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视频标签：算法与程序设计,查找
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视频课题：浙教版高中信息技术选修1算法与程序设计第二章第四节《查找》教学-浙江省优课
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选修1算法与程序设计 第二章第四节《查找》教学设计
课程标准 和 教学目标 查找
教材内容：浙教2003课标版 选修1 算法与程序设计 2.4 查找
适应的课程标准：
1-2 依据解决问题的需要设计算法，掌握一种程序设计语言的基本知识，能编写简单程序用以解决问题；
3-2能够针对模型较为直观的实际问题，运用排序、查找、迭代、递归等算法编程解决问题； 教学内容分析：
本节课内容来源于浙教2003课标版选修1算法与程序设计第二章第四节。本章节的查找算法包括顺序查找与对分查找。顺序查找本质为枚举法，是最基本的查找算法，对分查找则进行了优化，是一种高效查找算法。两种算法由易到难，思维逐步加深，并且相互关联。通过对两种算法的分析与对比，一方面体现查找算法的思维魅力，另一方面反应优化手段的本质。
学情分析：
本节课的授课对象为衢州二中高二年级选考生，在本节课前学生已学习顺序查找、对分查找的理
论知识，并能进行简单的应用，具有一定的代码调试能力。通过之前的授课，学生对编程具有较浓厚
的兴趣和主动探究的热情。 教学目标： ●通过对不同数据样例的对比，了解顺序查找
与对分查找的试用场合。
●通过对查找程序的分析和代码编写，能够对简单的数据查找问题进行建模和编程以解决问题。
●通过对同一问题不同解法的分析，理解顺序查找能够优化为对分查找的本质。
●认识查找算法的优化在数据时代下的重要性。
教学重点：对简单的数据查找问题进行建模和编程以解决问题。
教学难点：查找算法能够进行优化的本质。 指向的核心素养：
●信息意识：能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。
●计算思维：通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。
●数字化学习与创新：能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯。
●信息社会责任：对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。
学习环境：有教学控制软件和多媒体投影设备，并呈六人一组布局的的多媒体机房。
建议课时：1课时 教学活动
设计
教学环节 教学过程
设计意图
情境导入
1.教师展示“单词查询系统”，讲解查询系统，提问：已经学习过哪些查找算法？
2.教师分别利用两种功能进行查找，根据输出的运行
时间对比两种查找算法的效率（顺序查找接近0秒，对分查找接近1秒）。
教师提问：为什么作为高校查找算法的对分查找在效率上反而不如顺序查找。
3.学生观察代码，并通过讨论与分析得出结论：对分查找的排序造成了效率低下。
通过一个简单的单词查询系统引出主题：查找。利用两种查找算法分别演示，结果发现作为高效算法的对分查找却更慢，通过这一反差，引导学生主动思考两种查找算法的差异，并提高学生主动探究的积极性。
教师顺势提问：那么什么情况才适合对分查找呢？
知识讲解（1）
1.为了研究顺序查找与对分查找，教师展示例题。 例.输入关键字key，询问在n个不重复的数字中，是否能够取出3个数字相加得到key，输出所有组合。 2.教师引导学生通过对小数据的“手动查找”，得出枚举的解法，并作适当讲解。
本题是整节课的线索，包括顺序查找与对分查找两种解法，其中第一种解法较容易得出，看似是枚举法，本质是顺序查找。学生先熟悉较为简单的顺序查找，理解题目中查找算法的模型，为后续引出对分查找优化和对比分析作准备。
操作体验 （1）
1.学生根据提供的思路完成代码，教师进行指导。 2.完成代码后学生根据任务中的提示进行不同数据范围的测试体验算法效率。
3.教师挑选部分同学代码做点评和演示。
理解思路和代码编写是相辅相成的过程，学生的学习重心从算法思路出发，落实在代码能力上，所以学生真正理解算法必须亲手编写并调试代码，一者提高代码能力，二者帮助学生理清算法的每一步骤的思路。
知识讲解
（2）
1.教师通过演示学生代码得出结论：当数据达到1000时需2秒甚至更久的时间。
教师分析枚举法，得出顺序查找的模型，提出问题：有什么方法能够加速查找过程？
2.学生讨论与思考，教师引导学生使用对分查找进行算法优化。
3.教师讲解对分查找的例题中的模型和应用方式。
算法的效率研究可以激发学生探究热情，培养学生算法优化的意识。虽然学生难以独立领悟对分查找算法的应用，但有前面顺序查找的代码编写作铺垫，学生已理解并掌握例题中顺序查找的模型，在此基础上教师做适当的引导，学生能够顺利将模型迁移。
操作体验（2）
1.学生根据提供的思路完成代码填空，教师进行指导。 2.完成代码后学生进行不同数据范围的测试体验算法效率。
3.教师挑选部分同学代码做点评和演示，得出结论。 对代码的编写能够强化与细化学生对算法的理解，同时加强代码调试能力。
将对分查找的核心代码以填空的形式给出，原因有二：第一，学生之前没有接触过对分查找的应用案例，直接编写代码有一定难度，
给出代码框架方便学生整理程序结构，提高效率；第二，本节课的重心除了代码编写，更多在于学生对优化算法的理解，简化学生代码编写步骤，给学生更多时间和空间理解和消化查找算法的理论知识。
学生探究
1.教师演示学生代码得出结论：对分查找在大数据量时效率远远高于顺序查找。
2.学生通过两种方式的差异分析对分查找的特点及适用场合。①数据无修改②大量查找
3.以生活中买饮料办会员卡的案例分析对分查找算法优化的本质：通过固定时间的预处理，以加速后续每一次查找。
4. 教师讲解信息学编程领域常见的四种算法，并简单
介绍哈希查找算法，讲解时间换空间的哈希算法思维 过两种算法效率对比的巨大差异，学生能够切身体会到算法优化的重要性。在此基础上引导学生对查找算法进行总结。
概念学习需要先从生活实例出发，为此结合生活实际讲解查找算法本质是一种通过牺牲固定时间进行预处理以做到优化的算法。 编程领域中的哈希查找算法则是牺牲一定的空间进行优化的算法，教师简单讲解，主要为了学生了解优化查找的本质是消耗程序某
一方面的性能，加强查找性能，为此需要根据实际情况进行算法的选择。
课堂小结
1. 对比顺序查找与对分查找在效率上和适用场合上的特点
2.总结算法优化的本质：牺牲一定的时间或空间，以
有了事实基础和体验过程，对知识进行归纳和总结，纳入原有知识结构，实现知识的升华。
达到每次查找的优化。
3.查找算法在数据时代的重要性。
作业布置
基础作业（面向所有学生）： 查找算法的章节作业 提高作业：
课后了解四种查找中的另外两种查找算法
课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。根据学生的基础和能力设置不同难度的作业，以满足不同层次的学生需求。
教学设计
思路
本课的核心在于学生通过对比顺序查找与对分查找的效率与实现方式，理解编程中查找算法优化的本质。同时加强学生代码调试能力，培养学生信息处理意识。
整节课围绕一个查找问题，通过“引课→提出问题→解决问题→发现新问题→优化解决思路→总结”的流程进行探究。
查找算法最终是为实际使用服务的，在引课部分使用了简单易懂的单词查找系统，利于学生抓住核心，且培养学生在实际应用中使用查找算法的信息意识。通过顺序查找和对分查找的效率差异（对分查找在实际应用时反而比顺序查找要慢很多）引起学生思考，引出课堂的主线，即查找算法优化的本质。学生通过对代码的阅读和体验，一方面巩固已学过的查找算法，另一方面帮助理清思路，主动思考对分查找的本质。
对于问题的设计：“输入关键字key，询问在n个不重复的数字中，是否能够取出3个数字相加得到key，输出所有组合。”整堂课围绕该查找问题，通过顺序查找和对分查找两种解法实现，计算程序运行时间对比两者效率的差异。一方面强化学生的思维能力和代码调试能力，另一方面加深学生对查找算法优化的认识。
在学生完成代码的同时，需要进行时间效率的测试，教师已经将数据生成和时间计算模块的代码给出，学生只需关注核心代码。效率的优化能够激发学生主动探究的热情，除了对分查找优化，还有其它优化技巧，鼓励学生自主探究学习，也为日后内容的深入打下基础。解决问题分两步，第一步是较为简单的思路，即顺序查找，通过时间计算发现效率低下，于是教师引导得出对分查找的优化方法，学生继续完成任务探究，这两个环节是整堂课的主体，学生代码能力的强化，算法思维的整理，优化意识的培养都是通过这一步。
最后学生通过对比顺序查找与对分查找进行总结，教师适当点评后引出其他查找算法，旨在拓宽思维，与课堂主题——“优化的本质”相呼应，也鼓励学生课后探究。
针对
核心素养
培养的
设计考虑
核心素养的培养不可能泛泛而谈，而应落实在每一次引导、每一个活动之中。本条例各个核心素养的具体落点分析如下：
信息意识：落点在“能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。”。算法需要应用于实际。在课堂开头给学生提供了真实的情景，唤起学生的兴趣，引导学生在熟悉的真实情境中理解查找算法的应用，引导学生由此及彼，去发现实生活中其它类似的问题。最后教师引导总结提升到理论层次，对学生主动获取和处理信息的能力要求较高，鼓励学生相互交流，培养自主学习的意识和习惯。
计算思维：落点在“通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。”。课堂提供了多
个问题实例，学生通过交流讨论，从抽象到具体地理解查找算法的模型，体验从问题到模型到算法的思维过程，提炼
算法实施的步骤与方法，提升学生的计算思维；通过分析顺序查找和对分查找的效率，得出对分查找的结构；通过对
顺序查找的优化，理解对分查找的本质。
数字化学习与创新：落点在“能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯。”在分析效率时，学生需要使用预先写好的数据生成模块和时间计算模块，有效引导学生通过已有工具分
析问题；在展示代码时，学生要使极域等多媒体工具。
信息社会责任：落点在“对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。”本课所举例的实例，例如在词库中查找单词，需要进行查找算法的优化，借此延伸到数据时代下的数据操作，更加需要高效算法的研究和使用，对于这些新事物、新技术，学生需要以积极的态度去面对，并能深刻认识技术对社会带来的改变。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
