資源簡介

(共7張PPT)
班級： 學號： 姓名：
確定輸入與輸出
一
任務一：確定輸入與輸出
請根據上一節課建立的距離計算模型和較短距離比較模型，請你想一想“規劃最短路徑”問題算法中，需要輸入和輸出的分別是什么？【用變量來表示】
開始
輸入：
結束
輸出：
▲確定輸入
▲確定輸出
設計計算過程
二
體育館
倉庫
教學樓
藝術樓
連廊
信息科技教室
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
整段計算
S1=
S2=
Smin
S3=
S4=
Smin
任務二：設計整段路線計算過程
如果從整體考慮路線，在不進行規模分解的情況下，請你完成下列計算過程。
▲分段規劃算法的自然語言描述
任務三：流程圖描述算法
根據左圖所示的自然語言算法描述，拖動相應的語句到對應的流程圖空處。
▲整段規劃算法的自然語言描述
任務三拓展：流程圖描述算法
根據左圖所示的自然語言算法描述，轉換成流程圖描述算法。
步驟1：輸入L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7
步驟2：S1=L1+L3+L5
步驟3：S2=L1+L3+L6+L7
步驟4：S3=L2+L4+L5
步驟5：S4=L2+L4+L6+L7
步驟6：賦初值Smin=S1
步驟7：如果S2比Smin小，Smin=S2
步驟8：如果S3比Smin小，Smin=S3
步驟9：如果S4比Smin小，Smin=S4
步驟10：輸出Smin
任務四：走多邊形算法設計
根據下面建立的走多邊形模型表格，完成走多邊形算法設計。
確定輸入和輸出
01
設計計算過程
02
計算：
開始
輸入：
直行L
右轉a
輸出：
確定輸入和輸出
01
結束
重復
（ ）次
挑戰任務：求正六邊形的面積。
根據勾股定理，已知h=，請完成求正六邊形面積的算法設計。
邊長a
高h
確定輸入和輸出
01
設計計算過程
02
計算：
開始
輸入：
輸出：
確定輸入和輸出
01
結束
計算：
計算：中小學教育資源及組卷應用平臺
第13課　算法的設計
教材分析：
在設計算法時，首先要根據問題的初始條件和目標要求，明確算法的輸入和輸出；其次需要考慮算法的計算過程，包括算法的選擇、數據間的數學關系，以及所需要使用的控制結構等。最后要把設計出來的算法用自然語言或流程圖的形式描述出來。
本課引導學生在前三節課對問題進行分解、抽象、建模的基礎上，設計“最短距離”問題的算法，使這個問題能用計算機解決。要求學生根據之前所學的內容構思出算法的設計過程，并進行討論。
本節課安排了三個內容：第一部分“確定輸入與輸出”，通過問題的已知內容，確定問題的輸入，根據問題的具體目的，確定問題的輸出。第二部分“設計計算過程”，根據是否把問題進行規模分解，可以設計出兩種不同的算法，進一步了解解決同一個問題可以使用不同的算法；其次，需要確定數據間的數學關系，建立數學模型進行計算；最后需要確定控制結構。第三部分“算法的描述”，根據設計的具體算法，選擇用自然語言或流程圖的形式進行描述。
本課是主要意圖是引導學生掌握設計算法的一般流程，也是對本課算法設計過程學習的一種反饋。
預設教學目標：
1. 通過最短距離算法的設計，了解設計算法的一般過程；
2. 通過同一個問題不同算法的設計，體驗同一個問題可以使用多種算法來解決的過程；
3.在建模過程中，學會通過利用模型解決相同或相似的問題；
4.通過對問題進行建模，設計解決方案，發展計算思維。
預設教學重難點：
重點：知道設計算法的一般流程。
難點：知道設計算法的一般流程。
預設教學課時：
1課時
預設教學準備：
學習任務單、極域電子教室、課件
預設教學過程：
一、課堂導入
1.溫故知新
今天上課之前，我們來回顧一下前面學習的知識：求這個三角形的面積。
誰能用自然語言來描述一下它的算法？
學生回答。
那用流程圖來描述呢？
先思考：有輸入嗎？（有）輸入哪些數據？（底和高的值）
再思考：有計算過程嗎？（有）計算面積如何來表示？（a*h/2）
最后思考：算法必須有輸出，那輸出是什么？（三角形的面積S）
這樣，我們就順利用流程圖來描述了這個算法。
像這種自上而下執行的程序結構稱為 （順序結構）
在計算過程中，我們還使用到了上一節講到的計算三角形面積的數學模型。
2.引入課題
在剛才的回顧中，我們確定了三角形面積計算這個算法的輸入和輸出，需要用到的計算模型和控制結構，還用流程圖描述了算法，就這是今天這節課我要學習的算法設計。
課件出示課題。
二、新知建構
1. 在對問題進行分析、抽象、建模后，需要進行算法設計，然后用計算機解決問題。
算法設計一般要經歷確定輸入與輸出、設計計算過程、描述算法等步驟。
2.在“最短路徑”規劃問題中，我們通過分析問題，經過抽象，順利建立了模型，現在我們想用計算機來解決問題，如何設計出具體的求解最短距離的算法呢？
【確定輸入與輸出】
1. 根據問題解決的目的，確定算法的輸入和輸出。
想要讓計算機幫助我們求出“最短距離”, 需要輸入什么、輸出什么？
“輸入”指的是需要告訴計算機哪些數據？也就是我們解決問題的已知條件。
“輸出”值的是最后計算機會輸出什么數據？也就是我們問題解決的目標。
2. 任務一：確定輸入與輸出
請根據上一節課建立的距離計算模型和較短距離比較模型，請你想一想“規劃最短路徑”問題算法中，需要輸入和輸出的分別是什么？【用變量來表示】
3.學生練習，反饋交流。
輸入：七小段路線的距離L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7
輸出：最短距離Smin。
【設計計算過程】
1.明確了輸入與輸出之后，我們就要來設計計算過程了。算法的計算過程是算法設計的核心，包括基本算法的選擇、數據間的數學關系以及需要使用的控制結構。
在最短路線問題中，計算過程需要用到上一節課我們歸納的距離計算模型和較短距離比較模型。
同樣，可以把問題分解為兩個規模較小的子問題，使用分段計算，也可以從整體考慮路線，進行整體計算。
2.以分段計算為例
我們可以先算出從倉庫到藝術樓的最短距離Smin1，再算出藝術樓到信息科技教室的最短距離Smin2，最后合并得到所有路線的最短距離Smin。
在這個計算過程中，我們先使用距離計算模型，算出S1和S2的距離，再通過較短距離比較模型，比較得出Smin1，然后繼續使用距離計算模型，算出S3和S4的距離，再通過較短距離比較模型，比較得出Smin2，最后合并計算得出最終的Smin。
3.整段計算
那我們一起分析了分段計算的過程，你會整段計算嗎？
任務二：設計整段路線計算過程
如果從整體考慮路線，在不進行規模分解的情況下，請你完成下列計算過程。
學生練習，交流反饋。
4.對比兩種不同的算法
同一個問題可以用不同的算法來解決，因此解決問題的算法并不唯一。
【算法的描述】
1. 根據輸入輸出和計算過程，可以確定算法的具體步驟，并用自然語言或流程圖完整地描述算法。
2. 任務三：流程圖描述算法
根據左圖所示的自然語言算法描述，拖動相應的語句到對應的流程圖空處。
學生練習，反饋交流。
3.教師課中小結：
在整個算法描述中，我們首先確定了輸入和輸出，然后利用距離計算模型來進行總距離的計算，利用較短距離比較模型比較出較短距離，整個算法從上至下完成，使用到了順序結構，比較模型中，我們使用了分支結構。
4.任務三拓展：根據“整段規劃算法的自然語言描述”完成流程圖。
學生練習，反饋交流。
三、鞏固提升
1.任務四：走多邊形算法設計
根據下面建立的走多邊形模型表格，完成走多邊形算法設計。
師生共同分析，學生進行練習，反饋交流。
2.挑戰任務：求正六邊形的面積。
根據勾股定理，已知h=，請完成求正六邊形面積的算法設計。
三、課堂小結
1.回顧：我們在設計最短路程算法時經歷了哪些步驟？
提煉：確定輸入與輸出、設計計算過程、描述算法。
2.總結：設計算法時要先確定目標對應的輸入與輸出，然后一步步設計計算過程，最后完成整個算法的描述。
【課后反思】
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共20張PPT)
h
a
問題：求這個三角形的面積。
開始
輸入底的值：a
輸入高的值：h
計算三角形的面積：S=a*h/2
輸出三角形的面積:S
用自然語言來描述這個算法
用流程圖來描述這個算法
有輸入？
計算？
輸出？
確定輸入
順
序
結
構
三角形面積計算數學模型
確定輸出
1
1
2
2
3
3
執教者：
在對問題進行分析、抽象、建模后，需要進行算法設計，然后用計算機解決問題。
算法設計一般要經歷確定輸入與輸出、設計計算過程、描述算法等步驟。
1
確定輸入與輸出
2
設計計算過程
1
描述算法
確定輸入與輸出
一
根據問題解決的目的，確定算法的輸入和輸出。
想要讓計算機幫助我們求出“最短距離”, 需要輸入什么、輸出什么？
體育館
倉庫
教學樓
藝術樓
連廊
信息科技教室
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
輸入
需要告訴計算機哪些數據？
輸出
計算機輸出的數據是什么？
已知條件
目標
確定輸入與輸出
一
任務一：確定輸入與輸出
請根據上一節課建立的距離計算模型和較短距離比較模型，請你想一想“規劃最短路徑”問題算法中，需要輸入和輸出的分別是什么？【用變量來表示】
開始
輸入：
結束
輸出：
▲確定輸入
▲確定輸出
確定輸入與輸出
一
任務一：確定輸入與輸出
開始
輸入：
結束
輸出：
▲確定輸入
▲確定輸出
七小段路線的距離
最短距離
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
最短距離Smin
設計計算過程
二
體育館
倉庫
教學樓
藝術樓
連廊
信息科技教室
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
設計計算過程
二
體育館
倉庫
教學樓
藝術樓
連廊
信息科技教室
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
分段計算
體育館
倉庫
教學樓
藝術樓
連廊
信息科技教室
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
整段計算
設計計算過程
二
體育館
倉庫
教學樓
藝術樓
連廊
信息科技教室
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
分段計算
Smin1
Smin2
Smin
S1=L1+L3
S2=L2+L4
Smin1
S3=L5
S4=L6+L7
Smin2
Smin=Smin1+Smin2
設計計算過程
二
體育館
倉庫
教學樓
藝術樓
連廊
信息科技教室
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
整段計算
S1=
S2=
Smin
S3=
S4=
Smin
任務二：設計整段路線計算過程
如果從整體考慮路線，在不進行規模分解的情況下，請你完成下列計算過程。
設計計算過程
二
整段計算
S1=L1+L3+L5
S2=L1+L3+L6+L7
Smin
S3=L2+L4+L5
S4=L2+L4+L6+L7
分段計算
S1=L1+L3
S2=L2+L4
Smin1
S3=L5
S4=L6+L7
Smin2
Smin=Smin1+Smin2
解決問題的算法并不唯一。
算法的描述
三
根據輸入輸出和計算過程，可以確定算法的具體步驟，并用自然語言或流程圖完整地描述算法。
▲分段規劃算法的自然語言描述
任務三：流程圖描述算法
根據左圖所示的自然語言算法描述，拖動相應的語句到對應的流程圖空處。
▲分段規劃算法的自然語言描述
任務三：流程圖描述算法
根據左圖所示的自然語言算法描述，拖動相應的
語句到對應的流程圖空處。
確定輸入
01
確定輸出
01
距離計算模型
較短距離比較模型
順
序
結
構
分支
結
構
▲整段規劃算法的自然語言描述
任務三拓展：流程圖描述算法
根據左圖所示的自然語言算法描述，轉換成流程圖描述算法。
步驟1：輸入L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7
步驟2：S1=L1+L3+L5
步驟3：S2=L1+L3+L6+L7
步驟4：S3=L2+L4+L5
步驟5：S4=L2+L4+L6+L7
步驟6：賦初值Smin=S1
步驟7：如果S2比Smin小，Smin=S2
步驟8：如果S3比Smin小，Smin=S3
步驟9：如果S4比Smin小，Smin=S4
步驟10：輸出Smin
▲整段規劃算法的自然語言描述
任務三拓展：流程圖描述算法
步驟1：輸入L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7
步驟2：S1=L1+L3+L5
步驟3：S2=L1+L3+L6+L7
步驟4：S3=L2+L4+L5
步驟5：S4=L2+L4+L6+L7
步驟6：賦初值Smin=S1
步驟7：如果S2比Smin小，Smin=S2
步驟8：如果S3比Smin小，Smin=S3
步驟9：如果S4比Smin小，Smin=S4
步驟10：輸出Smin
任務四：走多邊形算法設計
根據下面建立的走多邊形模型表格，完成走多邊形算法設計。
確定輸入和輸出
01
開始
輸入：
結束
輸出：
設計計算過程
02
計算：
任務四：走多邊形算法設計
根據下面建立的走多邊形模型表格，完成走多邊形算法設計。
確定輸入和輸出
01
設計計算過程
02
計算：
開始
輸入：
直行L
右轉a
輸出：
確定輸入和輸出
01
結束
重復
（ ）次
挑戰任務：求正六邊形的面積。
根據勾股定理，已知h=，請完成求正六邊形面積的算法設計。
邊長a
高h
確定輸入和輸出
01
設計計算過程
02
計算：
開始
輸入：
輸出：
確定輸入和輸出
01
結束
計算：
計算：
1
確定輸入與輸出
2
設計計算過程
1
描述算法
算法設計的一般流程：
自然語言描述
流程圖描述
輸 入
輸 出
步驟1
步驟2
……
步驟N

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