高中数学1.1.2程序框图与算法的基本逻辑结构顺序结构、条件结构知识点分析 新人教A版必修3
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《程序框图、顺序结构》教学设计一、课标分析:按课标要求,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,理解程序框图的三种基本逻辑结构:顺序结构、条件结构、循环结构.二、教材分析:《程序框图、顺序结构》是人教版高中数学必修3第一章《算法初步》第一节《算法与程序框图》的内容,本节设计为4课时,今天所授内容为第一课时.本节内容是在学生学习了算法的概念的基础上进行的,算法通常可以编成计算机程序,让计算机执行并解决问题.这对高中学习算法提出了要求,也决定了高中算法学习的范围,即不仅掌握算法的概念,认识算法基本逻辑结构,还必须学习计算机能执行的算法程序,能用程序表达算法.三、学情分析:从知识结构上来说,学生在本章第一节已经了解了一些算法的基本思想,这是本节课的重要知识基础;从能力上来说,这个阶段的学生已经具有一定的分析问题、解决问题的能力,逻辑思维能力也初步形成,思维比较活跃但缺乏严谨性.因此,在设计教学中不仅要充分调动学生的学习积极性,更要注意培养学生严谨的数学思维.四、教学目标:1.知识与技能目标:(1)了解程序框图的概念,掌握各种图形符号的功能.(2)了解顺序结构的概念,能用程序框图表示顺序结构.2.过程与方法目标:(1)通过学习程序框图的各个符号的功能,培养学生对图形符号语言和数学文字语言的转化能力.(2)学生通过设计程序框图表达解决问题的过程,在解决具体问题的过程中理解程序框图的结构.3.情感、态度与价值观目标:学生通过动手,用程序框图表示算法,进一步体会算法的基本思想,体会程序框图表达算法的准确与简洁,培养学生的数学表达能力和逻辑思维能力.五、教学重点和难点:重点:各种图形符号的功能以及用程序框图表示顺序结构.难点:对顺序结构的概念的理解,用程序框图表示顺序结构.六、教学方法:合作探究、螺旋推进、激趣实验、多媒体课件教学.七、教学流程:顺序结构是由若干个依次执行的步骤组成的;这是任何一个算法都离不开的一种基本算法结构.用程序框图表示算法时,算法的逻辑结构展现得非常清楚,即顺序结构、条件结构和循环结构.并引出本节课的第三个内容:顺序结构.习例讲解例2.已知一个三角形的三边长分别为a, b, c,利用海伦-秦九韶公式设计一个计算三角形面积的算法,并画出程序框图表示.解析:算法步骤:第一步,输入三角形三边长a,b,c;第二步,计算;第三步,计算;第四步,输出S.程序框图:学生在学习了顺序结构的基础,教师通过此例题演示将用自然语言描述的算法改写成程序框图的过程,让学生感受简单程序框图画法,并通过练习进行模仿.a b cp2++=s p(p-a)(p-b)(p-c)=练习2.任意给定一个正实数,设计一个算法求以这个数为半径的圆面积,并画出程序框图表示.激趣探究趣味实验:有一杯饮料A和一杯清水B,如何快速交换两杯中的液体呢?具体的操作步骤是怎样的?教师提前隐藏了空杯X,教师让学生先行回答,可能学生的回答不着边际或者学生不知所措,然后教师拿出空杯开始实验演示.实验的引入,为例3的讲解作铺垫;同时,也引导学生用发散的思维看待问题.合作讨论例3.已知两个变量A和B的值,试设计一个交换这两个变量的值的算法,并画出程序框图.学生活动:让学生结合实验结论,四人为一小组,讨论例3,先讨论出来的小组派代表上黑板展示小组成果,即具体的算法步骤和程序框图,教师进行点评.算法步骤:第一步,输入A、B;第二步,令X=A;第三步,令A=B;第四步,令B=X;第五步,输出A、B.程序框图:通过兴趣实验,学生将抽象的数学思维变得直观形象,使本节课达到高潮;也使学生在探究问题的过程中,亲身经历解决问题的全过程,提高学生独立分析问题、解决问题的能力.练习3.写出下列算法的功能:(1)图(1)中算法的功能(a>0,b>0)______; (2)图(2)中算法的功能是____________.练习3的选取是为了培养学生的识图能力.归结总结让学生谈收获做总结,最后由教师做补充完善.一、程序框图及基本图形符号;二、三种逻辑结构及顺序结构;三、程序框图的画法.通过总结加深学生对程序框图和顺序结构的理解,提高学生交流讨论,总结的能力.布置作业1.书面作业:(1)已知摄氏温度C与华氏温度F之间的关系为F=1.8C+32.设计一个由摄氏温度求华氏温度的算法,并画出相应的程序框图.(2)已知变量A、B、C的值,试设计一个算法程序框图,使得A为B的值,B为C的值,C为A的值.(3)课本P20,B组1题.作业题目的选取与课堂例题联系紧密,且分层作业使得不同层次的学生得到不同程度的提高和发展.八、板书设计:九、教学预想:本节课采用的是情景导入式教学,从生活实际出发,开展对新知识的探索.这样的教学模式对学生的参与度要求较高,因此在教学设计中我要求学生在学习了程序框图概念、各种图形符号的名称和功能及三种逻辑结构后,结合上一节课用语言文字表示算法的基础上,自己动手画简单的顺序结构的程序框图,激发了学生学习的积极性.通过兴趣实验,学生将抽象的数学思维变得直观形象,使本节课达到高潮.本节课学生在探究问题的过程中,亲身经历解决问题的全过程,提高学生独立分析问题、解决问题的能力.设计整节课放手给学生,让他们交流讨论发言,很好地调动了学生学习的主动性,激发了学习的积极性,这也充分体现了新课标“以学生为主体”的思想.。
〔文字资料〕
1.1.2程序框图与算法的基本逻辑结构文字资料
—————顺序结构、条件结构
算法是高中数学课程中的新内容,其思想是非常重要的,但并不神秘.算法内容是将数学中的算法与计算机技术建立联系,形象化地表示算法,为了有条理、清楚地表示算法,往往需要将解决问题的过程用一些通用图形符号构成一张来表示算法的图,这就是程序框图.程序框图是表示算法的方法之一. 用框图表达算法的优点是直观、形象、容易理解,因此正确理解算法的概念、框图符号及其作用,掌握画框图的基本规则是学好算法的根本.
一、学好框图需注意以下几个要点:
要点一、掌握常用框图符号的画法及意义
起、止框表示框图的开始与结束;输入、输出框表示数据的输入或者结果的输出;处理框表示赋值、执行计算语句、结果的传送;判断框表示根据条件判断;循环框表示程序做重复运算;连接点表示连接另一页或另一部分的框图.
要点二、熟练掌握画框图的规则
使用标准的框图的符号.
框图一般按从上到下、从左到右的方向画.
除判断框外,大多数框图符号只有一个进入点和一个退出点.判断框是具有超过一个退出点的惟一符号.
一种判断框是“是”与“不是”两分支的判断,有且只有两个结果;
另一种是多分支判断,有几种不同的结果.
在图形符号内描述的语言要非常简练清楚.
要点三、熟悉框图的三种结构
顺序结构:顺序结构是一种最简单、最基本的结构,它描述的是可以按照步骤依次执行的一个算法.这个结构的各步只能按顺序执行.
条件分支结构:根据指定的条件进行判断,由判断的结果选取执行不同的分支路径中的一条.框图设计用选择结构,它包含一个判断框,当条件P成立时,执行A,否则执行B.
循环结构:循环结构是指在算法中需要重复执行一条或多条指令的控制结构,即从某处开始,按照一定的条件反复执行某一处理步骤,反复执行处理的步骤称为循环体.
算法的三种结构的共同特点:
只有一个入口;1.1.2程序框图与算法的基本逻辑结构文字资料(1)只有一个出口;(请注意:一个判断框有两个出口,而一个条件结构只有一个出口,不要将判断框的出口和条件结构的出口混为一谈.)结构内每一部分都有机会被执行到,也就是说每一个框都应该有从入口到出口的路径通过它;
结构内的循环都不是死循环,即都不是无终止的循环.
框图的问题主要出现在三种结构中,因此掌握三种结构的特点是画好框图的根本,这也是检查一个框图或算法是否正确、合理的基本方法.
二、算法的三种逻辑结构:
1、顺序结构:顺序结构由若干个依次执行的处理步骤组成。
这是任
何一个算法都离不开的基本结构。
例1.请叙述一下烧水泡茶的过程 解:该算法用自然语言表述为:
Step1:洗好开水壶;
Step2:灌上凉水,放在火上,等待水开; Step3:洗茶杯,茶杯里放好茶叶; Step4:水开后再冲水泡茶。
程序框图表示为:
例2. 已知一个三角形的三边长分别是,,a b c ,它的面积可用海伦—秦
九韶公式计算。
S =2a b c
p ++=。
为计算机
设计一个算法,输入三角形的三条边长,,a b c ,输出三角形的面积S 。
解:程序框图为
2、选择结构:选择结构由一个判断框和两个分支组成。
当条件框内的条件成立时,程序沿着分支1进行;否则程序沿分支2进行。
例 3.给计算机编写一个算法,输入一个自变量x 的值,求分段函数
2
2,0(),0x x f x x x +≥⎧=⎨<⎩的函数值
解:该算法用自然语言表述为
Step1:输入x 的值;
Step2:进行判断,如果0x ≥,则()2f x x =+, 否则2
()f x x =。
Step3: 输出结果。
程序框图表示为
例4.判断一元二次函数
)0(02
≠=++a c bx ax 是否有根。
分析:2
4b ac
∆=-,当0∆≥时,方程有实根;当0∆<时,方程无
实根。
解:程序框图表示为
[思考]
(1)比较例
3和例4,说出何时使用平行四边形,何时使用
直角矩形?
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_________
(2)例4中为什么只有0∆≥这一个判断框,而没有0∆<时的判断框?
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选择结构的嵌套
例9.函数1(0)0(0)
1(0)x y x x >⎧⎪==⎨⎪-<⎩,编写一个算法,输入x 的值,输出y
的值
解: 此框图是嵌套选择结构,外层选择结构的“Yes ”分支很简单,“No”分支中又包含了一个条件结构。
[探究] 当x 取2,0,-2时,程序分别沿着哪条路线运行?请画出来。
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