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用穷举法设计程序教学设计


《用穷举法设计程序》教学设计

《用穷举法设计程序》教学设计
执教教师:佛山市第三中学
一、基本情况 本节内容是广东教育出版社出版的普通高中信息技术(选修1) 《算法与程序设计》教材第四章第 2节《用穷举法设计程序》的教学内容,包括用穷举法求解问题的基本过程、穷举法的基本思路,穷 举法中变量的安排,穷举法中穷举方案的选择等。 本节建议使用两个课时来完成。第一课时:穷举法求解问题的基本过程、穷举法的基本思路,穷 举法中变量的安排,第二课时:穷举法中穷举方案的选择。而本节课是穷举法的第一课时。 二、教学目标 课程标准中的相关内容: 1、了解穷举法的基本概念及用穷举法设计算法的基本过程。 2、能够根据具体问题的要求,使用穷举法设计算法,编写程序求解问题。 根据课程标准,确定本节课(用穷举法解决问题的基本过程)的教学目标如下: 1、知识与技能 ⑴了解穷举法的基本概念及特点 ⑵能归纳穷举法穷举的关键。 (设置穷举变量、变量变化范围、书写验证条件) ⑶了解穷举法设计程序的基本过程。 ⑷能够根据具体问题的要求,使用穷举法思想分析问题,设计算法,编写程序求解问题。 ⑸能够根据具体问题的条件,进行算法优化。 2、过程与方法 ⑴经历用穷举法求解问题的基本过程。 ⑵能通过实际问题的分析、求解过程,尝试归纳出利用穷举法解决问题的思路和方法。 3、情感态度与价值观 ⑴在解决问题的过程中进一步培养和提升学生的逻辑思维能力 ⑵培养学生算法优化的思想。 ⑶了解穷举法在破解密码方面的现实应用,自觉养成保护密码的良好习惯。 三、教材分析 1、本节在主要内容介绍 ⑴穷举算法的基本思路:对要解决问题的所有可能情况,一个不漏地进行检查,从中找出符合要 求的答案。 ⑵用穷举算法解决问基本过程: A)分析问题:问题的条件和未知数是什么?可以用解析法解决吗?适合用穷举法吗?

杨溢

执教学校:绵阳南山中学

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《用穷举法设计程序》教学设计

B)算法设计 a.穷举法的基本算法(用循环语句列举穷举变量的穷举范围,用条件语句描述验证条件) b.穷举算法设计的三个关键: ⅰ.确定穷举变量:问题涉及哪些因素需进行穷举; ⅱ.确定穷举范围:问题所涉及的情况有哪些,穷举范围应该如何确定; ⅲ.验证条件:分析出来的这些情况,需要满足什么条件,才成为问题的答案。 C)根据算法编写程序; D) 调试运行; (3)优化穷举,对照题目条件,逐步求精,改善算法(穷举变量的安排、精确穷举范围) 。 四、学情分析 ⑴教学对象是绵阳南山中学高一/高二年级学生。 ⑵学生已经具备了一定的逻辑思维、分析问题、表达思想等能力。 ⑶学生未学习过新课改教材。 高二学生学习过非 VB 语言的基本编程语句, 但没有接触过循环嵌套, 也未涉及穷举算法,在编写程序的具体技术,特别是对 VB 编程工具的具体操作,各基本语句的 使用程度未达到课标中学习本节内容的知识准备要求。 五、重点难点分析 教学重点: ⑴穷举法的基本思路; 教学难点: ⑴能使用穷举法的思想对具体问题进行分析 ⑵根据具体问题,合理优化穷举算法,提高效率。 六、教学策略 综合前面对教学目标、教材和学情等的分析,学生并不具备教材设定的知识基础,特别是具体的 编程知识,因此穷举法的教学目标的体现将不定位在编写完整的穷举程序,而是确立为以下三点:⑴ 能用穷举法对具体问题进行分析及算法设计;⑵能根据分析补充完善程序的关键部分;⑶能合理进行 穷举优化。 在教学过程中,我们首先以“揭开密码被破解之谜”为主线,引入“穷举法”的概念;通过阅读 分析“密码破解”程序,归纳出用程序实现穷举的基本算法及三个关键、了解穷举法求解问题的基本 过程,认识穷举法的特点,引导学生提出反“暴力穷举”的策略,同时也为后面的穷举优化打下基础。 通过“礼品问题” ,体验用穷举法解决问题的全过程,并进行穷举优化。最后总结本节内容,并提出拓 展问题,为下节学习穷举方案的选择做铺垫。 同时,加强网页课件的辅助、提示功能,特别是对 VB 编程工具的具体操作,各基本语句的使用方 面,以帮助学生更好地完成学习任务。 六、教学环境 多媒体网络教室、投影仪等。 ⑵用穷举法的设计程序的基本过程。

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《用穷举法设计程序》教学设计

七、教学过程 教学环节
游戏导入 认识穷举 (3 分钟)

教师活动
1、提出问题:如果在登陆 QQ 的时候,当你输 入熟悉的帐号和密码,一再出现出错窗口,你 会想到什么? 换位思考:黑客是如何破解密码的? 3、小结穷举法定义。 4、观察计算机程序穷举,发现人工穷举与计 算机穷举的异同,引入课题。

学生活动
1、学生回忆相关生活 体验。 2、口述游戏心得,体 会穷举法基本思路 4、观察思考回答

设计意图
1、 通过学生在网络生活中 遇到的问题引入课题,引 起学生学习兴趣。 2、通过学生猜密码游戏, 让学生在游戏过程中体会 穷举法的基本思路,更有 利于对穷举法的理解。

2、引导学生介绍“猜密码”活动的游戏心得。 3、听讲、思考、回答

程序分析 发现规律 (15 分钟)

1、展示“破解两位密码”程序,引导学生阅 读程序,介绍各语句的作用 2、通过密码程序代码的分析,归纳出穷举程 序的基本算法及程序实现穷举的三个关键 3、引导学生知识迁移,破解多位密码的算法 应如何修改,并分析相应的穷举次数; 4、引导学生分析穷举法的特点。并根据上述 分析,请学生提出反“暴力破解”的对策 5、引导学生理解用穷举法解决问题的过程。

1 、在教师引导下阅读 程序, 了解各语句的作 用; 2 、学生思考、尝试归 纳; 3 、分析思考问题,并 尝试修改;

1、 由于学生在学习之前已 经不具备相应的程序设计 基础。因此,本环节将由 教师引导学生阅读程序, 发现规律。

任务引领 体验穷举 (15 分钟)

1、布置任务:班里要举行班级聚会,要用 600 元班会费为 50 名同学准备 50 份礼品进行抽 奖。选定了公仔(20 元/个)、水杯(15 元/个) 和笔筒(10 元/个)三类商品。 要求刚好用完 600 元买 50 件礼品(每种礼品至少一件) ,这三种 礼品的数量可以如何搭配?有多少种方案? 2、引导学生进行问题分析、算法设计。 3、演示程序的修改及运行及课件中的支持、 辅导功能。 4、巡堂辅导,提示优化。

1 、学生分析问题,设 计 穷 举 算法,填写学 案; 2、 根据分析完善程序; 3、开始尝试优化

1、 通过本任务让学生体验 用穷举法设计程序的过 程,并尝试优化

交流评价 优化穷举 (8 分钟)

1、提示学生观察答案及条件,并提供优化方 向,尝试优化,并计算穷举次数,体验优化的 效果 2、组织学生进行优化方案交流

1 、学生听提示,尝试 优化。 2 、了解他人的优化方 案,取长补短。

1、 通过穷举优化及优化前 后穷举次数的比较,培养 学生优化程序的思想; 2、交流优化方案,引导学 生自我反思,加深对所学 知识的认识与理解。

归纳总结 拓展思考 (4 分钟)

1、通过演示文稿总结本节知识内容。 2、归纳同学们在解决问题过程中常见问题。 3、提出拓展思考问题。

1 、知识总结,系统归 纳。 2 、思考拓展问题,为 下节的学习作准备

1、通过知识总结,帮助学 生将知识系统化,便于学 生理解记忆。 2、提出拓展问题,为下节 的学习作准备。

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《用穷举法设计程序》教学设计

八、教学评价 本节的评价隐含在教学的过程中,主要从两方面来进行: (1)学生在课堂上与老师的互动,能否经过思考回答老师的问题; (2)学生的学案中记录的学生的思维过程及学生完成程序的情况。 九、教学反思 1、对教学思路、教学设计的反思 本节内容在课程标准中的相关要求是 (1) 了解穷举法的基本概念及用穷举法设计算法的基本过程。 (2)能够根据具体问题的要求,使用穷举法设计算法,编写程序求解问题。教材采用了一个比较复杂 的“种树”问题引入,但学生对这种问题的兴趣不大,而且在数学方面的要求较高,学生第一次接触 穷举采用这个例子较难。因此在本节的教学设计上,注重例子的选择,希望以一个结构比较简单、典 型的穷举程序来开始学习。因此,本课设计以“揭开密码被破解之谜”为主线,引起学生学习的兴趣, 从而引入“穷举法”的概念;通过阅读分析“密码破解”程序,归纳出用穷举算法的基本模式和三个 关键,程序实现穷举的基本过程、穷举法的特点,引导学生提出反“暴力穷举”的策略,同时也为后 面的穷举优化打下基础。通过“礼品问题” ,体验用穷举法解决问题的全过程,并进行穷举优化。通过 这样的教学流程使学生能较快接受穷举法的思想、关键,并加以应用,较好达到教学目标。 2、对课堂教学过程的反思 本节课的教学过程总体比较流畅,师生互动较多,学生的合作学习、自主学习能力有所体现,但 部分环节的时间掌握不够好,如引导学生提出对应穷举破解的策略、引导学生分析问题等,应做好引 导工作,活动的目的性及效率会更高。

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《用穷举法设计程序》教学设计

附录一:教学流程图如下:

开始
游戏导入 认识穷举 (3 分钟) 教师活动: 2. 组织学生进行“猜密码”活动 3. 引导学生口述游戏心得。 4. 小结穷举法定义 学生: 1. 参与活动,积极思考 2. 表述游戏心得

设计意图:
通过学生猜密 码活动,让学 生体会穷举法 的基本思路, 更有利于对穷 举法的理解。

教师活动: 程序分析 发现规律 (15 分钟) 1、 分析“破解两位密码”代码,归 1、 纳穷举算法的基本模式和关键。 2、 2 、引导学生知识迁移,分析穷举次 3、 数,并提出反“暴力破解”的对策 3 、引导学生理解用穷举法设计程序 4、 的基本过程 3、 任务引领 体验穷举 (15 分钟) 1. 5 、引导学生理解穷举法设计程 1、 提出“礼品问题” 序的基本过程 2、 引导学生进行分析设计。 3、 演示程序 的修 改及运行 及课件中的辅导功能。 4、 巡堂辅导,提示优化。 5、

学生: 1、阅读代码,认识穷举算 法基本模式及关键 2、分析穷举次数,提出 对策 3、了解用穷举法设计程 序的基本过程

设计意图:
本环节先由教师引导 学生阅读程序,了解 各语句的基本作用, 为下一环节用穷举法 设计程序打下基础。 并引导学生发现穷举 程序的共同规律,找 到穷举关键。

学 习 资 源

1 、学生分析问题、设 计算法,填写表格; 2、根据分析完善程序; 3、开始尝试优化

设计意图:
通过任务让 学生体验用 穷举法设计 程序的全过 程。

交流评价 优化穷举 (8 分钟)

1 、提示学生优化方向,尝试 优化,比较优化前后穷举次 数,体验优化的效果 2 、组织学生进行优化方案交 流 学生: 1、 学生听提示, 尝试优化。 2、了解他人的优化方案, 取长补短。

设计意图:
通过学生间程序运行 结果及穷举次数的比 较穷举,说明程序优化 的必要性,引导学生进 行程序优化。通过交流 优化方案,引导学生自 我反思,提高学生进行 学生: 1、知识总结,系统归纳。 2、思考拓展问题,为下节 的学习作准备 程序优化的积极性。

归纳总结 拓展思考 (4 分钟)

1 、通过演示文稿总结本节知 识内容。 2 、归纳同学们在解决问题过 程中常见问题。 3、提出拓展思考问题。

设计意图:
通过知识总结,帮助 学生将知识系统化。 提出拓展问题,为下 节的学习穷举方案的 选择作准备。

结束

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附录二: 《用穷举法设计程序》学案

《用穷举法设计程序》学案
班别:___________________ 姓名:______________ 学号:________________

活动一:密码问题 穷举算法基本模式: For 穷举变量 1= ? to ? For 穷举变量 2= ? to ? If 条件 then 输出答案 Next 穷举变量 2 Next 穷举变量 1 穷举次数与哪些因素有关? 你能提出反暴力破解的对策吗? 活动二:礼品问题 班里要举行班级聚会,要用 600 元班会费为 50 名同学准备 50 份礼品进行抽奖。你要负责去购买 礼品,选定了公仔(20 元/个)、水杯(15 元/个)和笔筒(10 元/个)三类商品。要求刚好用完 600 元买 50 件 礼品(每种礼品至少一件) ,这三种礼品的数量可以如何搭配?有多少种方案? 环节 分析问题 要求解的问题是什么? 涉及到哪些未知数和条件? 能用常用数学方法解决吗 穷举算法三个关键设计: (1)有多少个穷举变量? 算法设计 ( 2 )各穷举变量的变化 范围是什么? ( 3 )答案所须符合的条 件是什么? 编写程序 调试运行 打开“礼品问题”程序,根据你的算法设计,程序中“?”处应如何填写? 点击启动 运行程序,如发现错误可点击■结束运行,修改程序。 穷举变量 对应物品 变化范围 任务 破解三位密码算法关键: 穷举变量 变化范围 验证条件

程序穷举次数为多少次? 优化穷举,提高效率: 观察你所完善的“礼品问题”程序运行结果,并与其他同学的运行结果比较。 认真阅读问题的各个条件, 尝试优化程序, 在合理范围内尽量减少穷举的次数。 穷举优化 优化措施 优化后的穷举次数

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