频可以让学生领略中华传统文化的魅力，而节目中应用的信息技术工具与手段又能很好的展示科技与传统文化的融合，科技推动了传统文化的发展，而文化使科技有了温度。视频自然地带出古诗词出题活动，学生经过手工出题，对比教师的古诗词出题程序，自然的引发人工解决问题和计算机解决问题的对比思考。用计算机解决问题首先要了解计算机工具，计算机没有思维能力，按照程序指令运行，可以进行大量重复运算，具有自动、精确、高速的特点，可以弥补运算方面的不足。 情境导入能较好的激发学生学习的兴趣与积极性，教师可以以学生兴趣为出发点，结合教学内容创设有效的3.计算机解决问题的基本过程（1）计算机解决问题的基本过程：分析问题---设计算法---编写程序---运行、调试程序（2）案例实践活动解析1．第80页的“说说做做”（1）方案一:学生阅读第81--82页内容，将其中的命令语句在Shell中输入，观察执行结果，即熟悉了Python开发环境，又对第81--82页知识有了实践操作，加深理解（2）方案二：结合学习任务单引导学生说说做做例如：尝试在Shell中输入下列语句，写出执行2.第83页的“数字化学习”可以让学生尝试上网查找python下载和安装的方法，并尝试下载与安装。也可以运用光盘内微课资源学习下载与安装方法。3.第83页的“说说做做” 根据“说说做做”内容学生尝试了解python的外部模块“turtle(小乌龟作图)”。Python内置了许多非常有用的模块，例如“turtle”，使用前先要运用import命令导入。4.第87页的“数字化学习”（1）int函数（不四舍五入）（2）round函数（四舍五入）（3）正则表达式（四舍五入）5.第88的“说说做做”（1）python语言对大小写敏感，Height和height在代码中是不同的变量，将Height改为height，运行调试代码。活动三 用Python编写小程序一、活动概述在活动二经历了分析问题、设计算法、编写程序、运行和调试程序等用计算机解决问题的基本过程，认识了算法和程序设计在其中的重要地位后，活动三将通过解决猜硬币、绘图等问题，了解程序的基本结构，进一步学习使用Python 程序设计语言编写程序来解决一些现实生活中的问题。二、教学目标1.知识与技能（1）理解程序的三种基本结构。（2）掌握使用Python程序语言编写简单程序。（3）掌握程序调试的基本方法。 2.过程与方法在对猜硬币、绘图问题的分析、设计算法、编写程序、运行和调试程序的过程中，理解程序的三种基本结构，掌握如何用Python实现程序的三种基本结构。3.情感、态度与价值观通过生活中的算法案例，在探究活动中引导学生运用Python解决实际问题，激发学生学习兴趣，培养学生运用计算思维解决问题的习惯与能力。三、课时建议用Python编写小程序：3课时。四、教材分析活动三以猜硬币、绘图两个活动贯穿于本活动，引导学生认识分支结构、循环结构，并能够用Python编程语言编程解决问题。本活动注重引导学生体验运用计算机解决问题的四个步骤：分析问题、设计算法、编写程序、运行和调试程序。在分析问题、设计算法的过程中，注重引导学生学会分析问题，动手绘制流程图，突出学生计算思维的培养。在编写程序、运行和调试程序中注重引导学生体验如何用Python解决实际问题，树立运用计算机编程解决问题的思维与习惯。1.教学重点理解程序的三种基本结构。掌握使用Python程序语言编写简单程序。2.教学难点掌握使用Python程序语言编写简单程序。五、教法建议用Python编写小程序共3课时，猜硬币和绘图活动对应的是分支结构和循环结构，建议先用一定的课时回顾与讲解活动二中的计算BMI数据的程序结构——顺序结构，为后续的两个活动引入分支结构和循环结构做好铺垫。1.猜硬币猜硬币活动要用随机数来模拟硬币的正反面，这种运用计算机解决问题的思维的方式与学生的日常生活有一定的距离，可引导学生进行讨论分析，以转变学生的思维习惯。分支结构的引入和流程图的绘制是“猜硬币”的难点，可在与学生生活实际建立关联的基础上进行难点突破。分支结构Python程序的实现可在介绍完分支结构的Python实现语法后，引导学生在Python中编写一个简单的游戏的基础上，然后再编写本程序。简单的游戏可以如下：判断1是否等于2，若等于输出“等于”，若不等于则输出“不等于”。if 1==2: print("等于")else: print("不等于")2.绘图绘图活动的难点是如何将绘图这个比较复杂的问题分解为学生可以理解的简单的重复问题，即循环结构。条件允许的地区与学校可以介绍循环结构的三要素以帮助学生更好地理解循环结构。循环结构的Python语法实现可以根据实际情况选择是否只重点介绍while语句，还是将while语句和for语句都进行重点介绍。绘图活动需要绘制图形，因此在授课过程中可对Python中的绘图工具“turtle”进行适当介绍。六、活动解析1．第92页的“说说做做”（1）修改猜硬币算法和程序，当用户输入数字0 或1 后立即输出用户猜的是正面还是反面。本活动比教材上的猜硬币活动更简单，可以将硬币的正反面用变量先确定下来，不需要用随机数来模拟硬币的正反面该活动的算法和Python程序代码如下：（2）处理数据时，经常需要取最大值。设计程序，输入两个数后，输出较大的数。这是一个简单的双分支结构问题，对两数比较后可以直接输出较大的数。算法与Python程序代码如下：（3）设计程序，输入某初三男生的身高、体重后，输出其BMI 指数以及等级。输出BMI值是一个简单的顺序结构，通过公式计算可直接输出BMI值，但是输出等级则是一个多分支结构的问题，需要用到分支结构嵌套分支结构。算法与Python程序代码如下：2．第96页的“说说做做”用流程图描述画图3-3-5的完整算法。要求先输入要画的旋的个数，再据此画图。此题只要在“图3-3-8画旋算法流程图”的基础上增加输入“要画的旋的个数”的输入框，并把循环结构的判断条件适当修改即可。具体算法结构如下（程序代码参考书第96页的代码即可）：3．第97页的“说说做做”（1）用Python 绘制一颗五角星。想一想，在这个程序中用到了什么基本控制结构？绘制五角星需要用到循环结构来控制画笔的执行次数，循环结构中执行画笔所画图形的长度，画笔的转动方向。算法流程图和程序代码如下：（2）编写程序，绘制图3-3-6。图3-3-6是如图所示的图形，从图形可以看出，该图形也需要用循环结构来控制画笔的循环次数，循环结构中执行画笔所画图形的长度，画笔的转动方向。算法流程图和程序代码如下：4．第102页的“说说做做”编程实现猜数字游戏。提示，生成随机数可使用Python 中的randint函数，比如randint（1,100）代表生成1 到100 中的一个随机整数。在该游戏中可以规定一共可以猜多少次，若所有次数全部用完还未猜中数字则用户失败，若用户在规定的次数里面猜中数字，则用户获胜。用户猜测所输入的数字只能是1-100内的整数。算法流程图和程序代码如下：活动四 编程实现简单经典算法活动概述本活动主要介绍应用经典的枚举算法解决生活中的具体问题。教学目标1、知识与技能：（1）初步掌握枚举算法的概念、用枚举算法解决问题的设计思路、一般结构（2）能根据实际问题，分析关键步骤，设计枚举算法，编程实现算法（3）了解影响枚举算法效率的主要因素，优化枚举算法2、过程与方法：（1）通过“找钥匙开宝箱游戏”，初步掌握枚举算法的概念、设计思路和一般结构（2）通过“饼干大小盒搭配”问题的分析，初步掌握问题简化、抽象，构建合理的数学模型的能力（3）通过编程实现算法，巩固掌握python语言3、情感、态度与价值观：进一步感受使用算法知识解决问题方法的多样性，提升计算思维课时建议枚举算法：2课时算法的优化：1课时教材分析教材围绕计算机解决问题的一般过程讲解如何应用枚举算法解决具体问题，主要包括“枚举算法的基本思想和适用情况”、“枚举算法的基本特征”、“枚举算法的基本结构（循环中嵌套分支）”、“枚举算法的优化”。教学重点用枚举算法解决问题的设计思路教学难点 能根据实际问题，分析关键步骤设计算法教法建议情境导入学生玩flash动画游戏“找钥匙开宝箱游戏”。（游戏介绍：从五把钥匙中有几把能找出能打开宝箱（每把钥匙只能使用一次））游戏探究容易激发学生学习的兴趣，游戏结束后引导学生归纳游戏过程，总结游戏本质：找出所有钥匙，检验每一把钥匙是否能打开宝箱，是的话放入篮子，引出枚举算法概念：按问题本身的性质，一一列举出该问题所有可能的解，并在逐一列举的过程中，检验每个可能解是否是问题的真正解，若是，则采纳这个解，否则抛弃它。列举过程中，既不能遗漏，也不应该重复。枚举算法概念的建立非常重要，它帮助学生在遇到实际问题时具备识别问题是否可以采用枚举法去解决的能力。枚举算法的一般结构通过整理游戏的具体过程，分析归纳出枚举算法的一般结构是循环嵌套分支结构，一一列举采用循环结构，逐一检验采用分支结构。3.枚举算法的设计思路构建枚举算法的数学模型相对解析算法（例如活动一“计算BMI指数”）难度提升了很多，教材“饼干大小盒搭配”案例有一定难度，可以先从简单案例入手。例如：一张单据上有一个4位正整数的编号，如图所示。其个位数已经变得模糊不清，只知道这个数是3的倍数。要求设计一个算法，输出所有满足这些条件的数，用python编程实现算法。通过问题引导建立枚举算法的设计思路。学生独立编程实现这个算法会有一定的难度，可以提供一定的支架资源帮助学生完成。实践探究“饼干大小盒搭配”案例结合前面枚举算法的概念、一般结构和设计思路，学生较容易建构出这个案例的算法，可以让学生自主探究完成这个案例，基于知识点间的关联性学习，形成初步的将碎片化知识系统化的意识和能力。较难的点在于枚举范围的确定与检验条件的构建。引导学生从问题语境中分析出问题的关键，提升学生的思维能力。例如：枚举对象确定为大盒，这是大盒的范围是1到59，最少1盒，因为问题交待大小盒都必须有；最多59盒，因为小盒装掉2kg，剩下的用大盒装是大盒最多的一种搭配可能，由此（300-2）//5=59。算法的优化 结合教材内知识链接“算法的优化”和光盘微课资源“算法的优化”引导学生理解影响枚举算法效率的主要因素，思考如何进行算法的优化。活动解析第104页说说做做学生分组讨论生活中可以用枚举法解决的实际问题，并尝试用流程图描述算法。例如“密码的破译”。第106页说说做做（1）（2）第108页数字化学习（1）学生上网探究python列表知识点，尝试将大盒小盒的结果用列表保存起来。也可以结合光盘微课资源“列表”进行数字化学习。列表时序列的一种，是一块用于存放多个值的连续内存空间。（2）冒泡排序算法对初中生有一定的难度，重点可以放在了解主要的排序方式，以及排序算法的应用上。学生学习积极性、主动性较强的可以通过微课资源学习冒泡排序算法及其python实现。单元评价学生能够用计算机解决问题的基本过程去解决具体的、实际的问题；能够选用合适的数字化工具开展自主合作性探究学习，拓展知识，提升能力。（信息意识、数字化学习与创新）学生能够对问题展开分析，找出问题的相关因素，构建解决问题的数学模型，设计算法，编写程序实现算法。（计算思维）评价表：活动名称知识技能点活动名称知识技能点活动一了解生活中的算法了解生活中的算法算法的价值算法的特征算法的描述方法流程图基本知识流程图描述算法活动三用Python编写小程序程序的三种基本结构程序的三种基本结构的Python语法实现活动二像计算机科学家一样思考算法解决实际问题的过程程序的基本概念，编程语言的基本种类程序编译与执行的基本过程Python数据类型Python算术运算符活动四编程实现简单经典算法运用枚举算法解决实际问题的完整过程（问题分析—确定算法—编写程序—运行与调试程序）枚举算法Python程序实现算法的优化求解问题的方式优势特点用计算机求解问题自动、精确、高速设计的程序可以解决一类问题或复杂问题不具备思维能力，根据程序指令工作基本过程教师引导：计算BMI指数学生探究：计算长方形的面积分析问题问题的相关因素：身高、体重构建数学模型：用数学方式来描述规律、规则。如BMI指数=体重/身高×身高。变量与常量身高用变量height存储体重用变量weight存储BMI指数用变量BMI存储1.问题的相关因素：（ ）2.构建数学模型：（ ）3.变量与常量（ ）教学建议“计算BMI指数”案例重在教师引导分析，学生初步理解分析问题的思路和方法。在此过程中首先要找出问题解决的相关因素，以及他们之间的运算关系。设计配套学生自主探究“计算长方形的面积”案例，学生结合“计算BMI指数”的学习和配套案例的探究学习，初步形成分析问题的思路和方法。教师可以根据学情设计学生探究案例，提升案例的趣味性、生活化、实用性。程序设计中变量的应用必不可少，是非常重要的概念，要注意引导学生理解变量的特点。设计算法1.根据计算机的特点和问题的分析设计算法，并用流程图描述算法2.用流程图描述算法注意规范性3.顺序结构及其特点 设计“计算长方形的面积”的算法，并用流程图描述教学建议在活动一中学生已经学习了算法的描述方法和流程图的符号，在此基础上，结合“计算BMI指数”案例的教学引导，学生具备了独立完成设计“计算长方形的面积”的算法，并用流程图描述的探究任务。绘制流程图注重规范性，例如输入输出框用平行四边形框，不可以用矩形框等。引导学生总结顺序结构的特点，为后面学习分子结构做好铺垫。在学生自主探究活动中，养成学生积极思考、自主梳理思路的习惯。 编写程序python语言介绍python开发环境和编辑器输入、输出语句编写“计算长方形面积”的程序教学建议编写程序部分的教学注重两点：第一注重规范性与严谨性，养成良好的代码编写习惯，初步掌握python语法的特点，例如python对大小敏感，变量命名尽量见名知义等。第二编写程序不可脱离算法，按照设计好的算法编写程序。编写程序对学生有很强的吸引力，初中生对编程具有较强的好奇心和探究心，初次独立完成一个程序的编写，体验到成功的感觉，会建立起学习的信心。教学中尽量进行分层教学，给予学生适合的支架资源，鼓励有能力的学生自主尝试拓展程序。支架资源可以运用配套光盘内微课资源，教师也可以按照学情设计。运行、调试程序代码错误原因分析数据类型数据类型转换函数运行、调试“计算长方形面积”的程序配套练习：纠正错误代码，运行调试程序教学建议顺序结构算法的代码编写比较简单，不涉及控制语句，这几个案例中代码的错误主要出现在数据类型不匹配，函数格式错误。学生刚刚开始独立编写代码，要耐心的引导学生找出错误原因并归纳常见错误类型，并帮助学生掌握根据错误提示纠正代码的方法。指令记录结果说说功能2*102**10‘abc’*3a=’3’B=’4’C=a+bPrint(c)算法流程图程序代码算法流程图程序代码算法流程图程序代码算法流程图程序代码算法流程图程序代码算法流程图程序代码1）枚举对象？所有可能的个位数，设为x所有可能的四位正整数，设为x2）列举范围？X∈[0,9]X∈[5380,5389]3）检验条件？(x+5380)%3==0X %3 ==01）枚举对象？小盒数量，设计为x2）列举范围？X∈[1,147]3）检验条件？（300-2*小）%5==01）枚举对象？短边，设为a2）列举范围？a∈[1,]3）检验条件？Int(s/a)==(s/a)评价内容是否达成理解算法的概念、特征能够用流程图正确、规范地描述算法能够根据问题选择正确的算法结构设计算法能够运用python语言实现简单的算法理解枚举算法，能编程实现枚举算法