用穷举法设计程序教学设计.docx

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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：

佛山市第三中学杨溢执教学校：

绵阳南山中学

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？

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；⑵用穷举法的设计程序的基本过程。

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。

七、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

游戏导入

认识穷举

（3分钟）

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？

2、引导学生介绍“猜密码”活动的游戏心得。

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。

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

3、听讲、思考、回答

4、观察思考回答

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。

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。

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。

附录一：

教学流程图如下：

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

破解三位密码算法关键：

穷举变量

变化范围

验证条件

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

任务

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

算法设计

穷举算法三个关键设计：

（1）有多少个穷举变量？

穷举变量

对应物品

（2）各穷举变量的变化范围是什么？

变化范围

（3）答案所须符合的条件是什么？

编写程序

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？

调试运行

点击启动运行程序，如发现错误可点击■结束运行，修改程序。

程序穷举次数为多少次？

优化穷举，提高效率：

穷举优化

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。

优化措施

优化后的穷举次数