高中数学综合学习第一章算法初步教案2 新课标 人教版 必修3(A)
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综合学习 第一章 算法小结复习教学目的:总结算法解题的一般思路,即算法分析(提炼问题的数学本质)——画出程序框图——按框图编写伪代码;通过本章学习增强解题的规范性.教学重点:在准确理解算法的基础上,掌握流程图的画法及判断;掌握伪代码的编写. 教学过程:例1.阅读下列伪代码,并指出当5,3-==b a 时的计算结果:(1)read a, b (2) read a, b (3) read a, b X ←a+b a ←a+b a ←a+b y ←a-b b ←a-b b ←a-b a ←(x+y)/2 a ←(a+b)/2 a ←(a-b)/2 b ←(x-y)/2 b ←(a-b)/2 b ←(a+b)/2 Print a, b Print a, b Print a, b a=____,b___ a=____,b___ a=____,b___例2.写出用二分法求方程012=--x x 在区间[]5.1,1内的一个近似解(误差不超过001.0)的一个算法.说明:此题主要再次强调算法的问题根本上是一个思维的问题以及算法语言的基本规则;如何通过语句的结构形式规范处理及简化问题, 从而增强解题的规范性.流程图与伪代码 10 Rend a,b,c20 x 0 ←(a+b)/2 30 f(a) ←a 3-a-1 40 f(x 0) ←x 03-x 0-150 If f(x0)=0 then Goto 120 60 If f(a)f(x 0)<0 then 70 b ←x 0 80 Else 90 a ←x 0 100 End if110 If |a-b|≧c then Goto 20 120 Print x 0以上两例重点理解赋值语句,尤其是在循环结构中如何根据对变量的理解灵活赋值,从而用简炼的语句表示算法。
例3.满足方程的一组正整数称为勾股数或商高数,设计计算某一范围内的勾股数的算法.For a from 3 to 30For b from a+1 to 40For c from b+1 to 50If a2+b2=c2 thenP a, b, cEnd ifEndEndEnd例四.已知钱数x(不足10元),要把它用于1元、5角、1角、1分的硬币表示,若要用尽量少的硬币个数表示x,设计一个算法,求各硬币的个数.分析:要用尽量少的硬币表示钱数,也就是要尽可能地用大面值的硬币.以1元钱的个数就是x的整数部分,记为a,则5角钱的个数就是(x-a)/0.5的整数部分,记为b;1角钱的个数就是(x-a*1-b *0.5)的整数部分,记为c;1分钱的个数就是(x-a*1-b*0.5-c*0.1)的整数部分.解:Read xa=int(x)b=int((x-a)/0.5)c= int((x-a*1-b*0.5)/0.1)d=int((x-a*1-b*0.5-c*0.1)/0.01)Print a,b,c,d例五. 在日常生活中,人们经常要把一些记录中的数据排序,如招生录取中按照成绩对考生进行排序,汉字拼音检索中按照字母顺序对汉字进行排序等等。
算法初步教学目标: 1.复习《算法初步》主干知识,巩固提高2.培养学生严密逻辑思维能力,解决实际问题能力3.渗透数学分类.化归.类比思想教育,体会数学应用于实践教学重点: 利用《算法初步》主干知识编写程序教学难点: 利用《算法初步》主干知识编写程序教学过程一.知识回顾1.算法的三种基本逻辑结构____,____,____。
2.循环结构有两种类型:“先判断,后执行”是___型,“先执行,后判断”是____型。
3.五种基本算法语句是____, ____, ____, ____, ____。
4.条件语句: IF 条件 THEN 语句体1ELSE 语句体2END IF 当计算机执行该语句时,怎么运行?5.条件语句: IF 条件 THEN 语句体END IF 当计算机执行该语句时,怎么运行?6. 循环语句: WHILE 条件循环体WEND当计算机执行该语句时,怎么运行?7.循环语句: DO循环体LOOP UNTIL 条件当计算机执行该语句时,怎么运行?二.演练广场将程序补充完整INPUT Xm=X MOD 2IF___THENPRINT“X是奇数”ELSEPRINT “X是偶数”END IFEND三.典例剖析评价,成绩达到80分的为A,低于60分的为D,其他的为B.请画出程序框图并写出算法语句,当输入成绩为x时,输出相应的等第.变式1.成绩如右表,请输出他们的等第变式2.请统计得A的人数变式3.计算他们的平均分四.自主小结1.知识内容程序结构、算法语句2.思想方法分类讨论、化归类比。
1.1.1算法的概念一、三维目标:1、知识与技能:(1)了解算法的含义,体会算法的思想。
(2)能够用自然语言叙述算法。
(3)掌握正确的算法应满足的要求。
(4)会写出解线性方程(组)的算法。
(5)会写出一个求有限整数序列中的最大值的算法。
(6)会应用Scilab 求解方程组。
2、过程与方法:通过求解二元一次方程组,体会解方程的一般性步骤,从而得到一个解二元一次方程组的步骤,这些步骤就是算法,不同的问题有不同的算法。
由于思考问题的角度不同,同一个问题也可能有多个算法,能模仿求解二元一次方程组的步骤,写出一个求有限整数序列中的最大值的算法。
3、情感态度与价值观:通过本节的学习,使我们对计算机的算法语言有一个基本的了解,明确算法的要求,认识到计算机是人类征服自然的一各有力工具,进一步提高探索、认识世界的能力。
二、重点与难点:重点:算法的含义、解二元一次方程组和判断一个数为质数的算法设计。
难点:把自然语言转化为算法语言。
三、学法与教学用具:学法:1、写出的算法,必须能解决一类问题(如:判断一个整数n(n>1)是否为质数;求任意一个方程的近似解;……),并且能够重复使用。
2、要使算法尽量简单、步骤尽量少。
3、要保证算法正确,且计算机能够执行,如:让计算机计算1×2×3×4×5是可以做到的,但让计算机去执行“倒一杯水”“替我理发”等则是做不到的。
教学用具:电脑,计算器,图形计算器四、教学设想:1、创设情境:算法作为一个名词,在中学教科书中并没有出现过,我们在基础教育阶段还没有接触算法概念。
但是我们却从小学就开始接触算法,熟悉许多问题的算法。
如,做四则运算要先乘除后加减,从里往外脱括弧,竖式笔算等都是算法,至于乘法口诀、珠算口诀更是算法的具体体现。
我们知道解一元二次方程的算法,求解一元一次不等式、一元二次不等式的算法,解线性方程组的算法,求两个数的最大公因数的算法等。
必修3第一章算法初步复习教案一.课标要求:1.通过对解决具体问题过程与步骤的分析〔如,二元一次方程组求解等问题〕,体会算法的思想,了解算法的含义;2.通过模仿、操作、探索,经历通过设计程序框图表达解决问题的过程。
在具体问题的解决过程中〔如,三元一次方程组求解等问题〕,理解程序框图的三种基本逻辑结构:顺序、条件分支、循环。
二.要点精讲1.算法的概念〔1〕算法的定义:广义的算法是指完成某项工作的方法和步骤,那么我们可以说洗衣机的使用说明书是操作洗衣机的算法,菜谱是做菜的算法等等。
在数学中,现代意义的算法是指可以用计算机来解决的某一类问题的程序和步骤,这些程序或步骤必须是明确和有效的,而且能够在有限步之内完成。
〔2〕算法的特征:①确定性:算法的每一步都应当做到准确无误、“不重不漏〞。
“不重〞是指不是可有可无的、甚至无用的步骤,“不漏〞是指缺少哪一步都无法完成任务。
②逻辑性:算法从开始的“第一步〞直到“最后一步〞之间做到环环相扣。
分工明确,“前一步〞是“后一步〞的前提,“后一步〞是“前一步〞的继续。
③有穷性:算法要有明确的开始和结束,当到达终止步骤时所要解决的问题必须有明确的结果,也就是说必须在有限步内完成任务,不能无限制的持续进行。
〔3〕算法的描述:自然语言、程序框图、程序语言。
2.程序框图〔1〕程序框图的概念:程序框图又称流程图,是一种用规定的图形、指向线及文字说明来准确、直观地表示算法的图形;〔2〕构成程序框的图形符号及其作用一个程序框图包括以下几部分:实现不同算法功能的相对应的程序框;带箭头的流程线;程序框内必要的说明文字。
3.几种重要的结构 〔1〕顺序结构顺序结构是最简单的算法结构,语句与语句之间,框与框之间是按从上到下的顺序进行的。
它是由假设干个依次执行的步骤组成的,它是任何一个算法都离不开的一种基本算法结构。
见示意图和实例:顺序结构在程序框图中的表达就是用流程线将程序框自上而下地连接起来,按顺序执行算法步骤。
人教版高中必修3第一章算法初步教学设计一、教学目标1.1 知识目标•掌握算法的基本概念和算法设计的流程;•能够正确理解和应用算法中的常用术语和符号;•学习并实现常见的算法,如冒泡排序、选择排序等。
1.2 能力目标•培养学生分析问题、解决问题的能力;•培养学生运用算法设计解决实际问题的能力;•培养学生的团队合作精神,提高学生的学习兴趣和学习效果。
二、教学内容2.1 什么是算法?•算法的定义;•算法与计算的关系;•算法的特点。
2.2 算法设计的流程•算法设计的步骤;•算法设计时需要考虑的问题。
2.3 常见算法•冒泡排序;•选择排序;•插入排序;•快速排序。
三、教学过程3.1 任务型学习1.让学生自己搜索和学习算法的定义,掌握算法的基本概念;2.将学生分为小组,分别针对冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序这四个常见算法进行深入学习;3.鼓励学生在小组内交流讨论,互相帮助,通过任务型学习的方式掌握每一种算法的实现过程和应用场景。
3.2 理论讲解1.讲解算法设计的流程,强调算法设计的基本思想;2.结合具体算法进行详细介绍;3.帮助学生掌握常用术语和符号的意义和用法。
3.3 多媒体展示1.利用计算机多媒体技术对算法的基本概念、算法设计的流程和常见算法进行展示;2.通过多媒体展示帮助学生理解算法中的关键点和难点。
3.4 实践操作1.让学生利用所学知识,对一些简单的排序问题进行解决;2.鼓励学生在实践中发现问题和总结经验;3.引导学生在实践中培养合作精神,培养团队意识。
四、教学评价4.1 测试评价1.设计一份测试题,测评学生对算法设计的基本概念、设计思想、常见算法等方面的掌握情况;2.给出具体的分值和评分标准。
4.2 成果展示1.让学生利用所学知识,针对一些复杂实际问题进行算法设计和实现;2.要求学生用合适的方式进行成果展示和说明;3.通过成果展示,评价学生团队合作精神和算法设计能力。
五、教学反思通过本次教学,学生基本掌握了算法的定义、算法设计的基本流程和常见算法的实现方法。
1.1.2 程序框图(第二、三课时)一、教学目标:1、知识与技能:掌握程序框图的概念;会用通用的图形符号表示算法,掌握算法的三个基本逻辑结构;掌握画程序框图的基本规则,能正确画出程序框图。
2、过程与方法:通过模仿、操作、探索,经历通过设计程序框图表达解决问题的过程;学会灵活、正确地画程序框图。
3、情感态度与价值观:通过本节的学习,使我们对程序框图有一个基本的了解;掌握算法语言的三种基本逻辑结构,明确程序框图的基本要求;认识到学习程序框图是我们学习计算机的一个基本步骤,也是我们学习计算机语言的必经之路。
二、重点与难点:重点是程序框图的基本概念、基本图形符号和3种基本逻辑结构,难点是能综合运用这些知识正确地画出程序框图。
三、学法与教学用具:1、通过上节学习我们知道,算法就是解决问题的步骤,在我们利用计算机解决问题的时候,首先我们要设计计算机程序,在设计计算机程序时我们首先要画出程序运行的流程图,使整个程序的执行过程直观化,使抽象的问题就得十分清晰和具体。
有了这个流程图,再去设计程序就有了依据,从而就可以把整个程序用机器语言表述出来,因此程序框图是我们设计程序的基本和开端。
2、我们在学习这部分内容时,首先要弄清各种图形符号的意义,明确每个图形符号的使用环境,图形符号间的联结方式。
例如“起止框”只能出现在整个流程图的首尾,它表示程序的开始或结束,其他图形符号也是如此,它们都有各自的使用环境和作用,这是我们在学习这部分知识时必须要注意的一个方面。
另外,在我们描述算法或画程序框图时,必须遵循一定的逻辑结构,事实证明,无论如何复杂的问题,我们在设计它们的算法时,只需用顺序结构、条件结构和循环结构这三种基本逻辑就可以了,因此我们必须掌握并正确地运用这三种基本逻辑结构。
3、教学用具:电脑,计算器,图形计算器四、教学设想:1、创设情境:算法可以用自然语言来描述,但为了使算法的程序或步骤表达得更为直观,我们更经常地用图形方式来表示它。
第一章算法初步1.1算法与程序框图第一课时算法的概念教学目标1.通过实例体会算法思想,了解算法的含义与主要特点;2.能按步骤用自然语言写出简单问题的算法过程;3.培养学生逻辑思维能力与表达能力.教学重点将问题的解决过程用自然语言表示为算法过程.教学难点用自然语言描述算法.教学过程一.序言算法不仅是数学及其应用的重要组成部分,也是计算机理论和技术的核心.在现代社会里,计算机已经成为人们日常生活和工作不可缺少的工具.听音乐、看电影、玩游戏、打字、画卡通画、处理数据,计算机几乎渗透到了人们生活的所有领域.那么,计算机是怎样工作的呢?要想弄清楚这个问题,算法的学习是一个开始.同时,算法有利于发展有条理的思考与表达的能力,提高逻辑思维能力.在以前的学习中,虽然没有出现算法这个名词,但实际上在数学教学中已经渗透了大量的算法思想,如四则运算的过程、求解方程的步骤等等,完成这些工作都需要一系列程序化的步骤,这就是算法的思想.二、数学运用 1.算法描述举例例1.给出求1+2+3+4+5的一个算法. 解: 算法1 按照逐一相加的程序进行. 第一步:计算1+2,得到3;第二步:将第一步中的运算结果3与3相加,得到6; 第三步:将第二步中的运算结果6与4相加,得到10; 第四步:将第三步中的运算结果10与5相加,得到15.算法2 运用公式123n ++++=2)1(+n n 直接计算.第一步:取=5;第二步:计算()21+n n ;第三步:输出运算结果.说明:一个问题的算法可能不唯一 例2.给出求解方程组274511x y x y +=⎧⎨+=⎩的一个算法.分析:解线性方程组的常用方法是加减消元法和代入消元法,这两种方法没有本质的差别,为了适用于解一般的线性方程组,以便于在计算机上实现,我们用高斯消元法(即先将方程组化为一个三角形方程组,在通过回代过程求出方程组的解)解线性方程组.解:用消元法解这个方程组,步骤是:第一步:方程①不动,将方程②中的系数除以方程①中的系数,得到乘数422m ==;第二步:方程②减去乘以方程①,消去方程②中的项,得到2733x y y +=⎧⎨=-⎩; 第三步:将上面的方程组自下而上回代求解,得到1y =-,4x =.所以原方程组的解为41x y =⎧⎨=-⎩2、算法概念算法:在数学中,算法通常是指按照一定规则解决某一个或一类问题的明确和有限的步骤。
人教版高中必修3第一章算法初步课程设计课程目标本课程旨在帮助学生了解算法的基本概念和常用算法的实现方式,以及培养学生的编程思维能力和解决问题的能力。
教学内容1.算法的基本概念2.常用排序算法:冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序3.常用查找算法:顺序查找、二分查找4.算法的复杂度分析教学重点和难点教学重点•算法的基本概念和特点•常用排序算法和查找算法的原理和实现方式教学难点•快速排序的原理和实现方式•算法的复杂度分析教学方法本课程采用“理论讲授+案例分析+编程实践”的教学方法,具体如下:1.理论讲授:教师通过讲解PPT、示意图等形式,介绍算法的基本概念、常用算法的原理和实现方式。
2.案例分析:教师通过具体的案例,让学生在实践中理解算法的应用和优化。
3.编程实践:教师通过提供一些编程练习题,让学生进行算法实现和分析。
并在课堂上展示部分学生的优秀代码。
课程安排本课程共计4个课时,具体安排如下:1.第1课时:算法的基本概念。
介绍算法的定义、特点、效率和正确性等基本概念。
2.第2-3课时:排序算法。
介绍冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序的实现方式和时间复杂度分析。
3.第4课时:查找算法和复杂度分析。
介绍顺序查找、二分查找的实现方式和时间复杂度分析,以及算法的复杂度分析方法。
课程评价本课程考核方式为闭卷笔试和编程实践,笔试占60%,编程实践占40%。
针对学生的不同水平,编程实践的难度分为初级和高级两个难度级别,学生可以自主选择挑战。
同时,教师也将根据学生的课堂表现和编程作业进度,对学生进行平时成绩评价。
总结本课程以算法初步为主要内容,重点介绍了排序算法和查找算法,并通过编程实践提高学生的编程能力和解决问题的能力。
希望学生能通过本课程的学习,了解算法的概念和特点,掌握常用算法的实现方式,培养良好的编程思维和解决问题的能力,为后续专业学习打下基础。
示范教案整体设计教学分析前面学习了算法、程序框图与几种算法语句,本节课作为本章的小结,旨在和学生一起站在全章的高度,以算法思想为灵魂,以问题解决为主线,以典型例题为操作平台,以巩固知识、发展能力、提高素养为目的对本章作全面的复习总结,帮助学生进一步提高对算法的理解和认识,优化知识结构.三维目标1.对本章知识形成知识网络,提高学生的逻辑思维能力,培养学生的归纳能力.2.熟练应用算法、程序框图与基本算法语句来解决问题,培养学生的分析问题和解决问题的能力,逐步学会用数学方法去认识世界、改造世界.重点难点教学重点:应用算法、程序框图与基本算法语句解决问题.教学难点:形成知识网络.课时安排1课时教学过程导入新课思路1(情境导入).大家都熟悉围棋高手“石佛”李昌镐吧,他曾经打遍天下无敌手,你知道他最令人可怕的地方吗?他的技术很全面,但他最厉害的技术是“官子”,他的“官子”层次分明,可以说滴水不漏,堪称世界第一.我们的这次复习也要像围棋中的“官子”,也要做到层次分明、滴水不漏.思路2(直接导入).前面我们学习了算法、程序框图与基本算法语句等内容,今天我们对本章知识、方法、数学思想进行全面、系统的总结与复习.推进新课新知探究提出问题(1)请同学们自己梳理本章知识结构.(2)回顾算法的定义及特征.(3)回忆程序框图的三种逻辑结构.(4)总结算法语句.讨论结果:(1)本章知识结构如下图.(2)算法的定义:广义的算法是指完成某项工作的方法和步骤,那么我们可以说洗衣机的使用说明书是操作洗衣机的算法,菜谱是做菜的算法等等.在数学中,算法通常是指按照一定规则解决某一类问题的明确有限的步骤.现在,算法通常可以编成计算机程序,让计算机执行并解决问题.算法的特征:①确定性:算法的每一步都应当做到“准确无误、不重不漏”“不重”是指不是可有可无的、甚至无用的步骤,“不漏”是指缺少哪一步都无法完成任务.②逻辑性:算法从开始的“第一步”直到“最后一步”之间做到环环相扣、分工明确,“前一步”是“后一步”的前提,“后一步”是“前一步”的继续.③有穷性:算法要有明确的开始和结束,当到达终止步骤时所要解决的问题必须有明确的结果,也就是说必须在有限步内完成任务,不能无限制地持续进行.(3)顺序结构、条件分支结构、循环结构.(4)赋值语句:变量=表达式.输入语句:变量=input.输出语句:print(%io(2),变量).条件语句:格式1:if表达式语句序列1;else语句序列2;end格式2:if表达式语句序列1;end循环语句:for语句:for循环变量=初值:步长:终值循环体;endwhile语句:while表达式循环体;end应用示例例1如下图所示,该程序框图输出的结果为________.解:该程序框图的运行过程是:A=1;S=1;S=1+9=10;A=1+1=2;A≤2,成立;S=10+9=19;A=2+1=3;A=3≤2,不成立;输出S=19.答案:19点评:解决同一个问题,可以有多种算法,那么就有多种程序框图和语句,再就是不同版本的教材算法语句的语言形式也不相同,因此高考试题中通常不会考查画程序框图或编写程序.由于学习本章的目的是体会算法的思想,所以已知程序框图或程序,判断其结果是高考考查本章知识的主要形式,这也是课程标准和考试说明对本章的要求.其判断方法是具体∴y =π2×2-5=π-5. 例2到银行办理个人异地汇款(不超过100万元),银行收取一定的手续费.假设汇款额不超过100元,收取1元手续费;超过100元但不超过5 000元,按汇款额的1%收取;超过5 000元,一律收取50元手续费.试用程序框图描述汇款额为x 元时,银行收取手续费y 元的过程.分析:这是一个实际问题,故应先建立数学模型,y =⎩⎪⎨⎪⎧ 1(0<x ≤100),0.01x (100<x ≤5 000),50(5 000<x ≤1 000 000).由此看出,要求手续费,需先判断x 的范围.解:程序框图如下图:点评:条件分支结构经常与分段函数有密切的关联;判断框里要写明分支的条件,从而决定下一步该作出怎样的选择.例3已知函数y =⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -1,x ≤-1,log 3(x +1),-1<x<2,x 4,x ≥2,试设计一个算法,输入x 的值,求对应的函数值.分析:对输入x 的值与-1和2比较大小,即分类讨论.解:算法如下:S1 输入x 的值;S2 当x ≤-1时,计算y =2x -1,否则执行下一步;S3 当x ≥2时,计算y =x 4,否则执行下一步;S4 计算y =log 3(x +1);S5 输出y.点评:分段函数是高考考查的重点,在考虑算法步骤时,要用到分类讨论思想,这为复习程序框图和算法语句打好了基础.知能训练1.下面程序框图输出的结果是( )A .11B .12C .132D .1 320分析:该程序框图的运行过程是:i =12;s =1;i =12≥10,成立;s =1×12=12;i =12-1=11;i =11≥10,成立;s =12×11=132;i =11-1=10;i =10≥10,成立;s =132×10=1 320;i =10-1=9;i =9≥10,不成立;输出s =1 320.答案:D2.下图是表示求解方程x 2-(a +1)x +a =0(a ∈R ,a 是常数)过程的程序框图.请在标有序号(1)(2)(3)(4)处填上你认为合适的内容将框图补充完整.(1)____________;(2)____________;(3)____________;(4)____________.解析:所解方程是一元二次方程,先计算判别式Δ=(a +1)2-4a =(a -1)2,所以(1)处填(a -1)2;计算判别式Δ的大小后,再判断其符号,由于Δ=(a -1)2,则只需判断a 是否等于1即可,则(2)有两种填法a =1或a ≠1,当(2)处填a =1时,(3)处填x 1=x 2=1,(4)处填x 1=a ,x 2=1;当(2)处填a ≠1时,(3)处填x 1=a ,x 2=1,(4)处填x 1=x 2=1.答案:(1)(a -1)2 (2)a =1 (3)x 1=x 2=1 (4)x 1=a ,x 2=1或(1)(a -1)2 (2)a ≠1(3)x 1=a ,x 2=1 (4)x 1=x 2=13.下列程序的功能是________.s =0;for i =1:1:100s =s +1/i ;endprint(%io(2),s);解析:该程序的执行过程是:s =0;i =1,s =0+11=1; i =2,s =1+12;i =3,s =1+12+13; ……i =100,s =1+12+13+…+1100. 答案:计算1+12+13+…+1100的值 拓展提升数学的美是令人惊异的!如三位数153,它满足153=13+53+33,即这个整数等于它各位上的数字的立方的和,我们称这样的数为“水仙花数”.请您设计一个算法,找出大于100,小于1 000的所有“水仙花数”.(1)写出算法步骤;(2)画出程序框图.分析:由于需要判断大于100,小于1 000的整数是否满足等于它各位上的数字的立方的和,所以需要用循环结构.解:(1)算法步骤如下:S1 i =101;S2 如果i 不大于999,则执行第3步,否则算法结束;S3 若这个数i 等于它各位上的数字的立方的和,则输出这个数;S4 i =i +1,返回第2步.(2)程序框图如下图所示.课堂小结(1)复习了本章知识,形成了知识网络.(2)判断算法的功能或输出结果.作业本章小结Ⅲ.巩固与提高 4、5.设计感想本节通过大量生动活泼的例题对本章进行系统的总结,通过精彩的点评渗透算法的基本思想,使学生的知识得到进一步巩固,使学生的思想方法不断升华.备课资料人机大战的启示人类的许多进步之所以产生,多半是发明了一个更好、更有力的工具.物质工具使工作速度加快并使人们从重体力劳动中解脱出来,而信息工具则扩大人们的智力.物质工具如犁、起重机、推土机、内燃机、电动机等等,是人的四肢的延伸,而计算机是人的大脑的延伸.它最初只能进行数值计算,但随着其发展,应用范围不断扩大.它不仅能够进行计算,还能进行记忆、判断、推理、设计、控制、自动化处理等等.一句话,只要是能输入计算机里的信息,它都能按照人的要求对信息进行迅速而圆满的处理.因此,计算机也被称为电脑.在短短十几年的时间里,我们经历了计算机深入生活每一个角落的过程,深深感受到了计算机多方面的强大的功能.其中,国际象棋大师卡斯帕罗夫与IBM“深蓝”的人机大战的结果曾引起世人瞩目和激烈讨论,留下了有关计算机与人的关系的种种思考.1989年,美国IBM公司成立了“深蓝”(Deep Blue)项目小组,开始着手研究有关计算机下棋方面的技术,其实就是设计下棋的算法.其目的是证明它具有能够处理复杂博弈模式的能力,而真正的意图是,以此作为一个模型,将并行技术深入到其他各种复杂应用领域.1988年,“深蓝”的前身“深思”(Deep Thought)在华裔科学家许峰雄等人的开发下,已经具备与人进行国际象棋比赛的能力.“深蓝”在开始设计时就以超越“深思”为目的,特别在运算速度与处理能力部分.经过不断的努力,1996年2月,当今最优秀的国际象棋棋手、世界冠军卡斯帕罗夫与“深蓝”计算机展开了第一次真正的角逐.比赛为六局对抗赛.虽然卡斯帕罗夫最终以4∶2的比分取胜,但今天计算机所达到的能力,也着实让全世界吃了一惊.尤其是第一局,“深蓝”以获胜来了个“开门红”.卡斯帕罗夫在赛后承认,“深蓝”是必须认真对待的劲敌,他说:“我没有料到它如此难以对付,我输掉第一局非常幸运,因为那是给我发出的最严重警告.”由于卡斯帕罗夫战胜“深蓝”,他预言“在严肃、经典的比赛中,计算机在本世纪没有赢棋的机会.”然而,卡斯帕罗夫对计算机技术的飞速发展估计错了.仅仅一年后,“深蓝”就战胜了这位大师.1997年5月人机大战重开.前五局战平,5月11日第六局决胜局的比赛,卡斯帕罗夫仅走了19步便向“深蓝”认输.“深蓝”的重量达1.4吨,拥有32个节点,每一节点有8块专门为进行国际象棋对弈设计的处理器,从而拥有每秒运算超过2亿步的惊人速度.为了使“深蓝”能拥有更多的资源规划棋步,开发小组汇集了一个开放棋局的数据库,输入了100年来世界顶级棋手的棋局,此外还有残局数据库,即最后五步时的走法,形成了汇集10亿个棋局的数据库.自1996年在输给卡斯帕罗夫之后,美国特级大师本杰明加盟“深蓝”,将他对象棋的理解编成语句输入“深蓝”,且在1997年的比赛中,每场对局结束后,小组都会根据卡斯帕罗夫的情况相应地修改特定的参数.“深蓝”在比赛中,不会疲倦、不会有心理和情绪上的起伏,只是不动声色地进行高速准确的运算.因此,卡斯帕罗夫的对手并不是“深蓝”主机,而是一群人如何运用电脑的硬、软件来向一个人的智慧和反应挑战.电脑的胜利说到底是人脑的胜利.但是“深蓝”的这次胜利,毕竟标志着计算机技术又上了一个新台阶,更准确地说,这次“深蓝”胜利,是人脑经过电脑胜过人脑.它也反过来让人们思考,什么是思维的本质?它第一次让人类如此真切地感受到了电脑与人的相异却又能够与人对抗的能力,这种力量还会从人们今后的努力中得到滋养从而不断壮大.有人曾将人机大战称为捍卫人类尊严的比赛,此次“深蓝”获胜,绝不意味人类的尊严丧失殆尽.许峰雄博士说得好:“棋王卡斯帕罗夫的胜利是为人类的过去赢了一盘棋;今年,‘深蓝’胜卡斯帕罗夫,是为人类的未来赢了一盘棋.”另外,深具意义的是,“深蓝”证明了人类的极限.超越人类的极限是一件很大的事情,人类就是在不断超越自己的极限中而进步的.。
综合学习第一章算法初步
(1)教学目标
(a)知识与技能
1.明确算法的含义,熟悉算法的三种基本结构:顺序、条件和循环,以及基本的算法语句。
2.能熟练运用辗转相除法与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的算法知识解决同类问题。
(b)过程与方法
在复习旧知识的过程中把知识系统化,通过模仿、操作、探索,经历设计程序框图表达解决问题的过程。
在具体问题的解决过程中进一步理解程序框图的三种基本逻辑结构:顺序、条件分支、循环。
(c)情态与价值
算法内容反映了时代的特点,同时也是中国数学课程内容的新特色。
中国古代数学以算法为主要特征,取得了举世公认的伟大成就。
现代信息技术的发展使算法重新焕发了前所未有的生机和活力,算法进入中学数学课程,既反映了时代的要求,也是中国古代数学思想在一个新的层次上的复兴,也就成为了中国数学课程的一个新的特色。
(2)教学重难点
重点:算法的基本知识与算法对应的程序框图的设计
难点:与算法对应的程序框图的设计及算法程序的编写
(3)学法与教学用具
学法:利用实例让学生体会基本的算法思想,提高逻辑思维能力,对比信息技术课程中的程序语言的学习和程序设计,了解数学算法与信息技术上的区别。
通过案例的运用,引导学生体会算法的核心是一般意义上的解决问题策略的具体化。
面临一个问题时,在分析、思考后获得了解决它的基本思路(解题策略),将这种思路具体化、条理化,用适当的方式表达出来(画出程序框图,转化为程序语句)。
教学用具:电脑,计算器,图形计算器
(4)教学设想
一.本章的知识结构
二.知识梳理
(1)四种基本的程序框
终端框(起止框)
输入.输出框
处理框
判断框
(2)三种基本逻辑结构
顺序结构条件结构循环结构
(3)基本算法语句
(一)输入语句
单个变量
多个变量
(二)输出语句
(三)赋值语句
(四)条件语句
IF-THEN-ELSE 格式
当计算机执行上述语句时,首先对IF 后的条件进行判断,如果条件符合,就执行THEN 后的语句1,否则执行ELSE 后的语句2。
其对应的程序框图为:(如上右图) IF-THEN 格式
计算机执行这种形式的条件语句时,也是首先对IF 后的条件进行判断,如果条件符合,就执行THEN 后的语句,如果条件不符合,则直接结束该条件语句,转而执行其他语句。
其对应的程序框图为:(如上右图) (五)循环语句
(1)WHILE 语句
环体或跳出循环体的。
IF 条件 THEN
语句 END IF
WHILE 条件
循环体 WEND
当计算机遇到WHILE 语句时,先判断条件的真假,如果条件符合,就执行WHILE 与WEND 之间的循环体;然后再检查上述条件,如果条件仍符合,再次执行循环体,这个过程反复进行,直到某一次条件不符合为止。
这时,计算机将不执行循环体,直接跳到WEND 语句后,接着执行WEND 之后的语句。
因此,当型循环有时也称为“前测试型”循环。
其对应的程序结构框图为:(如上右图)
(2)UNTIL 语句
其对应的程序结构框图为:
(4)算法案例
案例1 辗转相除法与更相减损术 案例2 秦九韶算法
案例3 排序法:直接插入排序法与冒泡排序法 案例4 进位制 三.典型例题
例1 写一个算法程序,计算1+2+3+…+n 的值(要求可以输入任意大于1的正自然数) 解:INPUT “n=”;n i=1 sum=0 WHILE i<=n sum=sum+i i=i+1 WEND PRINT sum END
思考:在上述程序语句中我们使用了WHILE 格式的循环语句,能不能使用UNTIL 循环?
例2 设计一个程序框图对数字3,1,6,9,8进行排序(利用冒泡排序法)
DO
循环体 LOOP UNTIL 条件
思考:上述程序框图中哪些是顺序结构?哪些是条件结构?哪些是循环结构?例3 把十进制数53转化为二进制数.
解:53=1×25+1×24+0×23+1×22+0×21+1×20
=110101(2)
例4 利用辗转相除法求3869与6497的最大公约数与最小公倍数。
解:6497=3869×1+2628
3869=2628×1+1241
2628=1241*2+146
1241=146×8+73
146=73×2+0
所以3869与6497的最大公约数为73
最小公倍数为3869×6497/73=344341
思考:上述计算方法能否设计为程序框图?
练习:P40 A(3) (4)
(5)评价设计
作业:P40 A(5)(6)。